专利名称：露天坑式强制炭化窑及用该窑生产木炭的方法
技术领域：
本发明属于炭化窑和生产木炭技术领域，特别涉及一种红柳灌木炭化窑及生产木炭的方法。
背景技术：
木炭是国民经济必不可少的产品。近年来，我国为了加大生态环境保护力度，严格限制利用天然林生产木炭，使生产木炭的原料十分短缺。我国西北地区红柳资源丰富，红柳具有萌蘖再生能力强、生长迅速、更新周期短、材质坚硬、固定炭含量高、耐燃烧、热值大、产量高、环保功能强、可持续发展等优点，是加工木炭的上等原料。利用红柳生产木炭，一方面通过平茬可使红柳林得到更新复壮，增强了生态防护效能；另一方面利用平茬后红柳原料生产优质红柳木炭，可取得明显的经济效益，并且利用红柳生产木炭对生态环境不会造成破坏，可实现红柳生态林的永续利用。但是，目前国内尚无红柳炭化和红柳炭制品加工工艺技术。目前国内报道的炭化窑一般以炭化乔木为主，多为封闭式土窑。国家知识产权局2008年10月I日公告了由浙江林学院钱俊等三人发明的长型炭窑专利(专利号ZL200510078447. I),这种长型炭窑采用封闭式结构，建造成本相对较高，单窑容量小(最大容量16. 8立方米)、炭化周期长(最少在7天以上)、炭化成本高,不适用红柳灌木炭化。
发明内容
本发明的目的在于提供一种露天坑式强制炭化窑，以解决现有炭化窑炭化红柳灌木成本相对较高，单窑容量小、炭化周期长、炭化成本高的问题。本发明的另一个目的在于提供一种用露天坑式强制炭化窑生产木炭的方法。本发明露天坑式强制炭化窑包括窑体、窑底、净化系统、排烟系统，排烟系统包括进气口、出烟口、强力引风机、烟囱，净化系统为主排烟净化道，所述窑体为露天坑式，所述排烟系统还包括与进气口、出烟口、主排烟净化道相连通的窑底排烟系统，窑底排烟系统包括窑底横排烟槽、窑底竖排烟槽、烟道墙体、烟道墙体竖排烟道，所述窑底由耐火砖砌成，耐火砖为9-13道，所述窑底竖排烟槽沿纵向设在每道耐火砖之间，所述窑底横排烟槽沿横向设在相邻耐火砖之间，所述烟道墙体设在窑底下方，相邻烟道墙体之间沿纵向设置烟道墙体竖排烟道，烟道墙体沿横向设有烟道串连口，烟道墙体竖排烟道为10-14道。所述烟道墙体优选10条，墙体尺寸优选长2200 011\宽8011\高12 011。所述窑底横排烟槽优选按窑长度每12 cm留I道。所述烟道墙体竖排烟道优选有10道。本发明露天坑式强制炭化窑生产木炭的方法包含下列步骤
A、分级，
把平茬后的红柳灌木枝条粗细分拣，直经3cm以下的用红柳灌木枝条切断机切断为3cm的短截，将红柳短截原料装入露天坑式强制炭化窑进行炭化，直径3cm以上的红柳粗枝切成20cm的段，直接装入权利要求I所述的露天坑式强制炭化窑内；
B、上点火强制下燃法炭化，
将露天坑式强制炭化窑内的红柳灌木枝条从上面点火，点火后靠红柳灌木枝条自燃通过排烟系统与地面的引风机共同作用，红柳灌木枝条在缺氧状态下强制下燃烧；炭化过程分为干燥、炭化、冷却三个阶段，干燥阶段红柳灌木枝条的温度在80-200°C，时间3-6小时；炭化阶段红柳灌木枝条的温度从200°C逐渐升温至600°C，时间20-24小时；冷却阶段时间12-18小时，温度在25°C至45°C时出窑。