竹炭制造工艺及其制造设备的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种竹炭制造工艺及其制造设备，其步骤为切段，将竹材切段；干燥，将切好的竹材送入干燥机干燥，干燥过程中产生的尾气输送到后燃室，后燃室再将高温烟气送入干燥机用于干燥新送入的竹材；干馏，将经过回转窑干燥机干燥过的竹材放入多段炉内进行干馏，将可燃气体送入多段炉为干馏提供助燃气体，在干馏过程中产生的尾气送入燃烧机或后燃室以产生高温烟气；冷却，将经过干馏的竹材快速送入水介质急冷槽中冷却；再次干燥，将经过水介质急冷槽中冷却过的竹材送入干燥机干燥，并制得竹炭。本发明能够连续制造竹炭产品，节约能源，有利于环境保护。
【专利说明】竹炭制造工艺及其制造设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种竹炭制造工艺及其制造设备,具体涉及一种连续制造高级竹炭产品的制造工艺及其制造设备。
【背景技术】
[0002]竹炭是采用毛竹为原料，于400°C以上温度条件下隔绝空气干馏制成的炭化产品。随烧成温度的不同，竹炭的质量和用途相差极大，总体来说，干馏过程的最终烧成温度越高，竹炭产品的密度、机械硬度、孔隙度和表面积也就越大，当烧成温度大于1050°C时，可采用竹材制成具有远红外、负离子和导电功能的高级竹炭，俗称“白炭”，在日本则通称为“备长炭”(目前“备长炭”几乎已完全成为高级竹炭产品的代名词)。
[0003]传统的竹炭均采用土窑装置进行生产，竹质备长炭则需采用特殊设计的土窑装置，将新砍的毛竹切段后装入特制炭窑，经过炭化、高温精炼、红炭出窑，然后用干沙土淹盖法熄火，最后制成所需的高级备长炭产品。其中高温精炼工艺环节是最需要控制技术和操作经验的时段。
[0004]采取土窑装置生产竹炭已有悠久的历史了，但该生产技术方法具固有的、无法通过局部改良而革除的缺陷:
[0005](I)生产过程污染严重，可燃性气相产物无法实现有效利用。在炭化和精炼过程、尤其是炭化过程中会释放出大量的含尘烟气，烟气中的竹醋酸和木焦油虽然可通过凝析大部分去除，但不凝性气相污染物(含小分子碳氢化合物、一氧化碳、甲烷和氢气等可燃性成分)则无法有效消除、也无 法有效回用(原因在于这些气体产物的释放速率极不稳定，无法进行有效存贮和输送)。
[0006](2)生产效率极低。土窑工艺只能采取间歇、逐批次生产的方式来制造竹炭产品，每完成一炉竹炭烧制需耗时15至30天，最大的土窑每次也仅能生产出30吨左右的竹炭，平均生产效率仅为I~2吨/天。
[0007](3)产品质量不稳定。传统土窑法生产的竹炭，其质量完全受控于窑炉操作人员的技术经验，人为因素对产品质量的影响非常大。
【发明内容】
[0008]本发明针对上述现有技术存在的问题作出改进，即本发明要解决的技术问题是提供一种竹炭制造工艺及其制造设备，这种竹炭制造工艺及其制造设备能够连续制造竹炭产品，节约能源，有利于环境保护。
[0009]为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案:
[0010]一种竹炭制造工艺，
[0011]包括如下步骤:
[0012]S1.切段，将竹材切段；
[0013]S2.干燥，将切好的竹材送入干燥机干燥，干燥过程中产生的尾气输送到后燃室，后燃室再将高温烟气送入干燥机用于干燥新送入的竹材；
[0014]S3.干馏，将经过回转窑干燥机干燥过的竹材放入多段炉内进行干馏，将可燃气体送入多段炉为干馏提供助燃气体，在干馏过程中产生的尾气送入燃烧机或后燃室以产生高温烟气；
[0015]S4.冷却，将经过干馏的竹材快速送入水介质急冷槽中冷却；
[0016]S5. 再次干燥，将经过水介质急冷槽中冷却过的竹材送入干燥机干燥，并制得竹炭。
[0017]一种实现上述竹炭制造工艺的竹炭制造设备，包括控制装置以及分别与所述控制装置电连接的干燥装置、多段炉、急冷槽、燃烧室、洗气塔和蓄水装置；所述干燥装置包括第一干燥装置和第二干燥装置；所述多段炉包括燃烧段、冷却段、燃烧机、进风口、进料口和出料口，所述燃烧段的每一段都连有燃烧机，所述进料口与所述第一干燥装置相连通，所述出料口与所述急冷槽相连通；所述燃烧室分别与所述干燥装置、多段炉、洗气塔相连通；所述第二干燥装置与所述急冷槽相连通；所述蓄水装置分别与所述急冷槽、洗气塔相连通。
[0018]所述燃烧室包括第一燃烧室和第二燃烧室，所述第一燃烧室与所述多段炉、第一干燥装置、第二干燥装置相连通；所述第二燃烧室与所述第一干燥装置、洗气塔相连通。
