專利名稱：一種控溫干餾炭化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于一種生物質(zhì)干餾炭化裝置，尤其是指一種稻殼的干餾炭化裝置，主要用于稻殼在經(jīng)過前置處理后的干餾炭化工藝中。
背景技術(shù)：
二氧化硅富含在許多自然資源中，幾乎沒有以高純無定形形態(tài)存在。在自然資源的無機(jī)物中所發(fā)現(xiàn)的二氧化硅是典型的晶體形態(tài)，并且含有無機(jī)雜質(zhì)，這種晶質(zhì)狀的二氧化硅的作用并不大。相反地，生物質(zhì)中所含的二氧化硅是無定形結(jié)構(gòu)形態(tài)，這種非晶質(zhì)狀的二氧化硅的作用可就大了，特別是在制作特種陶瓷刀片等尖端科技中，都用到高純非晶質(zhì)狀的二氧化硅。但現(xiàn)有生物質(zhì)中所含的二氧化硅都含包括各種碳?xì)浠衔锏扔袡C(jī)雜質(zhì)和微量無機(jī)雜質(zhì)，所以必須進(jìn)行提純處理。眾所周知，稻殼具有相當(dāng)高含量的無機(jī)物成分，接近干稻殼的20wt％，其中94wt％是二氧化硅，其余6wt％包括K2O，CaO，MgO，MnO，Al2O3，P2O5，含量依次遞減，它們因改變從稻殼中提取的二氧化硅的性能而稱為雜質(zhì)。現(xiàn)在人們一直在探討如何從稻殼中提出高純的非晶質(zhì)狀的二氧化硅。實(shí)質(zhì)上稻殼和其它生物質(zhì)一樣，主要由纖維素、半纖維素和木質(zhì)素三種主要組成分以及一些可溶性極性或弱極性溶劑的提取物組成的。從生物質(zhì)熱裂解反應(yīng)機(jī)理分析，生物質(zhì)的三種主要組成物常常被假設(shè)獨(dú)立地進(jìn)行熱分解，半纖維素主要在225～350℃分解，纖維素主要在325～375℃分解，木質(zhì)素在250～500℃分解。纖維素和半纖維素主要產(chǎn)生揮發(fā)性物質(zhì)，而木質(zhì)素主要分解成炭。
生物質(zhì)的熱裂解過程分為三個(gè)階段(1)脫水 生物質(zhì)物料中的水分子受熱后首先蒸發(fā)汽化；(2)揮發(fā)物質(zhì)的分解析出 物料在缺氧條件下受熱分解，隨著溫度升高，物料中的各種物質(zhì)相應(yīng)析出。物料雖然達(dá)到著火點(diǎn)，但由于缺氧而不燃燒，不能出現(xiàn)氣相火焰；(3)炭化 隨著深層揮發(fā)物質(zhì)向外層的擴(kuò)散，最終形成生物質(zhì)炭。
因此，生物質(zhì)中的有機(jī)物去除最可靠的方法即是熱裂解(包括干餾、炭化和燃燒)。
用稻殼為原料制備高純活性炭、高純二氧化硅及硅基陶瓷材料與有機(jī)硅化合物，已有許多專利文獻(xiàn)記裁，但介紹稻殼干餾、炭化裝置的不多，大多稻殼炭化是用常規(guī)的焚燒裝置直接進(jìn)行炭化。EGAMI KO JP 11-050060(CARBONIZATION APPARATUS FOR RICE HULL23.02.1999)描述了一種稻殼炭化裝置，在燃燒室中有燃燒器和許多加熱管，加熱管之間有一定的空隙并穿過加熱室的頂板與底板。稻殼通過燃燒室和燃燒器頂板上的漏斗加入，燃燒室用燃燒器加熱到高溫。當(dāng)加熱管從外部加熱時(shí)，加熱管中的稻殼被加熱和炭化，當(dāng)加熱管底部的節(jié)氣閥打開時(shí)，炭化稻殼掉入貯料室。加熱管中產(chǎn)生的未燃?xì)怏w通過煙道管送入加熱室，煙道管上必須裝有冷凝器，以便收集黑液。但該文并沒有提到原料的酸洗和炭化溫度的控制。NAGASAKI HIROMI JP 2001-335782(CARBONIZATION APPARATUS04.12.2001)描述了一種稻殼炭化裝置，能完全燃燒煙塵的炭化裝置由以下工藝組成反應(yīng)釜裝滿待處理的物料，當(dāng)點(diǎn)燃反應(yīng)釜底部的待處理的物料時(shí)，鼓風(fēng)管頂部的風(fēng)管打開，鼓風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)，鼓風(fēng)管間歇地提升到反應(yīng)釜頂部，把風(fēng)送到反應(yīng)釜的整個(gè)爐膛從而炭化稻殼，黑液收集箱和煙塵燃燒爐用于處理炭化過程產(chǎn)生的煙塵。