[发明专利]用玉米芯生产植物炭的方法和装置

说明书

本发明涉及一种用玉米芯生产冶金、化工等领域使用植物炭的方法和设备。

目前冶金、化工、民用的木炭都是用木材生产的。其生产过程是：将木材装入窑中，点火加热，然后隔绝空气，进行干馏，最后加水冷却。国外生产植物炭也都是采用木材隔绝空气干馏的方法制得。一般是先把木材装入炉内封闭后，在炉子外部加热，使木材在炉内干馏放出煤气和木焦油，干馏后得到木炭，出炉后加水冷却熄焰。

木材是短缺物质，每年用于生产木炭需要大量木材。

本发明的目的是要提供一种新型植物炭，它不但能代替木炭，而且可以降低成本，节省木材。本发明还提供了生产玉米芯炭的方法和装置。

本发明是这样实现的：玉米芯即是玉米棒脱粒后的产物，主要成份是碳。经晒干的玉米芯（含水份6～12%）投入有一定温度的碳化炉内，首先将水份继续干燥掉。随温度的继续升高，玉米芯内的挥发份开始放出，这就是干馏过程。干馏必须在还原性气氛和一定温度下进行，并要有足够的时间。玉米芯干馏温度为600～1000℃，时间为40～60分钟。干馏后的玉米芯剩下固定炭。但此时的炭不致密，强度低。为增加炭的强度和致密性必须在还原性气氛下保温一段时间，即进行碳化。碳化温度应在600℃以下，时间为30分钟以上。温度越高，时间可越短。以上过程是在碳化炉内连续进行的。碳化好的玉米芯由碳化炉的出料口排出，并快速冷却，以防氧化。冷却后的玉米芯炭再经干燥（使含水量不超过5%）就可以包装入库了。这时的玉米芯炭，含碳90%，灰分5%，水份5%左右，发热量为6500～7000千卡/公斤。

玉米芯碳化炉为明焰式直接加热的竖炉。炉体呈园筒形，两端细，中间粗，以便于排烟和出料。炉体由外向内分别由钢板、保温层和耐火砖层组成。沿炉体高度布置有多层送风管，每层送风管都有多个风口通入炉内，风口与炉壁相垂直或沿炉壁切线方向引入。每个风口都有风阀来调节风量。各层送风管同送风支管连接，送风支管与送风总管连接，送风总管与风机连接，来完成向炉内送风（空气）的任务。炉体上部为进料口，玉米芯由此入炉。为便于排烟而安装有烟囱。炉体下部为出料口，玉米芯炭由此口排出。为排料方便可以把炉体用立柱支起，也可在炉底下方开有地坑。出料口除开炉和出料外，都需要密封，防止空气进入。本发明采用密封箱来实现出料口的密封。密封箱是用钢板焊成一面开口的箱体，在开口的周围焊上封槽，槽内装有水或细砂等，在出料口周围的炉底钢板上焊一圈与密封槽尺寸相适应的密封刀。密封时将密封箱升高，使炉底上的密封刀插入密封槽内，而达到密封。出料时，将密封箱下降，使密封刀离开密封槽，再把密封箱移走。抽出炉条，将料放入料车内并进行水冷，然后再经干燥脱水、包装入库。

为了便于观察炉内情况和料面高度，在炉身不同高度上留有多个观察孔。

在开炉时，先投入炉内少量玉米芯，由出料口处点火，温度升高后，不断向炉内投玉米芯，并将出料口密封，把第一层送风口打开，向炉内送风，炉内的玉米芯不断被干燥和干馏，干馏放出的挥发份约含有CO25%，H₂4%，CH₄10%的气体，该气体与风口送入的氧气反应，进行燃烧并放出大量的热，使后投入的玉米芯又被干燥和干馏。生产中不需向炉内供给其它能源，只靠玉米芯干馏产生的气体便可完成干燥、干馏和碳化所需的温度。燃烧的烟气由进料口上的烟囱排出炉外。随投料的不断增加，炉内料柱不断升高，当料面接近第一层风口时，要关闭第一层风口，同时打开第二层风口送风。这时第一层风口的下部分处于还原性气氛，使玉米芯更好的干馏和碳化。当料面接近第二层风口时，再打开第三层风口，关闭第二层风口……直到最后一层风口。这时底部的玉米芯已经碳化好了，就可打开密封箱，抽出炉条进行出料了。

在生产中，沿炉身高度从上至下，炉膛内可分为三个反应带：1.在炉料以上的炉膛空间为燃烧加热带，挥发份在此带燃烧放热，温度为1100～1300℃。2.料柱的上部是干燥、干馏带，温度为600～1000℃。3.料柱的下部为碳化带，温度600～800℃。各带高度是随炉内料柱高度变化而变化的。如刚开炉时，炉内大部份空间为燃烧加热带，干燥、干馏带很小，碳化带还没形成。随着向炉内不断投料，料柱逐渐升高，则燃烧加热带缩小，干燥干馏带增加，碳化带形成并且逐渐增高。到出料时，燃烧加热带高度约为炉膛总高度的1/3～1/4。干燥、干馏带高度是料柱高度的1/3～1/4;碳化带是料柱高度的2/3～3/4。所以出料时把碳化带的料出净即可。