發(fā)明專利：一種利用過熱蒸汽將設施農(nóng)業(yè)有機廢棄物變?yōu)樵耘嗷|(zhì)的方法.pdf

19 中華 人民共和國 國家知識產(chǎn)權(quán)局 12 發(fā)明 專利申請 10 申請公布號 43 申請公布日 21 申請 號 202011005290 0 22 申請日 2020 09 23 71 申請人 中國農(nóng)業(yè)科 學院都市農(nóng)業(yè)研究所 地址 610000 四川省成 都市天府新區(qū)湖畔 北段3 66號1棟1單 元3 01號房 72 發(fā)明人 張冬 冬 陳雪嬌 戚智勇 周晚來 林偉 楊睿 王虹 李 杰 74 專利代理 機構(gòu) 北京弘權(quán)知識產(chǎn)權(quán)代理事務 所 普通 合 伙 1 1363 代理人 逯長明 許偉群 51 Int Cl A01G 24 20 2018 01 54 發(fā)明名稱 一種利用過熱蒸汽將設施農(nóng)業(yè)有機廢棄物 變?yōu)樵耘?基質(zhì)的方法 57 摘要 本發(fā)明提供一種利用過熱蒸汽將設施農(nóng)業(yè) 有機廢棄物變?yōu)樵耘嗷|(zhì)的方法 屬于植物栽培 領域 包括將有機廢棄物通過粉碎機破碎成絲狀 碎屑 經(jīng)過粉碎后的有機廢棄物 直接被送入經(jīng)過 預熱的反應器內(nèi)進行反應 在反應器內(nèi)填充入反 應物后 使用過熱蒸汽對反應物進行進一步加 熱 過熱蒸汽在反應器內(nèi)與反應物接觸 反應物 快速升溫 物料中的水分在高溫狀態(tài)下快速蒸 發(fā) 緊接著反應物開始進入裂解反應 在反應進 入深度裂解前將有機物取出反應器并快速降溫 所得產(chǎn)品可以直接作為基質(zhì)使用 利用過熱蒸汽 驅(qū)動的不完全裂解反應 將有機廢棄物轉(zhuǎn)化成可 以用于設施 生產(chǎn)的基質(zhì)原料 將其中不利于作為 基質(zhì)的一些成分去除掉 并且同時將有機廢棄物 的主體成分和結(jié)構(gòu)保留 權(quán)利要求書1頁 說明書4頁 附圖1頁 CN 112167006 A 2021 01 05 CN 112167006 A 1 一種利用過熱蒸汽將設施農(nóng)業(yè)有機廢棄物變?yōu)樵耘嗷|(zhì)的方法 其特征在于 包括 以下步驟 S101 收集設施農(nóng)業(yè)中的有機廢棄物 并將所有有機廢棄物通過粉碎機破碎成絲狀碎 屑或粉狀碎屑 S102 經(jīng)過粉碎后的有機廢棄物被送入已經(jīng)經(jīng)過了預熱的反應器內(nèi)進行反應 S103 在反應器內(nèi)填充入反應物后 使用過熱蒸汽對反應物進行進一步加熱 S104 過熱蒸汽在反應器內(nèi)與反應物接觸 快速將熱量傳遞給反應物 反應物快速升 溫 物料中的水分在高溫狀態(tài)下快速蒸發(fā) 緊接著反應物開始進入裂解反應 S105 在反應進入深度裂解前將有機物取出反應器并快速降溫 所得產(chǎn)品經(jīng)過了過熱 蒸汽的處理后 其中不利于植物生長的成分被大量去除 而剩余部分尚未碳化 所得產(chǎn)品可 以直接作為基質(zhì)使用 2 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用過熱蒸汽將設施農(nóng)業(yè)有機廢棄物變?yōu)樵耘嗷|(zhì)的方 法 其特征在于 步驟S101中 所述絲狀碎屑的直徑小于5mm 長度短于50mm 3 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用過熱蒸汽將設施農(nóng)業(yè)有機廢棄物變?yōu)樵耘嗷|(zhì)的方 法 其特征在于 步驟S102中 所述反應器溫度控制在150 800 之間 4 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用過熱蒸汽將設施農(nóng)業(yè)有機廢棄物變?yōu)樵耘嗷|(zhì)的方 法 其特征在于 步驟S102中 