碳化釜內(nèi)部裝備了點(diǎn)火熱源，通風(fēng)導(dǎo)管可在反應(yīng)室上下移動，該發(fā)明是在連續(xù)炭化谷殼或木材屑過程中短時(shí)鼓風(fēng)的炭化裝置，并在裝置后面連續(xù)地收集煙道氣中含有焦油和醋的黑液以及熱處理含燃燒氣的煙道氣。但該文也沒有提到原料的酸洗和炭化溫度的控制。WADA ICHIROJP09-255964(PROCESS AND APPARATUS FOR PRODUCING HIGHLY ACTIVE RICE HULL ASH30.09.1997)描述了高活性稻殼灰的生產(chǎn)方法，點(diǎn)燃燃燒室內(nèi)稻殼堆的頂層，導(dǎo)煙和炭化稻殼按從頂部至底部方向，出炭化的灰從底部到頂部，在稻殼底層鼓入含燃燒廢氣和空氣的混合燃?xì)狻]有提到原料的酸洗和炭化溫度的控制。VINOGRADOVVV；etc.RU2163708描述了稻殼生產(chǎn)二氧化硅的裝置，它包括加熱室、爐門、燃燒罐、頂蓋、軸、混合葉片、碾滾、控制桿。軸由電機(jī)驅(qū)動，稻殼從給料室裝入，爐膛溫度加熱至300-500℃，稻殼燃燒至黑煙排盡為止。燃燒的稻殼含氧化鐵不超過0.05％，炭黑5～7％。
以上相關(guān)專利技術(shù)及研究都說明了一個(gè)問題，由稻殼經(jīng)適當(dāng)?shù)墓に?主要是熱裂解和酸洗)可生產(chǎn)高附加值的活性炭、二氧化硅及硅基陶瓷材料，但都沒有對稻殼炭化裝置進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化研究，尤其是稻殼炭化的溫度控制研究。但稻殼炭化的溫度控制對于制取高純非晶質(zhì)狀的二氧化硅是極為重要的，稻殼中的二氧化硅在高溫下(如高于650℃)會與堿金屬氧化物起化學(xué)反應(yīng)生成熔融態(tài)的硅酸鹽，在更高的反應(yīng)燒結(jié)溫度(如高于1100℃)，無定形二氧化硅會變成晶態(tài)二氧化硅，而失去進(jìn)一步反應(yīng)燒結(jié)碳化硅、氮化硅陶瓷顆粒與晶須或四氯化硅的反應(yīng)活性。因此很有必要開發(fā)一種具有溫度控制的稻殼炭化裝置。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于針對現(xiàn)有稻殼炭化裝置的不足，提供一種具有溫度控制，炭化溫度均勻，且結(jié)構(gòu)簡單的新型稻殼炭化裝置。
根據(jù)本實(shí)用新型的目的，所提出的技術(shù)實(shí)施方案是采用薄床干餾炭化型裝置，包括入料口、燃燒室、炭化室和炭化稻殼貯料室，其入料口在裝置上部，而炭化稻殼貯料室在裝置的下部，燃燒室和炭化室在裝置的中部，炭化室與燃燒室是隔離的，稻殼是在炭化室內(nèi)隔焰干餾炭化，炭化室為多管式環(huán)形加熱管組成，環(huán)形加熱管均勻地采取穿透式方式布置在燃燒室內(nèi)，環(huán)形加熱管的外壁均被燃燒室包裹著，在燃燒室內(nèi)排布有4-12根環(huán)形加熱管式炭化室，且每管環(huán)形加熱管式炭化室均為環(huán)形狀，環(huán)形加熱管式炭化室的環(huán)形管內(nèi)壁為多孔狀柱狀體內(nèi)壁，環(huán)形管內(nèi)壁頂部為封閉的錐狀，底部設(shè)有加熱管控風(fēng)裝置，在環(huán)形加熱管式炭化室下底部為開放口，稻殼可以從頂部的入料口經(jīng)過環(huán)形加熱管式炭化室落入炭化稻殼貯料室。在燃燒室的上部設(shè)有燃燒氣排氣管，燃燒室下部設(shè)有燃燒噴嘴。此外，在入料口與燃燒室之間連有排除炭化室稻殼炭化煙氣的排煙裝置，排煙裝置是從入料口接出，再接入冷凝器，再由冷凝器接入燃燒室的。在冷凝器下部，還設(shè)有黑液回收裝置。同時(shí)在環(huán)形加熱管式炭化室上設(shè)有溫度控制裝置，溫度控制裝置包括溫度傳感器及其傳輸設(shè)備，溫度控制由安裝在環(huán)形加熱管式炭化室上的溫度傳感器采集環(huán)形加熱管式炭化室溫度，送到裝置外，由常規(guī)的溫度控制器進(jìn)行控制的，溫度傳感器可以是測溫?zé)犭娕嫉?，稻殼的炭化溫度控制范圍?00-500℃。
