專利名稱：一種組合式生物質(zhì)顆粒炭化爐及其制炭方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)機械領(lǐng)域，特別涉及一種利用農(nóng)林廢棄生物質(zhì)顆粒生產(chǎn)生物質(zhì)顆 粒炭的組合式炭化爐及其制炭方法。
背景技術(shù)：
生物質(zhì)資源具有來源廣泛、易集中處理、低污染、可再生等特點，應(yīng)用潛力巨大。據(jù) 統(tǒng)計，我國僅作物秸稈一項，資源總量就已超過7億噸。但是，其中約有33-40%被廢棄在田 間或露天焚燒，不僅造成了生物質(zhì)資源的嚴重浪費，破壞了土壤結(jié)構(gòu)、使生產(chǎn)能力下降，還 導(dǎo)致了嚴重的環(huán)境污染，威脅交通運輸和人們的生產(chǎn)、生活安全。將這些廢棄的生物質(zhì)資源 通過炭化技術(shù)制備成生物炭加以多元化開發(fā)利用，可以在很大程度上解決可持續(xù)發(fā)展、節(jié) 能降耗、環(huán)境保護與治理等領(lǐng)域面臨的復(fù)雜問題，有助于構(gòu)建低碳高效經(jīng)濟發(fā)展模式，對保 障國家環(huán)境、能源、糧食安全意義重大。目前，國內(nèi)外普遍采用的炭化工藝主要有兩種其一是采用破碎擠壓制棒處理后 全封閉高溫炭化爐干餾工藝。在擠壓制棒過程中，對原料本身具有的多微孔結(jié)構(gòu)產(chǎn)生實質(zhì) 性破壞，不但炭化難度因密度增加而提高、能耗較大，且以此類炭棒為初級產(chǎn)品進行深加 工，還需要重新粉碎。這一系列的加工過程不但使生物炭的組織結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，吸附能 力減弱，而且工藝復(fù)雜，生產(chǎn)成本增加。其二是用明焰式直接加熱高溫炭化豎爐生產(chǎn)，可直 接投放不經(jīng)任何加工的原料，即不必破碎擠壓制棒，但生產(chǎn)出的炭規(guī)格不一，且灰分含量較 高，炭質(zhì)和炭量難以保證，也不便于后期深加工。上述兩種工藝都需要在600-100(TC高溫條 件下進行，對炭化爐的要求較高，需要額外投入的能源較多，生產(chǎn)工藝相對復(fù)雜，生產(chǎn)成本 較高。受到秸稈等原料“運距遠、運費高”等成本問題的制約，現(xiàn)有的使用上述大型固定式 設(shè)備的“集中制炭型”生產(chǎn)模式已經(jīng)越來越難以滿足生物炭產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求。近年來，隨著半封閉式炭化爐缺氧干餾新工藝的出現(xiàn)，低成本簡易制炭技術(shù)終于 取得突破，如專利號是ZL200710086505.4的中國發(fā)明專利所描述的簡易顆粒炭化爐及其 制炭工藝。但是，該簡易炭化爐仍然采用固定式設(shè)計，出炭、清爐、維護操作不方便，不易搬 運，而且需要將農(nóng)林廢棄生物質(zhì)集中收集后炭化，增加了運輸成本，投料方式單一，安全性 較差，由此增加了勞動力投入成本，且生產(chǎn)過程需要水，難以在原材料產(chǎn)地就地炭化。本發(fā)明提供的炭化爐采用在^K)_45(TC條件下缺氧干餾分解工藝，對不同粒度的 生物質(zhì)顆粒進行直接亞高溫炭化，并用加料厚度來控制氧氣的供給量，在缺氧的條件下燃 燒炭化。用本發(fā)明生產(chǎn)的生物質(zhì)顆粒炭硬度小，孔隙度好，基本保留了原有生物質(zhì)顆粒的微 孔和良好的吸附性，加工性能良好，為后期的多元化產(chǎn)品開發(fā)與應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。