CN114606015B - 一种竹炭化过程中阶梯化热解及冷却工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种竹炭化过程中阶梯化热解及冷却工艺，包括：将竹材进行切分，分别获得竹节和节间；将竹节和节间分别置入干馏釜中的竹节区和节间区；向干馏釜中通入氮气，排出干馏釜中的空气；在脱水干干燥和预炭化阶段，分别以不同的升温速率对竹节区和节间区进行加热，其中，每个阶段竹节区的升温速率都大于节间区；在炭化阶段，通入氮气调整竹节区和节间区的升温速率达到要求和温度达到一定后进行保温；在煅烧阶段分别以不同的升温速率对竹节区和节间区进行加热，其中竹节区的升温速率都大于节间区。本发明分别通过氮气调节升温速率，以及竹节和节间分别以不同的升温速率进行热解，达到提高竹炭产率和品质的目的。

Description

一种竹炭化过程中阶梯化热解及冷却工艺

技术领域

本发明涉及竹材炭化领域，特别是涉及一种竹炭化过程中阶梯化热解及冷却工艺。

背景技术

竹炭是以竹材为原料，经高温烧制而成的一种炭。竹炭具有疏松多孔的结构，其分子细密多孔，质地坚硬。有很强的吸附能力，能净化空气、消除异味、吸湿防霉、抑菌驱虫。与人体接触能去湿吸汗，促进人体血液循环和新陈代谢，缓解疲劳。经科学提炼加工后，已广泛应用于日常生活中。

目前竹炭烧制的方法主要有干馏热解法和土窑直接烧制法两种。这两种方法的竹炭产率都不高。因此，如何提高竹炭烧制过程中的竹炭产率成为了行业关注的焦点。

发明内容

经申请人研究发现：竹炭产率和竹材在热解炭化过程中的升温速率具有很大关系，保持在一定的升温速率可以有效的提高竹炭产量。竹材热解一般分为四个步骤脱水干燥、预炭化、炭化以及煅烧，其中，脱水干燥、预炭化以及煅烧需要外界提供热量进行，这三个阶段可以很容易的控制升温速率。而炭化过程中，竹材中的木质素分解放出大量的热不需要外界加热也可以完成热解。但是现有技术没有很好的方法控制炭化过程中放热的升温速率，热量无法及时散发使得升温速度急剧升高，导致竹炭产率下降。此外，申请人还发现竹材的竹节和竹间的炭化速度不同，如果采用同一升温速率会导致二者炭化程度不一，降低竹炭产品的品质。

有鉴于现有技术的上述的一部分缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种竹炭化过程中阶梯化热解及冷却工艺，旨在提高竹炭产率和竹炭品质。

为实现上述目的，本发明提供了一种竹炭化过程中阶梯化热解及冷却工艺，所述工艺包括：

将所述竹材进行切分，分别获得竹节和节间；将竹节和节间分别置入干馏釜中的竹节区和节间区；其中，所述竹节区位于所述干馏釜的中间区域，所述节间区位于竹节区的两侧，所述竹节区对应的干馏釜壁上设置竹节进气口和竹节排气口，所述节间区对应的干馏釜壁上设置节间进气口和节间排气口，所述干馏釜还包括用于对所述竹节区进行加热的竹节加热器和用于对所述节间区进行加热的节间加热器；

向所述干馏釜中通入氮气，排出所述干馏釜中的空气；

控制所述竹节加热器以第一升温速率对竹节区进行加热，控制所述节间加热器以第二升温速率对节间区进行加热；响应于所述竹节区和所述节间区均达到130-150℃，进行第一时长的保温，以使所述竹节和所述节间脱水干燥；其中，所述第一升温速率大于所述第二升温速率；

响应于所述第一时长结束，控制所述竹节加热器以第三升温速率对竹节区进行加热，控制所述节间加热器以第四升温速率对节间区进行加热；响应于所述竹节区和所述节间区均达到250-275℃，进行第二时长的保温，以使所述竹节和所述节间进行预炭化；其中，所述第三升温速率大于所述第四升温速率；

