專利名稱：露天坑式強制炭化窯及用該窯生產木炭的方法
技術領域：
本發明屬于炭化窯和生產木炭技術領域，特別涉及一種紅柳灌木炭化窯及生產木炭的方法。
背景技術：
木炭是國民經濟必不可少的產品。近年來，我國為了加大生態環境保護力度，嚴格限制利用天然林生產木炭，使生產木炭的原料十分短缺。我國西北地區紅柳資源豐富，紅柳具有萌蘗再生能力強、生長迅速、更新周期短、材質堅硬、固定炭含量高、耐燃燒、熱值大、產量高、環保功能強、可持續發展等優點，是加工木炭的上等原料。利用紅柳生產木炭，一方面通過平茬可使紅柳林得到更新復壯，增強了生態防護效能；另一方面利用平茬后紅柳原料生產優質紅柳木炭，可取得明顯的經濟效益，并且利用紅柳生產木炭對生態環境不會造成破壞，可實現紅柳生態林的永續利用。但是，目前國內尚無紅柳炭化和紅柳炭制品加工工藝技術。目前國內報道的炭化窯一般以炭化喬木為主，多為封閉式土窯。國家知識產權局2008年10月I日公告了由浙江林學院錢俊等三人發明的長型炭窯專利(專利號ZL200510078447. I),這種長型炭窯采用封閉式結構，建造成本相對較高，單窯容量小(最大容量16. 8立方米)、炭化周期長(最少在7天以上)、炭化成本高,不適用紅柳灌木炭化。
發明內容
本發明的目的在于提供一種露天坑式強制炭化窯，以解決現有炭化窯炭化紅柳灌木成本相對較高，單窯容量小、炭化周期長、炭化成本高的問題。本發明的另一個目的在于提供一種用露天坑式強制炭化窯生產木炭的方法。本發明露天坑式強制炭化窯包括窯體、窯底、凈化系統、排煙系統，排煙系統包括進氣口、出煙口、強力引風機、煙囪，凈化系統為主排煙凈化道，所述窯體為露天坑式，所述排煙系統還包括與進氣口、出煙口、主排煙凈化道相連通的窯底排煙系統，窯底排煙系統包括窯底橫排煙槽、窯底豎排煙槽、煙道墻體、煙道墻體豎排煙道，所述窯底由耐火磚砌成，耐火磚為9-13道，所述窯底豎排煙槽沿縱向設在每道耐火磚之間，所述窯底橫排煙槽沿橫向設在相鄰耐火磚之間，所述煙道墻體設在窯底下方，相鄰煙道墻體之間沿縱向設置煙道墻體豎排煙道，煙道墻體沿橫向設有煙道串連口，煙道墻體豎排煙道為10-14道。所述煙道墻體優選10條，墻體尺寸優選長2200 011\寬8011\高12 011。所述窯底橫排煙槽優選按窯長度每12 cm留I道。所述煙道墻體豎排煙道優選有10道。本發明露天坑式強制炭化窯生產木炭的方法包含下列步驟
A、分級，
把平茬后的紅柳灌木枝條粗細分揀，直經3cm以下的用紅柳灌木枝條切斷機切斷為3cm的短截，將紅柳短截原料裝入露天坑式強制炭化窯進行炭化，直徑3cm以上的紅柳粗枝切成20cm的段，直接裝入權利要求I所述的露天坑式強制炭化窯內；
B、上點火強制下燃法炭化，
將露天坑式強制炭化窯內的紅柳灌木枝條從上面點火，點火后靠紅柳灌木枝條自燃通過排煙系統與地面的引風機共同作用，紅柳灌木枝條在缺氧狀態下強制下燃燒；炭化過程分為干燥、炭化、冷卻三個階段，干燥階段紅柳灌木枝條的溫度在80-200°C，時間3-6小時；炭化階段紅柳灌木枝條的溫度從200°C逐漸升溫至600°C，時間20-24小時；冷卻階段時間12-18小時，溫度在25°C至45°C時出窯。