将B步骤炭化出窑的木炭进行分级，对直径3 cm以上原木炭棒分拣；对其它不定形的木炭经过粉碎设备加工粉碎成10_，通过振动分细筛筛选分离出同等规格颗粒木炭；对筛选后的1_以下的微粒炭粉加入粘合剂和比重剂通过搅拌和机械挤压成型烘干方法，生产不同规格的红柳炭制品，粘合剂为玉米淀粉胶和片碱，比重剂为重钙，助燃剂和灰分增白剂都选用轻质碳酸钙，配料加入量为占Imm以下微粒炭粉重量70%的粘合剂、3_8%的比重齐U、2%的助燃剂、5%的灰分增白剂。 本发明采用露天坑式建造，窑底部均匀分布烟孔和烟道，单窑容积大(标准单窑容积121立方米，可按需增加排烟道来增加窑的有效容积)、炭化周期短(平均出窑48小时)、出炭量高(单窑出碳48立方米)、炭化均勻、炭化成本低、环保性好、操作简单、建造成本低等优点。适用红柳灌木炭化。本发明的红柳炭化技术主要是通过露天坑式强制炭化窑和上点火强制下燃法炭化技术来实现的。本发明炭化原理是采用上点火下燃法炭化技术，将炭化窑内红柳灌木枝从上面点火，点火后通过地下排烟系统与地面引风机作用，原料在缺氧状态下强制下燃烧，分解生成烟气、木醋酸、焦油和炭，烟气、木醋酸、焦油通过炭化窑地下净化系统冷却后被层层过滤沉淀净化，整个炭化过程只需30小时，最后炭化出灰份质量含量为4-6%，，固定炭的质量含量为75-80%，热值达6000-6500大卡/kg的红柳木炭。本发明通过平茬使红柳生态林得到更新复壮，增强了生态防护效能；同时，利用平茬后的红柳原料，把炭化出的碎炭经过层层分级，进行深加工，生产出了三个系列六个品种的优质红柳木炭系列产品，取得了明显的经济效益；并且利用红柳生产木炭对生态环境不会造成破坏，可实现红柳生态林的永续利用，最终把丰富的红柳资源优势转化成了可持续发展的经济优势，实现了生态效益、社会效益、经济效益的和谐统一。
图I是本发明的结构示意 图2是本发明的俯视 图3是本发明中窑底的立体 图4是本发明中烟道墙体的立体图。
具体实施例方式下面的实施例可以进一步说明本发明，但不以任何方式限制本发明。本发明包括窑体I、窑底2、净化系统、排烟系统，排烟系统包括进气口 3、出烟口 4、强力引风机6、烟囱7，净化系统为主排烟净化道5，所述窑体I为露天坑式，所述排烟系统还包括与进气口 3、出烟口 4、主排烟净化道5相连通的窑底排烟系统，窑底排烟系统包括窑底横排烟槽8、窑底竖排烟槽9、烟道墙体10、烟道墙体竖排烟道11，所述窑底2由耐火砖13砌成，耐火砖13为9-13道，所述窑底竖排烟槽9设在每道耐火砖13之间，所述窑底横排烟槽8设在相邻耐火砖13之间，所述烟道墙体10设在窑底2下方，烟道墙体竖排烟道11为10-14道，相邻烟道墙体10之间为烟道墙体竖排烟道11，烟道墙体10中设有烟道串连口12。烟道墙体竖排烟道11为10-14道。实施例I
窑体1 :窑长22米，下底宽2米，口宽3. 5米，深2米，用耐火砖砌成，耐火砖规格为长24 cm X宽12cmX高8cm ,建于地面地平(14)下深2米处。窑底2 :由规格为长24cmX宽12cmX高8 Cm耐火砖水平砌成，耐火砖间留Icm空隙，为8窑底横排烟槽和9窑底竖排烟槽，窑底下平面离地面地平(14)的距离为12cm。进气口 3 :内径长 30 cm X 宽 30 cm X 高 210 cm。出烟口 4 :内径长30 cm X宽30 cm X高160 cm，建于地面地平(14)下20 Cm处。主排烟净化道 5 :长 2500 011\宽 30 011\高 30 011。强力引风机6 :功率5.5千瓦/时。烟 7 :直径 28 cm X 高 1500 Cm。窑底横排烟槽8 :共有169道，尺寸为长200 cmX宽IcmX高8cm。