专利名称：列管式移动床干馏炭化炉的制作方法
技术领域：
本实用新型属于木材热解领域，是关于木质原料的干馏炭化设备，尤其是关于直径较小、长度可以任意裁截或粒度不大且比较均匀诸如竹材、成型燃料棒、果核壳、碎木块(片)等原料的干馏炭化设备。
木材干馏炭化，传统上是在伐薪现场就地筑窑烧炭，其优点是投资低、方便，但劳动强度大、技术不易掌握，全凭经验操作，而且生产周期长、产量低、薪材消耗大。近代采用的外热式干馏釜，除了有利于收集干馏的气体和液体产物外，优点不明显，进出料麻烦、劳动强度大，而且要耗费可观的外加能源。立式内热移动床干馏炉，则因投资大，采用烟气循环方式操作复杂，仅适应于大规模生产，难以推广。鉴此，八十年代以来，出于成型燃料棒制炭的需要，研制新的炭化技术和设备又受到人们的重视，例如专利申请92204076.1和92108029.8，前者是一种组装式炭窑，用钢材制造，包括炉盖、炉体和炉心三大部分，炉盖上焊接烟囱，炉心是由圆钢焊接成的栅状框架，用来堆集燃料棒，炭化前吊进炉内，炭化后从炉内吊出，分批作业，兼有外热式干馏釜和土窑的特点，难以克服作业周期长、操作麻烦、劳动强度大、单炉产量低的不足，且炉体易受热变形和漏风，影响炭的品质和收率。后者是在原苏联车辆式干馏炉基础上的改进，基本结构为一隧道窑，窑内辅轻轨，把原料装在小车上，定时沿轨道向前推移一段距离(一般相当于小车的长度)，先后经历干燥、炭化和冷却几个阶段。操作时先从窑尾把已冷却的小车拉出，再从炉头把已装好原料的小车推入，全过程约需4-6小时。该炉不足之处一是炉温分布不均匀，上部高下部低，致使炭化也不均匀；不足之处二是需要许多小车，小车经历从常温到500℃、又从500℃到常温反反复复的周期循环，易变形损坏；不足之处三是密封性问题不易解决，尤其是冷却段易漏风，造成已炭化物料局部燃烧，影响产率和品质；不足之处四是对各种原料适应性不强，不适用于果核壳、碎木块(片)等小粒度物料，对难炭化的物料例如竹材，因产量比燃料棒炭化时大幅度减小，炉温是否能保持平衡稳定也是不可忽视的问题。
本实用新型的目的在于提供一种生产量比较大的移动床式连续化作业的新型炭化炉，其在正常操作的情况下不需外加能源，操作方便，易于调控，能适应于多种原料生产而且可获得高品质的炭化料。
本设计的总体方案如
图1和图2所示，全炉由加料口盖1、水封槽2、炭化管3、炉底板4、下料管5、出料口盖6、支柱15、外燃室16、余热锅炉19、烟囱20和烟火道等组成。在砖砌成或混凝土浇灌成的支柱15上安放钢制炉底板4，其上用特异形耐火砖堆砌组装按矩阵排列的多个炭化管3，各管的上口安装水封槽2和放置加料口盖1，其下连接下料管5，各管的上口与炭化管3的下口一一对齐；各下料管均呈角尺形，弯角α，出口向炉外周伸展，以便出料，出料口外周有套式密封装置并与出料口盖6相配合，可确保不出料时不至漏风；呈距阵排列的炭化管周围是纵横交错且上下贯通的内烟道13，在其下部和中部各设一隔层24，以使炉内烟气作之字形曲折流动，下部的内烟道一侧通过有闸板21的进火道17与外燃室16相连通，另一侧通过有闸板21的排烟道18再经过余热锅炉19与烟囱20相连通；在炉中下部的炉墙上设置进风管23和热电隅22；余热锅炉通常用多火管立式筒状炉。与炉墙14上部相邻的内烟道7和8可作汇烟室，从该处可导出热解气；与炉墙14中下部相邻的内烟道9、10、11和12可作内燃室，吸入炉内的空气与炉内产生的热解气可在该处燃烧。