與上述簡 易炭化爐相比，本發(fā)明提供的炭化爐為分體組合式設(shè)計，而且制炭過程中不需要水源。這些 設(shè)計與工藝方面的創(chuàng)新改變了現(xiàn)行生產(chǎn)模式、顯著降低生產(chǎn)成本、提高安全性。首先，炭化 爐拆裝方便，易于運輸，且不受水源限制，可以在廢棄生物質(zhì)產(chǎn)地就地制炭，將生產(chǎn)模式從 現(xiàn)行的農(nóng)林廢棄生物質(zhì)收集、儲運、異地集中炭化和深加工轉(zhuǎn)變?yōu)檗r(nóng)林廢棄生物質(zhì)在產(chǎn)地 就地炭化、集炭異地深加工或就地深加工，從根本上解決了原材料運輸?shù)某杀締栴}。其次，靈活的投料方式和爐體密封方式可在保證成品炭質(zhì)量的同時有效減少勞動力投入，爐體完 全封閉絕氧后自然降溫冷卻，無需夜間值守，安全性更高。第三，分體組合式的設(shè)計使出炭、 清爐、維護操作更加方便，顯著降低操作難度、改善生產(chǎn)條件。另外，本發(fā)明提供的炭化爐可 安排在野外生產(chǎn)，無需廠房、不用通風(fēng)設(shè)備，顯著降低成本。本發(fā)明提供的是一種拆裝方便、易于運輸、操作簡便的組合式半封閉缺氧干餾炭 化爐，以及一種與該炭化爐相匹配的，清潔、環(huán)保、高效、低成本的生物炭制備工藝，應(yīng)用前 景廣闊。

發(fā)明內(nèi)容
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種組合式生物質(zhì)顆粒炭化爐，該炭化爐包括底 座12、爐體4、頂蓋2、燃燒器5、轉(zhuǎn)門1、橫向排氣管10和縱向排氣管8 ；各組件采用分體式 設(shè)計，組合使用。為了便于組裝和固定，可增加爐體卡槽11、燃燒器卡槽9、套筒3以及合頁7。為了便于控制爐體內(nèi)的氧氣供應(yīng)量，在爐體下部近底座處設(shè)有兩個相對的進氣口 6和縱向排氣管8。更優(yōu)選的，爐體4、燃燒器5均為圓柱體，更利于爐體內(nèi)物料均勻燃燒，避免產(chǎn)生夾 生炭。各部件的優(yōu)選規(guī)格與尺寸為爐體4為雙層鋼板，用石棉絲做中間保溫夾層；爐體 為圓柱體形，高120cm，直徑120cm ；底座12呈長方形，長200cm、寬140cm ；橫向排氣管10為 圓柱體形，用鋼板制作，長90cm，直徑為14cm ；頂蓋2下部呈截圓錐形、直徑122cm ；上部呈 圓柱形，直徑30cm，高20cm ；圓形轉(zhuǎn)門1直徑30cm ；燃燒器5呈圓柱形，高60cm，直徑30cm， 燃燒器下部有一圓形開口，開口直徑為15cm，燃燒器用4mm厚的網(wǎng)狀鋼板制作。爐體卡槽11呈圓形，直徑126cm ；套筒長30cm，內(nèi)徑km，與水平面呈30度角。進氣口直徑14cm，附圓形進氣口蓋。本發(fā)明進一步提供了上述炭化爐在制炭方面的用途。本發(fā)明同時提供以農(nóng)林廢棄生物質(zhì)為原料，應(yīng)用上述炭化爐制備生物炭的方法， 包括選料、物料加工、爐體組裝、物料引燃、物料裝爐、扣蓋、封爐等步驟。所述的選料是指將農(nóng)林廢棄生物質(zhì)自然風(fēng)干或人工烘干；所述的農(nóng)林廢棄生物質(zhì) 是指玉米秸稈、玉米芯、花生殼、稻殼、稻草或生產(chǎn)用廢棄食用菌基質(zhì)中的一種或幾種，但并 不限于此。所述的物料加工是指可采用現(xiàn)有技術(shù)中的任何破碎方式將上述生物質(zhì)加工粉碎。所述的爐體組裝是指將炭化爐的組件組合在一起。所述的物料引燃是指將點燃的少量物料沿排氣管送入燃燒器，引燃其中的干燥物 料。所述的物料裝爐是指在物料引燃后，將其余物料續(xù)倒入爐體內(nèi)。所述的扣蓋是指在爐體裝滿物料后，將頂蓋扣在爐體頂部。所述的封爐是指在制炭過程中，用濕軟的泥土封閉炭化爐各組件間的接縫。在連續(xù)生產(chǎn)過程中上，還包括清爐步驟，所述的清爐是指將殘留在爐體或底座上 的炭粒清除；將排氣管內(nèi)的殘余物清除。
