CN2649593Y - 自燃内热移动床干馏炭化炉 - Google Patents

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陈顺伟
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一种立式移动床干馏炭化炉，炉本体(3)内腔自上至下的横截面呈矩形管状，并竖直敷设二列相对的竖式炉栅(8)，炉的上、下部各设一个气体通道口。气流横穿料层，但总体上沿高度方向呈S形的迂回曲折路线与物料逆流。适合于以制造液体产物为主的干馏炭化方式，但也可以方便地切换到以制炭为主。具有木、竹醋液得率高、折光率高，操作稳定性好，不用外加能源，连续化，省力化等优点。

Description

自燃内热移动床干馏炭化炉
本发明涉及木材热解领域，是关于木竹材料干馏制取木醋液或竹醋液以及木炭或竹炭的设备，尤其是对棒状物料也有很强适应性的设备。
木材热解是古老的行业，先民们早就会筑窑烧炭，经过长期的发展到了上世纪40年代达到了顶峰，除了制取传统产品木炭以外，同时回收干馏过程中的气液产物，生产木醋液和木煤气，进一步加工出乙酸、甲醇、乙酸乙酯、酚类、木焦油、抗聚剂等化学品。但是随着石油化工和煤化工的发展，60年代以来木材热解工业出现世界性的衰退，木材热解技术的发展也趋于停滞。到了90年代，环境保护日益深入人心，传统木炭作生活燃料的优越性再次被人们所重视，并且开发出木炭的许多新用途，需求量与日俱增，同样在粮食、蔬菜、水果等行业，由于人们对农药残留的担心，绿色食品、无公害蔬菜越来越成为人民的日常生活需求，木醋液、竹醋液作为天然驱虫抗菌药剂，在减少合成化学农药用量上的功效已被许多研究成果所证明，有不少应用成功的范例，正在不断扩大规模进行推广。另一方面，为了保护地球环境，传统以大片砍伐森林取木材为原料的干馏炭化工业正在进行原料转换，一是以一次造林就可反复再生的竹子为原料，二是从木屑、刨花和农作物的加工剩余物出发，经过机械成型制成人工燃料棒为原料，以上二种原料均呈棒状。众所周知，原料的形状在干馏炭化时是一个非常重要的制约因素，从化工过程的原理来看，颗粒小且均匀的比较好，但从产品的形状要求，加工的经济成本和技术难度上考虑，固体物料的尺寸大小是越接近自然状态越有利，例如成型的人工燃料棒如果先行破碎就会重新粉粒化，炭化后的使用价值显著降低；又如竹材是一种硬度大韧性高的杆状物料，将其切碎还缺乏一种大量生产的设备，即使技术上可行，动力消耗也很大，经济性很差，最方便的方法是把它裁截成一定长度的竹段，也只有这样才能为大批量的生产创造前提，但这样就必须有一种适合于这种形状的干馏炭化设备。目前的干馏炭化炉，有的能回收液体产物但不适应这类原料，有的能适应这类原料但不能回收液体产物，前者如内热式连续干馏炉仅适合于块状物料，且要从炉外部导入燃烧气加热，系统复杂，投资很大；后者如洞道式连续炭化炉(CN 1075495A)、植物纤维棒炭化炉(CN 2121451U)等，只能用于人工燃料棒制炭。土炭窑可以回收木、竹醋液，但土窑技术全凭经验掌握，劳动强度大，劳动条件差，液体产物的回收量少，通常不超出原料量的5％，且木、竹醋液中抗菌成分的含量低，以折光率为标志时一般仅3～5％(糖度计值、下同)，还要用阔叶材作燃料，每吨木炭约需2～4吨，不符合保护森林的要求。此外，固定床式的设备如传统的外热式干馏釜虽然可用，但由于其是间歇式的设备，能耗大、操作麻烦、效率低下、成本高昂，大量生产几乎不能进行。要解决以上问题，适合用移动床，而且由于高温作业对机械要求甚高，唯有重力移动床才可以避开这一难点。
列管移动床干馏炭化炉(ZL 00363035.4)属于这一类，达到省能源和连续化，但是该炉主要着眼于制炭，液体产物回收量虽高于土炉(约为原料量的10％)，但离原料干馏时的实际生成量依然差距很大，折光率也不高，约3～6％。
本实用新型的目的是提供一种原料适应性广，产品性能优良稳定，易操作、省能源和连续化的新型木竹材料干馏炭化炉，既可利用粒状、块状原料又可利用棒状、杆状原料，不但可以生产高得率、高浓度、高折光率的木、竹醋液，而且可以生产高炭化度、高吸附性的木、竹炭。
