用玉米芯生產植物炭的方法和裝置的製作方法
2023-05-18 08:53:26
專利名稱：用玉米芯生產植物炭的方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用玉米芯生產冶金、化工等領域使用植物炭的方法和設備。
目前冶金、化工、民用的木炭都是用木材生產的。其生產過程是將木材裝入窯中，點火加熱，然後隔絕空氣，進行乾餾，最後加水冷卻。國外生產植物炭也都是採用木材隔絕空氣乾餾的方法製得。一般是先把木材裝入爐內封閉後，在爐子外部加熱，使木材在爐內乾餾放出煤氣和木焦油，乾餾後得到木炭，出爐後加水冷卻熄焰。
木材是短缺物質，每年用於生產木炭需要大量木材。
本發明的目的是要提供一種新型植物炭，它不但能代替木炭，而且可以降低成本，節省木材。本發明還提供了生產玉米芯炭的方法和裝置。
本發明是這樣實現的玉米芯即是玉米棒脫粒後的產物，主要成份是碳。經曬乾的玉米芯(含水份6～12%)投入有一定溫度的碳化爐內，首先將水份繼續乾燥掉。隨溫度的繼續升高，玉米芯內的揮發份開始放出，這就是乾餾過程。乾餾必須在還原性氣氛和一定溫度下進行，並要有足夠的時間。玉米芯乾餾溫度為600～1000℃，時間為40～60分鐘。乾餾後的玉米芯剩下固定炭。但此時的炭不緻密，強度低。為增加炭的強度和緻密性必須在還原性氣氛下保溫一段時間，即進行碳化。碳化溫度應在600℃以下，時間為30分鐘以上。溫度越高，時間可越短。以上過程是在碳化爐內連續進行的。碳化好的玉米芯由碳化爐的出料口排出，並快速冷卻，以防氧化。冷卻後的玉米芯炭再經乾燥(使含水量不超過5%)就可以包裝入庫了。這時的玉米芯炭，含碳90%，灰分5%，水份5%左右，發熱量為6500～7000千卡/公斤。
玉米芯碳化爐為明焰式直接加熱的豎爐。爐體呈園筒形，兩端細，中間粗，以便於排煙和出料。爐體由外向內分別由鋼板、保溫層和耐火磚層組成。沿爐體高度布置有多層送風管，每層送風管都有多個風口通入爐內，風口與爐壁相垂直或沿爐壁切線方向引入。每個風口都有風閥來調節風量。各層送風管同送風支管連接，送風支管與送風總管連接，送風總管與風機連接，來完成向爐內送風(空氣)的任務。爐體上部為進料口，玉米芯由此入爐。為便於排煙而安裝有煙囪。爐體下部為出料口，玉米芯炭由此口排出。為排料方便可以把爐體用立柱支起，也可在爐底下方開有地坑。出料口除開爐和出料外，都需要密封，防止空氣進入。本發明採用密封箱來實現出料口的密封。密封箱是用鋼板焊成一面開口的箱體，在開口的周圍焊上封槽，槽內裝有水或細砂等，在出料口周圍的爐底鋼板上焊一圈與密封槽尺寸相適應的密封刀。密封時將密封箱升高，使爐底上的密封刀插入密封槽內，而達到密封。出料時，將密封箱下降，使密封刀離開密封槽，再把密封箱移走。抽出爐條，將料放入料車內並進行水冷，然後再經乾燥脫水、包裝入庫。
為了便於觀察爐內情況和料面高度，在爐身不同高度上留有多個觀察孔。
在開爐時，先投入爐內少量玉米芯，由出料口處點火，溫度升高後，不斷向爐內投玉米芯，並將出料口密封，把第一層送風口打開，向爐內送風，爐內的玉米芯不斷被乾燥和乾餾，乾餾放出的揮發份約含有CO25%，H24%，CH410%的氣體，該氣體與風口送入的氧氣反應，進行燃燒並放出大量的熱，使後投入的玉米芯又被乾燥和乾餾。生產中不需向爐內供給其它能源，只靠玉米芯乾餾產生的氣體便可完成乾燥、乾餾和碳化所需的溫度。燃燒的煙氣由進料口上的煙囪排出爐外。隨投料的不斷增加，爐內料柱不斷升高，當料面接近第一層風口時，要關閉第一層風口，同時打開第二層風口送風。這時第一層風口的下部分處於還原性氣氛，使玉米芯更好的乾餾和碳化。當料面接近第二層風口時，再打開第三層風口，關閉第二層風口……直到最後一層風口。這時底部的玉米芯已經碳化好了，就可打開密封箱，抽出爐條進行出料了。
在生產中，沿爐身高度從上至下，爐膛內可分為三個反應帶1.在爐料以上的爐膛空間為燃燒加熱帶，揮發份在此帶燃燒放熱，溫度為1100～1300℃。2.料柱的上部是乾燥、乾餾帶，溫度為600～1000℃。3.料柱的下部為碳化帶，溫度600～800℃。各帶高度是隨爐內料柱高度變化而變化的。如剛開爐時，爐內大部份空間為燃燒加熱帶，乾燥、乾餾帶很小，碳化帶還沒形成。隨著向爐內不斷投料，料柱逐漸升高，則燃燒加熱帶縮小，乾燥乾餾帶增加，碳化帶形成並且逐漸增高。到出料時，燃燒加熱帶高度約為爐膛總高度的1/3～1/4。乾燥、乾餾帶高度是料柱高度的1/3～1/4;碳化帶是料柱高度的2/3～3/4。所以出料時把碳化帶的料出淨即可。