响应于所述第二时长结束，分别采集所述竹节区的竹节炭化升温速率和所述节间区的节间炭化升温速率；

根据所述竹节炭化升温速率，从所述竹节进气口通入第一流速的氮气，以使所述竹节炭化升温速率降至第五升温速率；根据所述节间炭化升温速率，从所述节间进气口通入第二流速的氮气，以使所述节间炭化升温速率降至第六升温速率；其中，所述第五升温速率大于所述第六升温速率；

响应于所述竹节区和所述节区的温度均达到400-450℃，控制所述氮气通入的流速对所述干馏釜进行第三时长的保温，以使所述竹节和所述节间进行炭化；

响应于所述第三时长结束，控制所述竹节加热器以第七升温速率对竹节区进行加热，控制所述节间加热器以第八升温速率对节间区进行加热；响应于所述竹节区和所述节间区均达到800-1000℃，进行第四时长的保温，对所述竹节和所述节间进行煅烧；其中，所述第七升温速率大于所述第八升温速率；

响应于所述第四时长的结束，停止加热对所述竹节和所述节间进行冷却；响应于所述竹节和所述节间的温度下降至室温，获得竹炭。

可选的，所述响应于所述第二时长结束，分别采集所述竹节区的竹节炭化升温速率和所述节间区的节间炭化升温速率，包括：

响应于所述第二时长结束，分别定时采集所述竹节区的温度和所述节间区的温度；

根据所述竹节区采集的温度差和与该温度差对应的时间差，获得所述竹节炭化升温速率；根据所述节间区采集的温度差和与该温度差对应的时间差，获得所述节间炭化升温速率。

可选的，所述根据所述竹节炭化升温速率，从竹节进气口通入第一流速的氮气，以使所述竹节炭化升温速率降至第五升温速率；根据所述节间炭化升温速率，从节间进气口通入第二流速的氮气，以使所述节间炭化升温速率降至第六升温速率；包括：

根据所述竹节炭化升温速率和所述第五升温速率，确定所述竹节区的氮气热量吸收速率；根据所述竹节区的氮气热量吸收速率，确定氮气的所述第一流速，并从所述竹节进气口通入第一流速的氮气以使所述竹节炭化升温速率降至第五升温速率；其中，所述氮气的温度小于100℃；

根据所述节间炭化升温速率和所述第六升温速率，确定所述节间区的氮气热量吸收速率；根据所述节间区的氮气热量吸收速率，确定氮气的所述第二流速并从所述节间进气口通入第二流速的氮气以使所述节间炭化升温速率降至第六升温速率。

可选的，所述对所述竹节和所述节间进行冷却，包括：

分别从所述竹节进气口和所述节间进气口通入温度低于35℃的二氧化碳气体，以使所述二氧化碳对所述竹节和所述节间进行冷却。

可选的，响应于所述第一时长结束之后，所述工艺还包括：

通过所述竹节排气口和所述节间排气口收集所述干馏釜内排出的第一气体；所述第一气体包括通入的所述氮气、竹醋液气体、竹焦油气体以及竹煤气；

采用换热器对所述第一气体进行换热冷却，获得液态竹醋液和液态竹焦油；

对换热后的所述第一气体进行洗气，获得纯净的氮气。

可选的，在对换热后的所述第一气体进行洗气，获得纯净的氮气，所述工艺还包括：

将获得的氮气重新从所述竹节进气口和所述节间进气口通入所述干馏釜，以使所述氮气进行循环利用。

可选的，采用换热器对所述第一气体进行换热冷却后，所述工艺还包括：

将所述换热器回收的热能转化为电能，用于给所述竹节加热器和所述节间加热器进行供电；其中，所述竹节加热器和所述节间加热器为电加热器。

可选的，将所述竹材进行切分，分别获得竹节和节间之前，所述工艺还包括:

