专利名称：用玉米芯生产植物炭的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用玉米芯生产冶金、化工等领域使用植物炭的方法和设备。
目前冶金、化工、民用的木炭都是用木材生产的。其生产过程是将木材装入窑中，点火加热，然后隔绝空气，进行干馏，最后加水冷却。国外生产植物炭也都是采用木材隔绝空气干馏的方法制得。一般是先把木材装入炉内封闭后，在炉子外部加热，使木材在炉内干馏放出煤气和木焦油，干馏后得到木炭，出炉后加水冷却熄焰。
木材是短缺物质，每年用于生产木炭需要大量木材。
本发明的目的是要提供一种新型植物炭，它不但能代替木炭，而且可以降低成本，节省木材。本发明还提供了生产玉米芯炭的方法和装置。
本发明是这样实现的玉米芯即是玉米棒脱粒后的产物，主要成份是碳。经晒干的玉米芯(含水份6～12%)投入有一定温度的碳化炉内，首先将水份继续干燥掉。随温度的继续升高，玉米芯内的挥发份开始放出，这就是干馏过程。干馏必须在还原性气氛和一定温度下进行，并要有足够的时间。玉米芯干馏温度为600～1000℃，时间为40～60分钟。干馏后的玉米芯剩下固定炭。但此时的炭不致密，强度低。为增加炭的强度和致密性必须在还原性气氛下保温一段时间，即进行碳化。碳化温度应在600℃以下，时间为30分钟以上。温度越高，时间可越短。以上过程是在碳化炉内连续进行的。碳化好的玉米芯由碳化炉的出料口排出，并快速冷却，以防氧化。冷却后的玉米芯炭再经干燥(使含水量不超过5%)就可以包装入库了。这时的玉米芯炭，含碳90%，灰分5%，水份5%左右，发热量为6500～7000千卡/公斤。
玉米芯碳化炉为明焰式直接加热的竖炉。炉体呈园筒形，两端细，中间粗，以便于排烟和出料。炉体由外向内分别由钢板、保温层和耐火砖层组成。沿炉体高度布置有多层送风管，每层送风管都有多个风口通入炉内，风口与炉壁相垂直或沿炉壁切线方向引入。每个风口都有风阀来调节风量。各层送风管同送风支管连接，送风支管与送风总管连接，送风总管与风机连接，来完成向炉内送风(空气)的任务。炉体上部为进料口，玉米芯由此入炉。为便于排烟而安装有烟囱。炉体下部为出料口，玉米芯炭由此口排出。为排料方便可以把炉体用立柱支起，也可在炉底下方开有地坑。出料口除开炉和出料外，都需要密封，防止空气进入。本发明采用密封箱来实现出料口的密封。密封箱是用钢板焊成一面开口的箱体，在开口的周围焊上封槽，槽内装有水或细砂等，在出料口周围的炉底钢板上焊一圈与密封槽尺寸相适应的密封刀。密封时将密封箱升高，使炉底上的密封刀插入密封槽内，而达到密封。出料时，将密封箱下降，使密封刀离开密封槽，再把密封箱移走。抽出炉条，将料放入料车内并进行水冷，然后再经干燥脱水、包装入库。
为了便于观察炉内情况和料面高度，在炉身不同高度上留有多个观察孔。
在开炉时，先投入炉内少量玉米芯，由出料口处点火，温度升高后，不断向炉内投玉米芯，并将出料口密封，把第一层送风口打开，向炉内送风，炉内的玉米芯不断被干燥和干馏，干馏放出的挥发份约含有CO25%，H24%，CH410%的气体，该气体与风口送入的氧气反应，进行燃烧并放出大量的热，使后投入的玉米芯又被干燥和干馏。生产中不需向炉内供给其它能源，只靠玉米芯干馏产生的气体便可完成干燥、干馏和碳化所需的温度。燃烧的烟气由进料口上的烟囱排出炉外。随投料的不断增加，炉内料柱不断升高，当料面接近第一层风口时，要关闭第一层风口，同时打开第二层风口送风。这时第一层风口的下部分处于还原性气氛，使玉米芯更好的干馏和碳化。当料面接近第二层风口时，再打开第三层风口，关闭第二层风口……直到最后一层风口。这时底部的玉米芯已经碳化好了，就可打开密封箱，抽出炉条进行出料了。
在生产中，沿炉身高度从上至下，炉膛内可分为三个反应带1.在炉料以上的炉膛空间为燃烧加热带，挥发份在此带燃烧放热，温度为1100～1300℃。2.料柱的上部是干燥、干馏带，温度为600～1000℃。3.料柱的下部为碳化带，温度600～800℃。各带高度是随炉内料柱高度变化而变化的。如刚开炉时，炉内大部份空间为燃烧加热带，干燥、干馏带很小，碳化带还没形成。随着向炉内不断投料，料柱逐渐升高，则燃烧加热带缩小，干燥干馏带增加，碳化带形成并且逐渐增高。到出料时，燃烧加热带高度约为炉膛总高度的1/3～1/4。干燥、干馏带高度是料柱高度的1/3～1/4;碳化带是料柱高度的2/3～3/4。所以出料时把碳化带的料出净即可。
本发明利用农产品的废物-玉米芯来生产合格的植物炭代替木炭，可以节省大量木材，原料来源丰富，而且价格便宜，生产工艺简单，设备少而且容易掌握和操作，产量高、不耗能、不污染环境，是一项很有发展前途的产品。
