專利名稱：自燃內熱移動床干餾炭化爐的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及木材熱解領域，是關于木竹材料干餾制取木醋液或竹醋液以及木炭或竹炭的設備，尤其是對棒狀物料也有很強適應性的設備。
木材熱解是古老的行業(yè)，先民們早就會筑窯燒炭，經(jīng)過長期的發(fā)展到了上世紀40年代達到了頂峰，除了制取傳統(tǒng)產(chǎn)品木炭以外，同時回收干餾過程中的氣液產(chǎn)物，生產(chǎn)木醋液和木煤氣，進一步加工出乙酸、甲醇、乙酸乙酯、酚類、木焦油、抗聚劑等化學品。但是隨著石油化工和煤化工的發(fā)展，60年代以來木材熱解工業(yè)出現(xiàn)世界性的衰退，木材熱解技術的發(fā)展也趨于停滯。到了90年代，環(huán)境保護日益深入人心，傳統(tǒng)木炭作生活燃料的優(yōu)越性再次被人們所重視，并且開發(fā)出木炭的許多新用途，需求量與日俱增，同樣在糧食、蔬菜、水果等行業(yè)，由于人們對農(nóng)藥殘留的擔心，綠色食品、無公害蔬菜越來越成為人民的日常生活需求，木醋液、竹醋液作為天然驅蟲抗菌藥劑，在減少合成化學農(nóng)藥用量上的功效已被許多研究成果所證明，有不少應用成功的范例，正在不斷擴大規(guī)模進行推廣。另一方面，為了保護地球環(huán)境，傳統(tǒng)以大片砍伐森林取木材為原料的干餾炭化工業(yè)正在進行原料轉換，一是以一次造林就可反復再生的竹子為原料，二是從木屑、刨花和農(nóng)作物的加工剩余物出發(fā)，經(jīng)過機械成型制成人工燃料棒為原料，以上二種原料均呈棒狀。眾所周知，原料的形狀在干餾炭化時是一個非常重要的制約因素，從化工過程的原理來看，顆粒小且均勻的比較好，但從產(chǎn)品的形狀要求，加工的經(jīng)濟成本和技術難度上考慮，固體物料的尺寸大小是越接近自然狀態(tài)越有利，例如成型的人工燃料棒如果先行破碎就會重新粉?；?，炭化后的使用價值顯著降低；又如竹材是一種硬度大韌性高的桿狀物料，將其切碎還缺乏一種大量生產(chǎn)的設備，即使技術上可行，動力消耗也很大，經(jīng)濟性很差，最方便的方法是把它裁截成一定長度的竹段，也只有這樣才能為大批量的生產(chǎn)創(chuàng)造前提，但這樣就必須有一種適合于這種形狀的干餾炭化設備。目前的干餾炭化爐，有的能回收液體產(chǎn)物但不適應這類原料，有的能適應這類原料但不能回收液體產(chǎn)物，前者如內熱式連續(xù)干餾爐僅適合于塊狀物料，且要從爐外部導入燃燒氣加熱，系統(tǒng)復雜，投資很大；后者如洞道式連續(xù)炭化爐(CN 1075495A)、植物纖維棒炭化爐(CN 2121451U)等，只能用于人工燃料棒制炭。土炭窯可以回收木、竹醋液，但土窯技術全憑經(jīng)驗掌握，勞動強度大，勞動條件差，液體產(chǎn)物的回收量少，通常不超出原料量的5％，且木、竹醋液中抗菌成分的含量低，以折光率為標志時一般僅3～5％(糖度計值、下同)，還要用闊葉材作燃料，每噸木炭約需2～4噸，不符合保護森林的要求。此外，固定床式的設備如傳統(tǒng)的外熱式干餾釜雖然可用，但由于其是間歇式的設備，能耗大、操作麻煩、效率低下、成本高昂，大量生產(chǎn)幾乎不能進行。要解決以上問題，適合用移動床，而且由于高溫作業(yè)對機械要求甚高，唯有重力移動床才可以避開這一難點。
列管移動床干餾炭化爐(ZL 00363035.4)屬于這一類，達到省能源和連續(xù)化，但是該爐主要著眼于制炭，液體產(chǎn)物回收量雖高于土爐(約為原料量的10％)，但離原料干餾時的實際生成量依然差距很大，折光率也不高，約3～6％。
