专利名称：机制棒自燃式炭化方法及其炭化窑的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种炭的生产方法及烧制该炭的窑，尤其是用机制棒为原料自燃供热的炭化方法及其炭化窑。
背景技术：
我国林区多处于山地，交通不便，商品流通欠畅，往往采用就地取材、土法上马的土窑来烧制炭，需用大量的薪炭林作原料，还需重量超过数倍的柴作燃料，损耗林木的量大，产出的炭少，且质量参差不齐，每窑炭的生产周期长达20多天，效率低。土窑制炭尚可取的是窑的投资省、操作技术简便，易于在林地山区推广。
全球环境保护的呼声日高，禁伐政策遍及各国，用薪炭林作原料，薪柴作燃料已受制约，山地林区的制炭工业需另劈蹊径。
CN1710021A公开了枝江市开兵人造环保炭厂的“自燃炭化窑”专利技术，为一种近似于立方体的窑体，窑门上有调风孔，底部有烟道，烟道一端与调风孔相连，另一端与烟囱相连，待炭化物放置在烟道上方，窑顶平坦，该窑的结构缺乏合理的适量热交换的通道，调风孔、烟道、烟囱的连续相通，对空气在窑内的助燃和热量的内蓄不利，影响自燃的效率，难以完成炭化的精炼过程，炭的质量受到影响。未采用装棒炭小车，装入机制棒极不方便，而取出炭需待窑温冷却至常温，需2-3天，再次烧炭时又需重新加燃料预热，耗能费时。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的上述不足，设计出一种用木屑、果皮等为原料、基本不用另加燃料的、生产效率较高、炭品质均匀而好的机制棒自燃式炭化方法及其炭化窑。
本发明的目的可以通过如下措施来实现本机制棒自燃式炭化方法，是包括下列步骤(1)备料与混配竹和/或木屑70-80重量份、干果果皮20-30重量份，混合拌匀；(2)干燥将混合料自燃干燥或烘干、窑干，含水量5％-10％；(3)成型采用螺旋挤出成型机或其它成型机，加热挤出制成棒；(4)装车机制棒冷却后水平方向平行紧密排列于小车箱内或相互垂直交错水平排列于小车箱上；(5)入窑炭化，将载棒炭小车推至窑内中心位置，在棒炭小车上放少量燃料点火预热，窑温＞80℃后，开始炭化，炭化共分为三个阶段A、预炭化待烟囟冒烟，关窑门，留底部通气孔，关闭其余窑门上的通气孔，保持适量的空气流通，窑温渐升，机制棒所含游离水分蒸发，随烟气一同排出，半纤维素分解，产生放热反应，窑温继续上升，纤维素与木质素分解，温度升至300℃后，受空气流通量的制约，炭化进展缓慢，产热与散热量基本相持平，窑温维持300℃左右达2-3天，烟囟从排白烟、至黄烟、最后至青烟，预炭化完成；B、炭化排青烟后，封闭烟囱，逐渐扩大窑门通气量，使机制棒进一步炭化，产生大量可燃气，空气助燃，窑温上升至500℃；C、精炼窑温升至500℃，窑门通气量增加引起自燃，产生吸力，窑温进一步升高至650-700℃，使经初步炭化的机制棒内有机物急剧减少，体积收缩，固定碳含量上升，精炼完成；(6)出窑冷却开窑门，拉出载棒炭小车，用封闭盖罩住载炭小车，隔绝氧气冷却1-2天；(7)检验装箱根据产品标准或用户要求检验和装箱。
本炭化窑的窑体前为窑口及配套的窑门，窑底有车轨，两条车轨内端有车定位坎，窑墙内壁开有出烟孔，出烟孔连接烟囟，窑顶为拱形顶，窑墙为双层之间带保温层的夹墙。
本发明的目的还可以通过如下措施来完善窑门或窑门四周与窑口之间有可调节气流大小的通气孔，且通气孔分处于上、中、下三区域中。