與現(xiàn)有的大型集中炭化爐、固定式簡易炭化爐相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點1、組合式設(shè)計，便于搬運，顯著降低原材料運輸成本。本發(fā)明開發(fā)的炭化爐采用組 合式設(shè)計，組裝、拆卸、運輸方便，既適于大規(guī)模集中生產(chǎn)，也適于一家一戶的小規(guī)模生產(chǎn)。 可方便地運輸?shù)皆牧袭a(chǎn)地，實現(xiàn)農(nóng)林廢棄物的就地炭化，將原材料運輸轉(zhuǎn)變?yōu)樯锾康?運輸，運輸成本顯著降低達70 %。2、無需能源、水源，生產(chǎn)成本和環(huán)境要求極低。本發(fā)明開發(fā)的制炭工藝無需外界能 源投入，僅依靠自燃完成炭化過程；炭化爐封閉后與氧氣隔絕，逐漸熄滅、冷卻。與現(xiàn)有的炭 化方法相比不需要能源投入，不需要水源冷卻降溫。不受能源、水源約束，對環(huán)境友好、安全 環(huán)保，可以在野外操作，不需要廠房、通風(fēng)設(shè)備等，生產(chǎn)成本低。3、炭化工藝靈活、簡便。本發(fā)明使用的組合式炭化爐可以一次性投料，也可以分層 分次投料。與全封閉炭化爐干餾工藝采用的一次性投料法相比，炭質(zhì)均勻，無“夾生顆?！保?質(zhì)量好；與固定式半封閉簡易炭化爐采用的分次分層投料法相比，本發(fā)明提供的制炭工藝 無需夜間值守，勞動力成本顯著降低。4、炭質(zhì)好，加工性能好。與全封閉式炭化爐干餾分解工藝相比，本發(fā)明采用在 150-450°C條件下缺氧干餾分解工藝，對不同粒度的生物質(zhì)顆粒進行直接亞高溫炭化，制備 的生物炭基本保留了原有生物質(zhì)顆粒的微孔和良好的吸附性，更符合作緩釋肥、土壤改良 劑基質(zhì)，以及其他多元化產(chǎn)品原材料的要求。


圖1為組合式炭化爐結(jié)構(gòu)示意圖。其中(1).轉(zhuǎn)門，(2).頂蓋，(3).套筒，(4).爐體，(5).燃燒器，(6).進氣口， (7).合頁，(8).縱向排氣管，(9).燃燒器卡座，(10).橫向排氣管，(11).爐體卡槽，(12).底座。
具體實施例方式本發(fā)明提供的組合式半封閉亞高溫缺氧干餾炭化爐可使用農(nóng)林廢棄生物質(zhì)為原 料制備生物炭，但不限于農(nóng)林廢棄生物質(zhì)。組合式半封閉亞高溫缺氧干餾炭化爐可人工操 作、獨立運行，也可與原料傳送帶、攪拌器等設(shè)備配合使用。本發(fā)明提供的生物炭制備工藝簡單，采用在150-450°C條件下缺氧干餾分解工藝， 對不同粒度的生物質(zhì)顆粒進行直接亞高溫炭化，用加料厚度來控制氧氣的供給量，采用機 械設(shè)備自動控制缺氧條件或人工控制缺氧條件生產(chǎn)生物質(zhì)顆粒炭。優(yōu)選的，人工控制缺氧 條件。采用本發(fā)明提供的設(shè)備和工藝制備的生物炭基本保留了原有生物質(zhì)顆粒的微孔和良 好的吸附性，使其更符合作緩釋肥、土壤改良劑基質(zhì)，或直接制備炭化生物質(zhì)煤等。