本实用新型的方案如图1(A)、图1(B)所示，这是沿十字中心线分别剖切、相互对应二个纵剖面图，全炉自上至下由封气装置(1)、加料口(2)、炉本体(3)、出料分配装置(4)和下料管(5)所组成，其特征在于：炉本体(3)的内腔自上至下呈矩形管状，并竖直敷设二列相对的竖式炉栅(8)，在一列竖式炉栅的外侧上部和下部间隔一定距离设有上气体通道口(7)和下气体通道口(11)；在另一列竖式炉栅的外侧中下部间隔一定距离设有导风栅(10)；两列竖式炉栅的外侧其余部位按上述相同的间隔距离敷设炉外壁(14)；在竖式炉栅(8)与导风栅(10)、炉外壁(14)、上气体通道口(7)、下气体通道口(11)所围成的两侧空间，自上至下按交替的方式设置隔板(9)分隔成不少于4个汇烟室或混合燃烧室，通称汇烟混燃室(a、b、c、d)，但最好是5个(a、b、c、d、e)。竖式炉栅(8)的式样主要根据物料的形状和大小来确定，通常为图1中(8)所示的倒百叶窗形，也可以是图2所示的直条栅形(A)、斜网格形(B)、方网格形(C)和多圆孔板形(D)；导风栅(10)的形状也同样可以是图2中的各种形状，但为了调风方便，进风口的开设方式一般采用图2所示的横条栅形(E)或花瓣形(F)，且二片一组，其中一片是固定的，另一片可活动，以调节进风口的大小，每炉不少于二组，但也可以是气体通道口(7)和(11)那样的锥体形状；炉外壁(14)上可安装温度变送器或气体取样口(12)。加料口(2)上的封气装置(1)可以是水封也可以是沙封；下料管(5)是气冷也可以是水冷的立管；出料口(15)与出料口盖(16)采用可开启式压力密封结构。炉横截面的尺寸最好与所使用的棒状料的长度相当，例如二列竖式炉栅(8)之间相距一般200～1000毫米，最好400～600毫米；要增大炉子的生产能力时可扩大炉腔，例如把二列竖式炉栅(8)的间距增大1～2倍并在其中间加设一至二列图1所示的栅状隔墙(17)，其开孔形式同样可以是图2所示的直条栅形(A)、斜网格形(B)、方网格形(C)和多圆孔板形(D)。
在以制造液体产物为主的干馏作业中，干馏气从炉本体(3)的上气体通道口(7)导出炉外，经过冷却冷凝后分离出木醋液或竹醋液、木焦油和木煤气，下气体通道口(11)可以闭住或当作进风口或作为燃烧气导出口。在以制造高密度、高热值、高吸附性的炭为主的炭化作业中，上下气体通道同时使用，但适当调整上下气体通道的抽吸力，使部分干馏气进入炭化段被吸入的空气所燃烧产生高温以煅烧(精炼)木炭，大部分干馏气仍然从上气体通道口(8)导出，冷却冷凝成液体产物。抽出炉内气体的抽吸力可由烟囱产生，也可采用真空泵或引风机。物料在炉内放置的形式，对于粒状、块状料是自然堆集状态，对于棒状料应该平放，以有利于物料的移动，但平放的物料不利于炉内气体自下而上或自上而下穿透，本炉的特定结构使这一问题迎刃而解。如图1所示，在炉的各区段，气流横穿料层也就是顺着堆积的棒状物料的长度方向，在棒与棒之间的缝隙中流动，但总体方向如图1虚线箭头所示，是沿迂回曲折的S形路线与物料逆流，有利于气体均匀穿透料层，实现同一区段中各部位料温的均匀分布，有利于对物料的加热和干馏气从料层中导出。在正常运转时，物料加入炉内后缓缓下移的过程中依次完成干燥、干馏、炭化和冷却四个过程，最后从出料口(15)移出。在炭化段由于负压吸引，空气从导风栅(10)进入料层中使炭发生部分燃烧，燃烧气在向上流动的过程中加热物料，只要控制空气量就能使料层温度维持稳定；通空气煅烧是木炭精练的基本方法，在炭化段的适当部位导入空气，只要时间控制得当对提高炭的硬度和固定碳的含量也都是有利的。
本炉型的优点之一是原料适应性广，既适合子粒状、块状物料也十分适合于棒状物料；优点之二是产品适应性好，既十分有利于以生产液体产物为主的干馏炭化，又可方便地切换到以制炭为主的干馏炭化；优点之三是木、竹醋液的得率高、抗菌成分含量高，小型炉的试验表明，液体产物的总产量高达原料量的50～66％，竹醋液的折光率根据不同含水率的原料在8.8～20.6％，而对照例以相同原料用外热式干馏时仅为6～14％；优点之四是省能源，除开炉时需少量木炭引燃以外，运行时能源完全自给自足，而外热式干馏釜当用电加热时耗电量每吨原料要数百千瓦时。