所述反應器溫度控制的最優(yōu)溫度區(qū)間為180 400 5 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用過熱蒸汽將設施農(nóng)業(yè)有機廢棄物變?yōu)樵耘嗷|(zhì)的方 法 其特征在于 步驟S103中 所述裂解反應時間控制在0 2小時 6 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用過熱蒸汽將設施農(nóng)業(yè)有機廢棄物變?yōu)樵耘嗷|(zhì)的方 法 其特征在于 步驟S103中 所述裂解反應的最優(yōu)反應時間區(qū)間在0 5 1小時 7 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用過熱蒸汽將設施農(nóng)業(yè)有機廢棄物變?yōu)樵耘嗷|(zhì)的方 法 其特征在于 步驟S102中 經(jīng)過粉碎后的有機廢棄物經(jīng)過烘干后送入已經(jīng)經(jīng)過了預熱的 反應器內(nèi)進行反應 權(quán) 利 要 求 書 1 1 頁 2 CN 112167006 A 一種利用過熱蒸汽將設施農(nóng)業(yè)有機廢棄物變?yōu)樵耘嗷|(zhì)的 方法 技術領域 0001 本發(fā)明屬于植物栽培技術領域 具體涉及一種利用過熱蒸汽將設施農(nóng)業(yè)有機廢棄 物變?yōu)樵耘嗷|(zhì)的方法 背景技術 0002 設施農(nóng)業(yè)是未來農(nóng)業(yè)發(fā)展的重點方向 是解決土壤危機 城市綠色食物供應的關 鍵技術 但同時大量集中的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)也會產(chǎn)生很多不可以被人類食用的有機廢棄物 例如 莖稈葉或者腐敗的果實等 這些物質(zhì)會產(chǎn)量巨大 難以處理 會對環(huán)境造成大量的問題 0003 主流的處理方法是將這些有機廢棄物進行收集后堆肥或者發(fā)酵 但這些過程普遍 用時較長且無法徹底的處理掉有機廢棄物 也有些方法是將有機廢棄物收集后直接作為栽 培基質(zhì)使用 CN103907519A CN103597925B 但由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的有機廢棄物通常含 有很多不利于植物生產(chǎn)的成分 因此該方法制作的產(chǎn)品無法作為基質(zhì)使用 因為里面含有 很多會對植物生產(chǎn)起到副作用的物質(zhì) 會降低植物的生產(chǎn)性能 影響作物的產(chǎn)量 另一種新 型的研究路徑是嘗試利用熱化學處理的方法將一些有機廢棄物變成一種可以替代泥炭功 能的產(chǎn)品 但這類研究并不能直接將有機廢棄物變成基質(zhì)的原材料 此外該技術目前在設 施農(nóng)業(yè)有機廢棄物處理方面還沒有案例 發(fā)明內(nèi)容 0004 本發(fā)明的目的是提供一種利用過熱蒸汽將設施農(nóng)業(yè)有機廢棄物變?yōu)樵耘嗷|(zhì)的 方法 以解決上述背景技術中提出的問題 本發(fā)明所用的不完全裂解反應 通過控制反應溫 度在有機廢棄物主體成分 木質(zhì)素 纖維素 不受影響或者受極小影響的前提下 將酚類物 質(zhì)去除 裂解或揮發(fā) 這樣后續(xù)的產(chǎn)品就可以作為基質(zhì)使用了 本發(fā)明使用過熱蒸汽驅(qū)動 不完全裂解反應 通過過熱蒸汽的特點使得產(chǎn)品的孔隙率和保水能力得到一定的提升 從 而更加適合作為基質(zhì)使用 0005 本發(fā)明的目的通過下述技術方案予以實現(xiàn) 一種利用過熱蒸汽將設施農(nóng)業(yè)有機廢 棄物變?yōu)樵耘嗷|(zhì)的方法 包括以下步驟 0006 S101 收集設施農(nóng)業(yè)中的有機廢棄物 并將所有有機廢棄物通過粉碎機破碎成絲 狀碎屑或粉狀碎屑 0007 