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连续式生物质炭炭化设备设计制造连续式生物质炭炭化设备设计制造摘要：针对国内生物质炭炭化设备中存在的运行自动化程度低、炭产量小、烟气污染环境、副产品回收利用难等问题，巩义市三兄木炭机厂设计了连续式生物质炭炭化设备，利用炭化自身产生的高温烟气循环燃烧产生的热量来进行炭化。
设备根据热解反应机理，对气化炉炭气联产、炭化主机、高温烟气净化冷却系统、PLC数控进行了有机结合，合理设计制造了连续式炭化生产线。
三兄生产技术人员选用稻壳、锯末、竹屑、棕榈壳、秸秆、麻杆等多种原料进行了炭化实验，实验结果证明：该炭化设备实现了连续稳定运行、原料适用性广、环保无污染、自动化程度高、炭化效率高、能源损耗低的优势。
炭化终温为500-600°，小时产炭率为300kg、600kg、800kg，炭化得率为99%，实现了设计目标，为中国生物质炭产业发展提供了理论基础和技术支持。
关键词：炭化设备、环保炭化、连续炭化、生物质炭引言：化石燃料的燃烧、农业和土地利用的变化以及工业生产过程中产生的二氧化碳等温室气体导致全球日益变暖，已经成为当今影响最为深远的全球性环境问题之一。
目前，全球二氧化碳减排形势面临挑战和考验。
生物质炭可以稳定地将碳元素固定长达数百年，其中的碳元素被矿化后很难再分解。
生物质炭作为一种废物再生能源燃料，发热量高，无烟，无味，无毒，清洁卫生，用途广泛，工业、农业、医药、畜牧业及民用等行业需求量很大，在农业上可以有碳封存和改良土壤的作用，是未来减排的主要途径之一，同时生物质炭还是一种很好的低成本吸附剂，可吸附一些常见的环境污染物包含农药、重金属等。
副产品木焦油、木醋液都是很好的化工原料。
生物质炭在工业上的用途更是高达上百种行业，是活性炭、炭化硅、结晶硅、保温材料的生产以及冶炼厂、铜加工厂、钢厂、橡胶厂、二硫化炭厂、蚊香厂、炸药厂、铸造厂等行业的必备原料。
目前，生物炭的制取已成为国内外的研究热点。
传统炭化设备间歇式生产，生产能力低，生产周期长，副产品回收利用难，污染大，产炭质量难以保证，能源转化与利用率低，耗能高；为解决在生物质热裂解过程中不能连续生产、出炭率低、炭化废气污染环境、副产品回收难等难题，巩义市三兄木炭机厂设计了连续式生物质炭炭化设备，利用炭化烟气转化为可燃气给炭化炉加热连续生产，环保高效节能。
生物质热解制备高品质炭材料及其功能化应用生物质热解是利用高温条件下无氧加热产生的化学反应，将生物质转化为炭材料的一种方法。
与传统的化石燃料相比，生物质热解制备的炭材料具有更低的碳排放和环境影响，因此被广泛地应用于环境保护、能源储存等领域。
本文将介绍生物质热解制备高品质炭材料的方法及其功能化应用。
一、生物质热解制备高品质炭材料的方法生物质热解制备炭材料的关键在于选择适当的生物质原料和热解条件。
常用的生物质原料包括木材、秸秆、稻壳等，这些材料中含有丰富的碳水化合物和纤维素，是制备炭材料的理想原料。
热解条件通常是在高温下进行，一般在450℃至1000℃之间，热解时间也很重要，一般需要几小时至几十小时不等。
在热解过程中，生物质会分解为气态、液态和固态产物。
气态产物主要是水蒸气、CO2和少量的其他气体，液态产物包括生物油和酚类化合物，而固态产物就是炭材料。
为了获得高品质的炭材料，需要优化热解参数，如热解温度、热解时间、升降温速率等。
二、高品质炭材料的功能化应用高品质的炭材料具有很多优异的性能，如高比表面积、低密度、优异的机械强度和耐化学腐蚀性等，这些性质使其广泛应用于环境治理和能源储存领域。
1.环境治理生物质炭材料可以吸附各种有机和无机污染物，如有机染料、重金属离子等。
炭材料具有高比表面积和孔隙结构，可以提高吸附性能。