采用本實(shí)用新型具有稻殼炭化溫度均勻、完全，而且在溫度控制裝置的控制下，溫度穩(wěn)定在一定的范圍，稻殼炭化程度一致。因此，稻殼在炭化時(shí)不會喪失活性，有利于形成非晶質(zhì)狀的二氧化硅。
附圖及說明


圖1為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的加熱管式炭化室分布圖；圖3為本實(shí)用新型另一個(gè)實(shí)施例的加熱管式炭化室分布圖。
圖中1、入料口 2、燃燒室3、燃燒尾氣排氣管4、溫度控制裝置5、炭化室6、燃燒噴嘴7、炭化稻殼貯料室 8、環(huán)形管內(nèi)壁9、加熱管控風(fēng)裝置10、排煙裝置 11、冷凝器 12、黑液回收裝置13、冷凝黑液排液閥具體實(shí)施方式
附圖給出了本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例，下面將結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述。
從附圖中可以看出，本實(shí)用新型為薄床干餾炭化型裝置，包括入料口1、燃燒室2、炭化室5和炭化稻殼貯料室7，其入料口1在裝置上部，在入料口1上面設(shè)有稻殼貯料輻射熱干燥倉14，而炭化稻殼貯料室7在裝置的下部，燃燒室2和炭化室5在裝置的中部，炭化室5與燃燒室2是隔離的，稻殼是在炭化室5內(nèi)隔焰干餾炭化的，炭化室5為多管式環(huán)形加熱管組成，在燃燒室2內(nèi)排布有4-12列環(huán)形加熱管式炭化室5，環(huán)形加熱管式炭化室5在燃燒室2內(nèi)均勻地采取穿透式方式布置在燃燒室內(nèi)布置，可以呈方形等分布置，也可以呈井字型布置，分布原則是每個(gè)受熱管的熱力場相似，且每管環(huán)形加熱管式炭化室5均為環(huán)形狀，環(huán)形加熱管式炭化室5的外壁均被燃燒室包裹著，環(huán)形加熱管式炭化室的環(huán)形管內(nèi)壁8為多孔狀柱狀體內(nèi)壁，環(huán)形管內(nèi)壁8頂部為封閉的錐狀，底部設(shè)有加熱管控風(fēng)裝置9，加熱管控風(fēng)裝置9為底風(fēng)門形式。在環(huán)形加熱管式炭化室5下底部為開放口，稻殼可以從頂部的入料口經(jīng)過環(huán)形加熱管式炭化室落入炭化稻殼貯料室。在燃燒室2的上部設(shè)有燃燒氣排氣管3，燃燒室2下部還設(shè)有燃燒噴嘴6。此外在入料口1與燃燒室2之間連有排除炭化室5稻殼炭化煙氣的排煙裝置10，排煙裝置10是人入料口1接出，再接入冷凝器11，再由冷凝器11接入燃燒室2的，在冷凝器11下部，還沒有黑液回收裝置12，黑液回收裝置12的底部設(shè)有冷凝黑液排液閥13。同時(shí)在環(huán)形加熱管式炭化室5上設(shè)有溫度控制裝置4。溫度控制裝置4包括溫度傳感器及其傳輸設(shè)備，溫度控制由安裝在環(huán)形加熱管式炭化室5上的溫度傳感器采集環(huán)形加熱管式炭化室溫度，送到裝置外，由常規(guī)的溫度控制器進(jìn)行控制的，溫度傳感器可以是測溫?zé)犭娕嫉?，稻殼的炭化溫度控制范圍?00-500℃。