制炭過 程中產(chǎn)生的木醋等副產(chǎn)品可用作農(nóng)作物育苗床土調(diào)制劑、異味清除劑、土壤改良劑(降低 土壤PH值，提高土壤酸性)。本發(fā)明所提供的炭化爐，如圖1所示，包括轉(zhuǎn)門1、頂蓋2、爐體4、燃燒器5、進氣口 6、排氣管8和10、底座12等?？蓪⑴艢夤?和10與氣體冷凝系統(tǒng)連接，用于回收炭化爐生 產(chǎn)生物質(zhì)顆粒炭時所產(chǎn)生的副產(chǎn)品，如木醋。冷凝系統(tǒng)可采用現(xiàn)有技術(shù)中的任何氣體冷凝 系統(tǒng)(圖中未示出，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到的常用技術(shù))，只要能夠?qū)崿F(xiàn)將氣體冷卻凝結(jié)成液體即可。優(yōu)選的，采用水循環(huán)氣體冷凝系統(tǒng)。所述的炭化爐可以使用任何耐火保溫材料制作。優(yōu)選的，用雙層鋼板中間夾層添 加耐火保溫材料制作爐體4。所述的頂蓋2、橫向排氣管10、底座12可以使用單層鋼板制 作。上述鋼板的厚度可以為4-10mm，優(yōu)選的為4mm。鋼板中間夾層添加的耐火保溫材料優(yōu) 選為石棉絲。所述的爐體4可根據(jù)生產(chǎn)需要制作成長方體形、立方體形或圓柱體形等不同形 狀。優(yōu)選為圓柱體形，高120cm，直徑120cm。爐體上邊沿用鋼筋加固，并向外延伸出頂蓋卡 座，用以放置頂蓋2。爐體外側(cè)上部設(shè)有兩個相對的套筒3，套筒與水平面呈30度角，較低 的一端朝向豎直排氣管8的方向。爐體下部近底座處設(shè)有兩個相對的進氣口 6，由圓形進氣 口蓋封閉，用于控制爐體內(nèi)氧氣供應(yīng)量。進氣口直徑12-15cm。優(yōu)選的，直徑14cm。進氣口 直徑原則上為爐體直徑或?qū)挾鹊?/10-1/8，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)爐體體積自行調(diào)整。爐 體4下部外側(cè)朝向排氣管的方向設(shè)有一個排氣口，用于放置橫向排氣管10。排氣口可制作 成圓形或矩形。優(yōu)選的，排氣口為圓形，直徑14cm。所述的爐體4置于底座12上的爐體卡槽11內(nèi)，通過合頁7與底座相連。底座為 長方形，長150-200cm，寬140_160cm。優(yōu)選的，底座長200cm，寬140cm?？ú鄢蕡A形，直徑 大于爐體直徑2-8cm。優(yōu)選的，直徑為126cm?？ú酆附釉诘鬃媳砻娼艢夤芤粋?cè)。合頁 7焊接在底座與排氣管相對的位置，與卡槽相連。所述的底座12下表面可由槽鋼加固。所述的排氣管由縱向排氣管8和橫向排氣管10組成。排氣管8用薄鐵板制作，橫 向排氣管用鋼板制作。排氣管可制成三角柱形、方柱形或圓柱形，縱向排氣管高度應(yīng)大于爐 體高度，橫向排氣管長度應(yīng)大于爐體半徑。優(yōu)選的，排氣管為圓柱形，直徑14cm，縱向排氣管 高度為2-3. 5m，橫向排氣管長度為90cm ；更優(yōu)選的，縱向排氣管的高度為2_2. 5m。所述的頂蓋2下部呈截圓錐形、半徑大于爐體半徑l-2cm，使用時置于爐體上部頂 蓋卡槽內(nèi)。頂蓋上部呈圓柱形，直徑30-40cm，高20-30cm，內(nèi)設(shè)有圓形轉(zhuǎn)門1。轉(zhuǎn)門通過曲 形把手固定在頂蓋上，可通過把手調(diào)整開閉程度。優(yōu)選的，頂蓋下部直徑122cm，頂蓋上部直 徑 30cm,高 20cm。所述的爐體4內(nèi)部設(shè)有燃燒器5，通過底座上的燃燒器卡座9固定。