一种太阳能聚热的生物炭制备装置

技术领域

本发明涉及生物炭制备装置领域，尤其涉及一种太阳能聚热的生物炭制备装置。

背景技术

生物炭是一种常用的土壤改良剂，常被用于农业肥料，是由生物质在高温无氧条件下碳化形成的富炭固体，常用秸秆、果壳等农业生物质废弃物作为原料进行生产。由于生物炭具有疏松多孔的结构，有助于农田土壤保水保肥，提供植物所需营养元素，促进根系与空气接触，可以有效预防植物根系疾病，降低土壤重金属的植物可利用度，对农作物生长有众多益处，在农作物种植领域有巨大潜力。利用生物质垃圾生产生物炭还是实现“碳中和”的重要途径，具有双重“减碳”的效果：一方面防止秸秆等农业废物燃烧生成二氧化碳，另一方面防止其腐烂后产生甲烷等温室气体。通过将生物炭用做土壤改良剂可以将碳元素锁在土壤内达数百年，有效减少空气中碳含量。

生物炭的碳化需要在缺氧条件下保持2小时250摄氏度以上的高温。目前，烧制生物炭的方法为火力或电力，通过将生物质运输集中到大型生物炭生产工厂进行烧制，再运往需要的农田进行土壤改良。传统方法一方面消耗大量的能源电力，另一方面消耗了大量的运输成本，而且对农业废物的收集效率低下，无法做到经济有效的利用生物质废料。

发明内容

本发明旨在提出一种太阳能聚热的生物炭制备装置，能够利用太阳能制备生物炭。

本发明提供一种太阳能聚热的生物炭制备装置，包括：箱体、箱盖、聚热组件、导热组件和通风管；

所述箱盖与所述箱体转动连接，用于封闭或者打开所述箱体的顶部；所述箱盖为中空双层结构，所述箱盖的上层板上设置透光孔；

所述聚热组件设置在所述箱盖的上层板上，用于将太阳光通过所述透光孔聚焦至所述导热组件的上端；

所述导热组件贯穿设置在所述箱盖的下层板上，用于将所述导热组件上端的热能导入至所述箱体的内部；

所述通风管贯穿设置在所述箱盖上；所述通风管上位于所述箱体内的一端设置有单向阀，用于将所述箱体内的气体排出至外部。

进一步地，所述聚热组件包括菲涅尔聚光透镜、安装框和伺服电机；

所述菲涅尔聚光透镜的两端分别通过转轴可转动地安装在所述安装框内；所述安装框设置在所述箱盖的上层板上；所述伺服电机与所述菲涅尔聚光透镜传动连接，用于驱动所述菲涅尔聚光透镜在所述安装框内转动，以调节所述菲涅尔聚光透镜的倾斜角度。

进一步地，所述太阳能聚热的生物炭制备装置还包括热辐射计和控制器；

所述热辐射计与所述控制器电性连接，用于检测所述菲涅尔聚光透镜与所述导热组件之间的热辐射分布；

所述控制器与所述伺服电机电性连接，用于接收并根据所述热辐射分布控制所述伺服电机驱动所述菲涅尔聚光透镜转动，使得所述菲涅尔聚光透镜能够将太阳光聚焦至所述导热组件的上端。

进一步地，所述太阳能聚热的生物炭制备装置还包括温度传感器和声光报警器；所述温度传感器设置在所述箱体的内部，用于检测所述箱体内部的温度值；所述控制器与所述温度传感器和所述声光报警器电性连接；所述控制器用于接收并比较所述温度值与预设温度阈值的大小；当所述温度值大于等于所述预设温度阈值时，所述控制器开始计时；当所述控制器计时达到预设时间阈值后，控制所述声光报警器报警。

进一步地，所述导热组件包括导热板、第一导热棒和第二导热棒；所述第一导热棒贯穿设置在所述箱盖的下层板上；所述导热板设置在所述箱盖的下层板与上层板之间，且与所述第一导热棒连接；所述第二导热棒设置在所述第一导热棒的侧壁上。

进一步地，所述太阳能聚热的生物炭制备装置还包括太阳能发电板和蓄电池；所述太阳能发电板与所述蓄电池电性连接，用于将太阳能转化为电能并存储在所述蓄电池中；所述蓄电池用于为所述太阳能聚热的生物炭制备装置供电。