將B步驟炭化出窯的木炭進行分級，對直徑3 cm以上原木炭棒分揀；對其它不定形的木炭經過粉碎設備加工粉碎成10_，通過振動分細篩篩選分離出同等規格顆粒木炭；對篩選后的1_以下的微粒炭粉加入粘合劑和比重劑通過攪拌和機械擠壓成型烘干方法，生產不同規格的紅柳炭制品，粘合劑為玉米淀粉膠和片堿，比重劑為重鈣，助燃劑和灰分增白劑都選用輕質碳酸鈣，配料加入量為占Imm以下微粒炭粉重量70%的粘合劑、3_8%的比重齊U、2%的助燃劑、5%的灰分增白劑。 本發明采用露天坑式建造，窯底部均勻分布煙孔和煙道，單窯容積大(標準單窯容積121立方米，可按需增加排煙道來增加窯的有效容積)、炭化周期短(平均出窯48小時)、出炭量高(單窯出碳48立方米)、炭化均勻、炭化成本低、環保性好、操作簡單、建造成本低等優點。適用紅柳灌木炭化。本發明的紅柳炭化技術主要是通過露天坑式強制炭化窯和上點火強制下燃法炭化技術來實現的。本發明炭化原理是采用上點火下燃法炭化技術，將炭化窯內紅柳灌木枝從上面點火，點火后通過地下排煙系統與地面引風機作用，原料在缺氧狀態下強制下燃燒，分解生成煙氣、木醋酸、焦油和炭，煙氣、木醋酸、焦油通過炭化窯地下凈化系統冷卻后被層層過濾沉淀凈化，整個炭化過程只需30小時，最后炭化出灰份質量含量為4-6%，，固定炭的質量含量為75-80%，熱值達6000-6500大卡/kg的紅柳木炭。本發明通過平茬使紅柳生態林得到更新復壯，增強了生態防護效能；同時，利用平茬后的紅柳原料，把炭化出的碎炭經過層層分級，進行深加工，生產出了三個系列六個品種的優質紅柳木炭系列產品，取得了明顯的經濟效益；并且利用紅柳生產木炭對生態環境不會造成破壞，可實現紅柳生態林的永續利用，最終把豐富的紅柳資源優勢轉化成了可持續發展的經濟優勢，實現了生態效益、社會效益、經濟效益的和諧統一。
圖I是本發明的結構示意 圖2是本發明的俯視 圖3是本發明中窯底的立體 圖4是本發明中煙道墻體的立體圖。
具體實施例方式下面的實施例可以進一步說明本發明，但不以任何方式限制本發明。本發明包括窯體I、窯底2、凈化系統、排煙系統，排煙系統包括進氣口 3、出煙口 4、強力引風機6、煙囪7，凈化系統為主排煙凈化道5，所述窯體I為露天坑式，所述排煙系統還包括與進氣口 3、出煙口 4、主排煙凈化道5相連通的窯底排煙系統，窯底排煙系統包括窯底橫排煙槽8、窯底豎排煙槽9、煙道墻體10、煙道墻體豎排煙道11，所述窯底2由耐火磚13砌成，耐火磚13為9-13道，所述窯底豎排煙槽9設在每道耐火磚13之間，所述窯底橫排煙槽8設在相鄰耐火磚13之間，所述煙道墻體10設在窯底2下方，煙道墻體豎排煙道11為10-14道，相鄰煙道墻體10之間為煙道墻體豎排煙道11，煙道墻體10中設有煙道串連口12。煙道墻體豎排煙道11為10-14道。實施例I
窯體1 :窯長22米，下底寬2米，口寬3. 5米，深2米，用耐火磚砌成，耐火磚規格為長24 cm X寬12cmX高8cm ,建于地面地平(14)下深2米處。窯底2 :由規格為長24cmX寬12cmX高8 Cm耐火磚水平砌成，耐火磚間留Icm空隙，為8窯底橫排煙槽和9窯底豎排煙槽，窯底下平面離地面地平(14)的距離為12cm。進氣口 3 :內徑長 30 cm X 寬 30 cm X 高 210 cm。出煙口 4 :內徑長30 cm X寬30 cm X高160 cm，建于地面地平(14)下20 Cm處。主排煙凈化道 5 :長 2500 011\寬 30 011\高 30 011。強力引風機6 :功率5.5千瓦/時。煙 7 :直徑 28 cm X 高 1500 Cm。窯底橫排煙槽8 :共有169道，尺寸為長200 cmX寬IcmX高8cm。