(10)申请公布号 (43)申请公布日 2014.07.02
C N 103894054
A (21)申请号 201410120247.7
(22)申请日 2014.03.27
B01D 53/78(2006.01)
B01D 53/60(2006.01)
F23G 7/06(2006.01)
A01C 23/00(2006.01)A01G 7/02(2006.01)
(71)申请人浙江大学
地址310027 浙江省杭州市西湖区浙大路
38号
(72)发明人喻景权 宋刘霞 梁嘉扬 王玉
刘超超 周艳虹 师恺 夏晓剑
(74)专利代理机构杭州天勤知识产权代理有限
公司 33224
代理人
胡红娟
(54)发明名称
(57)摘要
本发明公开了一种秸秆燃烧烟气的处理方法
及其装置。处理方法包括：将秸秆燃烧烟气通入
将一级处理气燃烧，收集获得二级处理气；取反
应液对作物灌根，将二级处理气排入种植作物的
温室中；处理液为含有H 2O 2和HCO 3—的水溶液。利
用处理液溶解收集Karrikins 化合物，Karrikins
化合物能刺激种子发芽并促进植物生长；同时利
用处理液除去对人体或植物生长不利的成分，生
成的NO 3—、SO 42—作为肥料，起到促进植物生长的
作用；燃烧一级处理气，对CO 进行二次燃烧使之
转化为CO 2，如此获得的二级处理气可直接排入温
室中，提高温室内CO 2浓度，促进植物光合作用效
率。
(51)Int.Cl.权利要求书1页 说明书6页 附图1页
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书1页 说明书6页 附图1页(10)申请公布号CN 103894054 A
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1.一种秸秆燃烧烟气的处理方法，包括：
（1）将秸秆燃烧烟气通入处理液中进行反应，获得反应液和一级处理气；
（2）将一级处理气燃烧，收集获得二级处理气；
（3）取所述反应液对作物灌根，将所述二级处理气排入种植作物的温室中；
所述处理液为含有H 2O 2和HCO 3—的水溶液。
2.如权利要求1所述秸秆燃烧烟气的处理方法，其特征在于，每10L 处理液中含有300～400mL 的30%H 2O 2，148.5～178.2g HCO 3—。
3.如权利要求1所述秸秆燃烧烟气的处理方法，其特征在于，步骤（1）中，将3～5公斤秸秆燃烧产生的烟气引入10～15L 处理液中。
4.如权利要求1所述秸秆燃烧烟气的处理方法，其特征在于，步骤（3）中，将所述处理液按1:20～50的比例稀释后再灌根。
5.一种秸秆燃烧烟气的处理装置，包括：
用于燃烧秸秆的燃烧炉；
用于盛放处理液的反应池；
连通燃烧炉和反应池的烟气通道，烟气通道伸入处理液中，烟气通道内安装有负压风机；
用于收集反应后烟气的排放管道，排放管道内依次安装有CO 浓度检测器和二次燃烧器；
CO 浓度检测器和二次燃烧器均与控制器相连。
6.如权利要求5所述的处理装置，其特征在于，反应池中处理液的深度为10～50cm 。
7.如权利要求5所述的处理装置，其特征在于，所述反应池内安装有带孔的不锈钢板，所述不锈钢板分为在竖直方向均匀分布的1～3块。
8.如权利要求5所述的处理装置，其特征在于，所述燃烧炉带有进料口，进料口上安装有防护盖。
9.如权利要求5所述的处理装置，其特征在于，所述反应池的顶部安装有进液管，反应池的底部安装有出液管，进液管和出液管均带有阀门。权 利 要 求 书CN 103894054 A
一种秸秆燃烧烟气的处理方法及其装置
技术领域
[0001] 本发明涉及秸秆燃烧烟气处理技术领域，具体涉及一种秸秆燃烧烟气的处理方法及其装置。
背景技术
[0002] 我国各类农作物秸秆的年总产量达7亿吨以上，农民一般直接在田里焚烧秸秆还田，燃烧时产生
大量烟气，如何有效利用秸秆燃烧烟气成为亟待解决的问题。
[0003] 公开号为CN101306290A的中国专利文献公开了一种户用秸秆气雾化处理方法及其装置，该装置由燃气发生器、雾化处理器、脱硫干燥器和燃具组成，燃气发生器通过第一燃气管路与雾化处理器连接，雾化处理器连接第二燃气管路，第二燃气管路连接脱硫干燥器，脱硫干燥器通过第三燃气管路连接燃具。通过燃气发生器取得生物质气（即秸秆燃烧烟气），再对生物质气进行雾化处理，使生物质气中的可燃气体与焦油、灰份、水份分离，再使气体通过脱硫干燥器，获得洁净的秸秆燃气。
