一种机制高温竹炭的制备装置及其炭化工艺的制作方法

本发明涉及一种机制高温竹炭的制备装置及其炭化工艺。

背景技术：

在机制高温竹炭的炭化过程中，炭化窑顶部的排烟管有大量的竹焦油容易堵塞，影响炭化过程。

技术实现要素：

鉴于现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种机制高温竹炭的制备装置及其炭化工艺，不仅结构简单，而且便捷高效。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种机制高温竹炭的制备装置，包括炭化窑和冷却罐，所述炭化窑的排烟口连接有排烟管，所述排烟管与竹醋液竹焦油分离器连接，所述竹醋液竹焦油分离器上设有竹醋液出口，所述竹醋液出口经高压水泵、竹醋液管与排烟管连接。

优选的，所述排烟管与竹醋液竹焦油分离器之间设有冷凝器，所述排烟管与冷凝器的进气管连接，所述冷凝器的物料排出口与竹醋液竹焦油分离器连接。

优选的，所述竹醋液竹焦油分离器上设有竹焦油出口，所述冷凝器的出气管连接至制棒加热炉。

优选的，所述排烟管由排烟支管与排烟主管组成，所述炭化窑的排烟口连接排烟支管，所述排烟支管连接排烟主管，所述竹醋液管分别经竹醋液冲洗管与排烟支管、排烟主管连接。

优选的，所述炭化窑包括窑体与窑盖门，所述窑体的顶部为拱形，所述窑体的顶部设有排烟口与温度计，所述窑体的窑壁由内往外依次由耐火砖层、保温层、水泥砖层、不锈钢外层组成。

优选的，所述窑盖门位于窑体一端部的进出料口上，所述窑盖门的一侧与窑体铰接进行旋转开闭，所述窑盖门的另一侧经用于开关的门扣与窑体连接，所述窑体在进出料口边缘设有第一环形凹槽，所述窑盖门的内表面设有第二环形凹槽，所述第二环形凹槽内嵌设有石棉条，所述石棉条在窑盖门关闭时嵌入第一环形凹槽，所述窑盖门上设有两个左右对称的通风口，所述通风口上设有开关门；所述窑盖门由内往外依次由耐火砖层、铸钢组成。

优选的，所述冷却罐包括用于承载机制炭棒的底板，所述底板的上方设有用于将底板罩在内部的外罩，所述外罩由上钢板、前钢板、后钢板、左钢板、右钢板相围焊接而成，所述外罩的下面为敞口，所述底板的两相对侧设有侧板，所述侧板与底板之间设有倾斜的加强杆，所述侧板的外表面固设有加强筋板。

优选的，所述底板的底部设有行走轮，所述侧板上均设有用于吊运的铁环，所述外罩上设有用于吊运的铁环；所述炭化窑的窑底设有两道相互平行的轨道。

一种机制高温竹炭的炭化工艺，按以下步骤进行：

（1）固化成型：材料分选，烘干（竹屑湿度在5%-12%，温度在140℃-300℃），于机制炭棒成型机中高温、高压下压制成机制炭棒，进料至炭化窑，封窑盖门；

（2）预碳化阶段：炉温保持160℃，时间10-12小时，这时机制炭棒所含的水分主要依靠本身燃烧所产生的热量进行蒸发，机制炭棒的化学组成几乎没变，气体颜色由白色渐渐变为棕褐色；

（3）全面炭化阶段：温度为750-800℃，时间96-102小时，在这阶段中，竹质材料急剧地进行热分解，同时生成了大量的竹醋酸、甲醇和竹焦油等液体产物；此外还产生了甲烷、乙烯等可燃性气体，这些可燃性气体在炉内燃烧，热分解和气体燃烧产生了大量的热，使炉温升高，竹质材料在高温下干馏成机制高温竹炭；

（4）出炭；

（5）冷却。

优选的，在步骤（2）中，由于排烟管有大量的竹焦油容易堵塞，通过高压水泵将竹醋酸沿竹醋液管循环冲洗排烟管道。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：该机制高温竹炭的制备装置的结构简单，由于排烟管有大量的竹焦油容易堵塞，通过高压水泵将竹醋酸沿竹醋液管循环冲洗排烟管道，能够带走竹焦油，达到清理管道作用，防止排烟管堵塞。

