專利名稱：一種帶有煙道管的干餾炭化爐的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種炭化爐，具體涉及一種用于木炭生產的帶有煙道管的干餾炭化爐。
背景技術：
木材或木質原料在隔絕空氣的情況下，在一定的溫度下分解，生成木炭，副產物包括木焦油、木醋液、木煤氣。木炭是保持木材原有構造和孔內殘留焦油的不純的無定形碳。廣泛地用作工業冶金還原劑和燃料，在水質凈化、污染物吸附、導電和電磁屏蔽等領域也發揮著重大作用。木焦油在獸藥中是一種有用的產品，還可以作為防腐劑、木材保存劑和填隙材料。木醋液的組成極其復雜，其主要成分為水、醋酸、甲醇和丙酮等，主要用作防治病蟲害、農作物葉面噴施、改良土壤、人體保健等。木煤氣主要成分為一氧化碳、氫氣和甲烷等，熱值大約為5000kcal/m3，是可替代液化氣等的民用可再生清潔能源。因此，這些木材熱解產品在市場的需求量日益增加。目前的木炭生產絕大多數采用土法燒制工藝，在土制或磚制窯中通過燃燒一部分原料，使窯內達到炭化溫度，然后悶爐。優點是投資少，但有木炭質量不穩定、生產周期長、副產品不能回收、對環境污染等缺點。隨著科技的進步，人們開始逐漸采用干餾工藝。把木質原料放置在密閉的鋼制爐體內，在爐體外設有加熱爐膛，通過外加燃料燃燒加熱爐體，使爐內的原料溫度上升，進而炭化，并通過引出的管道收集副產物。 如中國專利ZL200810019302. 8公開了一種生產生物質干餾炭和生物質燃氣的方法及快速熱解炭化爐，具體為在同一爐內干餾炭化室的中心部位設置氣化反應室，并在爐頂部設置一個加料管口，通過該加料管口向爐內氣化反應室和干餾炭化室加料，待兩室物料加滿；關閉加料密封閥，打開設置在氣化反應室底部的進空氣管口，啟動設置在爐外的負壓羅茨風機，而后開啟設置在氣化反應室下部的爐門；點燃氣化反應室下部的氣化物料，關好爐門；在爐外負壓羅茨風機的作用下，抽吸爐內氣化室中所產生500-700C。高溫缺氧的燃氣，通過設置在氣化反應室上部的燃氣擴散口擴散到氣化反應室周邊的干餾炭化室中，將炭化物料干餾成生物質炭；生物質炭進入設置在干餾炭化室的下部集炭室內，通過設置在集炭室底部刮炭板將生物質干餾炭刮入設置在集炭室底部的出炭管口排出爐外即成生物質干餾炭產品。上述炭化爐還存在許多缺點，如傳熱效率低，燃料消耗大，靠近爐體中央的經常有夾生現象；由于裝料多，下層的木炭容易壓碎等。
實用新型內容本實用新型的目的在于，針對上述現有技術的不足，提供一種用于木材熱解的帶有煙道管的干餾炭化爐。為實現上述目的，本實用新型采用如下技術方案[0009]本實用新型所述的帶有煙道管的干餾炭化爐，包括爐膛及位于爐膛內的干餾釜，所述干餾釜與爐膛之間的間隙構成位于爐膛底部的燃燒室及爐膛內側的煙道，所述的干餾釜由干餾釜體與干餾釜蓋組成，干餾釜體內設有從底部插入并從干餾釜體側面穿出的呈倒L型的煙道管；及能自由取放的物料架；所述干餾釜體外壁上設有改變煙道結構的外翅片。所述的煙道管為f200根，煙道管的總橫截面積與干餾釜體橫截面積的比值為1/200 1/50。本實用新型所述的煙道管設置在干餾釜體中部，數量可以為廣200根，具體依據煙道管的尺寸而定。