本發明利用農產品的廢物-玉米芯來生產合格的植物炭代替木炭，可以節省大量木材，原料來源豐富，而且價格便宜，生產工藝簡單，設備少而且容易掌握和操作，產量高、不耗能、不汙染環境，是一項很有發展前途的產品。
發明的具體結構由以下的實施例及其附圖給出。
圖1是根據本發明提出的用玉米芯生產植物炭的裝置的示意圖。
圖2是根據本發明提出的出料口密封結構的示意圖。
下面結合圖1和圖2詳細說明本發明提出的用玉米芯生產植物炭的方法和裝置的細節及工作情況。
日產一噸玉米芯炭的碳化爐為園筒形，由外向內分別為5毫米厚鋼板、10毫米石棉板、65毫米矽澡土磚、230毫米粘土磚組成的爐牆(5)，爐體由4根鋼立柱(1)支起，用地腳螺釘固定在基礎上。爐子外徑1.5米，內徑0.87米，進料口(6)和出料口直徑0.5米，爐膛總高度2.6米，其中直筒部分高1.6米，上下收縮部份高度各為0.5米，爐子總高3.1米，煙囪(7)高度為3米。爐體外有四層送風管，每層送風管有四個風口(9)、(10)、(11)、(12)通入爐內，其中兩個風口的中心線與爐壁相垂直，另兩個風口中心線與爐壁成切線供風，使爐內火焰成旋轉燃燒。風口直徑25毫米，支管(4)直徑50毫米，總風管(2)直徑100毫米。鼓風機風壓為350毫米水柱，風量為每小時250立方米。沿爐身高度等距離設置四個觀察孔(8)，直徑為15毫米，不觀察時用石棉繩堵嚴。
出料口用密封箱密封，如圖2所示。密封箱是用2毫米厚鋼板焊成一面開口的箱體(14)，在開口的周圍焊上水封槽(15)，槽內裝有水(18)，在開口的周圍的爐底鋼板(17)上焊一圈與密封槽尺寸相適應的密封刀(16)。密封時，將箱體(14)抬起，使爐底上的密封刀(16)插入密封槽內的水(18)中，而達到密封的目的。
開爐時，將曬乾的玉米芯從碳化爐的進料口(6)投入爐內的爐條(13)上。料高達到300毫米時，打開密封箱(14)，從爐條下部用火把點火，當燃燒正常以後，打開第一層送風管(12)上的風閥(3)，向爐內送風。同時抬高密封箱(14)，將出料口密封好。通過觀察孔(8)觀察爐內狀況，根據爐內燃燒情況，連續或間斷向爐內投料。爐內料面不斷升高，當料面接近第一層送風管(12)時，打開第二層送風管(11)的閥門(3)送風。同時關閉第一層送風管(12)的閥門(3)。這時第一層送風管以下的玉米芯開始乾餾和碳化。隨著玉米芯的投入，爐內料面不斷升高，當料面接近第二層送風管(11)時，關閉第二層送風管閥門(3)，打開第三層送風管(10)閥門(3)進行送風，可根據爐內溫度來調節送風量。當爐內料面接近第四層送風管時，停止加料，準備出炭。
出炭時，首先打開密封箱，將料車對準出料口，抽出3～4根爐條(13)，碳化好的玉米芯炭便落入料車內，同時迅速噴水冷卻，以減少燒損。當料面下降到原高度的四分之一或三分之一時，或發現有生炭出爐時，便停止出料。把爐條(12)插入，抬起密封箱(14)，將密封刀(16)插入密封槽(15)中，對出料口進行密封。這時向爐內開始投料，並打開第一層送風管閥門(3)，關閉第四層送風管閥門。重複上述操作。
爐子上料是料筐滑輪上料，人工向爐內布料。
權利要求
1.一種新型植物炭，其特徵是以玉米芯為原料生產出玉米芯炭。
2.用玉米芯生產玉米芯炭的方法，其特徵是在還原氣氛下進行a、玉米芯乾餾溫度為600～1000℃，時間為40～60分鐘;b、玉米芯碳化溫度為600～800℃，時間為20～30分鐘。
3.用玉米芯生產玉米芯炭的生產裝置，其特徵是明焰式直接加熱豎爐，爐體呈園筒形，兩端細，中間粗，爐頂為進料口，爐底為出料口，爐體上設有進風管。
4.根據權利要求3所述的裝置，其特徵是沿爐體高度布置有多層送風管，每層送風管都有多個風口通入爐內。
5.根據權利要求4所述的裝置，其特徵是風口與爐壁相垂直或沿爐壁切線方向引入。
6.根據權利要求3所述的裝置，其特徵是使用密封箱對爐體實施密封。
7.根據權利要求6所述的裝置，其特徵是爐底的密封刀插入箱體密封槽的水或細砂中。
全文摘要
本發明提供了用玉米芯生產玉米芯炭的方法和設備。玉米芯炭可代替木炭，廣泛用於冶金、化工和民用。將玉米芯投入明焰式直接加熱碳化豎爐中，利用玉米芯放出的熱量進行乾燥、乾餾和碳化，由爐底出玉米芯炭，可連續生產。具有成本低，生產效率高，不用燃料的優點，可以節省大量木材。特別適於農村中小企業生產。
文檔編號C10B53/02GK1041384SQ8810681
公開日1990年4月18日 申請日期1988年9月17日 優先權日1988年9月17日
發明者馬恩甲, 於紹文, 王殿秀 申請人:東北工學院