进一步地，所述箱体内的底部两侧分别设置有收集槽；所述箱体的箱体壁内设置有储油腔；所述储油腔的进油口设置有第一过滤网，并与所述收集槽连通，用于存放所述收集槽收集的液体；所述储油腔的出油口设置有封盖，用于封闭或者打开所述出油口。

进一步地，所述箱盖的顶部还设置有卷帘；相应地，所述箱盖的另一端设置有与所述卷帘配合使用的挂钩；所述卷帘与所述挂钩配合，用于遮蔽所述箱盖。

进一步地，所述通风管内还设置有第二过滤网；所述第二过滤网设置在所述单向阀的下方。

进一步地，所述箱体底部的外侧还设置有卡口，用于与外部移动设备连接。

本发明的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本发明实施例中的太阳能聚热的生物炭制备装置包括箱体、箱盖、聚热组件、导热组件和通风管；其中，所述箱盖为中空双层结构，所述箱盖的上层板上设置透光孔；所述聚热组件设置在所述箱盖的上层板上，用于将太阳光通过所述透光孔聚焦至所述导热组件的上端；所述导热组件贯穿设置在所述箱盖的下层板上，用于将所述导热组件上端的热能导入至所述箱体的内部；所述通风管贯穿设置在所述箱盖上；所述通风管上位于所述箱体内的一端设置有单向阀，用于将所述箱体内的气体排出至外部；使用时，将生物质放置在所述箱体内，通过所述聚热组件将太阳光聚焦在所述导热组件的上端，将太阳能转化为热能，并通过所述导热组件将热量传递至所述箱体内，以实现对所述生物质的碳化，避免因使用火力或者电力烧制生物炭导致的能源浪费。

附图说明

图1为本发明某一实施例中太阳能聚热的生物炭制备装置的结构示意图；

图2为图1中太阳能聚热的生物炭制备装置的另一结构示意图；

图3为图1中太阳能聚热的生物炭制备装置的又一结构示意图；

图4为图1太阳能聚热的生物炭制备装置中箱盖2的结构示意图；

图5为图1太阳能聚热的生物炭制备装置中通风管6的结构示意图；

图6为图1太阳能聚热的生物炭制备装置中聚热组件7的结构示意图；

图7为图1太阳能聚热的生物炭制备装置中导热组件8的结构示意图；

图8为图1中太阳能聚热的生物炭制备装置的电路结构示意图；

其中，1、箱体；101、卡口；102、收集槽；103、储油腔；104、第一过滤网；105、封盖；2、箱盖；201、上层板；202、透光孔；203、下层板；3、锁扣；4、卷帘；5、热辐射计；6、通风管；601、单向阀；602、第二过滤网；7、聚热组件；701、菲涅尔聚光透镜；702、安装框；703、伺服电机；8、导热组件；801、导热板；802、第一导热棒；803、第二导热棒；9、太阳能发电板；10、蓄电池；11、挂钩；12、控制器；13、声光报警器；14、温度传感器。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

请参考图1至图5，本发明的实施例提供了一种太阳能聚热的生物炭制备装置，包括：箱体1、箱盖2、聚热组件7、导热组件8和通风管6；

箱盖2与箱体1转动连接，用于封闭或者打开箱体1的顶部；箱盖2为中空双层结构，箱盖2的上层板201上设置透光孔202；

聚热组件7设置在箱盖2的上层板201上，用于将太阳光通过透光孔202聚焦至导热组件8的上端；

导热组件8贯穿设置在箱盖2的下层板203上，用于将导热组件8上端的热能导入至箱体1的内部；

通风管6贯穿设置在箱盖2上；通风管6上位于箱体1内的一端设置有单向阀601，用于将箱体1内的气体排出至外部；通过设置单向阀601，可以在防止外部空气进入箱体1的同时，将箱体1内产生的气体及时排出，避免因箱体1内气压过高而引起的安全事故。

示例性地，在本实施例中，箱体1的材质为复合石膏板保温材料，可以减少箱体1的热损耗，利于箱体1的保温；箱盖2上还设置有锁扣3，用于将箱盖2锁紧在箱体1的上方；通风管6为波纹管，波纹管以不锈钢材质作为龙骨，龙骨为螺旋形，铝箔作为覆盖材料，兼具耐高温与易弯折特性；箱盖2的四周设置有橡胶密封条，能够有效地提高箱盖2与箱体1之间的密封性能。