滿足煙道管的總橫截面積與干餾釜體橫截面積的比值為l/20(Tl/50，能夠獲得理想的傳熱效果。其中優選煙道管為4 10根，煙道管的總橫截面積與干餾釜體橫截面積的比值為1/125 2/125。所述倒L型煙道管由金屬軟管連接的豎直煙道管及橫煙道管構成，具體是豎直煙道管從干餾釜體底部豎直插入，在靠近干餾釜體頂部轉為橫煙道管并從干餾釜體側面穿出。該設計能夠避免溫差應力對干餾釜體及煙道管本身的破壞，從而延長了整個干餾炭化爐的壽命。本實用新型所述的外翅片為設置在干餾釜體外壁上的若干個環狀翅片，任意相鄰兩環狀翅片分別設有位置相錯的缺口，相鄰翅片的間隔D占釜體總長度的59^100%，優選109^50%，所述外翅片通過該缺口與爐膛內壁構成繞干餾釜體盤旋迂回的煙道。當燃料在爐膛底部的燃燒室燃燒時，產生的高溫煙氣沿煙道上升，本實用新型在干餾釜體外壁上設置若干個帶缺口的環狀翅片后，高溫煙氣經由上述缺口沿煙道整體呈S形上升，煙氣與干餾釜體充分接觸后從爐膛上部排空。這種翅片的設置增加了換熱面積，有利于木質原料的炭化，獲得高質量的成品。上述任意相鄰兩環狀翅片均設有位置相錯的缺口，兩缺口的角度可以為相同或不同，并以不低于30°為宜，優選 90° 180°，最優選為180°，此時高溫煙氣能夠與干餾釜進行更充分的熱交換。作為本實用新型的另一種實施方式，所述的外翅片還可以為設置在干餾釜體外壁上的螺旋式翅片，所述的螺旋式翅片與爐膛內壁構成繞干餾釜體螺旋的煙道。燃燒室產生的高溫煙氣沿螺旋式的煙道上升，與干餾釜體進行充分的熱交換。為了進一步優化煙道結構，提高高溫煙氣與干餾釜體熱交換的效率，發明人對外翅片高度h為爐膛與干餾釜側部外壁間距L的比值也進行了針對性研究。本實用新型所述的外翅片可以垂直于干餾釜體外壁設置，也可以與其呈一定的傾角設置。本實用新型優選所述外翅片高度h為爐膛與干餾釜側部外壁間距L的109^100%，更優選該比值為859^95%。此時，外翅片與爐膛、干餾釜形成的煙道能夠實現傳熱效率的最優化。本實用新型所述的干餾炭化爐還可以在干餾釜體內進一步設置內翅片，所述的內翅片為在干餾釜內壁上縱向設置若干個軸對稱分布翅片，相鄰翅片的夾角為1(T180°，優選3(Tl20°。所述內翅片與干餾釜優選等高。為了防止木炭擠壓破碎，同時保證較高的成炭率，本實用新型棄用了常規直接將木質原料堆積在干餾釜內的技術方案，在干餾釜內增設一物料架，物料架尺寸與干餾釜體內部形狀相匹配，并設有2 200層格柵板，優選3 30層，更優選4 10層，格柵板上設有與內翅片位置和數量相同的豁口。使用時，將木質原料均勻放置于不同層的格柵板上，再將物料架整體吊進干餾釜內進行炭化，內翅片及格柵板將干餾釜體分隔呈若干個獨立的空間，不但可以防止木炭擠壓破碎導致的浪費，還能方便卸料，使生產率得到整體提高。本領域技術人員知道，炭化過程中，干餾釜與爐膛的容積比對木質原料的炭化過程存在較大的影響，該比值越大，說明干餾釜內能處理的木質原料更多，但燃燒區和煙道的空間太小導致傳熱效率下降，影響生產率；該比值越小，燃燒區和煙道的空間越大，則越有利于提高傳熱效率，但由于干餾釜容積較小，必然會導致產率下降。