窑底竖排烟槽9 :共有9道，尺寸为长2200 CmX宽IcmX高8cm。烟道墙体10 :共有9条，用耐火砖砌成，墙体尺寸为长2200 cm X宽8 cm X高12 cm ,每24 cm留一个烟道串连口 12。烟道墙体竖排烟道11 :尺寸为长2200 CmX宽14cmX高12cm。烟道串连口 12 :在烟道墙体10上每隔24 cm留I个，共留烟道串连口 707个，串连口尺寸为长8cmX宽4cmX高12cm。如图2所示，用耐火砖在窑正前方砌成进气口 3，用耐火砖在窑正后方砌成出烟口4，用耐火砖在地面地平(14)下20 cm处连接出烟口 4砌成主排烟净化道5，在主排烟净化道的末端安装强力引风机6和烟囱7。窑底2、窑底横排烟槽8、窑底竖排烟槽9、烟道墙体竖排烟道11和烟道串连口 12的主要性能是均匀分配炭化进产生的烟雾和进气口的风力，使原料炭化均匀充分。进气口3的作用是通过调节进气口的大小控制进气理，来控制地下排烟系统的通风程度，从而控制原料炭化程度。出烟口 4、主排烟净化道5、引风机6和烟囱7，主要起冷却净化有害气体、过滤沉淀木醋酸和焦油。用露天坑式强制炭化窑生产木炭的方法包含下列步骤
A、分级，
把平茬后的红柳灌木枝条粗细分拣，直经3cm以下的用红柳灌木枝条切断机切断为3cm的短截，将红柳短截原料装入露天坑式强制炭化窑进行炭化，直径3cm以上的红柳粗枝切成20cm的段，直接装窑进行炭化；
B、上点火强制下燃法炭化，
将露天坑式强制炭化窑内的红柳灌木枝条从上面点火，点火后靠红柳灌木枝条自燃通过地下排烟系统与地面引风机作用，红柳灌木枝条在缺氧状态下强制下燃烧；炭化过程分为干燥、炭化、冷却三个阶段，干燥阶段红柳灌木枝条的温度在140°C，时间6小时；炭化阶段红柳灌木枝条的温度从200°C逐渐升温至600°C，保持600°C炭化时间24小时；冷却阶段时间18小时，温度在30°C时出窑，整个生产过程需48小时。炭化出的木炭进行分级，对直径3 Cm以上原木炭棒分拣，定级为原木炭；对其它不定形的木炭经过10_的粉碎设备加工粉碎，通过振动分细筛筛选分离出同等规格颗粒木炭，定级为颗粒炭；对筛选后的Imm以下的微粒炭粉未进行现加工，主要是加入一定的粘合剂和比重剂通过搅拌和机械挤压成型烘干现有工艺，生产不同规格的红柳炭制品。每吨炭粉添加玉米淀粉胶600千克和片碱100千克，重钙55千克，轻质碳酸钙70千克。本实施例炭化效果最好。 实施例2
用露天坑式强制炭化窑生产木炭的方法与实施例I不同之处在于
B步骤炭化过程分为干燥、炭化、冷却三个阶段，干燥阶段红柳灌木枝条的温度在200°C，时间4小时；炭化阶段红柳灌木枝条的温度从200°C逐渐升温至600°C，保持600°C炭化时间22小时；冷却阶段时间16小时，温度在45°C时出窑。实施例3
用露天坑式强制炭化窑生产木炭的方法与实施例I不同之处在于
B步骤炭化过程分为干燥、炭化、冷却三个阶段，干燥阶段红柳灌木枝条的温度在80°C，时间3小时；炭化阶段红柳灌木枝条的温度从200°C逐渐升温至600°C，保持600°C炭化时间20小时；冷却阶段时间12小时，温度在25°C时出窑。
权利要求