根据所述竹材的种类和质量，确定所述第一时长、所述第二时长、所述第三时长以及所述第四时长。

本发明的有益效果：1、本发明响应于第二时长结束，分别采集竹节区的竹节炭化升温速率和节间区的节间炭化升温速率；根据竹节炭化升温速率，从竹节进气口通入第一流速的氮气，以使竹节炭化升温速率降至第五升温速率；根据节间炭化升温速率，从节间进气口通入第二流速的氮气，以使节间炭化升温速率降至第六升温速率；响应于竹节区和节区的温度均达到400-450℃，控制氮气通入的流速对干馏釜进行第三时长的保温，以使竹节和节间进行炭化。本发明通过需求流速的氮气及时带走炭化过程中反应产生的部分热量，使得炭化过程中的升温速率符合竹炭产率最高的要求；且在后续保温过程中通入的氮气依旧可以带走反应产生的热量，使温度不再升高，达到保温效果。2、本发明在脱水干燥、预炭化、炭化以及煅烧四个过程中，放置竹节的竹节区和放置节间的节间区都采用不同的升温速率且每个过程中竹节区的升温速率都大于节间区。这样是因为竹节较为厚实热解较为缓慢，本发明通过对竹节采用较快的升温速率使竹节热解速度与节间热解速度达到相近，这样生产出的竹炭品质均匀，大大提高了竹炭的质量。3、本发明通过从竹节进气口和节间进气口通入温度低于35℃的二氧化碳气体，以使二氧化碳对竹节和节间进行冷却。二氧化碳可以有效降温且不会使竹炭燃烧。4、本发明通过竹节排气口和节间排气口收集干馏釜内排出的第一气体；第一气体包括通入的氮气、竹醋液气体、竹焦油气体以及竹煤气；采用换热器对第一气体进行换热冷却，获得液态竹醋液和液态竹焦油；对换热后的第一气体进行洗气，获得纯净的氮气；将获得的氮气重新从竹节进气口和节间进气口通入干馏釜，以使氮气进行循环利用；将换热器回收的热能转化为电能，用于给竹节加热器和节间加热器进行供电；其中，竹节加热器和节间加热器为电加热器。本发明可以循环使用氮气，减少资源浪费；通过将第一气体的热能转化为电能，达到了能量循环利用，减少了能源浪费。综上，本发明分别通过氮气调节升温速率，以及竹节和节间分别以不同的升温速率进行热解，达到提高竹炭产率和品质的目的。

附图说明

图1是本发明一具体实施例提供的一种竹炭化过程中阶梯化热解及冷却工艺的流程示意图；

图2是本发明一具体实施例提供的一种竹炭化过程中阶梯化热解及冷却工艺对应的干馏釜结构示意图；

图3是本发明一具体实施例提供的炭化过程中升温速率与竹炭产率的关系图。

具体实施方式

本发明公开了一种竹炭化过程中阶梯化热解及冷却工艺，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进技术细节实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。

经申请人研究发现：竹炭产率和竹材在热解炭化过程中的升温速率具有很大关系，保持在一定的升温速率可以有效的提高竹炭产量。在某种竹材的炭化过程中，升温速率和竹炭产率的关系如图3所示，可以从图3中获得当升温速率达到7℃左右，其竹炭产率最高。竹材热解一般分为四个步骤脱水干燥、预炭化、炭化以及煅烧，其中，脱水干燥、预炭化以及煅烧需要外界提供热量进行，这三个阶段可以很容易的控制升温速率。而炭化过程中，竹材中的木质素分解放出大量的热不需要外界加热也可以完成热解。但是现有技术没有很好的方法控制炭化过程中放热的升温速率，热量无法及时散发使得升温速度急剧升高，导致竹炭产率下降。此外，申请人还发现竹材的竹节和竹间的炭化速度不同，如果采用同一升温速率会导致二者炭化程度不一，降低竹炭产品的品质。

因此，本发明实施例提供了一种竹炭化过程中阶梯化热解及冷却工艺，如图1所示，工艺包括：

步骤S101：将竹材进行切分，分别获得竹节和节间；将竹节和节间分别置入干馏釜中的竹节区和节间区。

需要说明的是，节间为两个相邻竹节之间的竹身。竹节置入竹节区，节间置入节间区。

在一具体实施例中，可以通过全自动激光对竹材进行切割，获得竹节和节间。

其中，干馏釜的结构可以如图2所示，竹节区201位于干馏釜的中间区域，节间区202位于竹节区201的两侧，竹节区201对应的干馏釜壁上设置竹节进气口203和竹节排气口204，节间区202对应的干馏釜壁上设置节间进气口205和节间排气口206，干馏釜还包括用于对竹节区201进行加热的竹节加热器207和用于对节间区202进行加热的节间加热器208。