為了獲得最佳的傳熱效果兼及最高產率，發明人對干餾釜與爐膛的容積比作出了進一步限定，優選為409^96%，更優選70% 90%，此時的炭化過程最理想。此外，本實用新型所述的干餾釜蓋上還設有便于收集副產物的排氣口及溫度測量口，方便用戶及時檢測干 餾釜內的溫度，精確控制炭化過程。干餾釜蓋與干餾釜體之間的連接方式為本領域技術人員所知，優選采用法蘭密閉。所述干餾釜底部還設有進氣口，當炭化反應結束后，可以從底部的進氣口通入冷空氣，使其與干餾釜體接觸進行熱交換，使內部的木炭迅速冷卻卸料，提高了生產效率。進氣口具體的設置為本領域技術人員所掌握，以能夠實現迅速冷卻木炭為準。使用時，先將待炭化的木質原料進行粉碎，脫水等預處理，然后將處理后的木質原料置于物料架上，將物料架整體放入干餾釜；引燃爐膛底部的燃料，生成的高溫煙氣沿外翅片與爐膛內部構成的盤旋煙道或干餾釜體底部的煙道管上升，實現木質原料的炭化，炭化結束后，將物料架從干餾釜內取出，經收集即得成品。更具體地，本實用新型還提供了利用上述干餾炭化爐對木質原料進行炭化的具體應用方法，該方法具體包括如下步驟(I)將待炭化的木質原料分揀除去雜質，再截成長度小于30cm，截面積小于60cm2的小塊；(2)將分篩后的木質原料進行烘干脫水，控制水分含量為< 20% ；(3)將脫水后的木質原料置于物料架上，將物料架整體放入干餾釜，再扣上釜蓋進行密閉；(4)引燃爐膛底部的燃料，生成的高溫煙氣沿外翅片與爐膛內部構成的盤旋煙道上升，所述高溫煙氣的溫度為50(T700°C，炭化時間為3飛h ；(5)炭化結束后，將物料架從干餾釜內取出，經收集即得成品。采用上述技術方案，本實用新型的優點在于1、煙道管及內外翅片的設置能夠使干餾釜內的木質原料加熱均勻，杜絕了夾生現象。同時內外翅片均提高了換熱效率，減少了燃料消耗，降低了加熱時間，提高了得炭率，并穩定了木炭質量。2、反應完畢后，可以冷空氣從爐膛底部通入，和干餾釜體接觸換熱，使內部的木炭迅速冷卻卸料，提高了生產效率。3、物料架的特殊結構進一步保證了成炭率和生產效率。產品木炭中炭粉(粒徑彡IOmm)的含量由10%左右降低至幾乎沒有。達到相同的木炭產品質量的炭化時間節省約50%。4、本實用新型所述的干餾炭化爐適用范圍廣，可適用于果木、硬雜木、竹材、農林廢棄物(秸桿、果殼、鋸木屑等)所有木質原料的炭化生產。
圖1是本實用新型實施例1干餾炭化爐的結構示意圖；圖2是圖1中的A-A剖視圖；圖3是實施例1中物料架剖視圖；圖4是圖3的B-B剖視圖；圖5是本實用新型實施例2干餾炭化爐的結構示意圖； 圖6是圖5中的A-A剖視圖；圖7是實施例2中物料架剖視圖；圖8是圖7的B-B剖視圖；主要附圖元件說明I爐膛、2干餾釜體、21金屬軟管、22外翅片、23內翅片、24煙道管、3干餾釜蓋、31排氣口、32溫度測量口、4物料架。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型做進一步描述。實施例1如圖1所示的干餾炭化爐，包括爐膛I及位于爐膛內的干餾釜，所述干餾釜與爐膛I之間的間隙構成位于爐膛I底部的燃燒室及爐膛I內側的煙道(圖中未標示)。干餾釜由干餾釜體2與干餾釜蓋3組成，在干餾釜體2的中部，均布了 6根從底部插入的，在靠近干餾釜體頂部轉為橫向并從干餾釜體2側面穿出的呈倒L型的煙道管24 ;煙道管24的總橫截面積與干餾釜體2橫截面積的比值為3/200。