[0004] 秸秆燃气中主要含有一氧化碳、氢气、甲烷等可燃气体，但秸秆燃烧烟气中的主要成分是二氧化碳，上述装置对如何有效利用CO
2
没有提出解决之道。
[0005] 众所周知，植物的生长需要一个适宜的温度、光照、水分和养分等环境，同时也受一些植物生长生理活性物质所促进或抑制。大多喜温作物的生长适宜温度为25℃左右，适
宜的CO
2
浓度为800-1000ppm。
[0006] 许多喜温植物在冬季生产中面临因温度低和CO2不足而发生冻害和植株生长不良
的问题，需要通过加温和增加CO
2
浓度来促进植物生长。由于燃气和电加温成本高，难能在
我国利用，目前我国主要采用燃煤燃烧来提高温度，由于燃烧中产生SO
2、CO和一些NO
x
等植
物生长和人体有害气体，必须通过向外排放燃烧产生的气体来避免植株发生毒害，这又使得燃烧产生的CO
2
得不到有效利用。
[0007] 提高环境中CO2浓度可增加植物的光合作用和抗性，从而使产量和品质得以提高。
在0-2000ppm范围内，大多喜温植物的光合作用植物随CO
2
浓度的升高而升高。目前国外主
要采用成本较高的压缩CO
2气体来增加温室中的CO
2
浓度，而我国则主要利用硫酸和NaHCO
3
反应来产生CO
2
气体，但这种方法存在操作繁琐和安全性差等问题，应用受到了很大的限制。
发明内容
[0008] 本发明提供了一种秸秆燃烧烟气的处理方法，该处理方法能对秸秆燃烧烟气进行有效处理和利用。
[0009] 一种秸秆燃烧烟气的处理方法，包括：
[0010] （1）将秸秆燃烧烟气通入处理液中进行反应，获得反应液和一级处理气；[0011] （2）将一级处理气燃烧，收集获得二级处理气；
[0012] （3）取所述反应液对作物灌根，将所述二级处理气排入种植作物的温室中；
[0013] 所述处理液为含有H 2O 2和HCO 3—的水溶液。
[0014] 秸秆燃烧烟气即是燃烧秸秆产生的烟气，秸秆燃烧时会通过美拉德反应产生Karrikins 化合物，该类化合物易溶于水，因此将秸秆燃烧烟气引入处理液后，秸秆燃烧烟气中的Karrikins 化合物即溶于处理
液中；同时，秸秆燃烧烟气中含有的NO 、NO 2、SO 2等对植物生长和人体有害的气体则与H 2O 2或HCO 3—反应，生成NO 3—和SO 42—；反应方程式如下：
[0015] 3NO 2+2HCO 3—==2CO 2↑+NO ↑+2NO 3—+H 2O ；
[0016] 2NO+3H 2O 2+2HCO 3—==2NO 3—+4H 2O+2CO 2↑；
[0017] SO 2+H 2O 2+2HCO 3—==SO 42—+2H 2O+2CO 2↑。
[0018] 取获得的反应液对作物灌根，其中的Karrikins 化合物能够刺激种子发芽并促进植物生长，硝酸根离子和硫酸根离子作为肥料，同样能起到促进植物生长的作用。
[0019] 从处理液逸出的一级处理气中主要含有CO 和CO 2，燃烧一级处理气可以使CO 转化为CO 2，由此获得的二级处理气中的主要成分即为CO 2，将二级处理气排入种植作物的温室中，提高温室内CO 2的浓度，进一步促进植物生长。
[0020] 作为优选，每10L 处理液中含有300～400mL 的30%H 2O 2，148.5～178.2gHCO 3—。本发明所述HCO 3—可由可溶性（可溶于水）碳酸氢盐提供，如NaHCO 3或KHCO 3，更优选为NaHCO 3，NaHCO 3不仅水溶性极好，廉价易获取，且参与反应后基本不会产生沉淀及副反应气体。优选地，每10L 处理液中含有300～400mL 的30%H 2O 2，250～300g NaHCO 3；更优选为：每10L 处理液中含有
350mL 的30%H 2O 2，270g NaHCO 3。
[0021] 作为优选，步骤（1）中，将3～5公斤秸秆燃烧产生的烟气引入10～15L 处理液中。作为进一步优选，将5公斤秸秆燃烧产生的烟气引入10L 处理液中。既保证秸秆燃烧烟气中的Karrikins 化合物充分溶于处理液中，NO 、NO 2、SO 2与H 2O 2或HCO 3—反应完全，最大程度地去除这些对植物生长和人体有害的气体；同时也保证反应液中Karrikins 化合物、NaNO 3和Na 2SO 4保持在一定浓度，否则灌根效果不佳。