[0019]所述蓄水装置包括污水池和澄清池，所述污水池与所述澄清池之间设有净水装置。
[0020]所述第一干燥装置为干燥转炉。
[0021]所述第二干燥装置为网带干燥机。
[0022]本发明的优点在于可实现竹炭产品的“清洁化生产”，生产过程中产生的气相污染物直接引入排放控制系统(由后燃室1、后燃室I1、洗气塔、引风机等组成)能够确保整个生产线实现清洁化生产目标；将预炭化区和精炼区排出的、含有可燃气体成分的尾气引入后燃烧室I彻底焚烧处理，产生的高温烟气做为原料竹材的干燥、以及含水产品的干燥处理；将炭化区产生的高热值工艺尾气直接用作精炼区的热源气体，并装配超声波燃烧机，使高热值工艺尾气得以充分燃烧并有效避免燃烧机喷嘴发生“积碳”现象，使得热效率及能源综合利用率得以显著改善；
[0023]传统的土窑生产工艺由于必须消耗足够量的竹材做热源才能获得约15% (占原料干基竹材质量的比例)高级竹炭产品，本发明的工艺方法通过充分利用各生产工序的可回收热能，大幅减少了竹材原料的热源性消耗量(将部分竹材原料用做生产过程的热源，以维持土窑的操作温度要求)，可将高级竹炭产品的得率大幅提高到40% (占原料干基竹材质量的比例);
[0024]本发明充分利用多段炉装置各层炉膛工艺操作温度可精确控制、固体物料的升温速率可较好调控等固有优势，依据竹材热解的吸热、放热、再吸热三个主要步骤，将专用型多段炉装置分为三个不同的功能区，分别做为竹材的预炭化、炭化和精炼区，并连续制造出高级竹炭产品(备长炭)，与传统的、完全依靠烧窑技术工人的实际操作经验来维持竹炭产品质量性能的经验性方法相比，本发明可使产品的质量稳定性得以显著提高并维持。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中:
[0026]图1是本发明一种竹炭制造工艺的流程图；
[0027]图2是本发明一种竹炭制造设备结构示意图；
[0028]图3是图2中多段炉结构示意图。
【具体实施方式】
[0029]如图1-3所示，本发明公开一种竹炭制造工艺，包括如下步骤:
[0030]S1.切段，将竹材切段；
[0031]S2.干燥，将切好的竹材送入干燥机干燥，干燥过程中产生的尾气输送到后燃室，后燃室再将高温烟气送入干燥机用于干燥新送入的竹材；
[0032]S3.干馏，将经过回转窑干燥机干燥过的竹材放入多段炉内进行干馏，将可燃气体送入多段炉为干馏提供助燃气体，在干馏过程中产生的尾气送入燃烧机或后燃室以产生高温烟气；
[0033]S4.冷却，将经过干馏的竹材快速送入水介质急冷槽中冷却；
[0034]S5.再次干燥，将经过水介质急冷槽中冷却过的竹材送入干燥机干燥，并制得竹炭。
[0035]干馏过程包括预炭化、炭化、精炼。预炭化的操作温度为150° -280°。炭化的操作温度为350° -700°。精炼的操作温度为800° -1100°。
[0036]一种实现上述竹炭制造工艺的竹炭制造设备，包括控制装置以及分别与控制装置电连接的干燥装置、多段炉、急冷槽、燃烧室、洗气塔和蓄水装置；干燥装置包括第一干燥装置和第二干燥装置；多段炉包括燃烧段、冷却段、燃烧机、进风口、进料口和出料口，燃烧段的每一段都连有燃烧机，进料口与第一干燥装置相连通，出料口与急冷槽相连通；燃烧室分别与干燥装置、多段炉、洗气塔相连通；第二干燥装置与急冷槽相连通；蓄水装置分别与急冷槽、洗气塔相连通。
[0037]燃烧室包括第一燃烧室和第二燃烧室,第一燃烧室与多段炉、第一干燥装置、第二干燥装置相连通；第二燃烧室与第一干燥装置、洗气塔相连通。
[0038]蓄水装置包括污水池和澄清池，所述污水池与所述澄清池之间设有净水装置。
[0039]在本实施例中，第一干燥装置为干燥转炉。第二干燥装置为网带干燥机。炭化装置采用直径大于5米、炉床总数达12层的多段炉。
[0040]多段炉的炉膛分成三个功能区，分别行使预炭化(又称“预干馏”或“预热解”)、炭化(又称“干馏”或“热解”)、精炼(又称“高温干馏”或“高温热解”)、冷却功能。
[0041]预炭化区由两段炉膛组成，操作温度区间为150至280°C ；
[0042]炭化区由四段炉膛组成，操作温度区间为350至700°C ；
[0043]精炼区由四段炉膛组成，操作温度区间为800至1100°C ；
[0044]最后设置两段炉膛做为冷却段，使精炼竹炭产物在炉膛内自然降温至700°C以下。
[0045]从多段炉中卸出的竹炭产品直接采用水介质急冷槽骤冷处理，制成坚硬的竹质备长炭产品。