干餾釜體內還設有能自由取放的物料架4 ；(參見圖3)，干餾釜體2外壁上設有改變煙道結構的外翅片22。其中爐膛I由耐火磚砌成圓柱形，干餾釜體2為耐高溫鋼制的空心圓柱體，底部焊橢圓形封頭，并設有進氣口。干餾釜蓋3為橢圓形封頭形式，和干餾釜體2通過法蘭密閉，中心開圓形排氣口 31，邊上設有深入釜內的熱電偶作為溫度測量口 32。圓柱體外沿高度方向均布7個圓環性外翅片22，上下相鄰的兩外翅片22間的缺口角度均為180°。外翅片22高度h為爐膛I與干餾釜外壁間距L的90%。如圖2所示，干餾釜內部以其中心軸為中心，跨中對稱均布6個長方形內翅片2-3，相鄰夾角60°，其高度和干餾釜相同。本實施例中，干餾釜與爐膛I的容積比為80%。如圖3和圖4所示。物料架4尺寸與干餾釜體2內部形狀匹配，呈圓柱形，由鋼管組成支架，本實施例中，物料架4設有7層分支架，每層支架鋪設格柵網，每層格柵網開6個和內翅片23位置相同的豁口。使用時，先將待炭化的木質原料進行粉碎，脫水等預處理，然后將處理后的木質原料置于物料架上，將物料架整體放入干餾釜；引燃爐膛底部的燃料，生成的高溫煙氣沿外翅片與爐膛內部構成的盤旋煙道或干餾釜體底部的煙道管上升，實現木質原料的炭化，炭化結束后，將物料架從干餾釜內取出，經收集即得成品。實施例2如圖5所示的干餾炭化爐，包括爐膛I及位于爐膛內的干餾釜，所述干餾釜與爐膛I之間的間隙構成位于爐膛I底部的燃燒室及爐膛I內側的煙道(圖中未標示)。干餾釜由干餾釜體2與干餾釜蓋3組成，在干餾釜體2的中部，均布了 4根從底部插入的，在靠近干餾釜體頂部轉為橫向并從干餾釜體2側面穿出的呈倒L型的煙道管24 ;煙道管24的總橫截面積與干餾釜體2橫截面積的比值為1/125 ;干餾釜體內還設有能自由取放的物料架4 ；(參見圖3)，干餾釜體2外壁上設有改變煙道結構的外翅片22。如圖6所示，爐膛I由耐火磚砌成矩形。干餾釜體2為耐高溫鋼制的空心矩形體，干餾釜蓋3為錐形封頭形式，和干餾釜體2通過法蘭密閉，中心開圓形排氣口 31，邊上設有深入釜內的熱電偶作為溫度測量口 32。干餾釜體2外沿高度方向均布5個矩形環狀外翅片22，上下相鄰兩外翅片22間的缺口角度為180°。外翅片22高度h為爐膛I與干餾釜外壁間距L的85%。如圖6所示，干餾釜內部以其中心軸為中心，跨中對稱均布4個長方形內翅片23，相鄰夾角90°，其高度和干餾釜相同。本實施例中，干餾釜與爐膛I的容積比為70%。如圖7和圖8所示，物料架4尺寸與干餾釜體2內部形狀匹配，呈矩形。由鋼管組成支架，本實施例中，物料架4設有4層分支架，每層支架鋪設格柵網，每層格柵網開4個和內翅片23位置相同的豁口。使用時，先將待炭化的木質原料進行粉碎，脫水等預處理，然后將處理后的木質原料置于物料架上，將物料架整體放入干餾釜；引燃爐膛底部的燃料，生成的高溫煙氣沿外翅片與爐膛內部構成的盤旋煙道或干餾釜體底部的煙道管上升，實現木質原料的炭化，炭化結束后，將物料架從干餾釜內取出，經收集即得成品。實施例3與實施例1相比，區別點僅在于本實施例中，圓柱體外沿高度方向均布10個圓環性外翅片22，上下相鄰的兩外翅片22間的缺口角度均為90°。