一種稻殼碳化裝置及稻殼碳化方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種稻殼碳化裝置，所述稻殼碳化裝置爐體內(nèi)壁覆有耐高溫隔熱材料，可以減小碳化過(guò)程中的能量損失，提高熱量的利用率；其進(jìn)料口和出料口都采取了密封措施，可以為熱解碳化提供密封缺氧的環(huán)境；且設(shè)有用于監(jiān)控的熱電偶，可以根據(jù)不同物料調(diào)節(jié)碳化溫度；碳化室下部設(shè)有內(nèi)壁光滑鋼管，使碳化后的高溫稻殼滑到轉(zhuǎn)動(dòng)滾筒，可使溫度迅速冷卻，提高碳化質(zhì)量。本發(fā)明還公開了所述裝置的稻殼碳化方法，該方法顯著降低了碳化稻殼所需的功率消耗和時(shí)間，提高成品率，且操作簡(jiǎn)單，維護(hù)方便。本發(fā)明方法的稻殼碳化率大于99.7%、成品率大于99.5%、熔點(diǎn)高于1800℃。
【專利說(shuō)明】一種稻殼碳化裝置及稻殼碳化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及稻殼碳化【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種稻殼碳化裝置及稻殼碳化方法。
【背景技術(shù)】
[0002]稻殼作為谷物加工的主要副產(chǎn)品之一，是一種量大面廣價(jià)廉的可再生資源。稻殼表面堅(jiān)硬，硅含量高，不易被細(xì)菌分解，且堆積密度小，廢棄破壞環(huán)境，成為米業(yè)企業(yè)的包褓，稻殼的開發(fā)利用意義重大。碳化稻殼是指稻殼經(jīng)過(guò)加熱至其著火點(diǎn)溫度以下，使其不充分燃燒而形成的木炭化物質(zhì)。其具重量輕、熔點(diǎn)高、性能穩(wěn)定、雜質(zhì)少以及實(shí)用方便的特點(diǎn)。適用于鋼鐵企業(yè)中的鋼水包、鐵水包、模鑄及其他金屬表面覆蓋保溫。碳化稻殼已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、化工、電子等行業(yè)。
[0003]在稻殼碳化過(guò)程中熱解溫度對(duì)制備的稻殼炭的理化性質(zhì)影響最為明顯。分別于100-500°C范圍內(nèi)燃燒稻殼制備生物質(zhì)炭，經(jīng)分析表明，生物質(zhì)炭比表面積、灰分含量、pH值均隨熱解溫度的提高而增加，但稻殼炭產(chǎn)量降低；元素分析結(jié)果表明，制備的生物質(zhì)炭除富含碳外，還含有大量其他元素，如N、P、Ca和Mg，熱解溫度越高，制備出的稻殼炭的P、Ca和Mg等元素含量越高。厭氧條件下熱解農(nóng)作物秸桿制備的稻殼炭的碳含量隨制備溫度的提高，含量逐漸提高，而H和O的含量則逐漸降低。250-650°C條件下熱解制備的稻殼炭的總比表面積隨熱解溫度的升高變大，而微孔孔徑隨熱解溫度提升逐漸變小，對(duì)環(huán)境污染物的吸附作用也逐漸增強(qiáng)。由此可見，不同溫度條件下熱解制備的稻殼炭的成分含量、酸堿度、比表面積以及微孔孔徑等均有很大差異。
[0004]碳化稻殼生產(chǎn)方法較多，傳統(tǒng)方法是露天建碳化窯，碳化過(guò)程產(chǎn)生的熱烈及煙氣直接排祥空氣中，對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染；目前，報(bào)道的生物質(zhì)炭制備技術(shù)主要采用經(jīng)晾干的稻殼后，置于碳化爐內(nèi)，通過(guò)燃燒室稻殼的有氧充分燃燒產(chǎn)生的熱源或其他熱源加熱，對(duì)熱解溫度不加控制，這樣制備出來(lái)的生物質(zhì)炭一般熱解溫度都在500°C以上，制備出的稻殼炭性質(zhì)難以控制，另外，對(duì)所碳化的稻殼沒(méi)有進(jìn)行有效的冷卻，不能達(dá)