Claims (11)

1、一种移动床干馏炭化炉，包括封气装置(1)、加料口(2)、炉本体(3)、出料分配装置(4)、下料管(5)、出料口(15)、出料口盖(16)和支架(6)，其特征在于：炉本体(3)的内腔自上至下呈矩形管状，并竖直敷设二列相对的竖式炉栅(8)，在一列竖式炉栅的外侧上部和下部间隔一定距离设有上气体通道口(7)和下气体通道口(11)；在另一列竖式炉栅的外侧中下部间隔一定距离设有导风栅(10)；两列竖式炉栅的外侧其余部位按上述相同的间隔距离敷设炉外壁(14)；在两列竖式炉栅(8)与导风栅(10)、炉外壁(14)、上气体通道(7)、下气体通道(11)所围成的两侧空间，按上下交替的方式设置隔板(9)分隔出不少于4个汇烟混燃室(a、b、c、d)。
2、根据权利要求1所述的移动床干馏炭化炉，其特征在于：竖式炉栅(8)呈倒百叶窗形。
3、根据权利要求1所述的移动床干馏炭化炉，其特征在于：竖式炉栅(8)呈直条栅形(A)。
4、根据权利要求1所述的移动床干馏炭化炉，其特征在于：竖式炉栅(8)呈斜网格形(B)。
5、根据权利要求1所述的移动床干馏炭化炉，其特征在于：竖式炉栅(8)呈方网格形(C)。
6、根据权利要求1所述的移动床干馏炭化炉，其特征在于：竖式炉栅(8)呈圆孔花板形(D)。
7、根据权利要求1所述的移动床干馏炭化炉，其特征在于：导风栅(10)呈横条栅形(E)。
8、根据权利要求1所述的移动床干馏炭化炉，其特征在于：导风栅(10)呈花瓣形(F)。
9、根据权利要求1所述的移动床干馏炭化炉，其特征在于：导风栅(10)呈锥管形。
10、根据权利要求1所述的移动床干馏炭化炉，，其特征在于：上气体通道口(7)和下气体通道口(11)呈锥管形。
11、根据权利要求1所述的移动床干馏炭化炉，，其特征在于：二列竖式炉栅(8)之间敷设栅状隔墙(17)。
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