CN102585847A - 组合叠式炭化炉 - Google Patents

Abstract

组合叠式炭化炉，包括数个炭化单元，所述碳化单元沿工艺流程依次包括相互连接的层叠腔、炭化腔和冷却腔；相邻腔体之间可连通或密封。本发明生产过程中，原料依次通过三个腔体即完成全部工序，分布合理，生产过程中无需频繁移动，效率高；原料在生产过程中无需从设备中取出，减小了热能损失，降低了生产成本；生产过程自动且可控，便于操作。

Description

组合叠式炭化炉

技术领域

本发明涉及一种制炭设备，尤其涉及组合叠式炭化炉。

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。

本申请人曾发明过一种多窑制炭装置，并于公布号为CN101767455的专利中公开，该装置根据制炭过程中不同温度段产生烟气成分的不同，设置与不同烟气成份相对应的炭窑构成的炭窑组，将原料依次送入各炭窑炼制后得成品炭，并从相应的炭窑提取成分不同的烟气。但该装置工作时，移料箱需要频繁在不同窑之间转移，效率不高。

发明内容

本发明为解决现有技术问题，提供一种自动化生产、效率高的组合叠式炭化炉。

本发明的技术方案是：组合叠式炭化炉，包括数个炭化单元，所述碳化单元沿工艺流程依次包括相互连接的层叠腔、炭化腔和冷却腔；相邻腔体之间可连通或密封。

本发明炭化炉根据制炭的工艺流程，依次设置三个不同的腔体，不同腔体之间相互连接，并且相邻腔体可在相互连通或相互密封两种状态进行切换，在制炭过程中，原料仅需要根据工艺流程，依次经过层叠腔、炭化腔和冷却腔，完成后即可制得成品炭，在制炭过程中不需要进行频繁转移，更不需要在制摸底尚未完成时将半成品从高温的窑炉中取出，减少了热能的损失，提高了生产效率，增加了热能的回收利用，节约了生产成本；而炭化完成的半成品在冷却腔内利用余热进行烘干，同时冷却，不需要额外增加烘干工序，有效节省了能源。

作为优选，所述层叠腔内部设置有加热仓，所述加热仓内从上往下放置有至少三层相互密封的料箱，最上层的所述料箱上设置有密封箱盖；所述加热仓的下部设置有承载所述料箱的单向卡口。加热仓内从上往下依次放置有多层料箱，上层的料箱内温度高于下层料箱，在制炭过程中，不同的温度下原料会产生不同成份的烟气，因此可从不同层的料箱中提取不同成份的烟气进行回收利用。

作为优选，所述料箱的侧壁设置有通孔，所述加热仓的侧壁设置有导热通道，所述导热通道内穿有能在所述导热通道内自由上下移动且与所述通孔相配合的导热管。当层料箱被向上输送时，导热管在料箱的箱体推动下沿导热通道内向上移动，使得导热管的下端口与通孔分离，下层的料箱被输送到位时，箱体对导热管的推动力消失，导热管在重力作用下沿导热通道落下，下端口与下层料箱的通孔接触并相互配合密封；料箱本身密封程度较高，导热管与通孔相配合，使得生产过程中产生的烟气仅能通过通孔和导热管排出，利于烟气的回收利用。

作为优选，所述层叠腔设置有密封仓盖，该密封仓盖包括设置于所述加热仓出口的上密封仓盖和设置于所述加热仓入口的下密封仓盖。

作为优选，所述层叠腔的下方设置有用于输送料箱和密封盖的送料车；所述送料车包括承载所述料箱的前部和承载所述下密封仓盖的后部。当需要上料时，首先将料箱放置于送料车的前部上，然后将送料车移动至层叠腔下，并使得后部置于层叠腔的正下方，将安装于层叠腔入口的下密封仓盖取下，并放置于后部上，送料车继续移动，使得前部置于层叠腔的正下方，送料车将料箱提升并送入层叠腔内，直至料箱被层叠腔下部的单向卡口卡住而不会落回送料车，送料车继续移动，使得后部再次置于层叠腔的正下方，将先前取下的下密封仓盖提升， 安装回层叠腔的入口，完成送料过程；本结构送料方式具有较高的送料效率，且可减少送料过程中层叠腔内热量损失，同时可在设备中加设控制器进行自动送料，不需要人工干预，实现生产过程的连续、高效和便捷。

