建設以炭化為創新點的種植產業循環體系可行性報告

一、背景

我國農業生產經過了50年的改革進取取得了長的發展，無論是新品種的研發、化肥的使用、農藥的使用等都促進了糧食數量安全的保障但隨之而來的土壤的有機質大量減少、鹽化、次生鹽化、微生物大量減少，造成了土壤板結，對肥料的吸收利用率大幅度降低，個別地區的化肥使用量甚至超過2000公斤／公頃，如此飲鴆止渴，更會惡性循環下去，尤其是一些農藥大量應用，更是帶來大量殘留，給農產品安全帶來隱患。秸稈不讓焚燒，更是給農業生產帶來諸多不便，尤其是秸稈中的營養物質和有機質也不能得到充分利用。綠色青山、生態環保是我國下一步在涉農工作中追求的目標，而目前現狀又存在著巨大的矛盾。

二、現有解決辦法

1、秸稈打包送往發電廠；

2、發酵，轉換成有機肥；

3、部分焚燒；

4、粉碎還田。

以上的四種辦法存在著很大的弊端，用于發電，裝卸運輸等費用不足以支撐秸稈自身擁有的大數值；發酵轉化為有機肥，需要大型廠地及大量時間，且施用到田間受到許多客觀條件制約；焚燒不僅帶來大氣污染和危險，同時使表面土層有機質減少，大量土壤微生物被燒死，粉碎還田，田間腐熟產生大量氨氣，抑制作物生長，種子落在碎秸稈上不能出苗，會出現較大風險。

三、新型秸稈炭化設備的功能及原理

隨著國家環保事業的發展和振興鄉村戰略的實施，中藥渣、畜禽糞便、作物秸稈、食用菌廢棄菌料、糠醛渣等發酵廢棄物以及生活垃圾的處理方式，已經成為阻礙經濟發展一大難題。

比如大部分秸稈打包堆在田間嚴重影響春播生產，發酵廢棄物和生活垃圾隨處傾倒，畜禽糞無處堆放，形成大氣環境和市容的嚴重污染，是各級政府和經營者的頭疼難解之題。

我司研發的【有機廢棄炭化設備】變廢為寶，重塑美好環境。設備靈活輕便，即可以在田間地頭就近生產，也可以以村為單位建廠生產。其生產的活性炭和木醋液可用于炭基肥和殺蟲劑等，特別是炭被譽為土地的“黑金子”，價值極高。生產中的廢氣余熱可用于取暖、發電和洗浴等，節能減排，綠色環保。

