专利名称：卧式高效节能炭化炉的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及对植物纤维干馏装置的改进，特别适合利用植物纤维快速生产木炭。
公知的植物纤维干馏装置较多的体现为对木材进行干馏的炭化装置，其中应用较多的是由砖和粘土砌成的圆柱体拱形炭窑。这种炭窑是将放入窑内的硬杂木用木材引燃，将顶部活门用泥土封死，控制空气进入量，观察烟筒排出烟气的颜色变化，将进料门和烟道封死，使窑内炽热的木材与空气隔绝，用其热量将未炭化好的木材进一步炭化。由于窑内木材的块度大小与材质的不同炭化一般为7～15天，加上初期引燃时间烧制一窑木炭约12～25天左右。上述方法对木材的品种要求较严，一般只能使用硬杂木如枣木、桦木、榆木、水曲柳等，质地疏松的如松木、杨木及腐朽木材、枝丫、边角木料均不能使用。这是因为此种方法采用的外燃式，较小尺寸的枝丫、边角料与疏松木材，不待全窑木材炭化完成已燃烧完毕成为灰尽了。即使是窑内木材大致相同也总有一部分在未成炭之前就已烧成了灰，出炭率低。此外，在炭化过程中排出的大量可燃气体氢、一氧化碳、甲烷等都白白跑掉，并污染了环境。
为了达到节省能源和扩大炭化原料品种，加快炭化速度的目的，有一种方法是将原料如木材、玉米杆、稻皮放入由两个构造相同的炉体及出焦净化罐、气体过滤器、储存罐、冷却器及各种阀门，电气控制部分构成的植物碳化炉体内，将煤放在炉篦子上燃烧，使原料受热产生可燃气体和木炭。见中国专利公告号CN2034172U《植物碳化炉》，此种方法突破了传统的炭化方法，但结构较复杂；且可燃气体第二步的利用也还需一定的附属设施；进出料受结构的影响也不方便；并且还需用煤来加热炭化，利用电气控制，在缺电边远地区不宜使用；不利于大量生产炭类材料，故未能大量推广。
本实用新型的目的是提供一种可充分利用能源、节能、不耗电就能将木材、树木枝丫、锯未、花生壳、玉米蕊和杆等植物纤维快速加工成炭和可燃气体，并具有结构简单、安全和操作方便的卧式高效节能炭化炉。
本实用新型是由炉体、燃烧室、控制元件和保温层四大部分组成。
炉体是一个水平放置的钢制圆筒形密封容器，一端是装有活动铰链的进出料法兰盘，法兰之后用一筒形喉管与焊接在炉体圆筒部分一端的开口球型前封头相联，圆筒部分的另一端用球型后封头封死。在进出料法兰端盖与后法兰盘之间用石棉垫密封，并用螺栓压紧。在炉体之下装有用钢板围成的矩型燃烧室，其四壁及底部砌有耐火砖，顶部是由炉体圆筒部分外表面下半部组成的受火面，在燃烧室平行于炉体轴心线的两个面扳上各装有一个预热燃料进料活门和两个圆型观察孔盖板，在垂直于炉体轴心线的另外两块侧板承重板上各装有2个燃气喷嘴插入活门。在两承重板之下焊有平板地脚。燃烧室内的烟气通过设在矩形燃烧室对角的两个矩形烟道和圆烟筒排出，并用预热燃料进料活门和观察孔盖板控制燃烧室内的供氧量。在水平放置圆柱型炉体筒体上部呈一条直线排列，安装有本实用新型的控制元件，为增加使用的安全起见，装有2个气压表，一个水银温度计，一个金属膨胀管式温度表和一个气体安全阀，2个分别用管件与插入燃烧室两端对角布置的燃气喷嘴相连的燃气控制阀共同组成控制元件。为了防止热量的流失，除进出料口外炉体的裸露部分均用80～120毫米厚发泡石棉板或其他优质保温材料包复，外包0.5毫米镀锌铁皮防护组成保温层。