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

附图说明

图1为本发明实施例的构造示意图。

图2为本发明实施例中炭化窑的构造示意图。

图3为本发明实施例中冷却罐的构造示意图。

图4为本发明实施例中冷却罐的使用状态示意图。

图5为本发明实施例中冷凝器与竹醋液竹焦油分离器的构造示意图。

具体实施方式

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。

如图1-5所示，一种机制高温竹炭的制备装置，包括炭化窑1和冷却罐2，所述炭化窑的排烟口连接有排烟管，所述排烟管与竹醋液竹焦油分离器4连接，所述竹醋液竹焦油分离器上设有竹醋液出口5，所述竹醋液出口经高压水泵6、竹醋液管7与排烟管连接，排烟管选用304h不锈钢或者nd钢，避免竹炭产生竹醋酸腐蚀排烟管。

在本发明实施例中，所述排烟管与竹醋液竹焦油分离器之间设有冷凝器8，所述排烟管与冷凝器的进气管9连接，所述冷凝器的物料排出口10与竹醋液竹焦油分离器连接。

在本发明实施例中，所述竹醋液竹焦油分离器上设有竹焦油出口11，所述冷凝器的出气管12连接至制棒加热炉3。

在本发明实施例中，所述冷凝器、竹醋液竹焦油分离器与专利cn104832938a相同，所述冷凝器包括一水池斜向设置的冷却装置，所述冷却装置包括一中空的圆筒状壳体13，所述壳体两端设有使壳体形成封闭腔室的封头压盖14，所述壳体内还设有一对管板15，所述管板之间形成冷却腔室，所述一对管板之间设有沿壳体轴向设置贯穿管板的管束16；所述壳体一侧封头压盖与一侧管板之间形成进气腔室17，所述进气腔室与输入机制竹炭化气体的进气管相联通，所述壳体的另一端封头压盖与另一侧管板形成出气腔室18，所述管束一端与进气腔室联通，另一端与出气腔室相联通，所述两管板间管束外侧设有冷却水，所述壳体设有一进水管使水池与冷却腔室联通，所述管板由朝向进气腔一端向朝向出气腔一端抬升；水池上端面具有一弧形槽口，所述管板架置于弧形槽口上，位于管板与出气腔联通的一侧高度高于另一侧，以使管板由朝向进气腔室一端向朝向出气腔室一端抬升，倾斜角度可以是10～20°，采用该结构利于管束内冷凝形成的混合液流出；所述进气腔室下方设有一物料排出口，所述与物料排出口下方对应设置有一竹醋液竹焦油分离器，所述竹醋液竹焦油分离器包括一池体19，所述池体内设有一纵向隔板20将池体分隔形成两个腔室，所述纵向隔板高度低于池体侧壁，所述物料排出口下方的对应腔室设有竹焦油出口；由于竹醋液比竹焦油轻，当混合物由物料排出口下方排出时，竹焦油沉淀至物料排出口对应腔室内，而竹醋液则通过纵向隔板流入相邻的腔室内，该腔室内设有竹醋液出口、竹醋液管；为了更好地实现烟气的再次利用，出气腔室联通有一出气管12，所述出气管与制棒加热炉连接，实现热能再利用；所述冷凝器与竹醋液竹焦油分离器由外壳体22罩设在内部。炭化过程中，竹质材料急剧地进行热分解，同时生成了大量的竹醋酸、甲醇和竹焦油等液体产物，竹醋液竹焦油分离器的竹焦油可定期清理用于农药生产，机制竹炭化气体回收提炼竹醋酸和竹焦油后的烟气尚有余热，竹炭热分解过程中还产生了甲烷、乙烯等可燃性气体，这些可燃性气体通过出气管引出送到制棒加热炉作为气体燃料燃烧，机制竹炭化气体全部密闭运行没有向外排放，从而达到净化目的，起到好的除尘效果。

在本发明实施例中，所述排烟管由排烟支管23与排烟主管24组成，所述炭化窑的排烟口连接排烟支管，所述排烟支管连接排烟主管，所述竹醋液管分别经竹醋液冲洗管25与排烟支管、排烟主管连接。