外翅片22高度h為爐膛I與干餾釜外壁間距L的95%。干餾釜內部跨中均布2個長方形內翅片23，相鄰夾角180°，其高度和干餾釜相同。干餾釜與爐膛I的容積比為90%。物料架4設有2層分支架，每層支架鋪設格柵網，每層格柵網開2個和內翅片23位置相同的豁口。實施例4與實施例1相比，區別點僅在于本實施例中，圓柱體外沿高度方向均布2個圓環性外翅片22，上下相鄰的兩外翅片22間的缺口角度為45°、90°或135°。外翅片22高度h為爐膛與干餾釜外壁間距L的100%。干餾釜內部跨中均布10個長方形內翅片23，相鄰夾角36°，其高度和干餾釜相同。干餾釜與爐膛I的容積比為96%。物料架4設有30層分支架，每層支架鋪設格柵網，每層格柵網開10個和內翅片23位置相同的豁口。實施例5與實施例2相比，區別點僅在于本實施例中，所述的外翅片22為設置在干餾釜體2外壁上的螺旋式翅片，該螺旋式翅片與爐膛內壁構成繞干餾釜體2螺旋的煙道。炭化過程中，高溫煙氣沿螺旋狀煙道上升，與干餾釜進行熱交換。實施例6與實施例2相比，區別點僅在于本實施例中，煙道管24為10根，煙道管2-4的總橫截面積與干餾釜體2橫截面積的比值為2/125。實施例7[0068]與實施例2相比，區別點僅在于本實施例中，煙道管24為100根，煙道管2_4的總橫截面積與干餾釜體2橫截面積的比值為1/50。實施例6本實施例提供了利用上述干餾炭化爐對木質原料進行炭化的具體應用方法，該方法具體包括如下步驟(I)將待炭化的木質原料分揀除去雜質，再截成長度為2(T25cm，截面積小于60cm2的小塊；(2)將分篩后的木質原料進行烘干脫水，控制水分含量為15 18% ；(3)將脫水后的木質原料置于物料架上，將物料架整體放入干餾釜，再扣上釜蓋進行密閉；(4)引燃爐膛底部的燃料，生成的高溫煙氣沿外翅片與爐膛內部構成的盤旋煙道上升，所述高溫煙氣的溫度為60(T 620°C，炭化時間為4. 5h ；(5 )炭化結束后，將物料架從干餾釜內取出，經收集即得成品。實施例7本實施例提供了利用上述干餾炭化爐對木質原料進行炭化的具體應用方法，該方法具體包括如下步驟(I)將待炭化的木質原料分揀除去雜質，再截成長度為25 30cm，截面積小于60cm2的小塊；(2)將分篩后的木質原料進行烘干脫水，控制水分含量為18 20% ；(3)將脫水后的木質原料置于物料架上，將物料架整體放入干餾釜，再扣上釜蓋進行密閉；(4)引燃爐膛底部的燃料，生成的高溫煙氣沿外翅片與爐膛內部構成的盤旋煙道上升，所述高溫煙氣的溫度為50(T520°C，炭化時間為6h ；(5)炭化結束后，將物料架從干餾釜內取出，經收集即得成品。實施例8本實施例提供了利用上述干餾炭化爐對木質原料進行炭化的方法，該方法具體包括如下步驟(I)將待炭化的木質原料分揀除去雜質，再截成長度為15 20cm，截面積小于60cm2的小塊；(2)將分篩后的木質原料進行烘干脫水，控制水分含量為1(T15% ；(3)將脫水后的木質原料置于物料架上，將物料架整體放入干餾釜，再扣上釜蓋進行密閉；(4)引燃爐膛底部的燃料，生成的高溫煙氣沿外翅片與爐膛內部構成的盤旋煙道上升，所述高溫煙氣的溫度為68(T700°C，炭化時間為3h ；(5)炭化結束后，將物料架從干餾釜內取出，經收集即得成品。上述實施例中的實施方案可以進一步組合或者替換，且實施例僅僅是對本實用新型的優選實施例進行描述，并非對本實用新型的構思和范圍進行限定，在不脫離本實用新型設計思想的前提下，本領域中專業技術人員對本實用新型的技術方案作出的各種變化和改進，均屬于本實用新型的保護范圍。