到連續(xù)生產(chǎn)，達(dá)不到根據(jù)需要制備合適生物質(zhì)炭的目的，而且速度慢，效率低等缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的第一個(gè)技術(shù)問(wèn)題是提供一種稻殼碳化裝置，所述稻殼碳化裝置爐體內(nèi)壁覆有耐高溫隔熱材料，可以減小碳化過(guò)程中的能量損失，提高熱量的利用率；其進(jìn)料口和出料口都采取了密封措施，可以為熱解碳化提供密封缺氧的環(huán)境；且設(shè)有用于監(jiān)控的熱電偶，可以根據(jù)不同物料調(diào)節(jié)碳化溫度；碳化室下部設(shè)有內(nèi)壁光滑鋼管，使碳化后的高溫稻殼滑到轉(zhuǎn)動(dòng)滾筒，可使溫度迅速冷卻，提高碳化質(zhì)量。
[0006]為解決第一個(gè)技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:
[0007]—種稻殼碳化裝置，包括碳化室、滑動(dòng)爐蓋、內(nèi)壁光滑鋼管、滾筒、爐體支架；所述碳化室頂部中心位置為進(jìn)料口，滑動(dòng)爐蓋蓋于碳化室的進(jìn)料口 ；所述內(nèi)壁光滑鋼管的一端與碳化室底部中心位置的出料口相連接，連接的部位設(shè)有活動(dòng)爐排，另一端與滾筒相連接；所述滾筒兩端設(shè)有齒輪，齒輪底部位置設(shè)有電機(jī)；所述碳化室右側(cè)的下部固接爐體支架；碳化室的內(nèi)壁和外壁之間有隔熱材料層，碳化室上部設(shè)有進(jìn)氣管和排氣管，所述進(jìn)氣管上設(shè)有進(jìn)氣閥，所述排氣管帶有排氣閥；所述碳化室內(nèi)底部設(shè)有環(huán)形電加熱管，中部設(shè)有帶溫度表的熱電偶和壓力計(jì)。
[0008]進(jìn)一步地，碳化室與滑動(dòng)爐蓋間設(shè)有密封圈，碳化室與內(nèi)壁光滑鋼管間設(shè)有密封圈。
[0009]本發(fā)明要解決的第二個(gè)技術(shù)問(wèn)題是提供一種稻殼碳化方法，本方法顯著降低了碳化稻殼所需的功率消耗和時(shí)間，提高成品率，且操作簡(jiǎn)單，維護(hù)方便。
[0010]為解決第二個(gè)技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:
[0011]一種稻殼碳化方法，包括如下步驟:
[0012]a.將稻殼除雜質(zhì)后，放入碳化室內(nèi)，蓋上滑動(dòng)爐蓋；
[0013]b.接通環(huán)形電加熱管，通電引燃水稻稻殼，通過(guò)控制連接在碳化室中的帶溫度表的熱電偶、進(jìn)氣閥和出氣閥，控制碳化室內(nèi)溫度及壓強(qiáng)；
[0014]c.打活動(dòng)火爐排，使經(jīng)高溫碳化的稻殼沿著內(nèi)壁光滑鋼管滑到滾筒，并實(shí)現(xiàn)快速冷卻，冷卻后，即可從滾筒口收集碳化好的稻殼。
[0015]進(jìn)一步地，步驟a中所述放入碳化室內(nèi)的稻殼的體積不超過(guò)碳化室的4/5。
[0016]進(jìn)一步地，步驟b中接通環(huán)形電加熱管，通電5-8分鐘后，打開進(jìn)氣閥，使壓強(qiáng)達(dá)到120-180磅/平方英寸表壓，溫度在92-115°C，持續(xù)20-30分鐘；然后關(guān)閉進(jìn)氣閥，打開排氣閥，使壓強(qiáng)控制在120-180 磅/平方英寸表壓下，持續(xù)升溫至192-208°C，保持30-35分鐘；再繼續(xù)調(diào)節(jié)碳化室內(nèi)溫度至810-900°C后。關(guān)閉排氣閥，使稻殼在密封厭氧環(huán)境中進(jìn)行熱解碳化，持續(xù)40-50分鐘。