本发明不用薪炭林作原料，基本不另加燃料，有利于森林保护和缓解原料匮乏问题，生产效率较高，炭的质量好，品质均匀，建窑投资省，易于在山地林区推广。
图1为本发明的炭化窑结构示意(正视)图。
图2为图1的窑内右侧墙左视图。
图3为图1的窑内底部结构示意(俯视)图。
图4为图1的窑门结构示意(正视)图。
具体实施例方式
本发明下面将结合实施例并参照附图予以进一步详述备料中，竹屑、木屑可以是锯屑，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、榧树的果皮，木屑可用松、杉木屑。挤出的机制棒为外方内圆的中空方棒，外部宽与高约7cm，长约40cm。芯部圆形中空，内径约3cm，外部方形利于垒高，中空便于加热均匀和空气流通，对机制棒的尺寸要求不严。竹木屑占20-80重量份，果皮占20-30重量份的配比也尚有伸缩的余地，但机制棒干燥后，含水率宜低，有利于机制棒及其成品平整紧密。
本方法的核心工艺是入窑炭化，通过窑中的热电耦随时注意窑内温度变化，结合观察烟囱冒烟情况，适时控制进风量大小，及时开闭出气孔和出烟孔。启用新窑时，先用柴火烧烤一天，火势宜小，缓慢升温，至100℃后待窑壁已干，开窑门略降温，便可把装好机制棒的小车沿车轨3推入窑，至触碰定位坎7止，此地正是窑内的中心位置，小车距离左右两侧墙及后壁与前门为8-15cm，车内垒机制棒的最高点至拱形顶的距离、车箱底与地面的距离均为15-25cm，将小车及其内的机制棒处于窑内中心位置，有利于炭化均匀。机制棒在小车上的堆码为水平方向平行紧挨着层层铺排，也可水平方向隔层互相垂直紧挨铺排，要求排列有序，有一定紧密度，这会影响到炭的得率和质量，应认真对待。待烟囱开始冒烟，关闭窑门8，除保留底部通气孔外，封闭其余各通气孔，随窑温升高，机制棒水分蒸发，随烟共排出，接着半纤维素分解，放出热量，这便是预炭化阶段；随着炭化过程的继续进行，纤维素和木质素分解，再次放热，窑温升至300℃，因受进气量的限制，炭化变缓，产热量与散热量基本持平，窑温基本上保持在300℃，约2-3天，观察烟囱6排烟由白烟变黄烟再变青烟，此后封闭烟囱6，开始进入炭化阶段，逐渐打开通气孔9，每隔6小时增开一个通气孔，增加气流通量，促进炭化，此时产生大量可燃气体，与入窑的空气相混而燃，窑温升至500℃，窑门口的可燃气体与外界空气接触后自燃，进入精炼阶段，窑温进一步升高至650-700℃，燃烧产生的负压吸力使炭脱氢、脱氧，有机物快速减少，棒炭体收缩，固定碳含量上升，精炼后的炭无烟无味。精炼后打开窑门，拉车出窑，立即用铁皮制成的小车封闭盖罩住小车及其内的炭，进行隔绝空气冷却1-2天，再检验包装，产品出运即可。
本发明烧制的机制炭热值达30000-35000KJ/Kg，固定碳含量88％-95％，挥发份3％-7％，三项指标显著优于土窑炭。烧制时，除新窑启用烧烤和冷窑首用需燃料加热外，只要热窑连续制炭，不需另加燃料，均用机制棒在炭化过程中自身产热供热。
本炭化窑可用钢框架与耐火保温材料制成预制件搭建，再在连接处封闭成窑体，也可就地用耐火材料、保温材料、建筑材料砌成。窑门8宜采用钢架与耐火保温材料制成预制件形式，可为单侧轴的转门，可为移动门。通气孔9可开在门的上、中、下部，用铁片抽拉式或砖石堵放式控制进气量，也可窑门不开孔，而是在窑门8与窑口3的缝隙处以堆砖泥与弃砖泥的方式控制进气量。
