CN101768455B - 一种采用多窑制炭和提取烟气的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用多窑制炭和提取烟气的方法及装置。其方法是根据制炭过程不同温度段产生烟气成分的不同，设置与不同烟气成分相对应的炭窑构成炭窑组，将原料依次送入各炭窑烧制后得成品炭；从相应的炭窑提取成分不同的烟气。其结构包括依次排列的废气排空窑(1)、一级木醋液提取窑(2)、中一级木醋液提取窑(3)、一级木焦油提取窑(4)、二级木焦油提取窑(5)、燃气提取窑(6)、焦油提取窑(7)、炼炭窑(8)和冷却窑(9)构成的炭窑组(16)。本发明方便从制炭过程不同温度段产生提取不同用途的烟气，提取的烟气纯度好，并可简化提取设备。缩短烧制时间，减少原料损耗，提高出炭率30％以上。

Description

一种采用多窑制炭和提取烟气的方法及装置

技术领域

本发明涉及一种制炭方法及装置，特别是涉及一种采用多窑制炭和提取烟气的方法及装置。

背景技术

烧制木炭的过程是，将木材或木质原料放在炭窑内，对炭窑内的木材或木质原料进行加热，使木材或木质原料经过不完全燃烧的条件下热解后得到的木炭。

目前，所用的炭窑均属于单窑烧制方式，即将木材或木质原料放在炭窑内后，从开始预热到最后烧制成成品木炭，以及最后的冷却过程全部在一个炭窑内完成。现有的制炭方法在升温过程中原料损耗大，出炭率低。现有的制炭方法制炭过程各阶段产生的烟气混合在一起，不便于对制炭过程产生的烟气进行分类提取。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种采用多窑制炭和提取烟气的方法及装置。原料损耗少，出炭率高。便于对制炭过程产生的烟气进行分类提取。

本发明的技术方案：一种采用多窑制炭和提取烟气的方法，该方法是根据制炭过程不同温度段产生烟气成分的不同，设置与不同烟气成分相对应的炭窑构成炭窑组，将原料依次送入各炭窑烧制后得成品炭；从相应的炭窑提取成分不同的烟气。

前述采用多窑制炭和提取烟气的方法中，所述与不同烟气成分相对应的炭窑，包括废气排空窑、木醋液提取窑、木焦油提取窑、燃气提取窑、焦油提取窑、炼炭窑和冷却窑；从废气排空窑提取废气排空，从木醋液提取窑提取以木醋液为主要含量的烟气，从木焦油提取窑提取以木焦油为主要含量的烟气，从燃气提取窑提取以可燃气体为主要含量的烟气，从焦油提取窑提取以焦油为主要含量的烟气，从炼炭窑和冷却窑提取高温烟气。

前述的方法中废气排空窑中的温度为100～150℃；木醋液提取窑中的温度为150～300℃；木焦油提取窑中的温度为300～500℃；燃气提取窑中的温度为500～600℃；焦油提取窑中的温度为600～700℃；炼炭窑中的温度为700～900℃；冷却窑中的温度为900～自然温度。

前述的方法中原料在废气排空窑中保温12～24小时；原料在木醋液提取窑中保温40～72小时；原料在木焦油提取窑中保温44～84小时；原料在燃气提取窑中保温36～50小时；原料在焦油提取窑中保温24～48小时；原料在炼炭窑中保温36～50小时；原料在冷却窑中冷却至自然温度所需时间。

前述采用多窑制炭和提取烟气的方法中，所述木醋液提取窑，由一个炭窑构成；或由两个以上炭窑构成，分别从不同的炭窑提取不同含量的木醋液烟气；最好是将木醋液提取窑分成一级木醋液提取窑和二级木醋液提取窑两个子窑。

前述采用多窑制炭和提取烟气的方法中，所述木焦油提取窑，由一个炭窑构成；或由两个以上炭窑构成，分别从不同的炭窑提取不同含量的木焦油烟气；最好是将木醋液提取窑分成一级木焦油提取窑和二级木焦油提取窑两个子窑。

前述的方法中一级木醋液提取窑中的温度为150～200℃；二级木醋液提取窑中的温度为200～300℃；一级木焦油提取窑中的温度为300～400℃；二级木焦油提取窑中的温度为400～500℃。

前述的方法中原料在一级木醋液提取窑中保温20～36小时；原料在二级木醋液提取窑中保温20～36小时；原料在一级木焦油提取窑中保温20～36小时；原料在二级木焦油提取窑中保温24～48小时。