此外，生物质炭材料还可以作为吸附剂、废水处理剂、气相过滤器等，对环境污染具有良好的治理效果。
2.能源储存生物质炭材料可以作为电容器电极材料，用于储存电能。
炭材料具有优异的导电性和孔隙结构，可以提高电容器的能量密度和功率密度。
此外，生物质炭材料还可以作为锂离子电池的负极材料，用于储存电能。
炭材料具有大量的微孔和介孔，可以提高锂离子电池的循环性能和能量密度。
结论生物质热解制备高品质炭材料是一种绿色、可持续的方法，具有优异的性能和广泛的应用前景。
生物质炭材料可以用于环境治理、能源储存等领域，对减缓能源短缺、改善环境质量发挥重要作用。
生物质碳化技术摘要针对生物质炭化技术相对滞后的现状，从生物质特性研究入手，在分析炭化机理的基上，重点评述了生物质炭化影响因素和工艺装置的研究进展。
指出原料、预处理方式和工艺参数是影响生物炭产量的3 个主要因素，并对比了窑炭化、固定床炭化的优缺点，为后续生物质炭化技术发展指明方向。
关键字生物质炭化机理影响因素炭化设备目录一，生物质特性 (1)二，生物质炭化技术特征 (1)三，生物质炭化机理 (1)四，影响炭化的因素 (2)五，我国生物质炭化设备发展现状 (3)六，生物质炭化存在的问题及建议 (4)七，参考文献 (4)一，生物质特性一切有生命的、可以生长的有机物质统称为生物质，包括植物、动物和微生物。
目前，关于动物和微生物的研究主要集中在生物化学领域，而热化学领域则主要以植物为研究对象，故本文提到的生物质主要指植物。
对于植物型生物质来说，绿色植物通过光合作用把CO2和H2O转化为葡萄糖，进而通过脱水把葡萄糖缩合成淀粉，最终以纤维素、半纤维素、木质素等成分组成植物本身。
生物质是继煤、石油、天然气之后的第四大能源，具有清洁、可再生、分布广泛、二氧化碳“净零排放”等优势，同时也存在能量密度低、运输成本高、利用设备(技术)不完善等问题。
实际上，在生物质的利用过程中，首先要对其特性进行分析，才能更有针对性的设计后续处理工艺。
目前，工程上以元素分析和工业分析分别从定性和定量两个方面对生物质的性质进行衡量，基本上能够满足生物质在热化学转化过程中的分析需要。
总体来看，生物质原料含碳量较低、含氧量较高，灰分和固定碳较少、挥发分较多。
与煤相比，生物质的燃点、灰分、含硫量、热值更低，碳、氧、挥发分含量更高。
二，生物质炭化技术特征作为生物质热化学转化技术的一种，生物质炭化技术是指切碎或成型后的生物质原料，在绝氧或低氧环境下被加热升温引起分子内部分解形成生物炭、生物油和不可冷凝气体产物的过程。
生物质炭化技术也称为生物质干馏技术，与气化、液化等生物质热化学转化技术相比，具有以下典型工艺特征：1）加热速率慢，一般在30℃/min以下；2）保温炭化时间长，一般从15min到几天不等；3）热裂解温度较低，一般不超过550 ℃；４）炭化环境要求绝氧或低氧，尽量减少氧化反应。
生物质热解制备生物碳化性能实验报告一、实验背景随着全球能源需求的不断增长和环境保护意识的日益增强，寻找可持续、可再生的能源资源成为当务之急。
生物质作为一种丰富的可再生资源，其热解转化为生物炭的技术引起了广泛关注。
生物炭具有良好的吸附性能、孔隙结构和稳定性，在土壤改良、碳封存、能源储存等领域具有巨大的应用潜力。
本实验旨在研究生物质热解制备生物炭的性能，为其进一步的应用提供理论依据和技术支持。
二、实验目的1、探究不同生物质原料在热解过程中的转化规律和产物分布。
2、分析热解温度、停留时间等参数对生物炭产率和性能的影响。
3、评估生物炭的物理化学性质，如孔隙结构、元素组成、表面官能团等。
4、研究生物炭对重金属离子的吸附性能和在土壤中的改良效果。
三、实验材料与设备1、实验材料选取了常见的生物质原料，包括玉米秸秆、木屑和稻壳。
化学试剂：盐酸、氢氧化钠、硝酸银等，用于分析生物炭的化学性质。