本實用新型的目的是提供一種原料適應性廣，產(chǎn)品性能優(yōu)良穩(wěn)定，易操作、省能源和連續(xù)化的新型木竹材料干餾炭化爐，既可利用粒狀、塊狀原料又可利用棒狀、桿狀原料，不但可以生產(chǎn)高得率、高濃度、高折光率的木、竹醋液，而且可以生產(chǎn)高炭化度、高吸附性的木、竹炭。
本實用新型的方案如


圖1(A)、
圖1(B)所示，這是沿十字中心線分別剖切、相互對應二個縱剖面圖，全爐自上至下由封氣裝置(1)、加料口(2)、爐本體(3)、出料分配裝置(4)和下料管(5)所組成，其特征在于爐本體(3)的內腔自上至下呈矩形管狀，并豎直敷設二列相對的豎式爐柵(8)，在一列豎式爐柵的外側上部和下部間隔一定距離設有上氣體通道口(7)和下氣體通道口(11)；在另一列豎式爐柵的外側中下部間隔一定距離設有導風柵(10)；兩列豎式爐柵的外側其余部位按上述相同的間隔距離敷設爐外壁(14)；在豎式爐柵(8)與導風柵(10)、爐外壁(14)、上氣體通道口(7)、下氣體通道口(11)所圍成的兩側空間，自上至下按交替的方式設置隔板(9)分隔成不少于4個匯煙室或混合燃燒室，通稱匯煙混燃室(a、b、c、d)，但最好是5個(a、b、c、d、e)。豎式爐柵(8)的式樣主要根據(jù)物料的形狀和大小來確定，通常為
圖1中(8)所示的倒百葉窗形，也可以是圖2所示的直條柵形(A)、斜網(wǎng)格形(B)、方網(wǎng)格形(C)和多圓孔板形(D)；導風柵(10)的形狀也同樣可以是圖2中的各種形狀，但為了調風方便，進風口的開設方式一般采用圖2所示的橫條柵形(E)或花瓣形(F)，且二片一組，其中一片是固定的，另一片可活動，以調節(jié)進風口的大小，每爐不少于二組，但也可以是氣體通道口(7)和(11)那樣的錐體形狀；爐外壁(14)上可安裝溫度變送器或氣體取樣口(12)。加料口(2)上的封氣裝置(1)可以是水封也可以是沙封；下料管(5)是氣冷也可以是水冷的立管；出料口(15)與出料口蓋(16)采用可開啟式壓力密封結構。爐橫截面的尺寸最好與所使用的棒狀料的長度相當，例如二列豎式爐柵(8)之間相距一般200～1000毫米，最好400～600毫米；要增大爐子的生產(chǎn)能力時可擴大爐腔，例如把二列豎式爐柵(8)的間距增大1～2倍并在其中間加設一至二列
圖1所示的柵狀隔墻(17)，其開孔形式同樣可以是圖2所示的直條柵形(A)、斜網(wǎng)格形(B)、方網(wǎng)格形(C)和多圓孔板形(D)。
在以制造液體產(chǎn)物為主的干餾作業(yè)中，干餾氣從爐本體(3)的上氣體通道口(7)導出爐外，經(jīng)過冷卻冷凝后分離出木醋液或竹醋液、木焦油和木煤氣，下氣體通道口(11)可以閉住或當作進風口或作為燃燒氣導出口。在以制造高密度、高熱值、高吸附性的炭為主的炭化作業(yè)中，上下氣體通道同時使用，但適當調整上下氣體通道的抽吸力，使部分干餾氣進入炭化段被吸入的空氣所燃燒產(chǎn)生高溫以煅燒(精煉)木炭，大部分干餾氣仍然從上氣體通道口(8)導出，冷卻冷凝成液體產(chǎn)物。抽出爐內氣體的抽吸力可由煙囪產(chǎn)生，也可采用真空泵或引風機。物料在爐內放置的形式，對于粒狀、塊狀料是自然堆集狀態(tài)，對于棒狀料應該平放，以有利于物料的移動，但平放的物料不利于爐內氣體自下而上或自上而下穿透，本爐的特定結構使這一問題迎刃而解。如
圖1所示，在爐的各區(qū)段，氣流橫穿料層也就是順著堆積的棒狀物料的長度方向，在棒與棒之間的縫隙中流動，但總體方向如