开炉前先盖紧出料口盖6、打开加料口盖1和进火道和排烟道的闸板21，开炉时在外燃室烧火，可采用木柴、煤、油、气作燃料，也可直接使用原料竹材或燃料棒，使炉温逐渐上升，待炉下部内烟道的热电隅22的温度达到400℃左右时，开始加底料，底料采用相应的炭化料，每管的加料量按体积计(松堆积)为下料管容积的1.1-1.2倍，此后每2小时加料一次，每次加料量为炭化管有效容积的1/10至1/12，期间应根据温度上升情况及时调节进火闸板21和适当控制烧火量，当加料口出现黄烟时，应盖上加料口盖，并在水封槽中加满水，炉子约20-24小时加满。此后就开始出料，每次出料量根据原料炭化难易程度、炉温以及对炭的质量要求而定，当炉温已达到预定的要求时就可关闭进火闸板，物料在炭化管中靠重力逐渐下移，依次经历干燥、炭化和冷却几个阶段，操作过程中可适当调节进风管23和排烟道闸板21的开度，使炭化时产生的热解气体中可燃成份与通进的空气发生燃烧，补充炉子的热能消耗，维持炉温稳定，炉温稳定加上进出料准确定时定量，炉子运行就十分稳定，产品的品质也就可以稳定的控制。炉内尚未被空气烧去的热解气可燃组份由烟囱抽力导出炉外后在余热锅炉的下部空间中完全燃烧，燃烧热供余热锅炉产生低压或常压的水蒸汽，水蒸汽可用于生活，并确保烟囱不冒黄黑烟。在制造活性炭用炭化料或普通木炭时，炉温通常控制在500-700℃，但如要制造高密度、高导电率、高硬度的炭，要在炉的中下部进行煅烧，温度应在800-900℃，最高可达1000℃。
本炉型的炭化管有二种形式，一种为中空式，另一种为带抄料板式。中空式是通用的形式，适应于棒状料和粒状料，用图3所示的行方砖A、列方砖B、行板砖C和列板砖E按图4(1)所示的方式层层堆砌组装，行方砖A为一六面体，宽与高的尺寸大体相同，厚度约为宽度的1/2，正面和背面均有二条对称的凹槽，上面也有凹槽，底面则有相对称的凸缘，其轴线与所说正面和背面凹槽距二者的公共棱的距离相同，正面和背面中央还有一个贯通的孔，孔径大体上为高度的1/2左右，列方砖B与行方砖形状相同，但二侧面没有凸缘；行板砖C仍为近似正方形的六面体但厚度仅为行方砖A的一半左右，正面和背面均为平面，上面有凹槽，下面有凸缘，两侧面也有凸缘，而且上面和底面的中央均有一个半圆形或矩形的缺口，其宽度在20-50mm；列板砖E形状与行板砖C一致，仅宽度要大于行板砖C，且中央无缺口，堆砌时行方砖A与列方砖B相互垂直，行方砖A侧面的凸缘嵌入列方砖B正面或背面的凹槽中，行板砖C和列板砖E两侧面的凸缘分别嵌入行方砖A和列方砖B正面或背面的凹槽中。中空式的炭化管也可采用其他型式的特异形耐火砖，例如管节堆砌组装，但加工和组装难度要大一些。