1、設備炭化后產品優勢

我們對生物質炭進行了制成炭基復合肥（炭為20%-30%）的研究與示范，還田以后有如下效果：

(1) 生物質炭還田，可以增加土壤孔隙度，降低土壤容重、改善土壤通氣、透水狀況，提高土壤最大持水量，可以增加土壤透氣性和緩解土壤板結的難題，解決土壤板結的作用。

(2)生物質炭還田，可以將我國農田土壤中緊缺的氮、磷、鉀等大量元素返回到土壤中，而且還可以補充植物所必須的硅、鈣、鎂、鈉。

2、系統功能介紹

系統工作流程：

1、藥渣、糞便上輸送機，輸送進入燒結爐內

2、一號燒結爐加熱至280℃連續燒結2.5h

3、一號燒結爐內280℃煙氣進入二號燒結爐內，利用一號燒結爐的煙氣將二號爐溫度帶至280℃并穩定加熱2.5-3h

4、二號爐280℃煙氣進入三號燒結爐內，利用二號燒結爐的煙氣將三號爐溫度帶至280℃并穩定加熱2.5-3h

5、三號爐280℃煙氣進入四號燒結爐內，利用三號燒結爐的煙氣將四號爐溫度帶至280℃并穩定加熱2.5-3h，四號爐的煙氣再回到一號爐。

6、煙氣在1-4號爐內循環，只需要加熱一號爐，其余爐體靠煙氣帶動升溫

FT60

2.1 設備參數： 

2.2 上料輸送機

如上圖所示，上料輸送機主要用于將原料輸送至有機燒結爐內，上料輸送機采用帶擋邊皮帶，皮帶材料為高耐磨皮帶，內含鋼絲，結實耐用。

驅動部分采用三相異步電機驅動，配控制按鈕，操作員按下按鈕系統自動運行，進行上料。

傳動部分為鏈傳動，可實現大功率傳動。

2.3 有機燒結爐

有機燒結爐為整個系統的關鍵部件，生物反應都在此容器內進行，有機物在有機燒結爐內轉化為炭粉和木醋液。

如圖所示，黃色部分為轉動反應罐，黑色部分為保溫外層，紫色部分為加熱裝置。

轉動反應罐在燒結時自動旋轉，使燒結均勻，黑色保溫層為碳鋼焊接制作，保溫效果良好，旋轉部分為齒輪傳動，旋轉速度均勻，燒結效果好。

加熱裝置使用廢氣進行燃燒，加熱穩定，效率高。

2.4 冷卻罐和木醋液集液箱

如上圖所示，藍色罐體為廢氣冷卻罐，廢氣經此冷卻后經管道輸送至系統加熱裝置，進行廢氣再利用。

黑色方箱為木醋液集液箱，燒結后產生的木醋液匯集在集液箱里，等待裝車轉運。

2.5 下料皮帶機

下料皮帶機用于將燒結完成后的炭粉從有機燒結爐內傳輸出來。下料皮帶線將炭粉傳輸到皮帶線的末端的炭槽內，工人將炭槽內的炭粉裝袋。

2.6機械攪拌機

3、設備配置清單

本機屬于新型環保設備，能有效解決有機廢棄物對環境的污染。同時該設備能將廢棄物變廢為寶，所產生的附產品是新型生物質能源，可以附加更大的經濟價值。

四、炭在土壤中的功能

秸稈炭化后，施入田間，在農業生產鏈條中起到替代蚯蚓的作用，而常年大化肥及農藥的使用，土壤嚴重板結，蚯蚓量大幅度減少，而應用秸稈炭的土壤，會極大的提高土壤三大功能，即:物理、化學、生物功能，從而提高作物對營養的吸收作用率。

碳肥是近幾年出現的農業新產品，雖然資歷尚淺，然而卻受到了專家學者和農戶的充分認可和肯定，成為農資新寵，究竟有何神奇之處呢？

碳肥，指以生物炭為主原料，或利用碳技術、碳工藝所制得的新型肥料產品。根據碳肥的構成和功能，可將碳肥分為碳氧肥、碳能肥兩大類。

碳氧肥是以生物碳和有機物為主原料制成，主要作為基肥施用的碳肥。包括了碳基有機肥、碳基生物有機肥、碳基復合微生物肥料、碳基土壤調理劑、碳基菌肥、碳基微生物菌劑等。生物炭是在缺氧的條件下把生物質進行高溫處理，使其中的油和氣燃燒后所剩下的物質。

這里所說的生物質，主要來源于植物體，如毛竹、木材、作物秸稈等，其中，尤以竹炭的品質為佳。竹炭具有疏松多孔的結構，可以作為土壤微生物和有機營養成份的載體，保持良好的營養平衡和微生態平衡，增強土壤活力；竹炭具有很強的吸附能力，能夠吸附土壤中的重金屬和殘留農藥，凈化土壤環境，修復污染和受損土壤；竹炭施入土壤之后，可以增強土壤透氣、保水、保肥性能，有利于提高水分和養分利用率，并能顯著降低干旱和水淹給農業生產帶來的影響。

碳能肥：以有機或無機養分為主原料，添加天然植物提取物碳能，具有極佳水溶性，主要作為追肥施用的肥料。碳能肥又根據產品形態，可以分為碳能水溶肥料、碳能液體肥料。

“碳肥施入土壤中能被根系直接利用，其有機營養水平相當于普通有機肥的10倍以上。采用碳酶技術的復混肥料，有機碳本身發揮巨大肥力能量的同時可將其他營養元素(NPK、中微量元素等)水溶轉變為更小的分子，快速被作物吸收利用。已慢慢為人所知，雖然是近幾年才興起的產品，但得到了權威專家和農民的青睞。權威預測，碳肥這種新型肥料將會引領肥料發展潮流，也將影響肥料市場的格局。

☉碳元素對作物生長的重要性

在深入介紹碳肥之前，我們有必要先認識一下碳元素。碳元素是植物必需的六種大量元素之首，是生命元素，其在植物干物質中占35%，是非常重要而又易被忽視的植物必需營養元素。

植物吸收碳的主要途徑有：

（1）由葉片氣孔吸收空氣中的二氧化碳，經光合作用轉化為碳水化合物，再轉化為糖類、蛋白質、氨基酸、纖維素和酶類等重要物質，組成農作物的內部組織和能量來源。

（2）植物的根部也由土壤中的有機質直接吸收溶解于水的小分子有機碳元素，輸入植物內部經電化學反應形成植物的內部組織和能量來源。

有研究表明,植物利用CO2(在陽光充足時)最佳濃度是0.1%,而自然界空氣中的CO2平均濃度只有0.03%，植物光合作用遠沒有達到最佳狀態，再加上光照強度低或者陰雨天弱光合作用,農作物缺碳更嚴重。如果土壤不能有效地向作物供給有效碳,農作物就會長期處于“缺饑渴”的病態。

