CN1047329A

CN1047329A - 人工合成木炭的生产方法及其设备

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Publication number: CN1047329A
Application number: CN 89105714
Authority: CN
Inventors: 吴政亮; 吴钦柱; 杨万英
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-05-06
Filing date: 1989-05-06
Publication date: 1990-11-28
Anticipated expiration: 2004-05-06
Also published as: CN1024018C

Abstract

人工合成木炭的生产方法及其设备属于以生物质为主要基质人工合成固体燃料，本发明将各种类型的生物质原料如作物秸秆、枝叶、杂草、可燃垃圾等经合理配合后在一定的条件下炭化成炭粉，再与具有助燃、膨化、粘结作用的，由非金属矿物经煅烧、蒸煮、电解、过滤制成的木炭合成剂充分合成而生产出一种热值高且均匀，耐燃烧的人工合成木炭。生产人工合成木炭不仅具有明显的经济效益，而且提高生物质能的利用率，用利于森林资源的保护，水土保持和生态环境的改善。

Description

人工合成木炭的生产方法及其设备属于用人工方法以生物质为主要基质合成固体燃料。

生物质能是植物通过光合作用转化太阳能而产生的，是世界上重要能源之一。我国有80%人口生活在农村，利用生物质能的比例为85%，而且传统的利用生物质能方法比较落后，如直接燃烧，或使用旧式炉灶，因而热转换效率仅10～15%，浪费严重，同时造成森林资源大量砍伐，森林复盖面积日益缩少，水土流失渐趋严重，破坏了农业的生态环境，必将对我国国民经济建设带来严重后果。

把生物质制备成各种燃料再燃烧是提高生物质能热效率的方法，一般的方法是将生物质干燥、粉碎、压制或再加入粘结剂与燃烧改进剂等，也有的是将生物质粉碎后经炭化后压制成固体燃料，虽然热效率有较大的提高，但燃料的物理性能不佳，不耐燃烧，热效率也有待进一步提高。

本发明旨在实现生物质能的高层次开发利用，使生物质能由一次性能源变成二次能源，由自给性能源变成商品性能源，同时改善固体燃料木炭的物理性状，提高燃料的热效率和耐燃性。

实现上述任务的技术方案为：把经炭化的生物质炭粉按一定比例加入具粘结、助燃、膨化作用的木炭合成剂后，再压制成型，木炭合成剂的组分与配比为：炭酸盐岩30～50%，钾长石25～32%，白云石25～38%，重晶石3～12%，烧碱2～3.5%，汽油0.1～0.5%，高锰酸钾0～0.7%，硝石0～10%，木炭合成剂的生产是先将上述组分的矿石经一、二级破碎后，在725±2℃的温度条件下锻烧，又在压力为2.5～5kg/cm²，温度为125～140℃的条件下蒸煮2～2.6小时，蒸煮液在电压为24V的电解槽中电解30-45分钟又经过滤制成，使用时再加一定量的水稀释，木炭合成剂的有效成分浓度为35～45%，生物质炭化后加入的木炭合成剂量按生物质原料计，其生物质原料与木炭合成剂的重量比为100∶0.8～100∶3.5，而各种类型的生物质原料配合比例为：木本类枝条、作物秸杆、竹木加工废屑等为50～100%，草本类枝条、叶片、可燃垃圾等为0～50%，一种专门适用于人工合成木炭的生产方法的设备，包括了切断机（1）、烘干机（2）、炭化炉（3）、压制机（6）和成品输送机（7）还包括木炭合成剂发生器（4）和合成人工木炭的合成器（5），木炭合成剂发生器中有一导入炭化炉内的热空气和木焦油提高发生器内压的导流管（8），控制发生器内压的压力控制器（12）、合成剂原液入口（10），稀释合成剂的加水口（9）和底部有一把木炭合成剂注入合成器，与合成器的合成剂进口（23）之间有软管相连的合成剂流出口（13），合成器为一种套层结构，外套层为有进、出水口（14、21）的冷却室（15），内层为装有叶片推进器的木炭合成室（22）。

