專利名稱：機制棒自燃式炭化方法及其炭化窯的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種炭的生產(chǎn)方法及燒制該炭的窯，尤其是用機制棒為原料自燃供熱的炭化方法及其炭化窯。
背景技術(shù)：
我國林區(qū)多處于山地，交通不便，商品流通欠暢，往往采用就地取材、土法上馬的土窯來燒制炭，需用大量的薪炭林作原料，還需重量超過數(shù)倍的柴作燃料，損耗林木的量大，產(chǎn)出的炭少，且質(zhì)量參差不齊，每窯炭的生產(chǎn)周期長達20多天，效率低。土窯制炭尚可取的是窯的投資省、操作技術(shù)簡便，易于在林地山區(qū)推廣。
全球環(huán)境保護的呼聲日高，禁伐政策遍及各國，用薪炭林作原料，薪柴作燃料已受制約，山地林區(qū)的制炭工業(yè)需另劈蹊徑。
CN1710021A公開了枝江市開兵人造環(huán)保炭廠的“自燃炭化窯”專利技術(shù)，為一種近似于立方體的窯體，窯門上有調(diào)風孔，底部有煙道，煙道一端與調(diào)風孔相連，另一端與煙囪相連，待炭化物放置在煙道上方，窯頂平坦，該窯的結(jié)構(gòu)缺乏合理的適量熱交換的通道，調(diào)風孔、煙道、煙囪的連續(xù)相通，對空氣在窯內(nèi)的助燃和熱量的內(nèi)蓄不利，影響自燃的效率，難以完成炭化的精煉過程，炭的質(zhì)量受到影響。未采用裝棒炭小車，裝入機制棒極不方便，而取出炭需待窯溫冷卻至常溫，需2-3天，再次燒炭時又需重新加燃料預熱，耗能費時。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，設(shè)計出一種用木屑、果皮等為原料、基本不用另加燃料的、生產(chǎn)效率較高、炭品質(zhì)均勻而好的機制棒自燃式炭化方法及其炭化窯。
本發(fā)明的目的可以通過如下措施來實現(xiàn)本機制棒自燃式炭化方法，是包括下列步驟(1)備料與混配竹和/或木屑70-80重量份、干果果皮20-30重量份，混合拌勻；(2)干燥將混合料自燃干燥或烘干、窯干，含水量5％-10％；(3)成型采用螺旋擠出成型機或其它成型機，加熱擠出制成棒；(4)裝車機制棒冷卻后水平方向平行緊密排列于小車箱內(nèi)或相互垂直交錯水平排列于小車箱上；(5)入窯炭化，將載棒炭小車推至窯內(nèi)中心位置，在棒炭小車上放少量燃料點火預熱，窯溫＞80℃后，開始炭化，炭化共分為三個階段A、預炭化待煙囟冒煙，關(guān)窯門，留底部通氣孔，關(guān)閉其余窯門上的通氣孔，保持適量的空氣流通，窯溫漸升，機制棒所含游離水分蒸發(fā)，隨煙氣一同排出，半纖維素分解，產(chǎn)生放熱反應，窯溫繼續(xù)上升，纖維素與木質(zhì)素分解，溫度升至300℃后，受空氣流通量的制約，炭化進展緩慢，產(chǎn)熱與散熱量基本相持平，窯溫維持300℃左右達2-3天，煙囟從排白煙、至黃煙、最后至青煙，預炭化完成；B、炭化排青煙后，封閉煙囪，逐漸擴大窯門通氣量，使機制棒進一步炭化，產(chǎn)生大量可燃氣，空氣助燃，窯溫上升至500℃；C、精煉窯溫升至500℃，窯門通氣量增加引起自燃，產(chǎn)生吸力，窯溫進一步升高至650-700℃，使經(jīng)初步炭化的機制棒內(nèi)有機物急劇減少，體積收縮，固定碳含量上升，精煉完成；(6)出窯冷卻開窯門，拉出載棒炭小車，用封閉蓋罩住載炭小車，隔絕氧氣冷卻1-2天；(7)檢驗裝箱根據(jù)產(chǎn)品標準或用戶要求檢驗和裝箱。
本炭化窯的窯體前為窯口及配套的窯門，窯底有車軌，兩條車軌內(nèi)端有車定位坎，窯墻內(nèi)壁開有出煙孔，出煙孔連接煙囟，窯頂為拱形頂，窯墻為雙層之間帶保溫層的夾墻。
本發(fā)明的目的還可以通過如下措施來完善窯門或窯門四周與窯口之間有可調(diào)節(jié)氣流大小的通氣孔，且通氣孔分處于上、中、下三區(qū)域中。