抄料板式是专用的形式，适用于粒状料或小直径表面光滑的棒状料如机制圆筒形燃料棒，与所说中空式不同之处在于以图3所示的行板砖D代替行板砖C，并增加斜板砖F，行板砖D正面和背面的形状类似“手枪”形，实际上是将方形的左下角截去一个呈直角梯形的部分，其正背面均为平面，上面有凹槽，底面有凸缘，两侧也有凸缘，成弯角的两个面也均为平面，厚度与行板C相同，斜板砖F的正面为矩形，背面为两端缺角的“凸”字形，上面和底面均为一矩形斜面，倾角分别为α和β，宽度为列板砖的宽度与二块列方砖的厚度之和，正面高度与行板砖的斜边相对应，背面高度为列板砖E的高度和Sinβ的乘积。堆砌方式如图4(2)所示，斜板砖F紧贴列板砖E斜放，其底面保持水平搁在下一层的行板砖D上面，再把行板砖D的“枪头”部压住斜板砖的缺角，其两凸缘分别嵌入前后二块行方砖A正面或背面的凹槽中，斜板砖F的倾斜方向层层交替，对物料可以起到翻拌作用，有利于炭化均匀。按以上规则堆砌构成炭化管的同时，也形成了所说的纵横交错上下贯通的行烟道和列烟道，炭化管中因原料热解产生的烟气通过行板砖的缺口或缺角进入行烟道，再通过行方砖和列方砖的中央孔洞弥散在整个炭化管的周围。
本炉型有以下优点第一是对原料适应性强。棒状物料和粒状物料均可使用。
第二是操作方便，调控容易。只要控制进出料的间隔时间和每次出料量，就可以控制原料在炉内的炭化时间，只要调节排烟口闸板的开度大小以及炉中下部的进风量，在一定范围内可以调节炭化温度，较之于现行其他炉型更方便有效。
第三是燃料消耗低。本设计非常巧妙地利用炭化过程生成的可燃组份在炉内燃烧，“自己烧自己”保持炉温稳定，基本上不需外加能源，且可提供水蒸汽。
第四是炭化料的品质好。由于提供原料自上往下移动的过程中逐渐升温，受热面大，受热均匀，温度稳定，再加上翻拌作用，都有利于炭化的均匀，冷却段密封性好，可以避免局部燃烧灰化，充分保证了炭化料的高品质。
第五是劳动强度不大，劳动环境改善。土炭窑和外热式干馏釜，进出料时的温度约150-200℃，且是手工作业，人员非常辛苦，本炉进出料均在常温下进行，每次进出料量也不大，而且不需要进入又热又黑又焖气的窑内，相比之下舒服多了。
第六是运转可以不用电力，有利于在林区缺电的场地建炉。
第七是可以同时回收干馏的液体产物。只要在炉上部增加1-2处导气口，接上冷凝器和引风机，弥散在炭化管周围行烟道和列烟道中的烟气就会部分被拉出，经冷却冷凝可得到木(竹)醋液和木(竹)馏油。
第八是不会产生环境污染。现行的一些不回收炭化气液产物的炭化炉窑，浓烟直接排空，给周围环境造成污染，本炉型因为烟气在余热锅炉下面的烟道中完全燃烧，烟囱不仅不冒黄黑烟，而且可以做到烟气完全无色。
权利要求1.列管移动床干馏炭化炉，其特征在于该炉由加料口盖1、水封槽2、炭化管3、炉底板4、下料管5、出料口盖6、支柱15、外燃室16、余热锅炉19、烟囱20和烟火道等组成。在砖砌或混凝土浇灌成的支柱15上安放钢制炉底板4，其上用特异形耐火砖堆砌组装按距阵排列的多个炭化管3，各管的上口按装水封槽2和放置加料口盖1，其下连接下料管5，各管的上口与炭化管3的下口一一对齐；各下料管均呈角尺形，弯角α，出料口向炉外周伸展，出料口外周有套式密封装置并与出料口盖6相配合；呈矩阵排列的炭化管周围是纵横交错且上下贯通的内烟道13，在其下部和中部各设一隔层24；下部的内烟道一侧通过有闸板21的进火道17与外燃室16相连通，另一侧通过有闸板21的排烟道18再经过余热锅炉19与烟囱20相连通；在炉墙14的中下部设置进风管23和热电隅22。