下面详述人工合成木炭的生产方法及其设备。

将作物秸杆、竹木加工废屑、枝条、树叶、杂草等生物质按转化率、炭化时间、炭化温度不同合理配合，以提高人工合成木炭的热值，保证其热值均匀。一般说转化率稍低的生物质原料如杂草、叶片等在原料中占的比例小于50%为宜，而转化率稍高的树枝、作物秸杆、竹木屑等在原料中占的比例应在50%以上。原料经合理配合后，先经切断机（1）将原料切成20-30mm长的段片后送入烘干机（2），在385±5℃的温度条件下将原料烘干，使原料水分含量为10～15%，烘干机的导程为2000mm，转速4N/分，烘干机的能源由炭化炉中炭化产生的木煤气通过木煤气管（25）提供作二次燃烧用，经烘干的生物质原料进入炭化炉（3）炭化。炭化炉中的发热元件（28）是碳棒，外层为保温层（29），螺旋推进器（31）的导程为1800mm，转速为4N/分，有一热风与木焦油的烟导管（26）一方面将炭化产生的热空气木焦油送入合成剂发生器，提高其温度和压力，另一方面还具有回收木焦油的作用，空气调节器（34）控制进入炭化炉的空气量。炭化的温度和通气量是合理炭化的重要条件，炭化炉的温度一般控制在375±3℃，炉内空气量宜保持在1.8～2.3m³/分，炭化时间控制在4分钟为宜，以避免炭化过度和炭化不完全，炭化后的炭粉由出料口（33）进入木炭合成器（5）。

木炭合成剂的生产先要根据合成木炭的使用范围确定合成剂原料的合理配方，下列配方1、2、3分别为工业、生活和取暖用的人工合成木炭的合成剂的生产配方。

配方1：碳酸盐岩32.5%，钾长石26.5%，白云石32.2%，重晶石5.8%，烧碱2.7%，汽油0.3%。

配方2：碳酸盐岩32%，钾长石30%，白云石29%，重晶石5%，烧碱2.7%汽油0.3%，高锰酸钾0.3%。

配方3：碳酸盐岩32%，钾长石26.5%，白云石27%，重晶石3.5%，烧碱2.7%，汽油0.3%，硝石8%，高锰酸钾0.5%。

矿物原料经一、二级破碎机破碎成砂粒状，再在725±2℃的温度条件下锻烧，锻烧时间为3-3.5小时，经锻烧的粉末又在温度125～140℃，压力2.5～5kg/cm²条件下蒸煮2～2.6小时，蒸煮液在24V电解槽中电解，电解液过滤后在地下库存，使用时从合成剂原液入口（10）处进入木炭合成剂发生器（4），又从进水口（9）加入一定量的水，使合成剂有效成分的浓度为35～45%，来自炭化炉的热空气及其木焦油从热空气导流管（8）进入发生器，使发生器的内压增高，并保持内压在1.5kg，当压力超过1.5kg时，阀门（12）自行开启使压力降低，在压力作用下合成剂从发生器底部出口（13）通过软管压入合成器，在合成剂进口（23）处的喷管将雾状木炭合成剂喷入合成器内与炭粉充分混合。

木炭合成剂在人工合成木炭中起助燃、膨化和粘结作用，使合成木炭既有良好的物理性状又能提高燃烧值和耐燃性。

木炭合成机（5）是将炭化后的炭粉与已经稀释的合成剂充分搅拌混合，以保证合成炭必须的水分和一定的粘结度，合成剂的加入量约占木炭的8～15%，木炭合成机是一种套层结构，外套层是一个冷却室（15），内层为装有叶片推进器（16）的合成室，进入合成室的炭粉和合成剂在推进器的作用下边搅拌边混合，而冷却室中的冷水可将合成室内热量散发保持温度在75～85℃之间，促使合成剂充分渗透在炭粉中。

经木炭合成机充分合成的人工合成木炭粉由出料口（19）送入压制机（6），压制成规格一致的型炭，最后由输送机（7）将合成型炭送至堆放和储存处，在输送过程中合成炭自然冷却和干燥。

人工合成木炭与一般木炭比较，其优点是：热值均匀，热量为5500～6500大卡，比直接燃烧生物质提高热效率5-6倍，无烟头、易着火、耐燃烧，燃烧时间相当于优质木炭的2.8倍，不爆火花，不起灰尘。

人工合成木炭可采用专门设计的生产线生产，但生产线的各种设备可以移动，不需特别的厂房;生产合成木炭投资小，见效快，适于乡镇企业生产，经济效益明显。本设计开辟了生物质能利用的新途径，提高生物质能的利用率，为解决农村能源提供了可行的办法，有利于封山育林、水土保持和改善农业生态环境。