实现前述采用多窑制炭和提取烟气方法的装置，包括两个或两个以上炭窑构成的炭窑组，各炭窑分别与各自的烟气收集管连接。

前述装置中，所述炭窑包括依次排列的废气排空窑、木醋液提取窑、木焦油提取窑、燃气提取窑、焦油提取窑、炼炭窑和冷却窑构成的炭窑组。

前述装置中，所述木醋液提取窑，包括一个以上的木醋液提取子窑；所述木焦油提取窑，包括一个以上的木焦油提取子窑。

前述装置中，两个炭窑组的窑口朝外背靠背构成炭窑组对，两个以上的炭窑组对并列排列构成炭窑阵。

前述装置中，所述冷却窑的窑壁内设有热交换管，热交换管的入口与冷管连接，热交换管的出口与供热管连接。

前述装置中，所述炭窑组中的各窑依次水平排列或垂直排列。

与现有技术相比，由于本发明是根据制炭过程不同温度段产生烟气成分的不同，设置与不同烟气成分相对应的炭窑，从相应的炭窑提取成分不同的烟气，所以方便从制炭过程不同温度段提取不同用途的烟气，如废气排空窑的烟气没有利用价值可净化后直接排空。木醋液提取窑的烟气中含有木醋液，用来提取木醋液。木焦油提取窑的烟气中含有木焦油，用来提取木醋液。燃气提取窑的烟气可燃烧，提取后可为燃气发电或生产生活供应燃气。断烟窑的烟气中含有高浓度焦油。从炼炭窑和冷却窑可引用高温气，经热交换后用于生产或生活供电。本发明提取的烟气纯度好，并可简化提取设备。

本发明的方法最初目的就是为了解决上述烟气提取问题的，但在使用过程中发现，由于缩短了各阶段之间的加温时间和过程，还可以缩短烧制时间，减少原料损耗，提高出炭率30％以上。取得了意想不到的有益效果。

由于现有技术是在一个炭窑中完成整个的烧制过程，而本发明是在将原料依次通过多个的炭窑完成整个的烧制过程的，所以本发明如果平面排列占地面积必然较现有技术大，为了解决这个问题，在具体施工时，构成炭窑组的各炭窑按温度逐窑递增的方式由上至下依次垂直排列。两个垂直排列炭窑组的窑口朝外背靠背构成炭窑组对；再将两个以上的炭窑组对并列排列构成炭窑阵，这样可以不扩大占地面积。在解决占地面积的同时，又取得了提高产品质量意想不到的有益效果，分析质量提高的原因，是因为现有技术中，窑内的温度是下部低于上部，采用本发明后，下层窑的高温可通过该层的窑顶传导至上层的窑底，可使上层窑内的上下温度趋于均匀稳定，烧制出的木炭质量一致性好，可提高产品质量。

本发明还可以在冷却窑的窑壁内设置热交换管，热交换管的入口与冷管连接，冷管中通冷水或冷油，热交换管的出口与供热管连接，便于热量回收再利用，同时也可加快冷却速度，缩短冷却时间。而现有技术由于是在一个窑内完成全部烧制过程，所以现有技术的窑壁内能设置热交换管，所以不便于热量回收再利用，同时冷却时间也较长。采用本发明的方法除了可以从制炭的烟气中提取木醋液、木焦油和燃气外，还可以从制炭烟气中提取冷喷油、木杂相酚油、生物柴油、除臭剂和清洁剂等化工原料。还可降低污染，改善工作环境，有利于环境保护，减少劳动力消耗。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

附图中的标记为：1-废气排空窑，2-一级木醋液提取窑，3-二级木醋液提取窑，4-一级木焦油提取窑，5-二级木焦油提取窑，6-燃气提取窑，7-焦油提取窑，8-炼炭窑，9-冷却窑，10-热交换管，11-冷管，12-供热管，13-烟气收集管，14-窑门，15-炭窑组，16-炭窑组对。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

实施例。一种采用多窑制炭和提取烟气的方法如图1所示，本发明的方法是根据制炭过程不同温度段产生烟气成分的不同，设置与不同烟气成分相对应的炭窑构成炭窑组，将原料依次送入各炭窑烧制后得成品炭；从相应的炭窑提取成分不同的烟气。所述与不同烟气成分相对应的炭窑，包括废气排空窑1、多个木醋液提取窑、多个木醋液提取窑3、一级木焦油提取窑4、二级木焦油提取窑5、燃气提取窑6、焦油提取窑7、炼炭窑8和冷却窑9；从废气排空窑1提取废气净化后排空；从多个木醋液提取窑排出的烟气中提取不同含量的木醋液；从多个木焦油提取窑排出的烟气中提取不同含量的木焦油；从燃气提取窑6排出的烟气中提取可燃气体；从焦油提取窑7排出的烟气中提取焦油；从炼炭窑8和冷却窑9提取高温烟气。