2、实验设备热解炉：采用固定床式热解炉，能够精确控制温度和加热速率。
电子天平：用于称量生物质原料和生物炭的质量。
扫描电子显微镜（SEM）：用于观察生物炭的微观形貌。
比表面积及孔隙度分析仪：测定生物炭的比表面积和孔隙结构。
元素分析仪：分析生物炭的元素组成。
傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）：表征生物炭表面的官能团。
四、实验方法1、生物质预处理将玉米秸秆、木屑和稻壳分别粉碎至一定粒度，然后在 105℃的烘箱中干燥至恒重，备用。
2、热解实验将预处理后的生物质原料分别装入热解炉中，在不同的温度（400℃、500℃、600℃）和停留时间（30min、60min、90min）下进行热解。
热解过程中，产生的气体通过冷凝器冷却收集，固体产物即为生物炭。
3、生物炭性能分析产率计算：生物炭产率＝生物炭质量／生物质原料质量 × 100%。
元素分析：使用元素分析仪测定生物炭中碳（C）、氢（H）、氧（O）、氮（N）等元素的含量。
孔隙结构分析：采用比表面积及孔隙度分析仪，通过氮气吸附法测定生物炭的比表面积、孔容和孔径分布。
小秸秆大产业，助力碳中和作者：***来源：《科技创新与品牌》2021年第09期农作物的春华秋实，一半在籽实，一半在秸秆。
中国自古以来就是农业大国，自然也是秸秆生产大国。
据统计，2019年我国秸秆产量为8.65亿吨，作为农业生产的后续问题，这样一个庞大的数字随着我国粮食产量的逐年增加而递增，与此同时，不合理的秸秆利用既浪费资源又污染环境。
2020年，我国承诺将力争2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和，这样的时代大背景赋予了秸秆资源新的历史使命。
秸秆综合利用是推进节能减排的一项重要手段，农业农村减排固碳是实现碳达峰碳中和的重要举措，也是潜力所在。
近日，中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所（以下简称中国农科院环发所）种植废弃物清洁转化与高值利用团队在秸秆等农业废弃物共热解转化技术上取得新突破，阐明了共热解过程中相互促进-抑制作用机制，提出了农业废弃物清洁转化利用技术路径，相关研究成果发表在《清洁生产（Journal of Cleaner Production）》上。
为此，本刊记者采访了中国农科院环发所研究员姚宗路，就如何通过科学合理利用，将秸秆“变废为宝”，在提升农业农村减排固碳能力同时，促进农业绿色低碳循环发展展开探讨。
被忽视的秸秆产业“回到田里做肥料、喂给牛羊做饲料、做饭取暖做燃料、种植蘑菇做基料、还有造纸做原料。
”这段生动描述秸秆用途的小口诀，来自中国农科院环发所赵立欣、姚宗路主编的《秸秆清洁供暖技术》一书。
对于生活在都市里的人而言，秸秆既熟悉又陌生，很难形成较为立体的印象。
这本科普读物深入浅出为读者们展现出了在秸秆综合利用过程中，如何利用不同技术生产清洁能源，从而达到减少排放、增加碳汇，同时又使企业获益、农民增收、减轻国家财政补贴压力。
2019年，我国秸秆产生量8.65亿吨，实际上可收集量为7.31亿吨，实际利用量6.34亿吨，其综合使用率从2015年的80.1%增加到2019年的86.7%。
科技成果——秸秆生物质炭农业应用技术技术类别储碳技术适用范围农业农田施肥及土壤改良领域行业现状在厌氧或者绝氧的条件下对生物质进行热解，可产生含碳丰富的固体物质，称为生物质炭。
由于生物质炭对土壤碳的增汇减排作用，未来将在农业和环境中具有的巨大应用前景。
我国作为农业大国，有丰富的秸秆等生物质资源，目前秸秆生物质低温限氧热裂解技术已趋于成熟，连续式立窑、转窑设备已经成功开发，并在上海、天津、河南等地建有较大规模的炭化生产线。