在本发明实施例中，所述炭化窑包括窑体26与窑盖门27，所述窑体的顶部为拱形，所述窑体的顶部设有排烟口与温度计28，所述窑体的窑壁由内往外依次由耐火砖层29、保温层30（加50mm厚保温材料）、水泥砖层31、不锈钢外层32组成，不锈钢外层为3mm厚的304不锈钢，以防高温使炭化窑开裂；由于机制高温竹炭炉内的温度高达800度以上，采用传统土窑或者立式窑煅烧到800度以上窑体无法承受最高温度，而且传统土窑各阶段的温度和炭化速度是通过操作者“眼观鼻嗅”，一是观察烟囱及窑门出烟口烟的变化，二是通过闻烟味来确定，很难生产出高温竹炭，只能生产中、低温炭，本申请的炭化窑结构简单，能够承受高温。

在本发明实施例中，所述窑盖门位于窑体一端部的进出料口33上，所述窑盖门的一侧与窑体铰接进行旋转开闭，所述窑盖门的另一侧经用于开关的门扣34与窑体连接，所述窑体在进出料口边缘设有第一环形凹槽35，所述窑盖门的内表面设有第二环形凹槽36，所述第二环形凹槽内嵌设有玻璃陶瓷纤维高温石棉条37，所述石棉条在窑盖门关闭时嵌入第一环形凹槽，确保窑盖门炭化过程不漏气，所述窑盖门上设有两个左右对称的通风口38，所述通风口上设有开关门39，通风口负责机制高温竹炭炭化过程供氧，设置开关门可以开启和关闭；所述窑盖门由内往外依次由50mm厚的耐火砖层、15mm厚的铸钢组成。

在本发明实施例中，所述冷却罐包括用于承载机制炭棒的底板40，所述底板的上方设有用于将底板罩在内部的外罩41，所述外罩由上钢板42、前钢板43、后钢板44、左钢板45、右钢板46相围焊接而成，所述外罩的下面为敞口，所述底板的两相对侧设有侧板47，所述侧板与底板之间设有倾斜的加强杆48，所述侧板的外表面固设有加强筋板49。

在本发明实施例中，所述底板的底部设有行走轮50，所述侧板上均设有用于吊运的铁环51，所述外罩上设有用于吊运的铁环；所述炭化窑的窑底设有两道相互平行的轨道52。

一种机制高温竹炭的炭化工艺，按以下步骤进行：

（1）固化成型：材料分选，烘干（竹屑湿度在5%-12%，温度在140℃-300℃），于机制炭棒成型机中高温、高压下压制成机制炭棒，机制炭棒由冷却罐的底板承载着推入炭化窑，封窑盖门；

（2）预碳化阶段：炉温保持160℃，时间10-12小时，这时机制炭棒所含的水分主要依靠本身燃烧所产生的热量进行蒸发，机制炭棒的化学组成几乎没变，气体颜色由白色渐渐变为棕褐色；

（3）全面炭化阶段：温度为750-800℃，时间96-102小时，在这阶段中，竹质材料急剧地进行热分解，同时生成了大量的竹醋酸、甲醇和竹焦油等液体产物；此外还产生了甲烷、乙烯等可燃性气体，这些可燃性气体在炉内燃烧，热分解和气体燃烧产生了大量的热，使炉温升高，竹质材料在高温下干馏成机制高温竹炭；

（4）出炭；

（5）冷却：机制高温竹炭由冷却罐的底板承载着从炭化窑推出，将冷却罐的外罩从上往下将底板与机制高温竹炭罩在内部，在密闭的冷却罐内冷却24小时达到40度后完成制炭过程。

在本发明实施例中，在步骤（2）中，由于排烟管有大量的竹焦油容易堵塞，通过高压水泵将竹醋酸沿竹醋液管循环冲洗排烟管道。

在本发明实施例中，在步骤（5）中，冷却时用沙子21填在外罩底部边缘与地面的衔接处，使冷却罐密闭，漏氧炭棒余热会自燃。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可以得出其他各种形式的机制高温竹炭的制备装置及其炭化工艺。凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。