本发明的装置包括两个或两个以上炭窑构成的炭窑组15，各炭窑分别与各自的烟气收集管13连接。炭窑包括依次排列的废气排空窑1、木醋液提取窑、木焦油提取窑、燃气提取窑6、焦油提取窑7、炼炭窑8和冷却窑9构成的炭窑组15。炭窑组15中的各窑依次水平排列或垂直排列。所述木醋液提取窑和木焦油提取窑分别包括一个或一个以上木醋液提取子窑和木焦油提取子窑。两个炭窑组15的窑口朝外背靠背构成炭窑组对16，两个以上的炭窑组对16并列排列构成炭窑阵。所述冷却窑9的窑壁内设有热交换管10，热交换管10的入口与冷管11连接，冷管11可以是冷水管，也可以是冷油管，热交换管10的出口与供热管12连接。

以下以一个炭窑组中包含九个炭窑为例，说明具体实施方法，该方法是：根据制炭过程中各阶段的温度要求不同(也可根据物理变化、化学反应或分解产物的不同)分成多个窑炭，将制炭用的原料依次送入每个炭窑完成制炭的全过程，得成品炭。制炭用的原料在每个不同的窑炭中产生不同成分的烟气，在每个炭窑分别设置烟气收集管，收集不同成分的烟气。

本发明的结构包括由多个炭窑构成的炭窑组(制炭单元)，包括由两个背靠背的炭窑构成的炭窑组对，包括由多个炭窑组对构成的炭窑阵，两个以上的炭窑阵可构成炭窑群。具体建造时，可以一个炭窑阵为一个建筑单元用耐火砖砌成。在大规模制炭生产中，可以由多个炭窑组构成炭窑阵，由多个炭窑阵构成炭窑群。下面以9层炭窑构成一个炭窑组为例，说明具体的实施方法。具体实施时，炭窑阵是一层一层的往上砌的，先砌底层的冷却窑9，然后依次砌炼炭窑8、焦油提取窑7、燃气提取窑6、二级木焦油提取窑5、一级木焦油提取窑4、二级木醋液提取窑3、一级木醋液提取窑2和废气排空窑1共砌九层。在砌冷却窑9时，在冷却窑9周围的窑壁内预埋热交换管10，热交换管10的两端在窑壁外留接口，热交换管10的入口与冷管11连接，热交换管10的出口与供热管12连接。每层均需要预埋烟气收集管13和加热管等，每层的烟气收集管13与该层各炭窑相通，烟气收集管13的接口伸出窑壁之外，以便与不同的收集装置连接。在砌的时候，每两个炭窑背靠背排列砌成炭窑对，多个炭窑对并列排列砌成炭窑层，一共砌九层。分别与相应的冷却窑9，炼炭窑8、焦油提取窑7、燃气提取窑6、二级木焦油提取窑5、一级木焦油提取窑4、二级木醋液提取窑3、一级木醋液提取窑2和废气排空窑1对应。垂直排列的九个炭窑为一个炭窑组15，垂直排列的九个炭窑对为一个炭窑组对17，多个并排排列的炭窑组对17为一个炭窑阵。多个炭窑阵间隔排列可构成规模更大的炭窑群。每个炭窑均安装窑门。一个炭窑阵就象一栋楼房，一个炭窑群就象一栋栋楼房构成的小区。

本发明的工作过程

前述的废气排空窑1也可以称为预热窑，原料在预热窑内被加热至100～150℃，并保温12～24小时，原料在该窑内产生的烟气，基本没有用，通过该层的烟气收集管13收集后经净化处理后直接排至大气；一级木醋液提取窑2也可以称为低温窑，原料在低温窑内被加热至150～200℃，并保温20～36小时，原料在该窑内产生含有浓度较低的木醋液烟气，烟气通过该层的烟气收集管13收集后送木醋液提取装置；二级木醋液提取窑3也可以称为中低温窑，原料在中低温窑内被加热至200～300℃，并保温20～36小时，原料在该窑内产生含有浓度较高的木醋液烟气，烟气通过该层的烟气收集管13收集后送木醋液提取装置；一级木焦油提取窑4也可以称为中温窑，原料在中温窑内被加热至300～400℃，并保温20～36小时，原料在该窑内产生含有浓度较低的木焦油烟气，烟气通过该层的烟气收集管13收集后送木焦油提取装置；二级木焦油提取窑5也可以称为中高温窑，原料在中高温窑内被加热至400～500℃，并保温24～48小时，原料在该窑内产生含有浓度较高的木焦油烟气，烟气通过该层的烟气收集管13收集后送木焦油提取装置；原料在燃气提取窑6内被加热至500～600℃，并保温36～50小时，原料在该窑内产生含有可燃气体的烟气，烟气通过该层的烟气收集管13收集后送燃气储气罐以备用；焦油提取窑7也可称为断烟窑，原料在断烟窑内被加热至600～700℃，并保温24～48小时，原料在该窑内产生的烟气越来越少，直至完全断烟，开始排放的少量烟气通过该层的烟气收集管13收集后排出，还可以从中提取焦油；原料在炼炭窑8内被加热至700～900℃，并保温36～50小时，原料在该窑内基本不产生烟气，该层的烟气收集管13只能起到加热气体的回流循环作用。最后从炼炭窑8出来的高温炭，送入冷却窑内冷却，高温炭经冷却后得可销售的成品炭。

