本發(fā)明涉及生物炭制備，具體涉及一種秸稈原位制備生物炭裝置。

背景技術(shù)：

1、在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，秸稈作為重要的農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品，其處理方式一直是困擾農(nóng)民和環(huán)境保護(hù)者的問題。傳統(tǒng)的焚燒方法不僅造成空氣污染，還浪費了有機(jī)資源。將秸稈轉(zhuǎn)化為生物炭是一種環(huán)保和經(jīng)濟(jì)的處理方式，生物炭具有提高土壤肥力、改善土壤結(jié)構(gòu)和增加水分保持能力等多重優(yōu)點?，F(xiàn)有技術(shù)的步驟一般為：

2、一、原料準(zhǔn)備：在農(nóng)作物收獲后，及時收集秸稈，避免秸稈長時間留在田間造成污染或損失，將收集到的秸稈進(jìn)行清洗、晾干和切割等預(yù)處理工作，以便后續(xù)的炭化處理。

3、二、炭化處理：準(zhǔn)備一臺適合田間作業(yè)的秸稈炭化設(shè)備，如連續(xù)式炭化爐、臥式炭化爐等。這些設(shè)備應(yīng)具備高效、節(jié)能、環(huán)保等特點。將預(yù)處理后的秸稈送入炭化設(shè)備中，在缺氧或無氧的條件下進(jìn)行加熱。隨著溫度的升高，秸稈中的水分逐漸蒸發(fā)，當(dāng)溫度達(dá)到一定程度時（如400℃以上），秸稈開始炭化，形成生物質(zhì)炭。在炭化過程中，需要嚴(yán)格控制炭化設(shè)備的溫度、壓力和時間等參數(shù)，以確保生物質(zhì)炭的質(zhì)量和性能。

4、三、后處理：將炭化后的生物質(zhì)炭進(jìn)行冷卻處理，然后篩分去除其中的雜質(zhì)和小顆粒。

5、并根據(jù)需要將生物質(zhì)炭進(jìn)行粉碎或造粒處理，以便于運輸、儲存和施用。

6、四、施用還田：將處理后的生物質(zhì)炭均勻地撒在農(nóng)田土壤上，并與土壤混合均勻。也可以將生物質(zhì)炭與其他有機(jī)肥料混合制成秸稈炭有機(jī)肥后施用。同時，根據(jù)土壤類型、農(nóng)作物種類和生物質(zhì)炭的質(zhì)量等因素，合理確定生物質(zhì)炭的施用量。一般來說，施用量應(yīng)適中，避免過量或不足。

7、五、效果評估與調(diào)整在施用生物質(zhì)炭后，定期對土壤質(zhì)量和農(nóng)作物生長情況進(jìn)行監(jiān)測和評估，以了解生物質(zhì)炭對土壤和農(nóng)作物的具體影響。根據(jù)評估結(jié)果，及時調(diào)整生物質(zhì)炭的施用方案，以達(dá)到最佳的土壤改良和增產(chǎn)效果。

8、現(xiàn)有技術(shù)中，通常是將秸稈收集后，運輸至炭化加工廠進(jìn)行集中處理，難以在田間就地炭化后及時將生物炭投放至原位置，導(dǎo)致炭化效率低，資源利用不充分。

9、因此，本發(fā)明提出一種秸稈原位制備生物炭裝置，能夠高效地將秸稈轉(zhuǎn)化為生物炭，并實現(xiàn)還田，以提高土壤質(zhì)量。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為解決上述問題，本發(fā)明提供一種秸稈原位制備生物炭裝置，在能夠高效地將秸稈轉(zhuǎn)化為生物炭，并實現(xiàn)還田，以提高土壤質(zhì)量的同時，通過溫控與濕度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，使得秸稈能夠在田間原位炭化，生成高質(zhì)量的生物炭。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種秸稈原位制備生物炭裝置，包括：