其原理是根据木材及植物纤维的干馏原理。首先将原料木材或其他植物纤维通过进出料法兰盘放入用锅炉钢板焊接成的炉体内，并密封进出料法兰盘(用螺栓压紧)，用木材或其他可燃物如玉米杆、豆杆等放入燃烧室点燃加热炉体，这时在密封的炉体内木材或其他植物纤维受热放出大量可燃气体氢气、一氧化碳、甲烷等，通过设在炉体上的燃气阀门经管件与插入燃烧室两端的燃气喷嘴相连，并将其引入燃烧室，可燃气遇燃烧室内的明火即参加燃烧，燃烧后的废气通过两烟道排出，随着炉体温度的升高产生的气体越多，燃烧也就越猛烈，用排气阀和燃气阀控制炉体内压力在4Kpa／cm2以内，待炉体内温度升至450±30C°时，在这个范围恒温2.5～4小时，炉内原料即全部炭化完毕。从点火到出炉一般不超过24小时。炉体内每10公斤原料可产生3立方米左右可燃气体，参加燃烧加热仅用炉体内原料产生气体的30％左右就足够了，多余气体可供另外一台炉预热产气用，也可供其他加热能源之用。当炉体内气压超过4Kpa／cm2时装在炉体上的安全阀自动排气，从而保证炉体在安全的压力下工作。包复在炉体外的保温层和砌在燃烧室内壁的耐火砖起着防止热量流失，提高热能利用率的作用。
采用本实用新型同土法烧炭相比按体积计算可节约木材40％以上，同《植物炭化炉》相比，可不用煤，不用电，并折合标准煤节约能源40％左右，并且每10公斤原料可产生2立方米多余可燃气，3公斤左右优质木炭或其他炭类材料；速度快是本实用新型的又一特点，土法烧炭一般需12～25天一个周期，而采用本实用新型每24小时以内就可以出一炉(包括进料、燃烧、降温、出炉全部时间)；并且炭化的原材料来源广泛，无论什么木材，包括土法烧炭不能用的松木、树皮、枝丫、锯末和农副产品废弃物如稻壳、葵花籽壳、玉米芯、玉米杆等植物纤维均可用来制炭和产生可燃气体；因只需较少量预热燃料，加上正常燃烧的过程中气体的充分燃烧，所以排出的有害气体很少，利于环境的保护。
以下将结合附图对本实用新型作进一步详细描述。
图1是本实用新型的主视图。
图2是本实用新型的左视图。
图3是本实用新型的俯视图。
参照
图1，图2，图3，由厚度为6～14毫米的锅炉钢板(20g)焊接成直径为0.5～3米的圆筒状炉体的筒体［6］，其直径与长度之比在13之间，筒体［6］一端焊有后封头［7］，另一端焊有中间开孔的前封头［5］，并在开孔处用喉管［4］和进出料法兰盘［3］相接，用铰链销轴［8］、下轴套［9］、上轴套［10］将其与法兰端盖［1］联接，组成可自由活动的进出料活门，在法兰端盖［1］与法兰盘［3］之间用石棉垫或直径6～8毫米的石棉绳［2］密封。
在炉体部件之下是燃烧室，它由厚度为6～14毫米的2块低碳钢板制成的承重板［30］和2块燃烧室面板［22］共同围成燃烧室主体，在2块承重板［30］之上各开有两个直径200毫米圆孔，并在其上各装有2块直径250毫米中间开有直径50毫米圆孔用以插入燃气喷嘴和通气观察的活门［20］，在2承重板［30］之下焊有平板地脚［21］，燃烧室面板［22］之上各开有两个直径200毫米圆孔，并在其上各装有两块直径250毫米的通气观察孔盖板［23］，一个预热燃料进料活门［24］和活门铰链［25］，件［26］是砌在燃烧室内侧壁和底部的耐火砖，与燃烧室连通并焊接在炉体上的4块烟道侧板［11］和2块烟道面板［29］，两个烟筒［12］共同组成燃烧室整体。
在炉体部件之上按装有控制元件，它们是4个通气口径为25毫米的气阀［13］，2个排气管［14］，量程为0～500C°的金属膨胀管式温度表［15］，2个量程为0～1Mpa／cm2的压力表［16］，通气口径为25毫米量程为0.5～7Kpa／cm2设定排气压力为4Kpa／cm2螺纹按装式气体安全阀［17］，量程为0～500C°金属管防护螺纹按装式水银温度计［18］和两组连接燃气喷嘴［27］和2个气阀［13］之间的管件［19］。
保温层［28］是将炉体外表面除进出料口处法兰端盖［1］和法兰盘［3］以外裸露部分，全部用80～120毫米厚发泡石棉板包复，并外包0.5毫米厚镀锌铁皮防护。