窯底豎排煙槽9 :共有9道，尺寸為長2200 CmX寬IcmX高8cm。煙道墻體10 :共有9條，用耐火磚砌成，墻體尺寸為長2200 cm X寬8 cm X高12 cm ,每24 cm留一個煙道串連口 12。煙道墻體豎排煙道11 :尺寸為長2200 CmX寬14cmX高12cm。煙道串連口 12 :在煙道墻體10上每隔24 cm留I個，共留煙道串連口 707個，串連口尺寸為長8cmX寬4cmX高12cm。如圖2所示，用耐火磚在窯正前方砌成進氣口 3，用耐火磚在窯正后方砌成出煙口4，用耐火磚在地面地平(14)下20 cm處連接出煙口 4砌成主排煙凈化道5，在主排煙凈化道的末端安裝強力引風機6和煙囪7。窯底2、窯底橫排煙槽8、窯底豎排煙槽9、煙道墻體豎排煙道11和煙道串連口 12的主要性能是均勻分配炭化進產生的煙霧和進氣口的風力，使原料炭化均勻充分。進氣口3的作用是通過調節進氣口的大小控制進氣理，來控制地下排煙系統的通風程度，從而控制原料炭化程度。出煙口 4、主排煙凈化道5、引風機6和煙囪7，主要起冷卻凈化有害氣體、過濾沉淀木醋酸和焦油。用露天坑式強制炭化窯生產木炭的方法包含下列步驟
A、分級，
把平茬后的紅柳灌木枝條粗細分揀，直經3cm以下的用紅柳灌木枝條切斷機切斷為3cm的短截，將紅柳短截原料裝入露天坑式強制炭化窯進行炭化，直徑3cm以上的紅柳粗枝切成20cm的段，直接裝窯進行炭化；
B、上點火強制下燃法炭化，
將露天坑式強制炭化窯內的紅柳灌木枝條從上面點火，點火后靠紅柳灌木枝條自燃通過地下排煙系統與地面引風機作用，紅柳灌木枝條在缺氧狀態下強制下燃燒；炭化過程分為干燥、炭化、冷卻三個階段，干燥階段紅柳灌木枝條的溫度在140°C，時間6小時；炭化階段紅柳灌木枝條的溫度從200°C逐漸升溫至600°C，保持600°C炭化時間24小時；冷卻階段時間18小時，溫度在30°C時出窯，整個生產過程需48小時。炭化出的木炭進行分級，對直徑3 Cm以上原木炭棒分揀，定級為原木炭；對其它不定形的木炭經過10_的粉碎設備加工粉碎，通過振動分細篩篩選分離出同等規格顆粒木炭，定級為顆粒炭；對篩選后的Imm以下的微粒炭粉未進行現加工，主要是加入一定的粘合劑和比重劑通過攪拌和機械擠壓成型烘干現有工藝，生產不同規格的紅柳炭制品。每噸炭粉添加玉米淀粉膠600千克和片堿100千克，重鈣55千克，輕質碳酸鈣70千克。本實施例炭化效果最好。 實施例2
用露天坑式強制炭化窯生產木炭的方法與實施例I不同之處在于
B步驟炭化過程分為干燥、炭化、冷卻三個階段，干燥階段紅柳灌木枝條的溫度在200°C，時間4小時；炭化階段紅柳灌木枝條的溫度從200°C逐漸升溫至600°C，保持600°C炭化時間22小時；冷卻階段時間16小時，溫度在45°C時出窯。實施例3
用露天坑式強制炭化窯生產木炭的方法與實施例I不同之處在于
B步驟炭化過程分為干燥、炭化、冷卻三個階段，干燥階段紅柳灌木枝條的溫度在80°C，時間3小時；炭化階段紅柳灌木枝條的溫度從200°C逐漸升溫至600°C，保持600°C炭化時間20小時；冷卻階段時間12小時，溫度在25°C時出窯。
權利要求