具体地，参考图6，聚热组件7包括菲涅尔聚光透镜701、安装框702和伺服电机703；

菲涅尔聚光透镜701的两端分别通过转轴可转动地安装在安装框702内；安装框702设置在箱盖2的上层板201上；伺服电机703与菲涅尔聚光透镜701传动连接，用于驱动菲涅尔聚光透镜701在安装框702内转动，以调节菲涅尔聚光透镜701的倾斜角度；使用时，使菲涅尔聚光透镜701的转轴沿南北方向分布，使得菲涅尔聚光透镜701能够随太阳在东西方向的移动而通过伺服电机703调整倾斜角度。

参考图8，为了能够实现菲涅尔聚光透镜701倾斜角度的自动调整，太阳能聚热的生物炭制备装置还包括热辐射计5和控制器12；

热辐射计5与控制器12电性连接，用于检测菲涅尔聚光透镜701与导热组件8之间的热辐射分布；

控制器12与伺服电机703电性连接，用于接收并根据所述热辐射分布控制伺服电机703驱动菲涅尔聚光透镜701转动，使得菲涅尔聚光透镜701能够将太阳光聚焦至导热组件8的上端。

为了方便记录生物炭的烧制时间，并在达到烧制时间后提醒使用者生物炭已经烧制完成，所述太阳能聚热的生物炭制备装置还包括温度传感器14和声光报警器13；温度传感器14设置在箱体1的内部，用于检测箱体1内部的温度值；控制器12与温度传感器14和声光报警器13电性连接；控制器12用于接收并比较所述温度值与预设温度阈值的大小；当所述温度值大于等于所述预设温度阈值时，控制器12开始计时；当控制器12计时达到预设时间阈值后，控制声光报警器13报警。

示例性地，在本实施例中，所述预设温度阈值为250℃；所述预设时间阈值为2h。

参考图7，导热组件8包括导热板801、第一导热棒802和第二导热棒803；第一导热棒802贯穿设置在箱盖2的下层板203上；导热板801设置在箱盖2的下层板203与上层板201之间，且与第一导热棒802连接；第二导热棒803设置在第一导热棒802的侧壁上。

示例性地，在本实施例中，导热组件8的材质为铜合金材质；第二导热棒803的数量为多根，多根第二导热棒803均匀分布在第一导热棒802的侧壁上，呈树枝状分布向四周延展，扩大了导热范围。

作为本实施例的变形，导热组件8的材质还可以为铝合金等其他导热性能良好的材料。

示例性地，在本实施例中，所述太阳能聚热的生物炭制备装置还包括太阳能发电板9和蓄电池10；太阳能发电板9与蓄电池10电性连接，用于将太阳能转化为电能并存储在蓄电池10中；蓄电池10用于为所述太阳能聚热的生物炭制备装置供电。

参考图1至图3，为了及时收集烧制生物炭的过程中会产生的生物质油，箱体1内的底部两侧分别设置有收集槽102；箱体1的内的底部为中间高两边低的结构；箱体1的箱体壁内设置有储油腔103；储油腔103的进油口设置有第一过滤网104，并与收集槽102连通，用于存放收集槽102收集的液体；储油腔103的出油口设置有封盖105，用于封闭或者打开所述出油口；烧制所述生物炭过程中产生的生物油流入收集槽102内，并通过第一过滤网104流入储油腔103内暂存，待所述生物炭烧制完毕后，打开封盖105将所述生物油取出。

参考图1，箱盖2的顶部还设置有卷帘4；相应地，箱盖2的另一端设置有与卷帘4配合使用的挂钩11；卷帘4与挂钩11配合，用于遮蔽箱盖2；不使用所述太阳能聚热的生物炭制备装置时，将卷帘4的一端拉开至挂在挂钩11上，实现对箱盖2的遮蔽。

具体地，参考图5，通风管6内还设置有第二过滤网602；第二过滤网602设置在单向阀601的下方。

为了将所述太阳能聚热的生物炭制备装置与外部移动设备连接，箱体1底部的外侧还设置有卡口101。

本实施例中太阳能聚热的生物炭制备装置的工作原理如下：使用时，将生物质放置在箱体1内，通过聚热组件7将太阳光聚焦在导热组件8的上端，将太阳能转化为热能，并通过导热组件8将热量传递至箱体1内；当箱体1内的温度达到预设温度阈值后，控制器12开启计时程序，当计时达到预设时间阈值后，控制器12控制声光报警器13报警，提醒使用者生物炭烧制完成。

以上未涉及之处，适用于现有技术。

在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。

在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。