由于本例采用的是由多层炭窑构成的多层炭窑阵，所以需要解决多层炭窑阵的进料和出料问题，可以在顶层的废气排空窑顶上设置类似行车起重设备，起重设备带动移料箱(把半成品炭从一个窑转移到另一个窑用的箱体)完成半成品炭料的换窑工作。移料箱的箱体用隔热材料制成，移料箱上设有开关窑门的门控机构和将半成品炭料取出或推入的移料机构。

开始工作时，起重设备带动内有料车的移料箱移至最上层废气排空窑1的窑口，移料箱的口罩住废气排空窑1的窑口，移料箱内的门控机构打开窑门，通过移料机构将移料箱内的料车推入空窑，然后再关上废气排空窑1的窑门，完成装料，原料在废气排空窑1内加热至预定温度，并停留预定时间。达到预定时间后，起重设备带动空移料箱移至最上层废气排空窑1的窑口，移料箱的口罩住废气排空窑1的窑口，移料箱内的门控机构打开窑门，通过移料机构将窑内预热后的料车拉回移料箱，然后再关上废气排空窑1的窑门，完成出料；移料箱移动到下一层一级木醋液提取窑2，用同样的方式将预热后的料车送入一级木醋液提取窑2，原料在一级木醋液提取窑2内加热至预定温度，并停留预定时间。移料箱返回再装入新的料车，送入废气排空窑1。以此类推，直至料车最终从冷却窑移出，完成整个烧制过程。

上述的工作过程是本发明的核心内容，至于移料方式和所用的设备只是一个实例，也可以采用其它进料和出料的方式。

Claims (9)

1.一种采用多窑制炭和提取烟气的方法，其特征在于：该方法是根据制炭过程不同温度段产生烟气成分的不同，设置与不同烟气成分相对应的炭窑构成炭窑组，将原料依次送入各炭窑烧制后得成品炭；从相应的炭窑提取成分不同的烟气；

所述与不同烟气成分相对应的炭窑，包括废气排空窑、木醋液提取窑、木焦油提取窑、燃气提取窑、焦油提取窑、炼炭窑和冷却窑；

所述的废气排空窑中的温度为100～150℃；木醋液提取窑中的温度为150～300℃；木焦油提取窑中的温度为300～500℃；燃气提取窑中的温度为500～600℃；焦油提取窑中的温度为600～700℃；炼炭窑中的温度为700～900℃；冷却窑中的温度为900℃～自然温度；

所述的原料在废气排空窑中保温12～24小时；原料在木醋液提取窑中保温40～72小时；原料在木焦油提取窑中保温44～84小时；原料在燃气提取窑中保温36～50小时；原料在焦油提取窑中保温24～48小时；原料在炼炭窑中保温36～50小时；原料在冷却窑中冷却至自然温度所需时间。

2.根据权利要求1所述采用多窑制炭和提取烟气的方法，其特征在于：所述木醋液提取窑，由一个炭窑构成；或由两个以上炭窑构成，分别从不同的炭窑提取不同含量的木醋液烟气。

3.根据权利要求1所述采用多窑制炭和提取烟气的方法，其特征在于：所述木焦油提取窑，由一个炭窑构成；或由两个以上炭窑构成，分别从不同的炭窑提取不同含量的木焦油烟气。

4.实现权利要求1-3任一权利要求所述采用多窑制炭和提取烟气方法的装置，其特征在于：包括两个以上炭窑构成的炭窑组（15），各炭窑分别与各自的烟气收集管（13）连接。

5.根据权利要求4所述装置，其特征在于：所述炭窑包括依次排列的废气排空窑（1）、木醋液提取窑、木焦油提取窑、燃气提取窑（6）、焦油提取窑（7）、炼炭窑（8）和冷却窑（9）构成的炭窑组（15）。

6.根据权利要求4所述装置，其特征在于：所述木醋液提取窑，包括一个以上的木醋液提取子窑；所述木焦油提取窑，包括一个以上的木焦油提取子窑。

7.根据权利要求4所述装置，其特征在于：两个炭窑组（15）的窑口朝外背靠背构成炭窑组对（16），两个以上的炭窑组对（16）并列排列构成炭窑阵。

8.根据权利要求4所述装置，其特征在于：所述冷却窑（9）的窑壁内设有热交换管（10），热交换管（10）的入口与冷管（11）连接，热交换管（10）的出口与供热管（12）连接。

9.根据权利要求4所述的装置，其特征在于：所述炭窑组（15）中的各窑依次水平排列或垂直排列。

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