需要说明的是，通过分区、不同加热器以及不同进排气口可以实现干馏釜内以不同升温速率进行加热。

步骤S102：向干馏釜中通入氮气，排出干馏釜中的空气。

需要说明的是，在竹材热解时需要把空气排出，以保证干馏釜内没有足够的氧气是竹材燃烧。氮气是一种十分优秀的惰性气体，很难反应，十分适合作为排出空气的气体。一般通过在干馏釜下方通入氮气，从干馏釜上方排出空气。

步骤S103：控制竹节加热器以第一升温速率对竹节区进行加热，控制节间加热器以第二升温速率对节间区进行加热；响应于竹节区和节间区均达到130-150℃，进行第一时长的保温，以使竹节和节间脱水干燥。

其中，第一升温速率大于第二升温速率。第一升温速率大于第二升温速率是因为竹节结构厚实，脱水干燥较慢，需要更高的升温速率加快脱水干燥速率。更高的升温速率一来可以使水分蒸发的更加快；二来更快达到130-150℃，在更高温度出于时间更久，水分自然也就更快蒸发。这样可以使竹节和节间的脱水干燥进度一致。

例如脱水干燥最佳升温速率为15-20℃/min，第一升温速率可以为19℃/min，第二升温速率可以为17℃/min。

步骤S104：响应于第一时长结束，控制竹节加热器以第三升温速率对竹节区进行加热，控制节间加热器以第四升温速率对节间区进行加热；响应于竹节区和节间区均达到250-275℃，进行第二时长的保温，以使竹节和节间进行预炭化。

其中，第三升温速率大于第四升温速率。第三升温速率大于第四升温速率同样是因为竹节结构厚实，预炭化较慢，需要更高的升温速率加快预炭化速率，以使竹节和节间的预炭化进度一致。

例如预炭化最佳升温速率为12-15℃/min，第三升温速率可以为14℃/min，第四升温速率可以为12℃/min。

需要说明的是，在预炭化过程中，竹节和节间化学组成开始发生变化，其中不稳定的组分，如半纤维素分解生成二氧化碳、一氧化碳和少量醋酸等物质。预炭化此时还需要外界进行加热。

步骤S105：响应于第二时长结束，分别采集竹节区的竹节炭化升温速率和节间区的节间炭化升温速率。

可选的，响应于第二时长结束，分别采集竹节区的竹节炭化升温速率和节间区的节间炭化升温速率，包括：

响应于第二时长结束，分别定时采集竹节区的温度和节间区的温度；

根据竹节区采集的温度差和与该温度差对应的时间差，获得竹节炭化升温速率；根据节间区采集的温度差和与该温度差对应的时间差，获得节间炭化升温速率。

需要说明的是，在炭化过程中，先要获得反应放热造成的升温速率，才能根据该升温速率进行温度调节。

步骤S106：根据竹节炭化升温速率，从竹节进气口通入第一流速的氮气，以使竹节炭化升温速率降至第五升温速率；根据节间炭化升温速率，从节间进气口通入第二流速的氮气，以使节间炭化升温速率降至第六升温速率。

其中，第五升温速率大于第六升温速率。第五升温速率大于第六升温速率同样是因为竹节结构厚实，炭化较慢，需要更高的升温速率加快炭化速率，以使竹节和节间的炭化进度一致。

例如炭化最佳升温速率为5-10℃/min，第五升温速率可以为9℃/min，第六升温速率可以为7℃/min。

可选的，根据竹节炭化升温速率，从竹节进气口通入第一流速的氮气，以使竹节炭化升温速率降至第五升温速率；根据节间炭化升温速率，从节间进气口通入第二流速的氮气，以使节间炭化升温速率降至第六升温速率；包括：

根据竹节炭化升温速率和第五升温速率，确定竹节区的氮气热量吸收速率；根据竹节区的氮气热量吸收速率，确定氮气的第一流速，并从竹节进气口通入第一流速的氮气以使竹节炭化升温速率降至第五升温速率；其中，氮气的温度小于100℃；