实施例：

1、以秸杆、蕨叶、树叶及杂草为原料生产生活用的人工合成木炭。原料配方为：

作物秸杆 50公斤

茅草蕨叶 30公斤

树叶杂草 20公斤

木炭合成剂 1.4公斤

将上述生物质原料切成20mm长，经烘干后，在炭化炉中合理炭化。

以生活用的木炭合成剂配方2生产合成剂，将矿石经锻烧、蒸煮、电解、过滤后制成并在地下库存备用。在木炭合成剂发生器中，稀释加水，使合成剂的有效成分为40%。在人工木炭合成器中，合成剂与炭粉充分合成，温度保持在80℃。合成的人工木炭经有关部门分析，结果如下：

水分 5.38%

灰分 26.24%

挥发分 6.8%

固定碳 61.58%

发热量 Q^f _DT5550卡/克

Q^g _GW5840卡/克

全硫 0.80%

附图说明：

图一人工合成木炭生产设备示意图;

图二炭化炉结构示意图;

图三木炭合成剂发生器和木炭合成器结构示意图。

1、切断机 2、烘干机

3、炭化炉 4、木炭合成剂发生器

5、木炭合成器 6、压制机

7、成品输送机 8、导流管

9、加水口 10、合成剂原液入口

11、烟管 12、压力控制器

13、合成剂出口 14、进水口

15、冷却室 16、推进器

17、端盖 18、推进器轴承座

19、出料口 20、支架

21、出水口 22、合成室

23、合成剂进口 24、炭粉输入口

25、木煤气回收口 26、导烟管

27、支架 28、发热元件

29、保温层 30、传动轴

31、推进器 32、炭化炉外壳

33、炭粉出料口 34、空气量调节器

35、轴承座

Claims

1、一种以生物质为原料的人工合成木炭的生产方法及设备，涉及把木本、草本类植物枝叶、作物秸杆、竹木加工残屑和可燃生活垃圾等生物质资源经工业炭化炉炭化后再压制而成，本发明的特征在于把经炭化的生物质炭粉按一定比例加入具有粘结、助燃、膨化作用的木炭合成剂后，再压制成型，木炭合成剂的组分与配比为：

碳酸盐岩 30～50%

钾长石 25～32%

白云石 25～38%

重晶石 3～12%

烧碱 2～3.5%

汽油 0.1～0.5%

高锰酸钾 0～0.7%

硝石 0～10%。

2、按照权利要求1所述的人工合成木炭的生产方法及其设备，其特征在于木炭合成剂的生产工艺是将各组分的矿石先经一、二级破碎后，在725±2℃的温度条件下锻烧，又在压力为2.5～5kg/cm²，温度为125°～140℃的条件下蒸煮2～2.6小时，蒸煮液在电压为24V的电解槽中电解30～45分后又经过滤制成，使用时再加一定量的水稀释。

3、按照权利要求1或2所述的人工合成木炭的生产方法及其设备，其特征在于生物质炭化后加入的木炭合成剂量按生物质原料计，其生物质原料与木炭合成剂的重量比为100∶0.8～100∶3.5。

4、按照权利要求3所述的人工合成木炭的生产方法及其设备，其特征在于各种类型的生物质原料配合比例为：

木本类枝条、作物秸杆、竹木加工废屑等 50～100%

草本类枝条、叶片、可燃垃圾等 0～50%

5、按照权利要求1所述的人工合成木炭的生产方法及其设备，其特征在于木炭合成剂中有效成分的浓度为35～45%。

6、一种专门适用于人工合成木炭生产方法的设备，包括了切断机（1）、烘干机（2）、炭化炉（3）、压制机（6）和成品输送机（7），其特征在于还包括了木炭合成剂发生器（4）和合成人工木炭的合成器（5），木炭合成剂发生器中有一导入炭化炉热空气和木焦油，提高发生器内压的导流管（8），控制发生器内压的压力控制器（12），合成剂原液入口（10），稀释合成剂的加水口（9）和底部有一把木炭合成剂引向合成器，与合成器的合成剂进口（23）之间有软管相连的合成剂流出口（13），合成器为一种套层结构，外套层为有进、出水口（14、21）的冷却室（15），内层为装有叶片推进器（16）的木炭合成室（22）。