燃燒器可制 作成圓柱形或立方體形，下表面開放，高度40-80cm，直徑或?qū)挾葹?0-40cm。優(yōu)選的，燃燒 器制作成圓柱形，高度60cm，直徑30cm。原則上，燃燒器高度為爐體高度的1/2，直徑為爐 體直徑的1/4，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)炭化爐體積和形狀自行調(diào)整。燃燒器側(cè)方下部設(shè)有 圓形或方形開口，用以通入橫向排氣管，直徑或邊長應(yīng)略大于排橫向氣管直徑。優(yōu)選的，燃 燒器開口為圓形，直徑15cm。燃燒器可用3-7mm厚的鋼板制作，優(yōu)選的，用5mm厚的鋼板制 作。鋼板應(yīng)當(dāng)制成網(wǎng)狀或在其上面均勻鉆孔，孔的大小以物料顆粒不能通過為準(zhǔn)，孔的密度 應(yīng)盡量大，但要保證能夠承受爐體內(nèi)物料的壓力。燃燒器卡座9的位置依照燃燒器大小調(diào) 整，優(yōu)選的為4個高30cm的角鐵，依照燃燒器的四個對角方向焊接在底座上。上述炭化爐爐體內(nèi)溫度的監(jiān)測可用現(xiàn)有技術(shù)中的任何溫度監(jiān)測方式，優(yōu)選的采 用機械式或數(shù)字式溫控儀進行監(jiān)測，更優(yōu)選的采用XMT-121型數(shù)字式溫控儀進行監(jiān)測。 XMT-121型數(shù)字式溫控儀是本領(lǐng)域的常用儀器，在市場上儀器儀表商店均可買到。溫控儀可 安裝在爐體內(nèi)側(cè)或植于爐體內(nèi)物料中。優(yōu)選的，溫控儀安裝在爐體內(nèi)側(cè)。
本發(fā)明所提供的炭化爐，采用缺氧干餾分解原理，將經(jīng)過初加工后的生物質(zhì)顆粒 逐次、分層裝入爐內(nèi)點燃，實行原料顆粒自燃(不外加熱源)，使生物質(zhì)顆粒缺氧加熱分解。 當(dāng)溫度加熱到150°C以上時，生物質(zhì)顆粒的復(fù)雜結(jié)構(gòu)開始分解。當(dāng)溫度大于^KTC時，分解 加劇，并生成焦油、氣體和黑色炭素顆粒。本發(fā)明同時提供應(yīng)用上述炭化爐以農(nóng)林廢棄生物質(zhì)制備生物炭的工藝流程，包括 選料、物料加工、清爐、組裝、引燃、裝爐、扣蓋、封爐、出爐等步驟。所述的農(nóng)林廢棄生物質(zhì)是指玉米秸稈、玉米芯、花生殼、稻殼、稻草、生產(chǎn)用廢棄食 用菌基質(zhì)等，但不限于此。所述的選料是指將農(nóng)林廢棄生物質(zhì)自然風(fēng)干或人工烘干，使其含水量降至20%以 下。優(yōu)選的，含水量降至16%以下。其中，用于引燃的物料應(yīng)將含水量降至8%以下。優(yōu)選 的，含水量降至5%以下。所述的物料加工是指可采用現(xiàn)有技術(shù)中任何破碎方式將上述的合格生物質(zhì)加工 粉碎。粉碎后的生物質(zhì)顆粒直徑為2-10mm ；優(yōu)選的，粉碎后的生物質(zhì)顆粒直徑為2_7mm ；更 優(yōu)選的，粉碎后的生物質(zhì)顆粒直徑為2-5mm。粉碎后的生物質(zhì)顆?？蛇^篩篩選，對于不符合 要求的生物質(zhì)顆?？芍匦录庸?。對于花生殼、稻殼等，可不經(jīng)破碎，直接炭化。所述的清爐是指將殘留在爐體或底座上的炭粒清除；將排氣管內(nèi)的殘余物清除。所述的組裝是指將炭化爐的底座、爐體、燃燒器、頂蓋、排氣管組合在一起。在引燃 前，首先要將爐體置于底座卡槽內(nèi)，在合頁處連接固定。在燃燒器卡槽位置處平鋪少量物 料，而后將燃燒器扣在物料上，由燃燒器卡槽固定。