1.一种露天坑式强制炭化窑，包括窑体、窑底、净化系统、排烟系统，排烟系统包括进气口、出烟口、强力引风机、烟囱，净化系统为主排烟净化道，其特征在于其特征在于所述窑体(I)为露天坑式，所述排烟系统还包括与进气口(3)、出烟口(4)、主排烟净化道(5)相连通的窑底排烟系统，窑底排烟系统包括窑底横排烟槽(8)、窑底竖排烟槽(9)、烟道墙体(10)、烟道墙体竖排烟道(11)，所述窑底(2)由耐火砖(13)砌成，耐火砖(13)为9-13道，所述窑底竖排烟槽(9)沿纵向设在每道耐火砖(13)之间，所述窑底横排烟槽(8)沿横向设在相邻耐火砖(13)之间，所述烟道墙体(10)设在窑底(2)下方，相邻烟道墙体(10)之间沿纵向设置烟道墙体竖排烟道(11)，烟道墙体(10)沿横向设有烟道串连口(12)，烟道墙体竖排烟道(11)为10-14道。
2.如权利要求I所述的露天坑式强制炭化窑，其特征在于所述烟道墙体(10)共有10条，墙体尺寸为长2200 cm X宽8cmX高12 Cm。
3.如权利要求I或2所述的露天坑式强制炭化窑，其特征在于所述窑底横排烟槽(8)按窑长度每12 cm留I道。
4.如权利要求3所述的露天坑式强制炭化窑，其特征在于所述烟道墙体竖排烟道(11)为10 道。
5.一种用露天坑式强制炭化窑生产木炭的方法，其特征在于包含下列步骤 A、分级， 把平茬后的红柳灌木枝条粗细分拣，直经3cm以下的用红柳灌木枝条切断机切断为3cm的短截，将红柳短截原料装入露天坑式强制炭化窑进行炭化，直径3cm以上的红柳粗枝切成20cm的段，直接装入权利要求I所述的露天坑式强制炭化窑内； B、上点火强制下燃法炭化， 将露天坑式强制炭化窑内的红柳灌木枝条从上面点火，点火后靠红柳灌木枝条自燃通过排烟系统与地面的引风机共同作用，红柳灌木枝条在缺氧状态下强制下燃烧；炭化过程分为干燥、炭化、冷却三个阶段，干燥阶段红柳灌木枝条的温度在80-200°C，时间3-6小时；炭化阶段红柳灌木枝条的温度从200°C逐渐升温至600°C，时间20-24小时；冷却阶段时间12-18小时，温度在25°C至45°C时出窑。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于将B步骤炭化出窑的木炭进行分级，对直径3 cm以上原木炭棒分拣；对其它不定形的木炭经过粉碎设备加工粉碎成IOmm,通过振动分细筛筛选分离出同等规格颗粒木炭；对筛选后的Imm以下的微粒炭粉加入粘合剂和比重剂通过搅拌和机械挤压成型烘干方法，生产不同规格的红柳炭制品，粘合剂为玉米淀粉胶和片碱，比重剂为重钙，助燃剂和灰分增白剂都选用轻质碳酸钙，配料加入量为占1_以下微粒炭粉重量70%的粘合剂、3-8%的比重剂、2%的助燃剂、5%的灰分增白剂。
全文摘要
本发明公开了一种露天坑式强制炭化窑及用该窑生产木炭的方法，以解决现有炭化窑炭化红柳灌木成本相对较高，单窑容量小、炭化周期长的问题。它包括窑体、窑底、净化系统、排烟系统，排烟系统包括进气口、出烟口、强力引风机、烟囱，净化系统为主排烟净化道，所述窑体为露天坑式，所述排烟系统还包括窑底排烟系统，窑底排烟系统包括窑底横排烟槽、窑底竖排烟槽、烟道墙体、烟道墙体竖排烟道。本发明生产木炭的方法包含分级炭化、上点火强制下燃法炭化步骤炭化，出窑的木炭进行分级加工。本发明单窑容积大、炭化均匀、炭化成本低。
文档编号C10B57/00GK102618306SQ201110031348
公开日2012年8月1日 申请日期2011年1月28日 优先权日2011年1月28日
发明者于学霞, 张晶荣, 杨兴忠, 白会生 申请人:于学霞, 张晶荣