[0017]進(jìn)一步地，步驟c中打開活動(dòng)火爐排，使高溫碳化稻殼沿著內(nèi)壁光滑鋼管滑到滾筒，經(jīng)速率為25轉(zhuǎn)/分鐘滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)快速冷卻，持續(xù)50-60分鐘后，即可從滾筒口收集碳化好的稻殼。
[0018]進(jìn)一步地，稻殼碳化率大于99.7%、成品率大于99.5%、熔點(diǎn)高于1800°C。
[0019]本發(fā)明的有益效果
[0020]本發(fā)明的稻殼碳化方法，由于在碳化稻殼的過(guò)程中，對(duì)去除殘余水分在缺氧環(huán)境中進(jìn)行熱解碳化，缺氧環(huán)境可以避免物料燃燒，減少排放物對(duì)環(huán)境的污染，提高物料的產(chǎn)出率；在碳化爐中，由于爐體內(nèi)壁覆有耐高溫隔熱材料，可以減小碳化過(guò)程中的能量損失，提高熱量的利用率；由于進(jìn)料口和出料口都采取了密封措施，可以為熱解碳化提供密封缺氧的環(huán)境；由于采用電加熱方式，并設(shè)有用于監(jiān)控的熱電偶，可以根據(jù)不同物料調(diào)節(jié)碳化溫度；由于碳化室下部設(shè)有內(nèi)壁光滑鋼管，使碳化后的高溫稻殼滑到轉(zhuǎn)動(dòng)滾筒，可使溫度迅速冷卻，提高了碳化質(zhì)量，本方法顯著降低了碳化稻殼所需的功率消耗和時(shí)間，提高成品率，且操作簡(jiǎn)單，維護(hù)方便。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1是本發(fā)明的稻殼碳化裝置的主視圖。
[0022]其中:1、碳化室，2、滑動(dòng)爐蓋，3、內(nèi)壁光滑鋼管4、滾筒5、爐體支架，10、活動(dòng)爐排，
11、碳化室外壁，12、壓力計(jì)，13、環(huán)形電加熱管，14、隔熱材料層15、碳化室內(nèi)壁，161、進(jìn)氣管，162、排氣管，17、進(jìn)氣閥，18、排氣閥，19、帶溫度表的熱電偶,41、齒輪,42、電機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0023]實(shí)施例1
[0024]將8kg稻殼經(jīng)除雜質(zhì)后，放入碳化室I內(nèi)，蓋上滑動(dòng)爐蓋2。接通環(huán)形電加熱管3，通電7分鐘，打開與進(jìn)氣閥17連接的空氣壓縮機(jī)，使壓強(qiáng)達(dá)到170磅/平方英寸表壓，溫度在95°C，持續(xù)25分鐘，除去稻殼中的水分。關(guān)閉空氣壓縮機(jī)，關(guān)閉進(jìn)氣閥17，打開排氣閥18，使壓強(qiáng)控制在170磅/平方英寸表壓下，持續(xù)升溫至20(TC，保持35分鐘。繼續(xù)調(diào)節(jié)碳化室I內(nèi)溫度9至830°C后。關(guān)閉碳化室上的排氣閥18，使稻殼在密封厭氧環(huán)境中進(jìn)行熱解碳化，持續(xù)45分鐘。抽離活動(dòng)火爐排10，使高溫碳化稻殼沿著內(nèi)壁光滑鋼管3滑到滾筒4，經(jīng)速率為25轉(zhuǎn)/分鐘滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)快速冷卻，持續(xù)55分鐘后，從滾筒口收集。
[0025]實(shí)施效果:經(jīng)過(guò)上述方法，共投入水稻殼物料8kg，生產(chǎn)時(shí)間為167分鐘，生產(chǎn)出碳化稻殼1.5kg,產(chǎn)率為19%，C含量63%，H含量2.4%，N含量1%，稻殼碳化率為99.9%、成品率為99.7%、熔點(diǎn)為18300C ο
[0026]實(shí)施例2