根据节间炭化升温速率和第六升温速率，确定节间区的氮气热量吸收速率；根据节间区的氮气热量吸收速率，确定氮气的第二流速并从节间进气口通入第二流速的氮气以使节间炭化升温速率降至第六升温速率。

需要说明的是，氮气通入的流速与氮气热量吸收速率成正比，氮气流速越快，氮气热量吸收速率也越快。本发明实施例通过通入氮气对升温速率进行调控，弥补了现有技术中无法对炭化放热时无法对升温速率进行调控的缺点。同时可以有效提高竹炭产率。

在具体应用过程中，一般采用的氮气均为室温氮气，因为这样氮气无需二次加工，经济方便。

步骤S107：响应于竹节区和节区的温度均达到400-450℃，控制氮气通入的流速对干馏釜进行第三时长的保温，以使竹节和节间进行炭化。

需要说明的是，在该过程中由于炭化反应不断放热需要通入氮气带走热量才能使干馏釜进行保温。

步骤S108：响应于第三时长结束，控制竹节加热器以第七升温速率对竹节区进行加热，控制节间加热器以第八升温速率对节间区进行加热；响应于竹节区和节间区均达到800-1000℃，进行第四时长的保温，对竹节和节间进行煅烧。

其中，第七升温速率大于第八升温速率。第七升温速率大于第八升温速率同样是因为竹节结构厚实，煅烧较慢，需要更高的升温速率加快煅烧速率，以使竹节和节间的炭化进度一致。不管是脱水干燥、预炭化、炭化还是煅烧，保持竹节与节间的热解精度一致，可以很好提高竹炭的质量。

例如炭化最佳升温速率为5-8℃/min，第七升温速率可以为8℃/min，第八升温速率可以为6℃/min。

步骤S109：响应于第四时长的结束，停止加热对竹节和节间进行冷却；响应于竹节和节间的温度下降至室温，获得竹炭。

可选的，对竹节和节间进行冷却，包括：

分别从竹节进气口和节间进气口通入温度低于35℃的二氧化碳气体，以使二氧化碳对竹节和节间进行冷却。

需要说明的是，二氧化碳可以起到很好的降温效果，且能够隔绝空气避免竹炭在冷却过程中燃烧。

可选的，响应于第一时长结束之后，工艺还包括：

通过竹节排气口和节间排气口收集干馏釜内排出的第一气体；第一气体包括通入的氮气、竹醋液气体、竹焦油气体以及竹煤气；

采用换热器对第一气体进行换热冷却，获得液态竹醋液和液态竹焦油；

对换热后的第一气体进行洗气，获得纯净的氮气。

需要说明的是，竹材热解过程中除了竹炭，其它副产品(如竹醋液、竹焦油和竹煤气)都在工业上有着广泛用途，因此对其实现收集可以减少资源浪费。

可选的，在对换热后的第一气体进行洗气，获得纯净的氮气，工艺还包括：

将获得的氮气重新从竹节进气口和节间进气口通入干馏釜，以使氮气进行循环利用。

需要说明的是，氮气的循环利用，有效的减少了资源的浪费。

可选的，采用换热器对第一气体进行换热冷却后，工艺还包括：

将换热器回收的热能转化为电能，用于给竹节加热器和节间加热器进行供电；其中，竹节加热器和节间加热器为电加热器。

需要说明的是，通过换热器分离竹醋液和竹焦油，可以让换热器吸收热能，再转化为电能，实现热能回收，进而让能量循环利用。

可选的，将竹材进行切分，分别获得竹节和节间之前，工艺还包括:

根据竹材的种类和质量，确定第一时长、第二时长、第三时长以及第四时长。

需要说明的是，竹材的种类不同，密度和成分也不一样，因此造成了热解时间不同。竹材的质量(也就是重量)越大，需要的热解时间越久。一般来说第一时长小于第二时长小于第三时长小于第四时长。

可选的，第一升温速率、第二升温速率、第三升温速率、第四升温速率、第五升温速率、第六升温速率、第七升温速率以及第八升温速率均是由竹材种类进行确定的。这些升温速率可以通过实验进行获得，在这些升温速率下，竹炭产率达到最高，且竹炭质量达到均一。本发明实施例并不对这些升温速率进行限定。