3、移動部，移動部為履帶式結(jié)構(gòu)，移動部上方設(shè)置有用于控制移動部移動的控制單元；

4、切割部，切割部安裝有若干切割刀盤，切割刀盤上均設(shè)置有若干刀片，切割部內(nèi)設(shè)置有用于驅(qū)動切割刀盤轉(zhuǎn)動的驅(qū)動單元，切割部下方安裝有收集槽；

5、濕度調(diào)節(jié)單元，濕度調(diào)節(jié)單元包括用于檢測收集槽內(nèi)秸稈濕度的第一濕度傳感器，第一濕度傳感器安裝于收集槽內(nèi)；還包括安裝于收集槽一側(cè)的噴水管，用于調(diào)節(jié)收集槽內(nèi)秸稈的濕度；

6、炭化部，炭化部為圓柱形結(jié)構(gòu)且位于移動部頂部，炭化部上部一側(cè)設(shè)有若干進(jìn)氣管道，進(jìn)氣管道上均設(shè)置有進(jìn)氣電動閥，炭化部上部遠(yuǎn)離進(jìn)氣電動閥一側(cè)設(shè)置有排氣管道，排氣管道內(nèi)安裝有排氣電動閥，排氣電動閥電連接有控制器，控制器與進(jìn)氣電動閥均電連接，炭化部下方設(shè)置有生物炭排出口；炭化部頂部設(shè)置有投料口；

7、燃燒部，燃燒部為爐體結(jié)構(gòu)，燃燒部位于炭化部下方，燃燒部下方開有進(jìn)料口和點火孔，燃燒部連通有導(dǎo)熱管道，導(dǎo)熱管道另一端與炭化部下方一側(cè)連通；

8、溫控單元，溫控單元包括用于檢測炭化部內(nèi)的實時溫度的溫度傳感器，溫度傳感器設(shè)置于炭化部內(nèi)部且與控制器電連接；還包括設(shè)置于炭化部內(nèi)的電加熱器，電加熱器與控制器電連接；

9、傳輸部，傳輸部為帶狀傳輸結(jié)構(gòu)，用于將收集槽內(nèi)的物料送至投料口；傳輸部一端穿過切割部延伸至切割部內(nèi)，且與切割部螺栓固定連接，傳輸部另一端固定于炭化部上方且與投料口對應(yīng)。

10、基礎(chǔ)方案原理：通過驅(qū)動單元驅(qū)動切割刀盤轉(zhuǎn)動，使其上面的刀片將秸稈切割成合適長度秸稈段，并收集入收集槽內(nèi)，再通過噴水管對其中的秸稈段噴水，通過第一濕度傳感器控制其中秸稈段整體的濕度，攪拌均勻后，投入炭化部內(nèi)，并向燃燒部內(nèi)加入燃料并點燃，通過導(dǎo)熱管道將熱量傳入炭化部內(nèi)，對其中的秸稈段進(jìn)行炭化處理；并且也可以啟動炭化部內(nèi)的電加熱器對其中的秸稈段進(jìn)行加熱，同時通過溫度傳感器精確控制炭化部內(nèi)的溫度，再通過第二濕度傳感器、排氣風(fēng)機(jī)以及排氣電動閥的綜合控制，精確控制炭化部內(nèi)的濕度，進(jìn)而實現(xiàn)對炭化過程中的溫度和濕度的高效精確控制。

11、采用上述方案有以下有益效果：

12、1、本方案，能夠根據(jù)第一濕度傳感器的數(shù)據(jù)自動調(diào)節(jié)噴水管的噴水量，精確控制預(yù)處理時秸稈的濕度，從而便于控制后續(xù)炭化過程的效率，降低秸稈過度濕潤或過度干燥而導(dǎo)致炭化效率低下問題的可能性。并且，通過第二濕度傳感器、溫度傳感器和電加熱器的協(xié)同作用，以及進(jìn)氣電動閥和排氣電動閥的精確調(diào)節(jié)，可以實現(xiàn)對炭化過程中溫度和濕度的雙重精確控制，從而提高生物炭的產(chǎn)量和質(zhì)量。