[0027]通過(guò)滑動(dòng)爐蓋2，將適宜的水稻殼裝到碳化室內(nèi)1，碳化室I內(nèi)底部?jī)啥瞬捎铆h(huán)形電加熱管3，使水稻殼直接加熱，從而促使其引燃。碳化室內(nèi)壁采用的絕緣材料4減少在燃燒和熱解過(guò)程中碳化室內(nèi)臂5的熱損失。碳化室I首先被增壓。打開與進(jìn)氣閥17連接的空氣壓縮機(jī)，空氣經(jīng)過(guò)進(jìn)氣閥門17輸送至碳化室I中，通過(guò)升降碳化室I內(nèi)部壓強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)所需壓強(qiáng)。然后，通電使環(huán)形電加熱管13加熱碳化室I內(nèi)的稻殼，在加熱過(guò)程中可以對(duì)碳化室I輸送空氣助燃?；蛘撸上燃訜岬練さ饺键c(diǎn)的溫度，然后加入空氣，使碳化室I內(nèi)部達(dá)到所需壓強(qiáng)。通過(guò)排氣閥18從碳化室右上部釋放氣體，進(jìn)一步控制碳化室I內(nèi)的壓強(qiáng)。碳化室I內(nèi)部溫度可通過(guò)熱電 偶9來(lái)監(jiān)測(cè)。碳化室I內(nèi)部壓強(qiáng)可通過(guò)壓力計(jì)12來(lái)監(jiān)測(cè)。在點(diǎn)燃前的加熱期間，由于稻殼含有水分，容易汽化，壓強(qiáng)會(huì)上升。當(dāng)?shù)練c(diǎn)燃時(shí)，溫度及壓強(qiáng)上升的會(huì)更快。此時(shí)，在環(huán)形電加熱管3通電5-8分鐘即可關(guān)掉開關(guān)，以使碳化室I外供能量減至最佳。當(dāng)壓力計(jì)12達(dá)到壓強(qiáng)指定極限時(shí)通過(guò)排氣閥18釋放碳化室內(nèi)部氣體，該指定極限值一般不超過(guò)380磅/平方英寸表壓。最佳壓強(qiáng)范圍控制在120-180磅/平方英寸表壓，以維持燃燒。按每千克干稻殼計(jì)算，輸送至碳化室I的總空氣量不超過(guò)1.7千克。輸送空氣所需時(shí)間取決于空氣及料量，在60-90分鐘內(nèi)。經(jīng)排氣閥18和排氣管16釋放碳化室I內(nèi)的氣體，以降低碳化室I內(nèi)的壓強(qiáng)。當(dāng)碳化室I內(nèi)的稻殼充分碳化后，經(jīng)活動(dòng)火爐排10，沿著內(nèi)壁光滑鋼管3滑到滾筒4，經(jīng)滾筒4轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)快速冷卻，滾筒4兩端有齒輪41，齒輪41底部位置有電機(jī)42，電機(jī)42同步轉(zhuǎn)動(dòng)，速率為25轉(zhuǎn)/分鐘，最后冷卻后的碳化稻殼收集。
[0028]在以上條件下,碳化室內(nèi)的稻殼的準(zhǔn)確碳化時(shí)間取決于稻殼的水分含量，但是，一般不超過(guò)122分鐘。
[0029]顯然，本發(fā)明的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說(shuō)明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。凡是屬于本發(fā)明的技術(shù)方案所引伸出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之列。
【權(quán)利要求】
1.一種稻殼碳化裝置，其特征在于:包括碳化室(I)、滑動(dòng)爐蓋(2)、內(nèi)壁光滑鋼管(3)、滾筒(4)、爐體支架(5);所述碳化室(I)頂部中心位置為進(jìn)料口，滑動(dòng)爐蓋(2)蓋于碳化室(I)的進(jìn)料口 ；所述內(nèi)壁光滑鋼管(3)的一端與碳化室(I)底部中心位置的出料口相連接，連接的部位設(shè)有活動(dòng)爐排(10)，另一端與滾筒(13)相連接；所述滾筒(4)兩端設(shè)有齒輪(41)，齒輪(41)底部位置設(shè)有電機(jī)(42);所述碳化室(I)右側(cè)的下部固接爐體支架(5);碳化室(I)的內(nèi)壁(15)和外壁(11)之間設(shè)有有隔熱材料層(14)，碳化室(I)上部設(shè)有進(jìn)氣管(161)和排氣管(162)，所述進(jìn)氣管(161)上設(shè)有進(jìn)氣閥(17)，所述排氣管(162)帶有排氣閥(18);所述碳化室(I)內(nèi)底部設(shè)有環(huán)形電加熱管(13)，中部設(shè)有帶溫度表的熱電偶(19)和壓力計(jì)(12)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種稻殼碳化裝置，其特征在于:碳化室(I)與滑動(dòng)爐蓋(2)間設(shè)有密封圈，碳化室(I)與內(nèi)壁光滑鋼管(3)間設(shè)有密封圈。
3.根據(jù)如權(quán)利要求1-2所述的裝置的稻殼碳化方法，其特征在于:包括如下步驟: a.將稻殼除雜質(zhì)后，放入碳化室(I)內(nèi)，蓋上滑動(dòng)爐蓋(2)； b.接通環(huán)形電加熱管(13)，通電引燃水稻稻殼，通過(guò)控制連接在碳化室(I)中的帶溫度表的熱電偶(19)、進(jìn)氣閥(17)和出氣閥(18)，控制碳化室(I)內(nèi)溫度及壓強(qiáng)； c.打活動(dòng)火爐排(10)，使經(jīng)高溫碳化的稻殼沿著內(nèi)壁光滑鋼管(3)滑到滾筒(4)，并實(shí)現(xiàn)快速冷卻，冷卻后，即可從滾筒口收集碳化好的稻殼。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述 的稻殼碳化方法，其特征在于:步驟a所述放入碳化室(I)內(nèi)的稻殼的體積不超過(guò)碳化室(I)的4/5。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的稻殼碳化方法，其特征在于:步驟b中接通環(huán)形電加熱管(13)，通電5-8分鐘后，打開進(jìn)氣閥(17)，使壓強(qiáng)達(dá)到120-180磅/平方英寸表壓，溫度在9 2 -115 °C，持續(xù)2 O - 3 O分鐘；然后關(guān)閉進(jìn)氣閥(17 )，打開排氣閥(18 )，使壓強(qiáng)控制在120-180磅/平方英寸表壓下，持續(xù)升溫至192-208°C，保持30-35分鐘；再繼續(xù)調(diào)節(jié)碳化室(O內(nèi)溫度至810-900°C后。關(guān)閉排氣閥(18)，使稻殼在密封厭氧環(huán)境中進(jìn)行熱解碳化，持續(xù)40-50分鐘。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的稻殼碳化方法，其特征在于:步驟c中打開活動(dòng)火爐排(11)，使高溫碳化稻殼沿著內(nèi)壁光滑鋼管(3)滑到滾筒(4)，經(jīng)速率為25轉(zhuǎn)/分鐘滾筒(4)轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)快速冷卻，持續(xù)50-60分鐘后，即可從滾筒(4) 口收集碳化好的稻殼。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的稻殼碳化方法，其特征在于:稻殼碳化率大于99.7%、成品率大于99.5%、熔點(diǎn)高于1800°C。
【文檔編號(hào)】C10B53/02GK103468283SQ201310366651
【公開日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年8月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月21日
【發(fā)明者】叢培武, 叢日博 申請(qǐng)人:舒蘭市君吉碳化有限責(zé)任公司