其中，生物质炭肥料、土壤改良技术已经完成中试，并在河南、山西和江苏等地实现产业化和农业示范应用。
技术原理该技术在封闭限氧条件下，将农作物秸秆稍加破碎，于350-550℃下经热裂解产生气体、液体和固体三相物质。
其中，固体部分主要是碱性的生物质炭，为基本保持植物细胞结构的富含稳定性碳（70%左右）和芳构化稳定有机质碳，并含有丰富的钾、硅、磷和钙、铁等养分；气体部分为生物质燃气；液体部分为木醋液。
生物质炭用于农田，能实现直接储碳，并通过抑制农田N2O排放而起到间接减排的作用。
同时，利用生物质炭生产的复合缓释肥用于农田时，还能减少氮肥施用量。
关键技术（1）秸秆热裂解技术在350-550℃之间实现生物质限氧热裂解炭化。
（2）生物质炭土壤储碳改良培肥技术快速并大幅度提升土壤稳定态有机质，不增加甲烷排放，大幅度减少N2O排放，并显著改善土壤结构和实现保产增产。
（3）生物质炭复合缓释肥技术采用不同性质及含量的化肥与生物质炭、木醋液和矿物材料混合造粒，使尿素氮与生物质炭颗粒低温复合形成有机桥键缓释性功能基，使生物质炭颗粒的复合和部分氮素转化为新含氮基，降低微生物硝化作用。
工艺流程秸秆生物质炭农业应用技术工艺流程图主要技术指标1、秸秆生物质炭生产技术指标每吨干秸秆生产750m3以上生物质燃气（燃气低位热值：≥5.1MJ/Nm3），250公斤以上生物质炭和200公斤木醋液。
生物质炭中稳定态有机碳含量45%以上，重金属等指标优于有机肥标准（重金属：Pb<15mg/kg；Cd<0.3mg/kg；Ni<15mg/kg；Cu<25mg/kg；Zn<50mg/kg；As<0.1mg/kg；Hg<0.1mg/kg；Cr<0.1mg/kg），填充密度在0.5g/cm3以下。
生物质热解制备生物碳化学性能实验报告一、实验目的本实验旨在研究生物质热解过程中制备的生物碳的化学性能，通过对生物碳的元素组成、表面官能团、pH 值、阳离子交换容量（CEC）等指标的测定，深入了解生物碳的化学特性，为其在土壤改良、环境修复、能源储存等领域的应用提供科学依据。
二、实验原理生物质热解是在无氧或缺氧条件下，将生物质加热至一定温度，使其发生分解反应，生成生物油、不可凝气体和生物碳等产物。
生物碳具有丰富的孔隙结构和表面官能团，这些特性决定了其化学性能。
元素组成分析可以确定生物碳中碳（C）、氢（H）、氧（O）、氮（N）、硫（S）等元素的含量，从而评估其化学稳定性和热值。
表面官能团的测定有助于了解生物碳的表面化学性质，如羧基、羟基、羰基等官能团的存在和数量。
pH 值反映了生物碳的酸碱性质，对其在土壤中的应用具有重要意义。
阳离子交换容量（CEC）则表示生物碳吸附和交换阳离子的能力，与土壤肥力和污染物吸附有关。
三、实验材料与仪器（一）实验材料1、生物质原料：选取_____（具体种类）的生物质，如木屑、秸秆、稻壳等。
2、化学试剂：盐酸（HCl）、氢氧化钠（NaOH）、氯化钡（BaCl₂）、酚酞指示剂等。
（二）实验仪器1、热解炉：用于生物质的热解反应。
2、元素分析仪：用于测定生物碳的元素组成。
3、傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）：用于分析生物碳的表面官能团。
4、 pH 计：用于测量生物碳的 pH 值。
5、离心机：用于分离溶液中的固体和液体。
6、烘箱：用于烘干样品。
四、实验步骤（一）生物质热解将预处理后的生物质原料放入热解炉中，在_____（设定温度）和_____（无氧或缺氧条件）下进行热解反应，反应时间为_____。
热解结束后，收集生成的生物碳样品，并进行研磨和过筛，得到均匀的颗粒备用。
（二）元素组成分析称取适量的生物碳样品，放入元素分析仪中，按照仪器操作说明进行测定，得到生物碳中 C、H、O、N、S 等元素的含量。