13、2、本方案，通過設(shè)計履帶式結(jié)構(gòu)的移動部，該裝置能夠在不同農(nóng)田或秸稈堆放場地之間輕松移動，無需固定安裝，提高使用的靈活性和便捷性。同時，所有功能單元（切割、濕度調(diào)節(jié)、炭化、燃燒、溫控、傳輸）均集成在同一裝置上，形成完整的生物炭制備生產(chǎn)線，減少占地面積和運輸成本，從而能夠直接在田間對秸稈進(jìn)行炭化處理后，原位投放。

14、進(jìn)一步，濕度調(diào)節(jié)單元還包括用于檢測炭化部內(nèi)部的實時濕度的第二濕度傳感器，第二濕度傳感器安裝于炭化部內(nèi)且與控制器電連接。

15、有益效果：第二濕度傳感器的加入，能夠?qū)崟r監(jiān)測炭化部內(nèi)部的濕度情況，與第一濕度傳感器共同工作，可以形成對秸稈從收集到炭化全過程的濕度監(jiān)控。控制器根據(jù)兩個濕度傳感器的數(shù)據(jù)，可以更精確地調(diào)節(jié)噴水管的噴水量，確保秸稈在進(jìn)入炭化部前以及炭化過程中的濕度都保持在最佳范圍內(nèi)，從而提高生物炭的質(zhì)量。

16、進(jìn)一步，排氣管道內(nèi)設(shè)置有與控制器電連接的排氣風(fēng)扇。

17、有益效果：排氣風(fēng)扇的加入，能夠更主動地控制炭化過程中產(chǎn)生的氣體的排放。通過控制器調(diào)節(jié)排氣風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，可以精確地控制排氣管道的通風(fēng)量，從而確保炭化部內(nèi)的有害氣體（如一氧化碳、二氧化碳等）能夠及時排出，保持炭化部內(nèi)的空氣流通和氣體平衡。同時控制器還基于炭化部內(nèi)的濕度（即第二濕度傳感器的數(shù)據(jù)），控制排氣風(fēng)扇的轉(zhuǎn)動速度，以控制排氣量，從而控制炭化腔內(nèi)的濕度情況。

18、進(jìn)一步，移動部上方設(shè)置有與排氣管道對應(yīng)的水槽，排氣管道靠近水槽一端內(nèi)設(shè)置有過濾器。

19、有益效果：過濾器可以有效捕捉排氣管道中的顆粒物和有害氣體成分，如炭黑、煙塵等，防止它們直接排放到大氣中。結(jié)合水槽的設(shè)計，排氣中的部分可溶性氣體（如二氧化硫、氮氧化物等）可以被水吸收，進(jìn)一步凈化排放氣體，減少環(huán)境污染。

20、進(jìn)一步，炭化部內(nèi)設(shè)置有耐火支架。

21、有益效果：耐火支架由耐高溫材料制成，能夠承受炭化過程中產(chǎn)生的高溫環(huán)境。這有助于保護(hù)炭化部的結(jié)構(gòu)完整性，防止因高溫而導(dǎo)致的變形、開裂或損壞，從而延長設(shè)備的使用壽命。耐火支架可以將秸稈均勻支撐在炭化部內(nèi)，確保秸稈在炭化過程中能夠充分受熱并均勻炭化，有助于提高生物炭的產(chǎn)量和質(zhì)量，同時減少未炭化或炭化不完全的秸稈比例。同時也能夠避免秸稈段與明火接觸發(fā)生安全事故。