S102 經(jīng)過粉碎后的有機廢棄物不需經(jīng)過烘干 直接被送入已經(jīng)經(jīng)過了預熱的反 應器內(nèi)進行反應 0008 S103 在反應器內(nèi)填充入反應物后 使用過熱蒸汽對反應物進行進一步加熱 0009 S104 過熱蒸汽在反應器內(nèi)與反應物接觸 快速將熱量傳遞給反應物 反應物快速 升溫 物料中的水分在高溫狀態(tài)下快速蒸發(fā) 緊接著反應物開始進入裂解反應 0010 S105 在反應進入深度裂解前將有機物取出反應器并快速降溫 所得產(chǎn)品經(jīng)過了 過熱蒸汽的處理后 其中不利于植物生長的成分被大量去除 而剩余部分尚未碳化 所得產(chǎn) 說 明 書 1 4 頁 3 CN 112167006 A 品可以直接作為基質(zhì)使用 0011 作為優(yōu)選 步驟S101中 所述絲狀碎屑的直徑小于5mm 長度短于50mm 0012 作為優(yōu)選 步驟S102中 所述反應器溫度控制在150 800 之間 0013 作為優(yōu)選 步驟S102中 所述反應器溫度控制的最優(yōu)溫度區(qū)間為180 400 0014 作為優(yōu)選 步驟S103中 所述裂解反應時間控制在0 2小時 0015 作為優(yōu)選 步驟S103中 所述裂解反應的最優(yōu)反應時間區(qū)間在0 5 1小時 0016 作為優(yōu)選 步驟S102中 經(jīng)過粉碎后的有機廢棄物經(jīng)過烘干后送入已經(jīng)經(jīng)過了預 熱的反應器內(nèi)進行反應 0017 反應原理 設施農(nóng)業(yè)的有機廢棄物中通常含有酚類 萜類等有機物 當有機廢棄物 作為植物基質(zhì)時這些物質(zhì)會影響植物的生長 本發(fā)明所用的不完全裂解反應 通過控制反 應溫度在有機廢棄物主體成分 木質(zhì)素 纖維素 不受影響或者受極小影響的前提下 將酚 類 萜類等物質(zhì)去除 裂解或揮發(fā) 這樣后續(xù)的產(chǎn)品就可以作為基質(zhì)使用了 此外本發(fā)明使 用過熱蒸汽驅(qū)動不完全的裂解反應 通過過熱蒸汽的活化作用使得產(chǎn)品的孔隙率和保水能 力得到一定的提升 從而更加適合作為基質(zhì)使用 0018 本發(fā)明的有益效果 0019 1 本發(fā)明所用的不完全裂解反應 通過控制反應溫度在有機廢棄物主體成分 木 質(zhì)素 纖維素 不受影響或者受極小影響的前提下 將酚類等物質(zhì)去除 裂解或揮發(fā) 這樣 后續(xù)的產(chǎn)品就可以作為基質(zhì)使用了 0020 2 本發(fā)明使用過熱蒸汽驅(qū)動不完全裂解反應 通過過熱蒸汽的特點使得產(chǎn)品的 孔隙率和保水能力得到一定的提升 從而更加適合作為基質(zhì)使用 附圖說明 0021 為了更清楚的說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案 下面將對實施例或現(xiàn) 有技術描述中所需要使用的附圖作簡單介紹 顯而易見的 對于本領域技術人員而言 在不 付出創(chuàng)造性勞動的前提下 還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖 0022 圖1為一種利用過熱蒸汽將設施農(nóng)業(yè)有機廢棄物變?yōu)樵耘嗷|(zhì)的方法流程圖 具體實施方式 0023 為了使本技術領域的人員更好地理解本發(fā)明中的技術方案 下面將對本發(fā)明實施 例中的技術方案進行清楚 完整地描述 顯然 所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施 例 而不是全部的實施例 基于本發(fā)明中的實施例 本領域技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動 前提下所獲得的所有其他實施例 都應當屬于本發(fā)明的保護范圍 0024 針對技術的缺點 