本发明实施例响应于第二时长结束，分别采集竹节区的竹节炭化升温速率和节间区的节间炭化升温速率；根据竹节炭化升温速率，从竹节进气口通入第一流速的氮气，以使竹节炭化升温速率降至第五升温速率；根据节间炭化升温速率，从节间进气口通入第二流速的氮气，以使节间炭化升温速率降至第六升温速率；响应于竹节区和节区的温度均达到400-450℃，控制氮气通入的流速对干馏釜进行第三时长的保温，以使竹节和节间进行炭化。本发明实施例通过需求流速的氮气及时带走炭化过程中反应产生的部分热量，使得炭化过程中的升温速率符合竹炭产率最高的要求；且在后续保温过程中通入的氮气依旧可以带走反应产生的热量，使温度不再升高，达到保温效果。本发明实施例在脱水干燥、预炭化、炭化以及煅烧四个过程中，放置竹节的竹节区和放置节间的节间区都采用不同的升温速率且每个过程中竹节区的升温速率都大于节间区。这样是因为竹节较为厚实热解较为缓慢，本发明实施例通过对竹节采用较快的升温速率使竹节热解速度与节间热解速度达到相近，这样生产出的竹炭品质均匀，大大提高了竹炭的质量。本发明实施例通过从竹节进气口和节间进气口通入温度低于35℃的二氧化碳气体，以使二氧化碳对竹节和节间进行冷却。二氧化碳可以有效降温且不会使竹炭燃烧。本发明实施例通过竹节排气口和节间排气口收集干馏釜内排出的第一气体；第一气体包括通入的氮气、竹醋液气体、竹焦油气体以及竹煤气；采用换热器对第一气体进行换热冷却，获得液态竹醋液和液态竹焦油；对换热后的第一气体进行洗气，获得纯净的氮气；将获得的氮气重新从竹节进气口和节间进气口通入干馏釜，以使氮气进行循环利用；将换热器回收的热能转化为电能，用于给竹节加热器和节间加热器进行供电；其中，竹节加热器和节间加热器为电加热器。本发明实施例可以循环使用氮气，减少资源浪费；通过将第一气体的热能转化为电能，达到了能量循环利用，减少了能源浪费。综上，本发明实施例分别通过氮气调节升温速率，以及竹节和节间分别以不同的升温速率进行热解，达到提高竹炭产率和品质的目的。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种竹炭化过程中阶梯化热解及冷却工艺，其特征在于，所述工艺包括：

将竹材进行切分，分别获得竹节和节间；将竹节和节间分别置入干馏釜中的竹节区和节间区；其中，所述竹节区位于所述干馏釜的中间区域，所述节间区位于竹节区的两侧，所述竹节区对应的干馏釜壁上设置竹节进气口和竹节排气口，所述节间区对应的干馏釜壁上设置节间进气口和节间排气口，所述干馏釜还包括用于对所述竹节区进行加热的竹节加热器和用于对所述节间区进行加热的节间加热器；

向所述干馏釜中通入氮气，排出所述干馏釜中的空气；

控制所述竹节加热器以第一升温速率对竹节区进行加热，控制所述节间加热器以第二升温速率对节间区进行加热；响应于所述竹节区和所述节间区均达到130-150℃，进行第一时长的保温，以使所述竹节和所述节间脱水干燥；其中，所述第一升温速率大于所述第二升温速率；

响应于所述第一时长结束，控制所述竹节加热器以第三升温速率对竹节区进行加热，控制所述节间加热器以第四升温速率对节间区进行加热；响应于所述竹节区和所述节间区均达到250-275℃，进行第二时长的保温，以使所述竹节和所述节间进行预炭化；其中，所述第三升温速率大于所述第四升温速率；

响应于所述第二时长结束，分别采集所述竹节区的竹节炭化升温速率和所述节间区的节间炭化升温速率；

根据所述竹节炭化升温速率，从所述竹节进气口通入第一流速的氮气，以使所述竹节炭化升温速率降至第五升温速率；根据所述节间炭化升温速率，从所述节间进气口通入第二流速的氮气，以使所述节间炭化升温速率降至第六升温速率；其中，所述第五升温速率大于所述第六升温速率；