22、進(jìn)一步，炭化部內(nèi)設(shè)置有位于耐火支架下方的翻斗，翻斗與炭化部轉(zhuǎn)動連接，翻斗與炭化部一轉(zhuǎn)動連接處固定連接有轉(zhuǎn)動把手，轉(zhuǎn)動把手位于炭化部外且與炭化部轉(zhuǎn)動連接。

23、有益效果：翻斗的設(shè)計使得炭化完成后，可以通過轉(zhuǎn)動把手輕松地將炭化產(chǎn)物（即生物炭）從炭化部中倒出，不僅簡化炭化產(chǎn)物的收集過程，還提高操作的便捷性和效率。同時轉(zhuǎn)動把手的設(shè)計，使操作員能夠通過手動控制生物炭的排出量，確保炭化后的生物炭逐步從生物炭排出口排出，避免過多熱量殘留在炭化部內(nèi)。

24、進(jìn)一步，生物炭排出口下方設(shè)置有與其對應(yīng)的網(wǎng)狀的冷卻框。

25、有益效果：冷卻框的設(shè)計，能夠使生成炭化產(chǎn)物與外界空氣接觸，快速冷卻和干燥，便于后續(xù)直接將這些生物炭投放到田間。

26、進(jìn)一步，水槽內(nèi)設(shè)置有與控制器電連接的液位傳感器。

27、有益效果：液位傳感器能夠?qū)崟r、準(zhǔn)確地監(jiān)測水槽內(nèi)的液位變化，由于炭化過程中，排出的氣體為熱氣，會加速水槽內(nèi)用于凈化廢氣的水的消耗，所以通過液體傳感器，實時檢測水槽中的液位變化，缺水時，及時人工補(bǔ)水，保證排放氣體的正常過濾。

28、進(jìn)一步，移動部前端安裝有用于將地面的秸稈投入切割部的移動架，移動架與控制器電連接。

29、有益效果：移動架與控制器電連接后，可以實現(xiàn)自動化或半自動化的秸稈收集與投送過程。通過預(yù)設(shè)的程序或操作指令，控制器可以精確控制移動架的移動速度和位置，確保秸稈能夠準(zhǔn)確、高效地投入切割部進(jìn)行后續(xù)處理，減少了人工干預(yù)，提高了工作效率。移動架的設(shè)計，使得秸稈的收集過程更加快速和高效；與傳統(tǒng)的人工收集方式相比，移動架能夠更快速地覆蓋地面，將散落的秸稈集中起來并投入切割部，不僅提高收集效率，還降低勞動強(qiáng)度。

30、進(jìn)一步，收集槽內(nèi)安裝有用于攪拌秸稈的攪拌組件，攪拌組件包括設(shè)置于切割部內(nèi)的驅(qū)動電機(jī)，驅(qū)動電機(jī)輸出軸同軸固定連接有攪拌軸，攪拌軸表面沿其中軸線螺旋設(shè)置有若干的攪拌葉片，攪拌葉片呈t形；攪拌軸一端與傳輸部轉(zhuǎn)動連接，驅(qū)動電機(jī)與控制器電連接。

31、有益效果：通過攪拌葉片的作用，有助于快速且高效的完成秸稈的調(diào)濕工作。當(dāng)噴水管向收集槽內(nèi)噴水以調(diào)節(jié)濕度時，攪拌葉片可以確保水分更均勻地分布在秸稈上，避免了局部過濕或過干的情況。同時，攪拌葉片呈t形的設(shè)計，從而在攪拌葉片轉(zhuǎn)動過程中，將部分秸稈帶離收集槽，拋到空中，進(jìn)一步提高濕度調(diào)節(jié)的均勻度，同時，也能夠?qū)⒁恍┱掣交蚩ㄔ诮斩捝系男☆w粒雜質(zhì)（石頭等）與秸稈分離，落到收集槽底部，便于后續(xù)清理，從而降低進(jìn)入炭化部時秸稈內(nèi)的雜質(zhì)，提高最終產(chǎn)品的質(zhì)量。

32、本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。