本炭化窑的窑内宽、窑内深、窑内高(除拱顶)的尺寸比例为1.32∶1.71∶1.36，窑容积为2.5-5.0m3，拱高为0.3-0.5m，烟囱高度为为0.8-1.2m，烟囱通风面积为0.5m2，配套小车长、宽、高的尺寸比例为1.36∶1∶1.2，每车装机制棒1.2-1.8t，产炭480-720kg/窑。不同容积、不同通风口面积、不同拱高的炭化窑，应有相应的烟囱高度配合，才能达到理相的炭化效果，本窑容积与烟囱高度的线性关系为y＝1.8585+h1+h2-S(1.24x3-14.80x2+49.85x)，其中S为通风口最大面积(m3)，h1为窑内高(除拱顶)(m)，h2为拱高(m)，X为窑体容积(m3)，y为烟囱离地面高度(m)。
权利要求
1.一种机制棒自燃式炭化方法，其特征是包括下列步骤(1)备料与混配竹和/或木屑70-80重量份、干果果皮20-30重量份，混合拌匀；(2)干燥将混合料自然干燥或烘干、窑干，含水量5％-10％；(3)成型采用螺旋挤出成型机或其它成型机，加热挤出制成机制棒；(4)装车机制棒冷却后水平方向平行紧密排列于小车箱内或相互垂直交错水平排列于小车箱上；(5)入窑炭化，将载棒炭小车推至窑内中心位置，在棒炭小车上放少量燃料点火预热，窑温＞80℃后，开始炭化，炭化共分为三个阶段A、预炭化待烟囟冒烟，关窑门，留底部通气孔，关闭其余窑门上的通气孔，保持适量的空气流通，窑温渐升，机制棒所含游离水分蒸发，随烟气一同排出，半纤维素分解，产生放热反应，窑温继续上升，纤维素与木质素分解，温度升至300℃后，受空气流通量的制约，炭化进展缓慢，产热与散热量基本相持平，窑温维持300℃左右达2-3天，烟囟从排白烟、至黄烟、最后至青烟，预炭化完成；B、炭化排青烟后，封闭烟囱，逐渐扩大窑门通气量，使机制棒进一步炭化，产生大量可燃气，经通风，窑温上升至500℃；C、精炼窑温升至500℃，窑门通气量增加引起自燃，产生负压吸力，使经初步炭化的机制棒内有机物急剧减少，窑温进一步升高至650-700℃，其棒体积进一步收缩，固定碳含量上升，精炼完成；(6)出窑冷却开窑门，拉出载棒炭小车，用封闭盖罩住载炭小车，隔绝氧气冷却1-2天；(7)检验装箱根据产品标准或用户要求检验和装箱。
2.如权利要求1所述的机制棒自燃式炭化方法用的炭化窑，其特征是窑体前为窑口(3)及配套的窑门(8)，窑底有车轨(2)，两条车轨内端有车定位坎(7)，窑墙内壁开有出烟孔(5)，出烟孔连接烟囟(6)，窑顶为拱形顶(4)，窑墙(1)为双层之间带保温层的夹墙。
3.如权利要求2所述的机制棒自燃式炭化方法用的炭化窑，其特征是所说的窑门(8)上或窑门四周与窑口(3)之间有可调节气流大小的通气孔(9)，且通气孔(9)分处于上、中、下、三区域中。
全文摘要
一种机制棒自燃式炭化方法，包括下列步骤备料与混配、干燥、成型、装车、入窑炭化、出窑冷却、检验装箱。该方法的专用炭化窑的窑体前方有窑口(3)及配套的窑门(8)，窑底有车轨(2)，车轨内端有小车定位坎(7)，窑墙(1)内壁有出烟孔(5)，出烟孔连接烟囱(6)，窑顶为拱形顶(4)，窑墙(1)为双层之间带保温层的夹墙。本窑用于烧制机制炭，具有利用废物作原料、基本不用燃料、炭的质量与均匀度好、生产效率高、建窑投资省、易于在山地林区推广等优点。
文档编号C10B53/08GK101029236SQ20071006731
公开日2007年9月5日 申请日期2007年2月12日 优先权日2007年2月12日
发明者陈顺伟, 庄晓伟, 柏明娥 申请人:浙江省林业科学研究院