本实用新型工作压力为4Kpa／cm2以下，使用温度500C°以下，炉体内容积为4立方米时，每24小时可将1200～1500公斤木材或3.5立方米其他植物纤维加工成300～500公斤木炭，或其他相应炭类材料，并同时产生200～300立方米可燃气体，预热燃料视环境温度不同一般为炉内装料重量的10～30％，如多炉串烧，即待一台炉产气正常燃烧后将多余之气体供另一台炉预热，则耗用预热燃料为炉内装料重量的10％以下，一般在环境温度为零上10度，保温良好的情况下，耗用预热木材为炉内装料的5％左右。从点火到产生出可燃气体正常燃烧一般需2.5～5小时，这时温度应在150C°以上，从点火到温度上升至450±30C°需4～10小时之间(环境温度越高时间越短，预热材料热值越高，时间越短)。在此温度范围内恒温2.5～4小时(视原料块度大小而定，一般比较粗大，比重较大的木材时间较长，枝条、玉米杆、玉米蕊、稻壳等植物纤维时间较短)，整个炭化过程完毕一般需7～15小时左右。而后将燃气喷嘴阀门关闭，打开排气阀将炉内气体排出，待炉内压力降至零将排气阀关闭，以免外界空气进入炉内引起自燃。待炉内温度降至50C°以下时开始起炉，注意起炉时必须首先打开排气阀使炉内外空气流通，即内外压力平衡，以免引起炉内门伤人的危险。从450±30C°降至50C°以下，在环境温度为零上10C°时一般为6～10小时。也就是说从点火到起炉取炭一般在20个小时左右，个别的冬季环境温度较低升温较慢，夏季环境温度较高降温较慢，也不超过24小时一个周期。
本实用新型适用于林场、木材场和广大农村大批量生产木炭，植物纤维炭和可燃气体，能够充分利用林区大量的落地枝丫和农村的植物秸杆、壳等，生产出优质木炭，并可同时利用大量可燃气体作其它能源之用。并且使用方便，不用电、煤就可生产。
权利要求1.一种卧式高效节能炭化炉，由炉体、燃烧室、控制元件和保温层[28]所组成，其特征在于a、承压密封炉体包括水平放置的钢制圆柱形筒体[6]，一端连接球形后封头[7]，组成进出料口的另一端依次连接开口球形前封头[5]、喉管[4]和后法兰盘[3]，并由铰链销轴[8]、下轴套[9]、上轴套[10]连接活动法兰端盖[1]，通过螺栓压紧的法兰端盖[1]与后法兰盘[3]之间装有石棉密封垫[2]，b、炉体之下由面板[22]和承重板[30]围成的矩形燃烧室，四壁及底部砌有耐火砖[26]，顶部由筒体[6]外表面的下半部组成受火面，面板[22]上装有预热燃料进料活门[24]和两个观察孔盖板[23]，两侧承重板[30]上分别装有燃气喷嘴插入的活门[20]，燃烧室对角各装有由2块烟道侧板[11]和烟道面板[29]组成的矩形烟道和圆烟筒[12]，c、控制元件包括装于炉体上部呈一字水平排列的2个气压表[16]、水银温度计[18]、金属膨胀管式温度表[15]、气体安全阀[17]、2个多余可燃气排出阀[13]以及2个分别与插入燃烧室两端对角排列的燃气喷嘴[27]相连的燃气控制阀[13]，d、除进出料口外，炉体裸露部分包复发泡石棉板或其他优质保温材料，外包薄镀锌铁板保护组成保温层[28]。
2.如权利要求1所述的炭化炉，其特征在于所说的炉体上的活动法兰端盖〔1〕与后法兰盘〔3〕之间装有石棉密封垫〔2〕可以是石棉绳。
专利摘要一种涉及植物纤维干馏的卧式高效节能炭化炉。其主要特征是承压密封炉体包括水平放置的钢制圆柱形筒体(6)，一端连接球形后封头(7)，组成进出料口的另一端依次连接开口球形前封头(5)、喉管(4)和后法兰盘(3)，并由铰链销轴(8)，下轴套(9)，上轴套(10)连接活动法兰端盖(1)，通过螺栓压紧的法兰端盖(1)与后法兰盘(3)之间装有石棉密封垫(2)。
文档编号C10B53/02GK2084054SQ9120223
公开日1991年9月4日 申请日期1991年2月5日 优先权日1991年2月5日
发明者金兆钰, 王淑彦 申请人:金兆钰, 王淑彦