作为优选，所述层叠腔的上方设置有用于提升、输送所述上密封仓盖、密封箱盖和料箱的输送链。出料时，输送链依次提起上密封盖和密封箱盖后，将料箱提出层叠腔，并将此料箱输送至下道工序。

作为优选，所述输送链上连接有提升装置，该提升装置包括方向向下的提升液压缸，所述提升液压缸的活塞下端设置有两根以所述活塞的中心轴相对称分布、上端与所述活塞的下端铰接、下端设置有套环的提升杆，所述上密封仓盖、密封箱盖和料箱的两侧分别设置有与所述套环相配合的套扣。套扣为设置于上密封仓盖、密封箱盖或料箱两侧的凸起；当提升液压缸的活塞下降时，两根提升杆下端的套环相互远离，活塞下降至最底部时，提升杆呈水平，此时两个套环距离最远，且该距离大于设置于仓盖、密封箱盖和料箱两侧的套扣之间的距离，当提升液压缸的活塞提升时，提升杆的上端在活塞作用下被提起，下端的套环相互接近，并在接近过程中扣入套扣，在上密封仓盖、密封箱盖或料箱的约束下，两个套环停止接近，此时活塞与上密封仓盖、密封箱盖或料箱相互固定，当活塞继续提升时，上密封仓盖、密封箱盖或料箱即被提起；该提升装置结构简单，可靠性高，用于高温的腔体内不需要进行保养，使用方便，效率高。

作为优选，所述炭化腔的一侧设置有热能回收仓，炭化腔的下部设置有驱动辊轴。制炭过程中，炭化过程大约需要30个小时左右，此时温度需要维持于800℃左右，在炭化过程中，原料会持续放热，热能通过热能回收仓被回收利用；料箱通过驱动辊轴进行输送，在高温环境中可靠性高。

作为优选，所述冷却腔设置于所述炭化腔的下方，冷却腔的一端设置有驱动液压缸；所述冷却腔的一侧设置有导热壁。当原料在炭化腔内完成炭化过程中，炭化成品随着料箱落入位于炭化腔下方的冷却，此时料箱温度较低，采用液压缸推动料箱进行输送，相比于驱动辊轴结构，可有效降低制造成本；冷却腔的外侧壁采用导热较差的材料，如耐高温砖砌成，导热壁则采用导热性能极佳的材料制成，如薄制金属板，在冷却过程中，料箱及料箱中成品的热量被导热壁迅速导出，集中回收利用。

综上所述，本发明具有以下优点：

1、生产过程中，原料依次通过三个腔体即完成全部工序，分布合理，生产过程中无需频繁移动，效率高；

2、原料在生产过程中无需从设备中取出，减小了热能损失，降低了生产成本；

3、生产过程自动且可控，便于操作，减少的操作人员的配备，降低了人工开支；

4、生产线循环运行，生产工序连贯，便于产业化。

附图说明

图1为本发明侧视示意图；

图2为图1中A-A解剖结构示意图；

图3为图1中B-B解剖结构示意图。

图中，1、层叠腔，11、上密封仓盖，12、下密封仓盖，13、单向卡口，14、导热通道，2、炭化腔，21、热能回收仓，22、挡板腔，23、挡板槽，3、冷却腔，31、导热壁，32、导热孔，4、回收腔，5、料箱，51、密封箱盖，52、通孔，6、送料车，61、前部，62、后部，7、输送链。