[0022] 作为优选，步骤（3）中，将所述反应液按1:20～50的比例稀释后再灌根。作为进一步优选，将所述反应液按1:25的比例稀释后再灌根。由于反应液中的成分比较复杂，对反应液进行稀释可以防止因某些未知的有害副反应产物浓度太高而对作物造成伤害，防患于未然。
[0023] 本发明还提供了一种秸秆燃烧烟气的处理装置，用于实现所述处理方法；该处理装置包括：
[0024] 用于燃烧秸秆的燃烧炉；
[0025] 用于盛放处理液的反应池；
[0026] 连通燃烧炉和反应池的烟气通道，烟气通道伸入处理液中，烟气通道内安装有负压风机；
[0027] 用于收集反应后烟气的排放管道，排放管道内安装有CO 浓度检测器和二次燃烧器；
[0028] CO 浓度检测器和二次燃烧器均与控制器相连。
[0029] 利用负压风机将秸秆燃烧烟气强行引入装有处理液的密闭反应池中，烟气输出管道伸入反应池底部，使秸秆燃烧烟气中的Karrikins 化合物充分溶于处理液中，NO 、NO 2、SO 2与H 2O 2或HCO 3—充分反应。
[0030] 从处理液中逸出的一级处理气集中在反应池的上层空间，并进入排放管道；排放管道中的CO 浓度检测器检测一级处理气中CO 的含量，控制器用于接收CO 浓度检测器的输出信号；当CO 浓度大于100ppm 时，控制器开启二次燃烧器，燃烧CO ，由此获得主要成分为CO 2的二级处理气。
[0031] 燃烧炉的大小一般为20－100升，视温室大小而定。负压风机的功率优选为20～100W ，根据燃烧炉大小的选择。
[0032] 作为优选，反应池中处理液的深度为10～50cm ，更优选为20cm 。以确保Karrikins 化合物充分溶于处理液中，NO 、NO 2、SO 2与H 2O 2或NaHCO 3充分反应。作为进一步优选，所述反应池内安装有带孔的不锈钢板，所述不锈钢板分为在竖直方向均匀分布的1～3块。带孔的不锈钢板能够延长秸秆燃烧烟气在处理液中的停留时间，使气体中有害物质得到充分反应。
[0033] 作为优选，所述燃烧炉带有进料口，进料口上安装有防护盖。进料口用于向燃烧炉中投入秸秆，秸秆可选用干燥的玉米、棉花和麦类秸秆或木屑等，也可用这些生物质加工制成的秸秆煤。
[0034] 进料口同时也是出灰口和进风口，便于将燃烧产生的炉渣清理出来，炉渣的主要成分为草木灰，是一种天然钾肥，可以还田。
[0035] 所述防护盖具有三个工作位，即关闭、半开、全开，根据燃烧炉内是否燃烧充分即CO 浓度是否过高而将防护盖调整至相应的工作位。防护盖的常规工作状态为半开，为燃烧炉内通气供氧；若CO 浓度长时间超过预设值，则表明燃烧不充分，此时将防护盖全开；燃烧结束后关闭防护盖。
[0036] 作为优选，所述反应池的顶部安装有进液管，反应池的底部安装有出液管，进液管和出液管均带有阀门。进液管用于向反应池中导入处理液，出液管便于导出反应液；阀门可确保使用过程中反应池的相对密封状态，防止一氧化碳外泄。
[0037] 使用时，将本发明的处理装置置于温室大棚的中央位置，向燃烧炉中投入秸秆，向反应池中导入处理液；点燃秸秆后，将防护盖调整至半开状态，开启负压风机；当CO 浓度检测器检测到CO 浓度大于100ppm 时，二次燃烧器自动开启，若CO 浓度长时间超过预设值，可手动将防护盖调整至全开状态；最后将从处理气输出管道输出的二级处理气通入种植作物的温室中。
[0038] 与现有技术相比，本发明的有益效果为：
[0039] （1）本发明利用处理液溶解收集秸秆燃烧过程中产生的Karrikins 化合物，Karrikins 化合物能够
刺激种子发芽并促进植物生长；同时利用处理液中的H 2O 2和NaHCO 3除去NO 、NO 2、SO 2等对人体或植物生长不利的成分，生成的NaNO 3、Na 2SO 4中的硝酸根离子和硫酸根离子作为肥料，同样能起到促进植物生长的作用；
[0040] （2）本发明燃烧一级处理气，对因燃烧不完全产生的CO 进行二次燃烧使之转化为CO 2，如此获得的二级处理气的主要成分是CO 2，可直接排入温室中，提高温室内CO 2浓度，促进植物光合作用效率。
附图说明
[0041] 图1为本发明一种秸秆燃烧烟气的处理装置的结构示意图。
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