將橫向排氣管由爐體排氣口處插入，通 過燃燒器側(cè)面的開口進入燃燒器內(nèi)部，排氣管末端置于爐體底部中心位置。所述的引燃是指將點燃的少量物料沿橫向排氣管送入燃燒器，引燃其中的干燥物 料。所述的裝爐是指在引燃后，將加工好的生物質(zhì)顆粒裝入爐體中，最初的物料加入 量以覆蓋在燃燒器上30-60厘米為宜。優(yōu)選為30-40厘米。物料被點燃后，持續(xù)自燃，無需 外加熱源。物料在亞高溫條件下缺氧炭化。優(yōu)選的亞高溫條件為溫度150-450°C，更優(yōu)選的 為溫度200°C _450°C，進一步優(yōu)選的為溫度_450°C。當(dāng)溫度加熱到150°C以上時，顆粒 的復(fù)雜結(jié)構(gòu)開始分解；當(dāng)溫度大于260°C時分解加劇，生成焦油和氣體；當(dāng)溫度達到450°C 時開始絕氧、霧化，生成黑色炭素顆粒。用加料厚度控制爐體內(nèi)氧氣供應(yīng)量，爐體內(nèi)缺氧條 件可采用機械設(shè)備自動控制或人工控制。優(yōu)選的，人工控制缺氧條件。當(dāng)爐體內(nèi)溫度達到 450°C時，及時補充物料控制氧氣供應(yīng)量。每次追加物料的厚度為10-30厘米，優(yōu)選為15-20 厘米。也可根據(jù)爐體內(nèi)的物料燃燒狀況隨時補充物料控制氧氣供應(yīng)量，每次追加物料的時 間間隔大約為1-2小時。所述的扣蓋是指在裝滿物料后，將頂蓋扣在爐體頂部。當(dāng)最上一層物料開始炭化 后，將物料最終填滿并扣蓋，通過頂蓋上的轉(zhuǎn)門控制氧氣進入量。如果爐內(nèi)溫度達不到450°C，易出現(xiàn)“夾生炭”，會降低產(chǎn)品質(zhì)量。這時應(yīng)檢查新上 的物料層是否將下層封閉嚴實，燃燒器是否出了問題，并根據(jù)具體情況及時做出調(diào)整。所述的封爐是指在制炭過程中及扣蓋后，用濕軟的泥土等封閉炭化爐各組件間的 接縫，保證爐體內(nèi)部與外界氧氣隔絕。所述的出爐是指將制備好的生物炭移出。封爐后，爐體內(nèi)氧氣逐漸耗盡，物料熄滅。放置12-24小時后，自然冷卻。待完全冷卻后，卸除頂蓋，用兩根撬棍插入爐體兩側(cè)的 套筒內(nèi)，兩人配合向下用力打開燃燒器，將成品炭移出，計量包裝。實施例1炭化爐炭化爐由轉(zhuǎn)門1、頂蓋2、套筒3、爐體4、燃燒器5、進氣口 6、合頁7、縱向排氣管8 和橫向排氣管10、燃燒器卡座9、爐體卡槽11和底座12組成，如圖1所示。排氣管與水循 環(huán)氣體冷凝系統(tǒng)相連接，回收木醋。炭化爐爐體4為8mm厚雙層鋼板，用石棉絲做中間保溫 夾層。爐體為圓柱體形，高120cm，直徑120cm。爐體外側(cè)上部的套筒長30cm，內(nèi)徑km，與 水平面呈30度角。進氣口直徑14cm，由圓形進氣口蓋封閉。排氣口直徑14cm，與排氣管接合。底座12呈長方形，長200cm、寬140cm。卡槽11呈圓形，直徑126cm。底座下表面 由槽鋼加固?？v向排氣管8用薄鐵板制作，高250cm，橫向排氣管10用鋼板制作，長90cm，直徑 均為14cm，轉(zhuǎn)角處由彎管連接。頂蓋2下部呈截圓錐形、直徑122cm ；上部呈圓柱形，直徑30cm，高20cm ；圓形轉(zhuǎn)門 直徑30cm。燃燒器5呈圓柱形，高60cm，直徑30cm，燃燒器下部圓形開口直徑15cm。燃燒 器用4mm厚的網(wǎng)狀鋼板制作，由鋼筋加固。日生產(chǎn)能力為0. 3噸生物炭。實施例2炭化爐該實施例與實施例1大致相同，不同之處僅在于爐體用4mm鋼板制作。各組件的 尺寸按實施例1的比例縮小一倍。實施例3炭化爐該實施例與實施例1大致相同，不同之處僅在于爐體用IOmm鋼板制作，無中間夾 層。