本發(fā)明不用薪炭林作原料，基本不另加燃料，有利于森林保護和緩解原料匱乏問題，生產(chǎn)效率較高，炭的質(zhì)量好，品質(zhì)均勻，建窯投資省，易于在山地林區(qū)推廣。


圖1為本發(fā)明的炭化窯結(jié)構(gòu)示意(正視)圖。
圖2為圖1的窯內(nèi)右側(cè)墻左視圖。
圖3為圖1的窯內(nèi)底部結(jié)構(gòu)示意(俯視)圖。
圖4為圖1的窯門結(jié)構(gòu)示意(正視)圖。
具體實施例方式
本發(fā)明下面將結(jié)合實施例并參照附圖予以進一步詳述備料中，竹屑、木屑可以是鋸屑，也可刨花粉碎的末屑，干果果皮可以就地取材，浙江中、北部可用山核桃、榧樹的果皮，木屑可用松、杉木屑。擠出的機制棒為外方內(nèi)圓的中空方棒，外部寬與高約7cm，長約40cm。芯部圓形中空，內(nèi)徑約3cm，外部方形利于壘高，中空便于加熱均勻和空氣流通，對機制棒的尺寸要求不嚴。竹木屑占20-80重量份，果皮占20-30重量份的配比也尚有伸縮的余地，但機制棒干燥后，含水率宜低，有利于機制棒及其成品平整緊密。
本方法的核心工藝是入窯炭化，通過窯中的熱電耦隨時注意窯內(nèi)溫度變化，結(jié)合觀察煙囪冒煙情況，適時控制進風量大小，及時開閉出氣孔和出煙孔。啟用新窯時，先用柴火燒烤一天，火勢宜小，緩慢升溫，至100℃后待窯壁已干，開窯門略降溫，便可把裝好機制棒的小車沿車軌3推入窯，至觸碰定位坎7止，此地正是窯內(nèi)的中心位置，小車距離左右兩側(cè)墻及后壁與前門為8-15cm，車內(nèi)壘機制棒的最高點至拱形頂?shù)木嚯x、車箱底與地面的距離均為15-25cm，將小車及其內(nèi)的機制棒處于窯內(nèi)中心位置，有利于炭化均勻。機制棒在小車上的堆碼為水平方向平行緊挨著層層鋪排，也可水平方向隔層互相垂直緊挨鋪排，要求排列有序，有一定緊密度，這會影響到炭的得率和質(zhì)量，應認真對待。待煙囪開始冒煙，關(guān)閉窯門8，除保留底部通氣孔外，封閉其余各通氣孔，隨窯溫升高，機制棒水分蒸發(fā)，隨煙共排出，接著半纖維素分解，放出熱量，這便是預炭化階段；隨著炭化過程的繼續(xù)進行，纖維素和木質(zhì)素分解，再次放熱，窯溫升至300℃，因受進氣量的限制，炭化變緩，產(chǎn)熱量與散熱量基本持平，窯溫基本上保持在300℃，約2-3天，觀察煙囪6排煙由白煙變黃煙再變青煙，此后封閉煙囪6，開始進入炭化階段，逐漸打開通氣孔9，每隔6小時增開一個通氣孔，增加氣流通量，促進炭化，此時產(chǎn)生大量可燃氣體，與入窯的空氣相混而燃，窯溫升至500℃，窯門口的可燃氣體與外界空氣接觸后自燃，進入精煉階段，窯溫進一步升高至650-700℃，燃燒產(chǎn)生的負壓吸力使炭脫氫、脫氧，有機物快速減少，棒炭體收縮，固定碳含量上升，精煉后的炭無煙無味。精煉后打開窯門，拉車出窯，立即用鐵皮制成的小車封閉蓋罩住小車及其內(nèi)的炭，進行隔絕空氣冷卻1-2天，再檢驗包裝，產(chǎn)品出運即可。
本發(fā)明燒制的機制炭熱值達30000-35000KJ/Kg，固定碳含量88％-95％，揮發(fā)份3％-7％，三項指標顯著優(yōu)于土窯炭。燒制時，除新窯啟用燒烤和冷窯首用需燃料加熱外，只要熱窯連續(xù)制炭，不需另加燃料，均用機制棒在炭化過程中自身產(chǎn)熱供熱。
本炭化窯可用鋼框架與耐火保溫材料制成預制件搭建，再在連接處封閉成窯體，也可就地用耐火材料、保溫材料、建筑材料砌成。窯門8宜采用鋼架與耐火保溫材料制成預制件形式，可為單側(cè)軸的轉(zhuǎn)門，可為移動門。通氣孔9可開在門的上、中、下部，用鐵片抽拉式或磚石堵放式控制進氣量，也可窯門不開孔，而是在窯門8與窯口3的縫隙處以堆磚泥與棄磚泥的方式控制進氣量。