權(quán)利要求1.一種控溫干餾炭化裝置，為薄床干餾炭化型裝置，包括入料口(1)、燃燒室(2)、炭化室(5)和炭化稻殼貯料室(7)，其特征在于入料口(1)在裝置上部，而炭化稻殼貯料室在裝置的下部，燃燒室(2)和炭化室(5)在裝置的中部，炭化室(5)與燃燒室(2)是隔離的，稻殼是在炭化室(5)內(nèi)隔焰干餾炭化的，炭化室(5)為多管式環(huán)形加熱管組成，在燃燒室(2)內(nèi)排布有4-12列環(huán)形加熱管式炭化室(5)，環(huán)形加熱管式炭化室(5)在燃燒室(2)內(nèi)均勻地采取穿透式方式布置在燃燒室內(nèi)布置，分布原則是每個(gè)受熱管的熱力場相似，且每管環(huán)形加熱管式炭化室(5)均為環(huán)形狀，環(huán)形加熱管式炭化室(5)的外壁均被燃燒室包裹著，環(huán)形加熱管式炭化室的環(huán)形管內(nèi)壁(8)為多孔狀柱狀體內(nèi)壁，環(huán)形管內(nèi)壁(8)頂部為封閉的錐狀，底部設(shè)有加熱管控風(fēng)裝置(9)，在環(huán)形加熱管式炭化室(5)下底部為開放口，稻殼可以從頂部的入料口經(jīng)過環(huán)形加熱管式炭化室落入炭化稻殼貯料室，在燃燒室(2)的上部設(shè)有燃燒氣排氣管(3)，燃燒室(2)下部還設(shè)有燃燒噴嘴(6)，此外在入料口(1)與燃燒室(2)之間連有排除炭化室(5)稻殼炭化煙氣的排煙裝置(12)，同時(shí)在炭化室(2)上設(shè)有溫度控制裝置(4)。
2.如權(quán)利要求1所述的控溫干餾炭化裝置，其特征在于環(huán)形加熱管式炭化室(5)在燃燒室(2)內(nèi)呈方形等分布置。
3.如權(quán)利要求1所述的控溫干餾炭化裝置，其特征在于環(huán)形加熱管式炭化室(5)在燃燒室(2)內(nèi)呈井字型布置。
4.如權(quán)利要求1所述的控溫干餾化裝置，其特征在于所述的排煙裝置(12)是人入料口(1)接出，再接入冷凝器(11)，再由冷凝器(11)接入燃燒室(2)的，在冷凝器(11)下部，還設(shè)有黑液回收裝置(13)。
5.如權(quán)利要求1所述的控溫干餾炭化裝置，其特征在于燃燒室(2)的上部沒有燃燒氣排氣管(3)，燃燒室(2)下部沒有燃燒噴嘴(6)。
6.如權(quán)利要求1所述的控溫干餾炭化裝置，其特征在于所述的加熱管控風(fēng)裝置(9)為底風(fēng)門形式。
7.如權(quán)利要求1所述的控溫干餾炭化裝置，其特征在于所述的溫度控制裝置(4)包括溫度傳感器及其傳輸設(shè)備，溫度控制由安裝在環(huán)形加熱管式炭化室(5)上的溫度傳感器采集環(huán)形加熱管式炭化室溫度，送到裝置外，由常規(guī)的溫度控制器進(jìn)行控制的。
8.如權(quán)利要求1所述的控溫干餾炭化裝置，其特征在于所述的溫度傳感器測溫?zé)犭娕嫉摹?br> 9.如權(quán)利要求1所述的控溫干餾炭化裝置，其特征在于所述的稻殼的炭化溫度控制范圍在400-500℃。
專利摘要一種薄床干餾炭化型控溫干餾炭化裝置，包括入料口、燃燒室、炭化室和炭化稻殼貯料室，入料口、炭化稻殼貯料室、燃燒室和炭化室分設(shè)于裝置上、下、中部，炭化與燃燒室隔離，炭化室為多管式環(huán)形加熱管組成，燃燒室內(nèi)布有4－12列環(huán)形加熱管式炭化室，炭化室在燃燒室內(nèi)為均勻穿透方式布置，分布原則是每個(gè)受熱管熱力場相似，每管環(huán)形加熱管式炭化室均為環(huán)形狀，炭化室外壁被燃燒室包裹，炭化室的環(huán)形管內(nèi)壁為多孔狀柱狀體內(nèi)壁，頂部為封閉錐狀，底部設(shè)加熱管控風(fēng)裝置，炭化室下底部為開放口，燃燒室上部設(shè)燃燒氣排氣管，下部設(shè)燃燒噴嘴，入料口與燃燒室間連有排煙裝置，炭化室上設(shè)溫控裝置。本實(shí)用新型具有溫度控制、炭化溫度均勻、結(jié)構(gòu)簡單等特點(diǎn)。
文檔編號C10B53/00GK2804095SQ200520050959
公開日2006年8月9日 申請日期2005年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月31日
發(fā)明者劉建文 申請人:株洲工學(xué)院科技開發(fā)部