現(xiàn)有的技術很難在去除有機廢棄物中不利于植物生產(chǎn)的成分的 同時保留對植物無害的結(jié)構(gòu)成分 并同步的優(yōu)化產(chǎn)物的結(jié)構(gòu) 使其具備保水和帶空隙等特 征 能夠用作設施農(nóng)業(yè)的栽培基質(zhì) 本發(fā)明提供一種利用過熱蒸汽將設施農(nóng)業(yè)有機廢棄物 變?yōu)樵耘嗷|(zhì)的方法 解決上述問題 0025 實施例1 如圖 所示 一種利用過熱蒸汽將設施農(nóng)業(yè)有機廢棄物變?yōu)樵耘嗷|(zhì)的 方法 包括以下步驟 0026 S101 收集設施農(nóng)業(yè)中的有機廢棄物 并將所有有機廢棄物通過粉碎機破碎成絲 說 明 書 2 4 頁 4 CN 112167006 A 狀碎屑或粉狀碎屑 0027 S102 經(jīng)過粉碎后的有機廢棄物被送入已經(jīng)經(jīng)過了預熱的反應器內(nèi)進行反應 0028 S103 在反應器內(nèi)填充入反應物后 使用過熱蒸汽對反應物進行進一步加熱 0029 S104 過熱蒸汽在反應器內(nèi)與反應物接觸 快速將熱量傳遞給反應物 反應物快速 升溫 物料中的水分在高溫狀態(tài)下快速蒸發(fā) 緊接著反應物開始進入裂解反應 0030 S105 在反應進入深度裂解前將有機物取出反應器并快速降溫 所得產(chǎn)品經(jīng)過了 過熱蒸汽的處理后 其中不利于植物生長的成分被大量去除 而剩余部分尚未碳化 所得產(chǎn) 品可以直接作為基質(zhì)使用 0031 本實施例中 步驟S101中 所述絲狀碎屑的直徑小于5mm 長度短于50mm 0032 本實施例中 步驟S102中 所述反應器溫度控制在150 0033 本實施例中 步驟S103中 所述裂解反應時間控制在2小時 0034 實施例2 如圖1所示 一種利用過熱蒸汽將設施農(nóng)業(yè)有機廢棄物變?yōu)樵耘嗷|(zhì)的 方法 包括以下步驟 0035 S101 收集設施農(nóng)業(yè)中的有機廢棄物 并將所有有機廢棄物通過粉碎機破碎成絲 狀碎屑或粉狀碎屑 0036 S102 經(jīng)過粉碎后的有機廢棄物不需經(jīng)過烘干 直接被送入已經(jīng)經(jīng)過了預熱的反 應器內(nèi)進行反應 0037 S103 在反應器內(nèi)填充入反應物后 使用過熱蒸汽對反應物進行進一步加熱 0038 S104 過熱蒸汽在反應器內(nèi)與反應物接觸 快速將熱量傳遞給反應物 反應物快速 升溫 物料中的水分在高溫狀態(tài)下快速蒸發(fā) 緊接著反應物開始進入裂解反應 0039 S105 在反應進入深度裂解前將有機物取出反應器并快速降溫 所得產(chǎn)品經(jīng)過了 過熱蒸汽的處理后 其中不利于植物生長的成分被大量去除 而剩余部分尚未碳化 所得產(chǎn) 品可以直接作為基質(zhì)使用 0040 本實施例中 步驟S101中 所述絲狀碎屑的直徑小于5mm 長度短于50mm 0041 本實施例中 步驟S102中 所述反應器溫度控制在800 0042 本實施例中 步驟S103中 所述裂解反應時間控制在0 2小時 0043 實施例3 如圖1所示 一種利用過熱蒸汽將設施農(nóng)業(yè)有機廢棄物變?yōu)樵耘嗷|(zhì)的 方法 包括以下步驟 0044 S101 收集設施農(nóng)業(yè)中的有機廢棄物 并將所有有機廢棄物通過粉碎機破碎成絲 狀碎屑或粉狀碎屑 0045 S102 經(jīng)過粉碎后的有機廢棄物經(jīng)過烘干后被送入已經(jīng)經(jīng)過了預熱的反應器內(nèi)進 行反應 0046 S103 在反應器內(nèi)填充入反應物后 使用過熱蒸汽對反應物進行進一步加熱 0047 S104 過熱蒸汽在反應器內(nèi)與反應物接觸 快速將熱量傳遞給反應物 反應物快速 升溫 物料中的水分在高溫狀態(tài)下快速蒸發(fā) 緊接著反應物開始進入裂解反應 0048 S105 在反應進入深度裂解前將有機物取出反應器并快速降溫 