各組件的尺寸按實施例1的比例放大一倍。實施例4炭化爐該實施例與實施例1大致相同，不同之處僅在于沒有底座，爐體置于平整的地面 上即可。實施例5玉米芯顆粒炭示例性生產(chǎn)方法本實施例示例性的描述了利用本發(fā)明提供的的組合式半封閉顆粒炭化爐生產(chǎn)玉 米芯顆粒炭的方法，包括選料、物料加工、清爐、組裝、引燃、裝爐、扣蓋、封爐、出爐等步驟， 但并不限于此。選料將玉米芯自然風(fēng)干使其含水量降至16%以下。其中，用于引燃的物料應(yīng)將 含水量降至8%以下。物料加工采用FB-I型破碎機將上述的合格玉米芯加工粉碎，粉碎后的玉米芯顆 粒直徑為2-10mm。所述的FB-I型破碎機是本領(lǐng)域的常用機械。清爐將殘留在爐體或底座上的炭粒清除；將排氣管內(nèi)的殘余物清除。組裝將爐體置于底座卡槽內(nèi)，在合頁處連接固定。在燃燒器卡槽位置處平鋪少量 物料，而后將燃燒器扣在物料上，由燃燒器卡座固定。將水平排氣管由爐體排氣口處插入， 通過燃燒器側(cè)面的開口進入燃燒器內(nèi)部，排氣管末端置于爐體底部中心位置。引燃將點燃的少量物料沿橫向排氣管送入燃燒器，引燃其中的干燥物料。裝爐將加工好的玉米芯顆粒裝入爐體中，料層高于燃燒器60cm。每隔約1小時加料一次，厚度為10-30cm。直接觀察到爐體內(nèi)物料受熱狀況，用料層厚度人工控制爐體內(nèi) 氧氣供應(yīng)量。全過程加料5-10次?？凵w最后一次裝滿物料后，將頂蓋扣在爐體頂部，轉(zhuǎn)門處有大量蒸汽溢出時關(guān)閉轉(zhuǎn)門。封爐用濕軟的黃泥封閉炭化爐各組件間的接縫。出爐冷卻12小時后，卸除頂蓋，用兩根撬棍插入爐體兩側(cè)的套筒內(nèi)，兩人配合向 下用力打開爐體，將成品炭移出，計量包裝?？筛鶕?jù)需要對出爐的玉米芯顆粒炭進一步粉碎加工成粒度為80-100目的微粒。秸稈顆粒炭、蘑菇盤顆粒炭的生產(chǎn)工藝除原料不同外，其它工藝與本實施例基本 相同，可以此實施例作為參考。實施例6花生殼顆粒炭示例性生產(chǎn)方法本實施例示例性的描述了利用本發(fā)明提供的的組合式半封閉顆粒炭化爐生產(chǎn)花 生殼顆粒炭的方法。該實施例與實施例5大致相同，不同之處僅在于不需要物料加工，花生 殼可直接裝爐炭化。稻殼顆粒炭的生產(chǎn)工藝除原料不同外，其它工藝與本實施例基本相同，可以此實 施例作為參考。實施例7組合式半封閉缺氧干餾炭化爐的技術(shù)效果實施例1示例性描述的組合式半封閉缺氧干餾炭化爐與專利號是 ZL200710086505.4的中國發(fā)明專利所描述的簡易顆粒炭化爐采用各自的生產(chǎn)工藝生產(chǎn)玉 米芯顆粒炭，進行性能比較，結(jié)果如下表。表 1
項目本發(fā)明的組合式炭化爐簡易顆粒炭化爐 (ZL200710086505. 4)設(shè)計方式分體組合式設(shè)計，可搬運單體固定式設(shè)計，不可搬運投料方式分層分次投料或一次性投料分層分次投料封閉方式半封閉與全封閉結(jié)合全程半封閉
權(quán)利要求
1.一種組合式生物質(zhì)顆粒炭化爐，其特征在于該炭化爐包括爐體、頂蓋O)、燃燒 器(5)、轉(zhuǎn)門(1)、橫向排氣管(10)和縱向排氣管(8)；各組件采用分體式設(shè)計，組合使用。
2.如權(quán)利要求1所述的炭化爐，其特征在于還包括底座(12)、爐體卡槽(11)、燃燒器卡 槽(9)、套筒(3)以及合頁(7)；在爐體下部近底座處設(shè)有兩個相對的進氣口(6)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的炭化爐，其特征在于所述的爐體⑷和燃燒器(5)均為圓 柱體。