具体实施方式

下面以实施例对本发明作进一步说明。

实施例一：

组合叠式炭化炉，包括十个炭化单元，碳化单元沿工艺流程依次包括相互连接的层叠腔1、炭化腔2和冷却腔3；相邻腔体之间可连通或密封。每两个炭化单元为一组，每组内的两个炭化单元之间设置有回收腔4；层叠腔1内部设置有加热仓，加热仓内从上往下放置有五层相互密封的料箱5，最上层的料箱5上设置有密封箱盖51；加热仓的下部设置有承载料箱5的单向卡口13，料箱5的侧壁设置有通孔52，加热仓的侧壁设置有导热通道14，导热通道14内穿有能在导热通道14内自由上下移动且与通孔52相配合的导热管，层叠腔1设置有密封仓盖，该密封仓盖包括设置于加热仓出口的上密封仓盖11和设置于加热仓入口的下密封仓盖12，层叠腔1的下方设置有用于输送料箱5和密封盖的送料车6；送料车6包括承载料箱5的前部61和承载下密封仓盖12的后部62；层叠腔1的上方设置有输送链，输送链上连接有提升装置，该提升装置包括方向向下的提升液压缸，提升液压缸的活塞下端设置有两根以活塞的中心轴相对称分布的上端与活塞的下端铰接、下端设置有套环的提升杆，上密封仓盖11、密封箱盖51和料箱5的两侧分别设置有与套环相配合的套扣；炭化腔2的一侧设置有热能回收仓21，炭化腔2的下部设置有驱动辊轴；炭化腔2还设置有挡板槽23，炭化腔2的下方设置有挡板腔22，该挡板腔22通过挡板槽23与炭化腔2相连通；冷却腔3设置于炭化腔2的下方，冷却腔3的一端设置有驱动液压缸；冷却腔3的一侧设置有导热壁31，该导热壁31上开有导热孔32。

生产时，将原料木材放置于料箱5内，将料箱5放置于送料车6的前部61上，然后将送料车6移动至层叠腔1下，并使得后部62置于层叠腔1的正下方，将安装于层叠腔1入口的下密封仓盖12取下，并放置于后部62上，送料车6继续移动，使得前部61置于层叠腔1的正下方，送料车6将料箱5提升并送入层叠腔1内，直至料箱5被层叠腔1下部的单向卡口13卡住而不会落回送料车6，送料车6继续移动，使得后部62再次置于层叠腔1的正下方，将先前取下的下密封仓盖12提升， 安装回层叠腔1的入口；料箱5进入层叠腔1后，被层叠腔1内的高温加热，料箱5内的原料开始在缺氧环境下燃烧，释放出大量的热能反馈于层叠腔1内，并随着料箱5所处高度的提升，温度逐步升高，当料箱5处于第一层时，料箱5内的温度保持于100~200℃，此时料箱5内的废气由于高温被排出，当料箱5提升至第二层时，料箱5内的温度保持于200~500℃，此时料箱5内的原料分解出气态的木醋液，当料箱5提升至第三层时，料箱5内的温度保持于500~600℃，此时原料分解出燃气，当料箱5提升至第四层时，料箱5内的温度保持于600~700℃，此时原料分解出气态焦油，这些分解出的气体分别从通孔52中排出，进入不同层的回收腔4，分别进行回收；当料箱5提升至第五层时，料箱5内的温度达到700~900℃，此时输送链7上的提升液压缸依次提起上密封仓盖11和密封箱盖51后，将料箱51提起，挂于输送链7上，通过输送链7将料箱5转移至炭化腔2，并在炭化腔2内停留约30个小时，此过程中，料箱5被炭化腔2内的驱动辊轴从入口输送至出口，料箱5内的原料会产生大量热能，这些热能通过设置于炭化腔2一侧的热能回收仓21被回收，加以利用；原料完成炭化工序后，料箱5内的原料被制成炭成品，不再进行缺氧燃烧，停止释放热能，炭成品随着料箱5进入炭化腔2下方的冷却腔3，料箱5的热量被导热壁31和导热孔32导出，加以回收利用，料箱5及料箱5内的炭成品温度随之降低，当料箱5内的炭成品温度降至接近室温时，将料箱5从冷却腔3中取出，完成制炭工艺。

Claims (10)

1.组合叠式炭化炉，包括数个炭化单元，其特征在于：所述碳化单元沿工艺流程依次包括相互连接的层叠腔（1）、炭化腔（2）和冷却腔（3）；相邻腔体之间可连通或密封。

2.根据权利要求1所述组合叠式炭化炉，其特征在于：所述层叠腔（1）内部设置有加热仓，所述加热仓内从上往下放置有至少三层相互密封的料箱（5），最上层的所述料箱（5）上设置有密封箱盖（51）；所述加热仓的下部设置有承载所述料箱（5）的单向卡口（13）。