“碳饑渴”，能給植物帶來什么嚴重后果呢？碳元素如果充足的話，可以提高土壤的碳氮比（C/N），使土壤中的微生物獲得良好的繁殖條件。土壤微生物的大量繁殖會進一步提高土壤的生物肥力和物理肥力，從而提高土壤中N、P、K等礦質營養元素的利用率，形成良性循環。反之，“碳饑渴”長期持續會導致微生物的繁殖條件每況愈下，土地肥力下降，氮磷鉀速效化肥也不能被作物吸收，反而會造成土壤酸化、板結，根系敗壞，作物產量與品質的下降等惡果。

☉據相關研究表明，作物長時間缺碳會表現以下病癥：

（1）、根系衰弱、早衰、黃葉病或失綠癥等；

（2）、作物亞健康；

（3）、防病抗逆機能低：作物失去自身正常狀態下具備的對逆境的抵御機能，抗寒、抗旱、抗澇、抗病蟲害功能低，易造成嚴重失收。

△由此可見，碳元素是植物生長過程中必需營養元素，其重要性毋庸置疑。

目前碳肥逐漸在市場上流通，許多農戶也開始注重給土壤補充碳元素，現在市場上主要有：竹炭生物有機肥、竹炭土壤改良劑、竹炭復合微生物肥料、碳能生物菌肥、植物液體肥、碳能水溶肥等產品；產品種類也開始慢慢多樣化，但是最終目的都一樣，補充植物所需的碳元素，改善土壤的團粒結構，提高土壤保水保肥的能力，提高肥料利用率。

☉碳肥存在的爭議

1、植物是否需要額外補充碳元素？

作物獲取生長所需的碳元素主要有兩條途徑：一是植物葉片氣孔吸收大氣中的二氧化碳，通過光合作用合成碳水化合物，進而轉化為植物所需的大分子化合物；二是植物通過根系從土壤中吸收小分子液態碳化合物，與其他營養元素、礦質元素一起被根系吸收，然后通過一系列生化反應轉化為植物所需的生命物質，如糖類、蛋白質、氨基酸等等。

有人會問：地球空氣中CO2含量逐年躍升，那么植物可以從空氣中就地取材汲取“碳”營養啊，有必要大張旗鼓地高喊為植物補碳嗎？

研究表明,植物利用CO2(在陽光充足時)最佳濃度是0.1%,而自然界空氣中的CO2平均濃度只有0.03%，加上光照強度低或者陰雨天，光合作用更弱,作物缺碳更嚴重。如果植物不能及時從土壤吸收有效碳,作物就會長期處于“碳饑渴”的狀態。

現實情況中，農民不理解作物需肥規律，認為化肥施用越多，作物就可以獲得高產。當作物處于“碳饑渴”狀態時，微生物繁殖條件差，土壤中大量的N、P、K無法被有效利用，進一步加劇土壤板結，形成惡性循環；而當碳元素充足時，土壤的碳氮比（C/N）提高，這使土壤中的微生物獲得良好的繁殖條件。土壤微生物的大量繁殖會進一步提高土壤的生物肥力和物理肥力，從而提高土壤中N、P、K等礦質營養元素的利用率，形成良性循環。

2、碳肥是否只是傳統有機肥的替代者？

有機肥是緩釋肥料，它的有機質含量雖然很高，但大部分在短近期不能溶于水。大部分有機質以礦化腐殖質形式存在，需經土壤微生物長時間分解才能逐漸釋放出水溶性有機碳，專家曾試驗，將有機肥兌4倍水混勻置于密閉容器中100天后，測試其水溶有機碳卻僅有1%!可見，施進土壤的有機肥，其當季被吸收利用的有機營養(主要是有機水溶碳)是非常少的。　　　

但有機肥為什么又有肥效?之所以有肥效有以下幾個原因！

一是它改變了土壤結構，提高了土壤物理肥力與生物肥力；

二是它本身含有N、P、K營養元素(一般占5%-12%左右)作用發揮得比較充分，具備一定的化學肥力。而其短近期內發生作用的有機質肥力(水溶有機碳)則是十分有限的，每100公斤僅1公斤左右。這就說明連續大量地使用合格的有機肥，才能保證農作物根部吸收所需的有機碳。但現實很殘酷!農業生產的現狀證明：“連續地大量地使用合格有機肥”不是件容易的事！　　　

化學肥料施入土壤后需通過微生物或各種菌類、酶類進行有選擇性、重復性的化學分解，被分解成功的那一部分才能順利進入植物根系，然后被作物吸收并利用，較有機碳直接進入作物根系來比較的話，肥料利用速度與利用率都大大打了折扣。　　　

傳統有機肥及化學肥料應用的種種弊端， “碳肥”應運而生!　　

“碳肥”打造作物營養吸收利用的“高速公路”，“碳肥”被作物利用的過程區別于其他所有傳統肥料，“碳肥”所含的水溶有機碳不必經過任何化學分解也無需耗費土壤氧氣與能量就能被作物吸收!  

最后我們用16字來總結碳肥 優勢

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解除板結、調酸控鹽、促根補碳、降解農殘