本炭化窯的窯內(nèi)寬、窯內(nèi)深、窯內(nèi)高(除拱頂)的尺寸比例為1.32∶1.71∶1.36，窯容積為2.5-5.0m3，拱高為0.3-0.5m，煙囪高度為為0.8-1.2m，煙囪通風面積為0.5m2，配套小車長、寬、高的尺寸比例為1.36∶1∶1.2，每車裝機制棒1.2-1.8t，產(chǎn)炭480-720kg/窯。不同容積、不同通風口面積、不同拱高的炭化窯，應有相應的煙囪高度配合，才能達到理相的炭化效果，本窯容積與煙囪高度的線性關(guān)系為y＝1.8585+h1+h2-S(1.24x3-14.80x2+49.85x)，其中S為通風口最大面積(m3)，h1為窯內(nèi)高(除拱頂)(m)，h2為拱高(m)，X為窯體容積(m3)，y為煙囪離地面高度(m)。
權(quán)利要求
1.一種機制棒自燃式炭化方法，其特征是包括下列步驟(1)備料與混配竹和/或木屑70-80重量份、干果果皮20-30重量份，混合拌勻；(2)干燥將混合料自然干燥或烘干、窯干，含水量5％-10％；(3)成型采用螺旋擠出成型機或其它成型機，加熱擠出制成機制棒；(4)裝車機制棒冷卻后水平方向平行緊密排列于小車箱內(nèi)或相互垂直交錯水平排列于小車箱上；(5)入窯炭化，將載棒炭小車推至窯內(nèi)中心位置，在棒炭小車上放少量燃料點火預熱，窯溫＞80℃后，開始炭化，炭化共分為三個階段A、預炭化待煙囟冒煙，關(guān)窯門，留底部通氣孔，關(guān)閉其余窯門上的通氣孔，保持適量的空氣流通，窯溫漸升，機制棒所含游離水分蒸發(fā)，隨煙氣一同排出，半纖維素分解，產(chǎn)生放熱反應，窯溫繼續(xù)上升，纖維素與木質(zhì)素分解，溫度升至300℃后，受空氣流通量的制約，炭化進展緩慢，產(chǎn)熱與散熱量基本相持平，窯溫維持300℃左右達2-3天，煙囟從排白煙、至黃煙、最后至青煙，預炭化完成；B、炭化排青煙后，封閉煙囪，逐漸擴大窯門通氣量，使機制棒進一步炭化，產(chǎn)生大量可燃氣，經(jīng)通風，窯溫上升至500℃；C、精煉窯溫升至500℃，窯門通氣量增加引起自燃，產(chǎn)生負壓吸力，使經(jīng)初步炭化的機制棒內(nèi)有機物急劇減少，窯溫進一步升高至650-700℃，其棒體積進一步收縮，固定碳含量上升，精煉完成；(6)出窯冷卻開窯門，拉出載棒炭小車，用封閉蓋罩住載炭小車，隔絕氧氣冷卻1-2天；(7)檢驗裝箱根據(jù)產(chǎn)品標準或用戶要求檢驗和裝箱。
2.如權(quán)利要求1所述的機制棒自燃式炭化方法用的炭化窯，其特征是窯體前為窯口(3)及配套的窯門(8)，窯底有車軌(2)，兩條車軌內(nèi)端有車定位坎(7)，窯墻內(nèi)壁開有出煙孔(5)，出煙孔連接煙囟(6)，窯頂為拱形頂(4)，窯墻(1)為雙層之間帶保溫層的夾墻。
3.如權(quán)利要求2所述的機制棒自燃式炭化方法用的炭化窯，其特征是所說的窯門(8)上或窯門四周與窯口(3)之間有可調(diào)節(jié)氣流大小的通氣孔(9)，且通氣孔(9)分處于上、中、下、三區(qū)域中。
全文摘要
一種機制棒自燃式炭化方法，包括下列步驟備料與混配、干燥、成型、裝車、入窯炭化、出窯冷卻、檢驗裝箱。該方法的專用炭化窯的窯體前方有窯口(3)及配套的窯門(8)，窯底有車軌(2)，車軌內(nèi)端有小車定位坎(7)，窯墻(1)內(nèi)壁有出煙孔(5)，出煙孔連接煙囪(6)，窯頂為拱形頂(4)，窯墻(1)為雙層之間帶保溫層的夾墻。本窯用于燒制機制炭，具有利用廢物作原料、基本不用燃料、炭的質(zhì)量與均勻度好、生產(chǎn)效率高、建窯投資省、易于在山地林區(qū)推廣等優(yōu)點。
文檔編號C10B53/08GK101029236SQ20071006731
公開日2007年9月5日 申請日期2007年2月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月12日
發(fā)明者陳順偉, 莊曉偉, 柏明娥 申請人:浙江省林業(yè)科學研究院