3.根据权利要求2所述组合叠式炭化炉，其特征在于：所述料箱（5）的侧壁设置有通孔（52），所述加热仓的侧壁设置有导热通道（14），所述导热通道（14）内穿有能在所述导热通道（14）内自由上下移动且与所述通孔（52）相配合的导热管。

4.根据权利要求3所述组合叠式炭化炉，其特征在于：所述层叠腔（1）设置有密封仓盖，该密封仓盖包括设置于所述加热仓出口的上密封仓盖（11）和设置于所述加热仓入口的下密封仓盖（12）。

5.根据权利要求4所述组合叠式炭化炉，其特征在于：所述层叠腔（1）的下方设置有用于输送料箱（5）和密封盖的送料车（6）；所述送料车（6）包括承载所述料箱（5）的前部（61）和承载所述下密封仓盖（12）的后部（62）。

6.根据权利要求4所述组合叠式炭化炉，其特征在于：所述层叠腔（1）的上方设置有用于提升、输送所述上密封仓盖（11）、密封箱盖（51）和料箱（5）的输送链。

7.根据权利要求6所述组合叠式炭化炉，其特征在于：所述输送链上连接有提升装置，该提升装置包括方向向下的提升液压缸，所述提升液压缸的活塞下端设置有两根以所述活塞的中心轴相对称分布、上端与所述活塞的下端铰接、下端设置有套环的提升杆，所述上密封仓盖（11）、密封箱盖（51）和料箱（5）的两侧分别设置有与所述套环相配合的套扣。

8.根据权利要求1所述组合叠式炭化炉，其特征在于：所述炭化腔（2）的一侧设置有热能回收仓（21），炭化腔（2）的下部设置有驱动辊轴。

9.根据权利要求1所述组合叠式炭化炉，其特征在于：所述冷却腔（3）设置于所述炭化腔（2）的下方，冷却腔（3）的一端设置有驱动液压缸；所述冷却腔（3）的一侧设置有导热壁（31）。

10.根据权利要求1所述组合叠式炭化炉，其特征在于：所述炭化单元的数量为偶数，每两个所述炭化单元为一组，每组内的两个所述炭化单元之间设置有回收腔（4）；所述层叠腔（1）内部设置有加热仓，所述加热仓内从上往下放置有五层相互密封的料箱（5），最上层的所述料箱（5）上设置有密封箱盖（51）；所述加热仓的下部设置有承载所述料箱（5）的单向卡口（13），所述料箱（5）的侧壁设置有通孔（52），所述加热仓的侧壁设置有导热通道（14），所述导热通道（14）内穿有能在所述导热通道（14）内自由上下移动且与所述通孔（52）相配合的导热管，所述层叠腔（1）设置有密封仓盖，该密封仓盖包括设置于所述加热仓出口的上密封仓盖（11）和设置于所述加热仓入口的下密封仓盖（12），所述层叠腔（1）的下方设置有用于输送料箱（5）和密封盖的送料车（6）；所述送料车（6）包括承载所述料箱（5）的前部（61）和承载所述下密封仓盖（12）的后部（62）；所述层叠腔（1）的上方设置有输送链，输送链上连接有提升装置，该提升装置包括方向向下的液压缸，所述液压缸的活塞下端设置有两根以所述活塞的中心轴相对称分布的上端与所述活塞的下端铰接、下端设置有套环的提升杆，所述上密封仓盖（11）、密封箱盖（51）和料箱（5）的两侧分别设置有与所述套环相配合的套扣；所述炭化腔（2）包括炭化腔（2），所述炭化腔（2）的一侧设置有热能回收仓（21），炭化腔（2）的下部设置有驱动辊轴；所述炭化腔（2）还设置有挡板槽（23），炭化腔（2）的下方设置有挡板腔（22），该挡板腔（22）通过挡板槽（23）与所述炭化腔（2）相连通；所述冷却腔（3）设置于所述炭化腔（2）的下方，冷却腔（3）的一端设置有驱动液压缸；所述冷却腔（3）的一侧设置有导热壁（31），该导热壁（31）上开有导热孔（32）。

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