所得產(chǎn)品經(jīng)過了 過熱蒸汽的處理后 其中不利于植物生長的成分被大量去除 而剩余部分尚未碳化 所得產(chǎn) 品可以直接作為基質(zhì)使用 0049 本實施例中 步驟S101中 所述絲狀碎屑的直徑小于5mm 長度短于50mm 說 明 書 3 4 頁 5 CN 112167006 A 0050 本實施例中 步驟S102中 所述反應器溫度控制為180 0051 本實施例中 步驟S103中 所述裂解反應的最優(yōu)反應時間區(qū)間在1小時 0052 實施例4 如圖1所示 一種利用過熱蒸汽將設施農(nóng)業(yè)有機廢棄物變?yōu)樵耘嗷|(zhì)的 方法 包括以下步驟 0053 S101 收集設施農(nóng)業(yè)中的有機廢棄物 并將所有有機廢棄物通過粉碎機破碎成絲 狀碎屑或粉狀碎屑 0054 S102 經(jīng)過粉碎后的有機廢棄物經(jīng)過烘干后被送入已經(jīng)經(jīng)過了預熱的反應器內(nèi)進 行反應 0055 S103 在反應器內(nèi)填充入反應物后 使用過熱蒸汽對反應物進行進一步加熱 0056 S104 過熱蒸汽在反應器內(nèi)與反應物接觸 快速將熱量傳遞給反應物 反應物快速 升溫 物料中的水分在高溫狀態(tài)下快速蒸發(fā) 緊接著反應物開始進入裂解反應 0057 S105 在反應進入深度裂解前將有機物取出反應器并快速降溫 所得產(chǎn)品經(jīng)過了 過熱蒸汽的處理后 其中不利于植物生長的成分被大量去除 而剩余部分尚未碳化 所得產(chǎn) 品可以直接作為基質(zhì)使用 0058 本實施例中 步驟S101中 所述絲狀碎屑的直徑小于5mm 長度短于50mm 0059 本實施例中 步驟S102中 所述反應器溫度控制為400 0060 本實施例中 步驟S103中 所述裂解反應的最優(yōu)反應時間區(qū)間在0 5小時 0061 實施例1 4的反應原理 設施農(nóng)業(yè)的有機廢棄物中通常含有酚類等有機物 當有機 廢棄物作為植物基質(zhì)時這些物質(zhì)會影響植物的生長 本發(fā)明所用的不完全裂解反應 通過 控制反應溫度在有機廢棄物主體成分 木質(zhì)素 纖維素 不受影響或者受極小影響的前提 下 將酚類物質(zhì)去除 裂解或揮發(fā) 這樣后續(xù)的產(chǎn)品就可以作為基質(zhì)使用了 此外本發(fā)明使 用過熱蒸汽驅(qū)動不完全裂解反應 通過過熱蒸汽的特點使得產(chǎn)品的孔隙率和保水能力得到 一定的提升 從而更加適合作為基質(zhì)使用 0062 一種利用過熱蒸汽將設施農(nóng)業(yè)有機廢棄物變?yōu)樵耘嗷|(zhì)的方法 步驟包括 0063 以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點 對于本領域技 術人員而言 顯然本發(fā)明不限于上述示范性實施例的細節(jié) 而且在不背離本發(fā)明的精神或 基本特征的情況下 能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本發(fā)明 因此 無論從哪一點來看 均應將 實施例看作是示范性的 而且是非限制性的 本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說 明限定 因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明 內(nèi) 0064 此外 應當理解 雖然本說明書按照實施方式加以描述 但并非每個實施方式僅包 含一個獨立的技術方案 說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見 本領域技術人員應當 將說明書作為一個整體 各實施例中的技術方案也可以經(jīng)適當組合 形成本領域技術人員 可以理解的其他實施方式 說 明 書 4 4 頁 6 CN 112167006 A 圖1 說 明 書 附 圖 1 1 頁 7 CN 112167006 A