4.如權(quán)利要求1所述的炭化爐，其特征在于爐體(4)為雙層鋼板，用石棉絲做中間保 溫夾層，爐體為圓柱體形，高120cm，直徑120cm;橫向排氣管(10)為圓柱體形，用鋼板制作， 長90cm，直徑為14cm;頂蓋( 下部呈截圓錐形，直徑122cm，上部呈圓柱形，直徑30cm，高 20cm;圓形轉(zhuǎn)門(1)直徑30cm;燃燒器( 呈圓柱形，高60cm，直徑30cm，燃燒器下部有一 圓形開口，開口直徑為15cm，燃燒器用4mm厚的網(wǎng)狀鋼板制作。
5.如權(quán)利要求2所述的炭化爐，其特征在于爐體(4)為雙層鋼板，用石棉絲做中間保 溫夾層，爐體為圓柱體形，高120cm，直徑120cm;橫向排氣管(10)為圓柱體形，用鋼板制作， 長90cm，直徑為Hcm;頂蓋(2)下部呈截圓錐形，直徑122cm，上部呈圓柱形，直徑30cm，高 20cm;圓形轉(zhuǎn)門(1)直徑30cm;燃燒器( 呈圓柱形，高60cm，直徑30cm，燃燒器下部有一 圓形開口，開口直徑為15cm，燃燒器用4mm厚的網(wǎng)狀鋼板制作；底座(12)呈長方形，長200cm、寬140cm;爐體卡槽(11)呈圓形，直徑126cm ；套筒長 30cm,內(nèi)徑km，與水平面呈30度角；進氣口直徑Hcm，附圓形進氣口蓋。
6.利用權(quán)利要求1-5任一所述的炭化爐制炭的方法，其特征在于包括選料、物料加工、 爐體組裝、物料引燃、物料裝爐、扣蓋、封爐步驟；所述的選料是指將農(nóng)林廢棄生物質(zhì)自然風(fēng)干或人工烘干；所述的農(nóng)林廢棄生物質(zhì)是指 玉米秸稈、玉米芯、花生殼、稻殼、稻草或生產(chǎn)用廢棄食用菌基質(zhì)中的一種或幾種；所述的物料加工是指將上述生物質(zhì)加工粉碎；所述的爐體組裝是指將炭化爐的組件組合在一起；所述的物料引燃是指將點燃的少量物料沿橫向排氣管送入燃燒器，引燃其中的干燥物料；所述的物料裝爐是指在物料引燃后，將其余物料續(xù)倒入爐體內(nèi)；所述的扣蓋是指在爐體裝滿物料后，將頂蓋扣在爐體頂部；所述的封爐是指在制炭過程中，用濕軟的泥土封閉炭化爐各組件間的接縫。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于還包括清爐步驟，所述的清爐是指將殘留在 爐體或底座上的炭粒清除，將排氣管內(nèi)的殘余物清除。
8.權(quán)利要求1-5任一所述的炭化爐在制炭方面的用途。
全文摘要
本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)機械領(lǐng)域，特別涉及一種利用農(nóng)林廢棄生物質(zhì)顆粒生產(chǎn)生物質(zhì)顆粒炭的組合式炭化爐及其制炭方法。該炭化爐包括爐體、頂蓋、燃燒器、轉(zhuǎn)門、橫向排氣管和縱向排氣管等，各組件采用分體式設(shè)計，組合使用。本發(fā)明同時提供以農(nóng)林廢棄生物質(zhì)為原料，應(yīng)用上述炭化爐制備生物炭的方法，包括選料、物料加工、爐體組裝、物料引燃、物料裝爐、扣蓋、封爐等步驟。所述的農(nóng)林廢棄生物質(zhì)是指玉米秸稈、玉米芯、花生殼、稻殼、稻草或生產(chǎn)用廢棄食用菌基質(zhì)等。
文檔編號C01B31/02GK102092709SQ20111007310
公開日2011年6月15日 申請日期2011年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月25日
發(fā)明者劉金, 孟軍, 徐正進, 陳溫福 申請人:陳溫福