[0046]预炭化过程产生的尾气中含有较多的木醋酸成分， 燃烧热值相对较低；精炼区排出的尾气含有更多的可燃性气体如氢气、一氧化碳和小分子碳氢化合物成分，燃烧热值也相对较低。
[0047]将预炭化尾气和精炼尾气合并后引入第一燃烧室彻底焚烧处理，产生的高温烟气用于原料竹材(已切段加工)的干燥转炉热介质气体，干燥过程中产生的含湿、含少量可燃成分(主要为一氧化碳和小分子碳氢化合物、以及少量的木醋酸等)的尾气引入第二燃烧室单独焚烧后，经洗气塔除尘处理后排放；
[0048]还可以用作从急冷槽中卸出竹质备长炭产品的干燥介质气体，采用网带式干燥机对成品备长炭进行烘干，产生的含湿尾气经洗气塔除尘处理后排放。
[0049]炭化过程生成的尾气含有大量可燃成分，如氢气、一氧化碳、小分子烃类(甲烷、乙烯、乙烷、丙烷等)、木焦油、木醋酸(微量)等，热值可达4500kcal/Nm3以上，设计直接用做精炼功能区的热源性气体。为防止木焦油和木醋酸等大分子有机物在燃烧过程中产生“积碳”而使燃烧机燃料喷嘴堵塞，本发明选用了带有超声波雾化功能的特型燃烧机做为炭化尾气的专用燃烧装置(使含有机油雾的燃气与助燃空气的混合物形成等离子体状态，提高燃烧效率)，使炭化尾气的燃烧效率和热能利用率得以提高。
[0050]综上，本发明充分利用多段炉装置各层炉膛工艺操作温度可精确控制、固体物料的升温速率可较好调控等固有优势，依据竹材热解的吸热、放热、再吸热三个主要步骤，将专用型多段炉装置分为三个不同的功能区，分别做为竹材的预炭化、炭化和精炼区，并连续制造出高级竹炭产品(备长炭)，与传统的、完全依靠烧窑技术工人的实际操作经验来维持竹炭产品质量性能的经验性方法相比，本发明可使产品的质量稳定性得以显著提高并维持。
[0051]以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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。
【权利要求】
1.一种竹炭制造工艺，其特征在于:包括如下步骤: 51.切段，将竹材切段； 52.干燥，将切好的竹材送入干燥机干燥，干燥过程中产生的尾气输送到后燃室，后燃室再将高温烟气送入干燥机用于干燥新送入的竹材； 53.干馏，将经过回转窑干燥机干燥过的竹材放入多段炉内进行干馏，将可燃气体送入多段炉为干馏提供助燃气体，在干馏过程中产生的尾气送入燃烧机或后燃室以产生高温烟气; 54.冷却，将经过干馏的竹材快速送入水介质急冷槽中冷却； 55.再次干燥，将经过水介质急冷槽中冷却过的竹材送入干燥机干燥，并制得竹炭。
2.根据权利要求1所述的竹炭制造工艺，其特征在于: 所述干馏过程包括预炭化、炭化、精炼。
3.根据权利要求2所述的竹炭制造工艺，其特征在于:所述预炭化的操作温度为150° -280° 。
4.根据权利要求2所述的竹炭制造工艺，其特征在于:所述炭化的操作温度为350° -700° 。
5.根据权利要求2所述的竹炭制造工艺，其特征在于:所述精炼的操作温度为800° -1100° 。
6.一种实现权利要求1所述竹炭制造工艺的竹炭制造设备，其特征在于:包括控制装置 以及分别与所述控制装置电连接的干燥装置、多段炉、急冷槽、燃烧室、洗气塔和蓄水装置； 所述干燥装置包括第一干燥装置和第二干燥装置； 所述多段炉包括燃烧段、冷却段、燃烧机、进风口、进料口和出料口，所述燃烧段的每一段都连有燃烧机，所述进料口与所述第一干燥装置相连通，所述出料口与所述急冷槽相连通； 所述燃烧室分别与所述干燥装置、多段炉、洗气塔相连通； 所述第二干燥装置与所述急冷槽相连通； 所述蓄水装置分别与所述急冷槽、洗气塔相连通。
7.根据权利要求6所述的竹炭制造设备，其特征在于:所述燃烧室包括第一燃烧室和第二燃烧室，所述第一燃烧室与所述多段炉、第一干燥装置、第二干燥装置相连通；所述第二燃烧室与所述第一干燥装置、洗气塔相连通。
8.根据权利要求6所述的竹炭制造设备，其特征在于:所述蓄水装置包括污水池和澄清池，所述污水池与所述澄清池之间设有净水装置。
9.根据权利要求6所述的竹炭制造设备，其特征在于:所述第一干燥装置为干燥转炉。
10.根据权利要求6所述的竹炭制造设备，其特征在于:所述第二干燥装置为网带干燥机。
【文档编号】C10B53/02GK103484138SQ201310438495
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年9月24日 优先权日:2013年9月24日
【发明者】康德朗, 吉健斌 申请人:尚鼎炉业科技（扬州）有限公司