响应于所述竹节区和所述节区的温度均达到400-450℃，控制所述氮气通入的流速对所述干馏釜进行第三时长的保温，以使所述竹节和所述节间进行炭化；

响应于所述第三时长结束，控制所述竹节加热器以第七升温速率对竹节区进行加热，控制所述节间加热器以第八升温速率对节间区进行加热；响应于所述竹节区和所述节间区均达到800-1000℃，进行第四时长的保温，对所述竹节和所述节间进行煅烧；其中，所述第七升温速率大于所述第八升温速率；

响应于所述第四时长的结束，停止加热对所述竹节和所述节间进行冷却；响应于所述竹节和所述节间的温度下降至室温，获得竹炭。

2.根据权利要求1所述的竹炭化过程中阶梯化热解及冷却工艺，其特征在于，所述响应于所述第二时长结束，分别采集所述竹节区的竹节炭化升温速率和所述节间区的节间炭化升温速率，包括：

响应于所述第二时长结束，分别定时采集所述竹节区的温度和所述节间区的温度；

根据所述竹节区采集的温度差和与该温度差对应的时间差，获得所述竹节炭化升温速率；根据所述节间区采集的温度差和与该温度差对应的时间差，获得所述节间炭化升温速率。

3.根据权利要求1所述的竹炭化过程中阶梯化热解及冷却工艺，其特征在于，所述根据所述竹节炭化升温速率，从竹节进气口通入第一流速的氮气，以使所述竹节炭化升温速率降至第五升温速率；根据所述节间炭化升温速率，从节间进气口通入第二流速的氮气，以使所述节间炭化升温速率降至第六升温速率；包括：

根据所述竹节炭化升温速率和所述第五升温速率，确定所述竹节区的氮气热量吸收速率；根据所述竹节区的氮气热量吸收速率，确定氮气的所述第一流速，并从所述竹节进气口通入第一流速的氮气以使所述竹节炭化升温速率降至第五升温速率；其中，所述氮气的温度小于100℃；

根据所述节间炭化升温速率和所述第六升温速率，确定所述节间区的氮气热量吸收速率；根据所述节间区的氮气热量吸收速率，确定氮气的所述第二流速并从所述节间进气口通入第二流速的氮气以使所述节间炭化升温速率降至第六升温速率。

4.根据权利要求1所述的竹炭化过程中阶梯化热解及冷却工艺，其特征在于，所述对所述竹节和所述节间进行冷却，包括：

分别从所述竹节进气口和所述节间进气口通入温度低于35℃的二氧化碳气体，以使所述二氧化碳对所述竹节和所述节间进行冷却。

5.根据权利要求1所述的竹炭化过程中阶梯化热解及冷却工艺，其特征在于，响应于所述第一时长结束之后，所述工艺还包括：

通过所述竹节排气口和所述节间排气口收集所述干馏釜内排出的第一气体；所述第一气体包括通入的所述氮气、竹醋液气体、竹焦油气体以及竹煤气；

采用换热器对所述第一气体进行换热冷却，获得液态竹醋液和液态竹焦油；

对换热后的所述第一气体进行洗气，获得纯净的氮气。

6.根据权利要求5所述的竹炭化过程中阶梯化热解及冷却工艺，其特征在于，在对换热后的所述第一气体进行洗气，获得纯净的氮气，所述工艺还包括：

将获得的氮气重新从所述竹节进气口和所述节间进气口通入所述干馏釜，以使所述氮气进行循环利用。

7.根据权利要求5所述的竹炭化过程中阶梯化热解及冷却工艺，其特征在于，采用换热器对所述第一气体进行换热冷却后，所述工艺还包括：

将所述换热器回收的热能转化为电能，用于给所述竹节加热器和所述节间加热器进行供电；其中，所述竹节加热器和所述节间加热器为电加热器。

8.根据权利要求1所述的竹炭化过程中阶梯化热解及冷却工艺，其特征在于，将所述竹材进行切分，分别获得竹节和节间之前，所述工艺还包括:

根据所述竹材的种类和质量，确定所述第一时长、所述第二时长、所述第三时长以及所述第四时长。

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