2.根据权利要求1所述的列管移动床干馏炭化炉，其特征在于，按矩阵排列的多个炭化管是由以下几种特异形耐火砖堆砌组装而成的中空管(1)、行方砖A，为一六面体，宽与高的尺寸大体相同，厚度约为宽度的1/2，正面和背面均有二条对称的凹槽，上面也有凹槽，底面则为凸缘，两侧面有相对称的凸缘，其轴线与所说正背面的凹槽距二者的公共棱的距离相同，正面和背面中央还有一个贯通的孔，孔径大体上为高度的1/2；(2)、列方砖B，与行方砖A的形状相同，但二侧面没有凸缘；(3)、行板砖C，近似正方形的六面体，但厚度仅为行方砖A的一半左右，正面和背面均为平面，上面有凹槽，底面有凸缘，两侧面也有凸缘，且上面和底面的中央均有一缺口，其宽度在20-50mm；(4)、列板砖E，其形状与行板砖C一致，但宽度大于行板砖C，且中央无缺口；行方砖A与列方砖B相互垂直，行方砖A侧面的凸缘嵌入列方砖B正面或背面的凹槽中，行板砖C和列板砖E二侧面的凸缘分别嵌入行方砖和列方砖正面或背面的凹槽中。
3.根据权利要求，所述的列管移动床干馏炭化炉，其特征在于，按距阵排列的多个炭化管是由以下几种特异形耐火砖堆砌组装而成带抄料板的管(1)、行方砖A，为一六面体，宽与高的尺寸大体相同，厚度约为宽度的1/2，正面和背面均有二条对称的凹槽，上面也有凹槽，底面则为凸缘，两侧面有相对称的凸缘，其轴线与所说正面和背面的凹槽距二者的公共棱的距离相同，正背面中央还有一个贯通的孔，孔径大体上为高度的1/2；(2)、列方砖B，与行方砖A的形状相同，但二侧面没有凸缘；(3)、行板砖D，正背面形状类似“手枪形”，由方形的左下角截去一个呈直角梯形的部分形成，其正面和背面均为平面，上面有凹槽，底面有凸缘，两侧面也有凸缘，成弯角的二个面也均为平面，厚度为行方砖A的一半左右；(4)、列板砖E，其形状为矩形六面体，厚度为列方砖的一半左右，正面和背面均为平面，上面有凹槽，底面和两侧面均有凸缘；(5)、斜板砖F，正面为矩形，背面为两端缺角的“凸”字形，上面和底面均为一矩形斜面，倾角分别为α和β，宽度为列板砖的宽度与二块方砖的厚度之和，正面高度与行板砖的斜边相对应，背面高度为列板砖E的高度和Sinβ的乘积；斜板砖F紧贴列板砖E斜放，其底面保持水平搁在下一层行板砖D的上面，行板砖D的“枪头”部压住斜板砖F的两端缺角，其两凸缘分别嵌入前后二块行方砖A正面或背面的凹槽中，斜板砖的倾斜方向层层交替。
专利摘要炉芯由特异形耐火砖堆砌组装成矩阵排列的多支直立炭化管3,管周围是纵横交错且上下贯通的内烟道13。物料在炉内靠重力逐渐下移,依次经过干燥、炭化和冷却几个阶段,定时定量出料和加料。炉外墙设进风口23,可通入空气使炭化时产生的热解可燃物进行部分燃烧,有利保持炉温稳定和便于对炭进行煅烧。全部炉气靠烟囱20抽力引向余热锅炉19的下部完全燃烧,使余热锅炉产生水蒸汽,同时确保无黄黑烟排空。本炉型的优点是建炉容易,操作方便,品质稳定,连续化、省能源、产量大、无污染,劳动强度低。
文档编号C10B53/00GK2457159SQ0026303
公开日2001年10月31日 申请日期2000年11月24日 优先权日2000年11月24日
发明者胡福昌, 陈顺伟 申请人:浙江省林业科学研究院