圖1虛線箭頭所示，是沿迂回曲折的S形路線與物料逆流，有利于氣體均勻穿透料層，實現(xiàn)同一區(qū)段中各部位料溫的均勻分布，有利于對物料的加熱和干餾氣從料層中導出。在正常運轉時，物料加入爐內后緩緩下移的過程中依次完成干燥、干餾、炭化和冷卻四個過程，最后從出料口(15)移出。在炭化段由于負壓吸引，空氣從導風柵(10)進入料層中使炭發(fā)生部分燃燒，燃燒氣在向上流動的過程中加熱物料，只要控制空氣量就能使料層溫度維持穩(wěn)定；通空氣煅燒是木炭精練的基本方法，在炭化段的適當部位導入空氣，只要時間控制得當對提高炭的硬度和固定碳的含量也都是有利的。
本爐型的優(yōu)點之一是原料適應性廣，既適合子粒狀、塊狀物料也十分適合于棒狀物料；優(yōu)點之二是產(chǎn)品適應性好，既十分有利于以生產(chǎn)液體產(chǎn)物為主的干餾炭化，又可方便地切換到以制炭為主的干餾炭化；優(yōu)點之三是木、竹醋液的得率高、抗菌成分含量高，小型爐的試驗表明，液體產(chǎn)物的總產(chǎn)量高達原料量的50～66％，竹醋液的折光率根據(jù)不同含水率的原料在8.8～20.6％，而對照例以相同原料用外熱式干餾時僅為6～14％；優(yōu)點之四是省能源，除開爐時需少量木炭引燃以外，運行時能源完全自給自足，而外熱式干餾釜當用電加熱時耗電量每噸原料要數(shù)百千瓦時。
權利要求1.一種移動床干餾炭化爐，包括封氣裝置(1)、加料口(2)、爐本體(3)、出料分配裝置(4)、下料管(5)、出料口(15)、出料口蓋(16)和支架(6)，其特征在于爐本體(3)的內腔自上至下呈矩形管狀，并豎直敷設二列相對的豎式爐柵(8)，在一列豎式爐柵的外側上部和下部間隔一定距離設有上氣體通道口(7)和下氣體通道口(11)；在另一列豎式爐柵的外側中下部間隔一定距離設有導風柵(10)；兩列豎式爐柵的外側其余部位按上述相同的間隔距離敷設爐外壁(14)；在兩列豎式爐柵(8)與導風柵(10)、爐外壁(14)、上氣體通道(7)、下氣體通道(11)所圍成的兩側空間，按上下交替的方式設置隔板(9)分隔出不少于4個匯煙混燃室(a、b、c、d)。
2.根據(jù)權利要求1所述的移動床干餾炭化爐，其特征在于豎式爐柵(8)呈倒百葉窗形。
3.根據(jù)權利要求1所述的移動床干餾炭化爐，其特征在于豎式爐柵(8)呈直條柵形(A)。
4.根據(jù)權利要求1所述的移動床干餾炭化爐，其特征在于豎式爐柵(8)呈斜網(wǎng)格形(B)。
5.根據(jù)權利要求1所述的移動床干餾炭化爐，其特征在于豎式爐柵(8)呈方網(wǎng)格形(C)。
6.根據(jù)權利要求1所述的移動床干餾炭化爐，其特征在于豎式爐柵(8)呈圓孔花板形(D)。
7.根據(jù)權利要求1所述的移動床干餾炭化爐，其特征在于導風柵(10)呈橫條柵形(E)。
8.根據(jù)權利要求1所述的移動床干餾炭化爐，其特征在于導風柵(10)呈花瓣形(F)。
9.根據(jù)權利要求1所述的移動床干餾炭化爐，其特征在于導風柵(10)呈錐管形。
10.根據(jù)權利要求1所述的移動床干餾炭化爐，，其特征在于上氣體通道口(7)和下氣體通道口(11)呈錐管形。
11.根據(jù)權利要求1所述的移動床干餾炭化爐，，其特征在于二列豎式爐柵(8)之間敷設柵狀隔墻(17)。
專利摘要一種立式移動床干餾炭化爐，爐本體(3)內腔自上至下的橫截面呈矩形管狀，并豎直敷設二列相對的豎式爐柵(8)，爐的上、下部各設一個氣體通道口。氣流橫穿料層，但總體上沿高度方向呈S形的迂回曲折路線與物料逆流。適合于以制造液體產(chǎn)物為主的干餾炭化方式，但也可以方便地切換到以制炭為主。具有木、竹醋液得率高、折光率高，操作穩(wěn)定性好，不用外加能源，連續(xù)化，省力化等優(yōu)點。
文檔編號C10B53/02GK2649593SQ0224739
公開日2004年10月20日 申請日期2002年8月8日 優(yōu)先權日2002年8月8日
發(fā)明者胡福昌, 陳順偉, 潘美形, 莊曉偉, 柏明娥 申請人:浙江省林業(yè)科學研究院, 胡福昌