生物质热解炭化实验平台设计与实验李丽洁;赵立欣;孟海波;姚宗路;丛宏斌【摘要】为了研究热解工艺对生物炭性质的影响规律,设计了一种固定床外加热式生物质热解炭化实验平台,包括加热系统、副产物收集系统、气体计量系统、控制系统.采用玉米秸秆作为原料,在该实验平台上进行热解炭化实验.实验结果表明,固定床外加热式生物质热解炭化实验系统可以实现对热解温度、升温速率、反应时间等因素的控制以及多种产物的分离与计量,实验结果可重复,耗时合理,适于进行多种条件下的热解炭化研究.【期刊名称】《可再生能源》【年(卷),期】2016(034)002【总页数】6页(P305-310)【关键词】热解炭化;炭化实验平台;反应管【作者】李丽洁;赵立欣;孟海波;姚宗路;丛宏斌【作者单位】农业部规划设计研究院,北京100125;农业部农业废弃物能源化利用重点实验室,北京100125;农业部规划设计研究院,北京100125;农业部农业废弃物能源化利用重点实验室,北京100125;农业部规划设计研究院,北京100125;农业部农业废弃物能源化利用重点实验室,北京100125;农业部规划设计研究院,北京100125;农业部农业废弃物能源化利用重点实验室,北京100125;农业部规划设计研究院,北京100125;农业部农业废弃物能源化利用重点实验室,北京100125【正文语种】中文【中图分类】TK6;S216.2生物质热解炭化技术是农林废弃物资源化利用的新技术。
该技术可以将秸秆、木屑等农林废弃物转化为生物炭。
相对于生物质而言，生物炭具有诸多的优良特性，如碳含量高、热值高、孔隙发达、比表面积较大、芳香程度高，性质稳定等；生物炭可用于酸性土壤改良，有利于固碳减排，亦可加工为炭基肥等，在农业环境领域具有较高的潜在价值。
生物质热解炭化技术与设备的研究在欧美国家起步较早，英国爱丁堡大学开发了三代生物质热解炭化实验装置，研究生物炭对土壤的影响；美国康奈尔大学研究了生物质炭输入对土壤微生物生态的影响。
第29卷第13期农业工程学报 V ol.29 No.13 208 2013年7月Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Jul. 2013不同温度下热裂解芒草生物质炭的理化特征分析罗 煜1，赵立欣1，孟海波1，向欣1，赵小蓉2，李贵桐2，林启美2※（1. 农业部规划设计研究院，农业部农业废弃物能源化利用重点实验室，北京 100125；2. 中国农业大学资源与环境学院，北京 100193）摘要：芒草是一个极具潜力的生物质能源作物，为了研究了解芒草生物质炭的特征，评价其农业和与环境领域应用价值与潜力，该研究分别在和下制备生物质炭，测定其基础理化性质，以期了解芒草生物质炭特征及其随裂解温度变化的规律。
结果表明，裂解温度显著地影响芒草生物质炭物理与化学性质，低温生物质炭含有比较高的水溶性成分，而高温生物质炭具有比较高的pH值、C/N比、芳香化结构、持水量和比表面积；但裂解温度对生物质炭δ值没有显著的影响。
该文还讨论了芒草生物质炭在化肥利用率提高，以及污染土壤和水体修复等领域的潜在价值与工业应用前景，研究结果可为芒草生物质炭在土壤改良、固碳减排等方面的应用提供基础数据。