權利要求1.一種帶有煙道管的干餾炭化爐，包括爐膛及位于爐膛內的干餾釜，所述干餾釜與爐膛之間的間隙構成位于爐膛底部的燃燒室及爐膛內側的煙道，其特征在于所述的干餾釜由干餾釜體與干餾釜蓋組成，干餾釜體內設有從底部插入并從干餾釜體側面穿出的呈倒L型的煙道管；及能自由取放的物料架；所述干餾釜體外壁上設有改變煙道結構的外翅片。
2.根據權利要求1所述的干餾炭化爐，其特征在于所述的煙道管為f200根，煙道管的總橫截面積與干餾釜體橫截面積的比值為l/20(Tl/50。
3.根據權利要求1所述的干餾炭化爐，其特征在于所述的外翅片為設置在干餾釜體外壁上的若干個環狀翅片，任意相鄰兩環狀翅片分別設有位置相錯的缺口，相鄰翅片的間隔D占釜體總長度的59TlOO%，所述外翅片通過該缺口與爐膛內壁構成繞干餾釜體盤旋迂回的煙道。
4.根據權利要求1所述的干餾炭化爐，其特征在于所述的外翅片為設置在干餾釜體外壁上的螺旋式翅片，所述的螺旋式翅片與爐膛內壁構成繞干餾釜體螺旋的煙道。
5.根據權利要求1所述的干餾炭化爐，其特征在于所述外翅片在水平方向上的投影長高度h為爐膛與干餾釜側部外壁間距的109Γ100%。
6.根據權利要求1所述的干餾炭化爐，其特征在于所述的干餾釜體內壁上縱向設置若干個呈軸對稱分布的內翅片，相鄰翅片的夾角為1(Γ180°。
7.根據權利要求6所述的干餾炭化爐，其特征在于所述的物料架上設有2 200層格柵板，格柵板上設有與內翅片位置和數量相同的豁口。
8.根據權利要求1所述的干餾炭化爐，其特征在于所述干餾釜與爐膛的容積比為409^96%。
9.根據權利要求1所述的干餾炭化爐，其特征在于所述的干餾釜蓋上設有排氣口及溫度測量口。
10.根據權利要求1所述的干餾炭化爐，其特征在于所述的干餾釜底部設有進氣口。
專利摘要本實用新型公開了一種帶有煙道管的干餾炭化爐，包括爐膛及位于爐膛內的干餾釜，所述干餾釜與爐膛之間的間隙構成位于爐膛底部的燃燒室及爐膛內側的煙道，所述的干餾釜由干餾釜體與干餾釜蓋組成，干餾釜體內設有從底部插入并從干餾釜體側面穿出的呈倒L型的煙道管；及能自由取放的物料架；所述干餾釜體外壁上設有改變煙道結構的外翅片。本實用新型通過煙道管、內外翅片及物料架的設置，使干餾釜內的木質原料加熱均勻，杜絕了夾生現象，同時提高了換熱效率，減少了燃料消耗，提高了得炭率，并穩定了木炭質量。此外，本實用新型所述的干餾炭化爐結構簡單，可適用于果木、硬雜木、竹材、農林廢棄物等所有木質原料的炭化生產，可推廣性強。
文檔編號C10B57/10GK202865166SQ20122051023
公開日2013年4月10日 申請日期2012年9月29日 優先權日2012年9月29日
發明者司繼松, 魏治, 李星 申請人:藍星(北京)化工機械有限公司