1.一種露天坑式強制炭化窯，包括窯體、窯底、凈化系統、排煙系統，排煙系統包括進氣口、出煙口、強力引風機、煙囪，凈化系統為主排煙凈化道，其特征在于其特征在于所述窯體(I)為露天坑式，所述排煙系統還包括與進氣口(3)、出煙口(4)、主排煙凈化道(5)相連通的窯底排煙系統，窯底排煙系統包括窯底橫排煙槽(8)、窯底豎排煙槽(9)、煙道墻體(10)、煙道墻體豎排煙道(11)，所述窯底(2)由耐火磚(13)砌成，耐火磚(13)為9-13道，所述窯底豎排煙槽(9)沿縱向設在每道耐火磚(13)之間，所述窯底橫排煙槽(8)沿橫向設在相鄰耐火磚(13)之間，所述煙道墻體(10)設在窯底(2)下方，相鄰煙道墻體(10)之間沿縱向設置煙道墻體豎排煙道(11)，煙道墻體(10)沿橫向設有煙道串連口(12)，煙道墻體豎排煙道(11)為10-14道。
2.如權利要求I所述的露天坑式強制炭化窯，其特征在于所述煙道墻體(10)共有10條，墻體尺寸為長2200 cm X寬8cmX高12 Cm。
3.如權利要求I或2所述的露天坑式強制炭化窯，其特征在于所述窯底橫排煙槽(8)按窯長度每12 cm留I道。
4.如權利要求3所述的露天坑式強制炭化窯，其特征在于所述煙道墻體豎排煙道(11)為10 道。
5.一種用露天坑式強制炭化窯生產木炭的方法，其特征在于包含下列步驟 A、分級， 把平茬后的紅柳灌木枝條粗細分揀，直經3cm以下的用紅柳灌木枝條切斷機切斷為3cm的短截，將紅柳短截原料裝入露天坑式強制炭化窯進行炭化，直徑3cm以上的紅柳粗枝切成20cm的段，直接裝入權利要求I所述的露天坑式強制炭化窯內； B、上點火強制下燃法炭化， 將露天坑式強制炭化窯內的紅柳灌木枝條從上面點火，點火后靠紅柳灌木枝條自燃通過排煙系統與地面的引風機共同作用，紅柳灌木枝條在缺氧狀態下強制下燃燒；炭化過程分為干燥、炭化、冷卻三個階段，干燥階段紅柳灌木枝條的溫度在80-200°C，時間3-6小時；炭化階段紅柳灌木枝條的溫度從200°C逐漸升溫至600°C，時間20-24小時；冷卻階段時間12-18小時，溫度在25°C至45°C時出窯。
6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于將B步驟炭化出窯的木炭進行分級，對直徑3 cm以上原木炭棒分揀；對其它不定形的木炭經過粉碎設備加工粉碎成IOmm,通過振動分細篩篩選分離出同等規格顆粒木炭；對篩選后的Imm以下的微粒炭粉加入粘合劑和比重劑通過攪拌和機械擠壓成型烘干方法，生產不同規格的紅柳炭制品，粘合劑為玉米淀粉膠和片堿，比重劑為重鈣，助燃劑和灰分增白劑都選用輕質碳酸鈣，配料加入量為占1_以下微粒炭粉重量70%的粘合劑、3-8%的比重劑、2%的助燃劑、5%的灰分增白劑。
全文摘要
本發明公開了一種露天坑式強制炭化窯及用該窯生產木炭的方法，以解決現有炭化窯炭化紅柳灌木成本相對較高，單窯容量小、炭化周期長的問題。它包括窯體、窯底、凈化系統、排煙系統，排煙系統包括進氣口、出煙口、強力引風機、煙囪，凈化系統為主排煙凈化道，所述窯體為露天坑式，所述排煙系統還包括窯底排煙系統，窯底排煙系統包括窯底橫排煙槽、窯底豎排煙槽、煙道墻體、煙道墻體豎排煙道。本發明生產木炭的方法包含分級炭化、上點火強制下燃法炭化步驟炭化，出窯的木炭進行分級加工。本發明單窯容積大、炭化均勻、炭化成本低。
文檔編號C10B57/00GK102618306SQ201110031348
公開日2012年8月1日 申請日期2011年1月28日 優先權日2011年1月28日
發明者于學霞, 張晶榮, 楊興忠, 白會生 申請人:于學霞, 張晶榮