关键词：热裂解，物理特征，化学特性，生物质炭，芒草doi：10.3969/j.issn.1002-6819.2013.13.027中图分类号：S156.2 文献标志码：A 文章编号：1002-6819(2013)-13-0208-10罗 煜，赵立欣，孟海波，等. 不同温度下热裂解芒草生物质炭的理化特征分析[J]. 农业工程学报，2013，29(13)：208－217.Luo Yu, Zhao Lixin, Meng Haibo, et al. Physio-chemical characterization of biochars pyrolyzed from miscanthus under two different temperatures[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2013, 29(13): 208－217. (in Chinese with English abstract)0 引 言芒草（Miscanthus giganteus）为禾本科芒属植物，原生于非洲与亚洲的亚热带与热带地区，生长迅速，成熟植株含水率只有20%～30%，每公顷产量高达30～40 t，可作为燃料直接燃烧，也可作为乙醇、生物油、生物燃气等生产原料，每公顷产能相当于36桶石油[1-2]。
改性生物质炭生产工艺及除磷特性应用研究
闫杰
【期刊名称】《科技创新与应用》
【年(卷),期】2024(14)11
【摘要】改性生物质炭的改性研究备受关注,尤其铁、镁、钙和镧等金属离子改性,在除磷领域得到大量的研究,可应用于微污染水体的水质提升、农业面源污染的水
质改善、工业尾水的水质提升等领域的磷去除。
该次研究一种以玉米基为原料的改性生物质炭的规模化生产工艺,炭产率可达60.4%,所得改性生物质炭的磷吸附饱和值可达90 mg/g,在上行布水模式、水力停留时间为3.75 h、p H 8.0的运行条件下,磷去除率可达75%。
改性生物质炭具有原料的资源化循环再利用化高、成本低、环境兼容性好和应用适配性高等优势,旨在为改性生物质炭在生产领域应用提供科
学依据和理论支撑。
【总页数】4页(P173-176)
【作者】闫杰
【作者单位】南京210000
【正文语种】中文
【中图分类】X701
【相关文献】
1.改性生物质炭对水样中磷的吸附性能研究
2.以橘子皮为材料改性生物质炭的制备及其对废水中磷的去除效应研究
3.不同改性方法对污泥生物质炭磷吸附能力的影响研究
4.改性生物质炭与聚磷菌联合去除废水中的磷
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农业部规划设计研究院“内加热连续式生物质炭化设备”成果通过鉴定
作者：莫冬
来源：《农业工程技术·新能源产业》2013年第04期
2013年3月25日，由我院研发的“内加热连续式生物质炭化设备”成果通过鉴定。
会议由农业部科技教育司组织，项目专家鉴定委员会由中国农业大学、中国农村能源行业协会、农业部农业资源与生态保护总站、中国农业机械化科学研究院、中国科学院广州能源所、南京农业大学和淄柴新能源有限公司等单位相关专业的7名知名专家组成。
我院崔军副院长、科技处徐哲副处长、能源环保所赵立欣所长以及项目课题组成员参加了鉴定会。
鉴定会上，课题负责人孟海波副研究员向与会专家汇报了研究背景、国内外产业现状、取得的成果及其创新点等，并对生物质炭化技术未来的推广应用进行了预测分析。
专家鉴定委员会认真听取了研究成果汇报，观看了生物炭设备试验研究录像，并审阅了相关的鉴定材料，经质疑和讨论后，一致同意该成果通过鉴定，鉴定委员会专家认为“该成果在秸秆等生物质资源开发利用方面具有广阔的应用前景和推广价值，主要技术经济指标达到国际先进水平”。
该技术成果重点针对我国生物质热裂解炭化设备存在生产率低、能耗高、生产不连续以及技术工艺不成熟等问题，研究开发了内加热连续式生物质炭化设备，具有生产率高、自动化程度高、可连续生产等优点，能够适应玉米、花生壳、玉米芯等粉碎农作物秸秆和秸秆颗粒、木质颗粒等成型燃料，实现了技术上的突破，利用该设备可将农作物秸秆以及林业剩余物资源转化为生物炭，既可作为高品质能源，又可作为吸附剂处理污水，还可作为炭基肥的原料使用，应用市场前景广阔。