发明的具体结构由以下的实施例及其附图给出。
图1是根据本发明提出的用玉米芯生产植物炭的装置的示意图。
图2是根据本发明提出的出料口密封结构的示意图。
下面结合图1和图2详细说明本发明提出的用玉米芯生产植物炭的方法和装置的细节及工作情况。
日产一吨玉米芯炭的碳化炉为园筒形，由外向内分别为5毫米厚钢板、10毫米石棉板、65毫米硅澡土砖、230毫米粘土砖组成的炉墙(5)，炉体由4根钢立柱(1)支起，用地脚螺钉固定在基础上。炉子外径1.5米，内径0.87米，进料口(6)和出料口直径0.5米，炉膛总高度2.6米，其中直筒部分高1.6米，上下收缩部份高度各为0.5米，炉子总高3.1米，烟囱(7)高度为3米。炉体外有四层送风管，每层送风管有四个风口(9)、(10)、(11)、(12)通入炉内，其中两个风口的中心线与炉壁相垂直，另两个风口中心线与炉壁成切线供风，使炉内火焰成旋转燃烧。风口直径25毫米，支管(4)直径50毫米，总风管(2)直径100毫米。鼓风机风压为350毫米水柱，风量为每小时250立方米。沿炉身高度等距离设置四个观察孔(8)，直径为15毫米，不观察时用石棉绳堵严。
出料口用密封箱密封，如图2所示。密封箱是用2毫米厚钢板焊成一面开口的箱体(14)，在开口的周围焊上水封槽(15)，槽内装有水(18)，在开口的周围的炉底钢板(17)上焊一圈与密封槽尺寸相适应的密封刀(16)。密封时，将箱体(14)抬起，使炉底上的密封刀(16)插入密封槽内的水(18)中，而达到密封的目的。
开炉时，将晒干的玉米芯从碳化炉的进料口(6)投入炉内的炉条(13)上。料高达到300毫米时，打开密封箱(14)，从炉条下部用火把点火，当燃烧正常以后，打开第一层送风管(12)上的风阀(3)，向炉内送风。同时抬高密封箱(14)，将出料口密封好。通过观察孔(8)观察炉内状况，根据炉内燃烧情况，连续或间断向炉内投料。炉内料面不断升高，当料面接近第一层送风管(12)时，打开第二层送风管(11)的阀门(3)送风。同时关闭第一层送风管(12)的阀门(3)。这时第一层送风管以下的玉米芯开始干馏和碳化。随着玉米芯的投入，炉内料面不断升高，当料面接近第二层送风管(11)时，关闭第二层送风管阀门(3)，打开第三层送风管(10)阀门(3)进行送风，可根据炉内温度来调节送风量。当炉内料面接近第四层送风管时，停止加料，准备出炭。
出炭时，首先打开密封箱，将料车对准出料口，抽出3～4根炉条(13)，碳化好的玉米芯炭便落入料车内，同时迅速喷水冷却，以减少烧损。当料面下降到原高度的四分之一或三分之一时，或发现有生炭出炉时，便停止出料。把炉条(12)插入，抬起密封箱(14)，将密封刀(16)插入密封槽(15)中，对出料口进行密封。这时向炉内开始投料，并打开第一层送风管阀门(3)，关闭第四层送风管阀门。重复上述操作。
炉子上料是料筐滑轮上料，人工向炉内布料。
权利要求
1.一种新型植物炭，其特征是以玉米芯为原料生产出玉米芯炭。
2.用玉米芯生产玉米芯炭的方法，其特征是在还原气氛下进行a、玉米芯干馏温度为600～1000℃，时间为40～60分钟;b、玉米芯碳化温度为600～800℃，时间为20～30分钟。
3.用玉米芯生产玉米芯炭的生产装置，其特征是明焰式直接加热竖炉，炉体呈园筒形，两端细，中间粗，炉顶为进料口，炉底为出料口，炉体上设有进风管。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征是沿炉体高度布置有多层送风管，每层送风管都有多个风口通入炉内。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征是风口与炉壁相垂直或沿炉壁切线方向引入。
6.根据权利要求3所述的装置，其特征是使用密封箱对炉体实施密封。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征是炉底的密封刀插入箱体密封槽的水或细砂中。
全文摘要
本发明提供了用玉米芯生产玉米芯炭的方法和设备。玉米芯炭可代替木炭，广泛用于冶金、化工和民用。将玉米芯投入明焰式直接加热碳化竖炉中，利用玉米芯放出的热量进行干燥、干馏和碳化，由炉底出玉米芯炭，可连续生产。具有成本低，生产效率高，不用燃料的优点，可以节省大量木材。特别适于农村中小企业生产。
文档编号C10B53/02GK1041384SQ8810681
公开日1990年4月18日 申请日期1988年9月17日 优先权日1988年9月17日
发明者马恩甲, 于绍文, 王殿秀 申请人:东北工学院