一种木炭干馏方法与流程

本发明属于木炭干馏，具体涉及一种木炭干馏方法。

背景技术：

1、木炭干馏是指在隔绝空气的条件下，将木材高温加热（通常400℃以上），使木材中的纤维素、木质素等有机物发生热分解，释放出气体和液体产物，最终得到木炭的过程。木炭作为重要的工业原料和民用燃料，在冶金、化工、餐饮等领域具有广泛的应用需求。

2、目前，木炭的生产方法主要有土窑炭化法、自燃法和干馏法。土窑炭化法虽然能够保证炭的质量，但炭化时间较长，生产效率较低，一般需要40天左右，炭化时产生的烟气较大，尾气中所含的有害气体直接排入大气，严重污染环境，不符合环保要求。自燃法是靠物料自身产生热量进行炭化，实质是缺氧燃烧，缺点是炭化时存在死角，成品率低。干馏法相较于上述方法具有炭化时间短、操作简单、产品质量有保证等优点，是目前较具推广价值的炭化技术。然而，现有的干馏式炭化窑仍存在炭化和冷却时间较长、生产效率有待提高、烟气排放量大等问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种木炭干馏方法，本发明提供的方法得到的木炭品质好，且能够实现木醋液、木焦油等高附加值液相副产物有效收集，资源综合利用率高；同时运行稳定，安全高效，没有废水废气、废物的排放，实现了经济效益与环境友好的理想目标。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、本发明提供了一种木炭干馏方法，采用木炭干馏设备进行，所述木炭干馏设备包括干馏窑、干馏罐、冷凝塔、集液池、贮气包和燃烧机，所述燃烧机具有供气系统和供风系统，所述干馏窑具有燃烧室和加热腔，所述干馏罐的至少部分位于所述加热腔内，所述冷凝塔通过第一导流管连接所述干馏罐，所述贮气包通过第二导流管连接所述冷凝塔的出气口，所述集液池通过第三导流管连接所述冷凝塔的出液口，所述燃烧机的供气系统通过第四导流管连接所述贮气包；

4、所述木炭干馏方法包括以下步骤：

5、将木材填装在干馏罐中，将填装有木材的干馏罐送入加热腔内，所述贮气包中预存有木煤气，通过供气系统由贮气包向燃烧机输送木煤气，通过燃烧机向所述燃烧室中输送木煤气和空气，木煤气和空气在燃烧室内发生燃烧加热填装有木材的干馏罐，干馏罐升温至180~190℃时木材开始裂解，生成的烟气进入冷凝塔中进行冷凝和分流，得到的木煤气输送至贮气包中，得到的木醋液输送至集液池中；干馏罐升温至480~490℃时停止燃烧加热，在干馏罐中得到木炭，干馏罐的升温速率为50~70℃/h。

6、优选的，所述木炭干馏设备还包括烟气交换器，所述烟气交换器设置在所述第一导流管上，所述干馏罐上的烟气排放口通过所述烟气交换器与所述冷凝塔连通。

7、优选的，所述木材的含水率≤20%。

8、优选的，所述木材的含水率为15~18%。

9、优选的，所述燃烧机输送的木煤气的供气量为40~49m3/h；所述燃烧机输送的空气的供风量为50~55m3/h。

10、优选的，所述木炭的固定碳含量≥80%，挥发分≤8%，灰分≤4%，高位发热量≥30mj/kg，全硫st.d≤0.1%；抗压强度≥18mpa，堆积密度≥0.95g/cm3。

11、优选的，所述木醋液的ph值为3~3.5，所述木醋液中含有木焦油，所述木焦油占木醋液和木焦油总质量的4~4.5%。

12、优选的，所述木醋液的相对密度d20为1.02~1.08，水分含量为6~11%，总酚含量为20~35%，灰分≤1%，机械杂质≤0.2%，重金属pb含量≤1mg/kg，重金属as含量≤0.5mg/kg，‌苯并[a]芘含量≤0.001mg/kg。

13、优选的，所述燃烧机的供气系统和供风系统分别独立配置，所述供气系统和供风系统均包括一组旋涡式气泵及配套的单相风机调速器。

14、本发明提供了一种木炭干馏方法，采用木炭干馏设备进行，所述木炭干馏设备包括干馏窑、干馏罐、冷凝塔、集液池、贮气包和燃烧机，所述燃烧机具有供气系统和供风系统，所述干馏窑具有燃烧室和加热腔，所述干馏罐的至少部分位于所述加热腔内，所述冷凝塔通过第一导流管连接所述干馏罐，所述贮气包通过第二导流管连接所述冷凝塔的出气口，所述集液池通过第三导流管连接所述冷凝塔的出液口，所述燃烧机的供气系统通过第四导流管连接所述贮气包；所述木炭干馏方法包括以下步骤：将木材填装在干馏罐中，将填装有木材的干馏罐送入加热腔内，所述贮气包中预存有木煤气，通过供气系统由贮气包向燃烧机输送木煤气，通过燃烧机向所述燃烧室中输送木煤气和空气，木煤气和空气在燃烧室内发生燃烧加热填装有木材的干馏罐，干馏罐升温至180~190℃时木材开始裂解，生成的烟气进入冷凝塔中进行冷凝和分流，得到的木煤气输送至贮气包中，得到的木醋液输送至集液池中；干馏罐升温至480~490℃时停止燃烧加热，在干馏罐中得到木炭，干馏罐的升温速率为50~70℃/h。与现有技术相比，本发明提供的木炭干馏方法具有以下有益效果：

15、本发明采用木煤气作为干馏加热的燃料，通过供气系统将贮气包中收集的木煤气输送至燃烧机，实现木煤气的循环利用。干馏过程中产生的木煤气经冷凝塔分离后重新进入贮气包，形成闭环供气系统，大幅降低了对化石燃料的依赖，能源利用效率显著提高。同时，燃烧机配置有供气系统和供风系统，供气量和供风量可调，能够精准控制燃烧强度，避免过度加热造成的能源浪费。

16、本发明通过精准控制升温速率（50~70℃/h）及干馏终温（480~490℃），可在6~9小时内完成干馏全过程。相较于传统土窑动辄数十天的炭化周期，生产效率大幅提升。同时，通过合理设定升温速率的上限，有效避免了因升温过快、猛火急烧导致木炭内外受热不均而产生热应力开裂的问题，减少了炭末和碎炭的生成，从而显著提高了整炭得率，避免了因炭末产生而造成的经济效益损失。配合专用的干馏设备，可实现干馏罐的快速吊装更换，形成连续化生产作业，进一步提高了生产效率。

17、本发明中干馏过程中产生的高温烟气经冷凝塔处理后，实现了木煤气、木醋液和木焦油的高效分离。木煤气回收入贮气包用作燃料，木醋液和木焦油进入集液池进行收集。以每罐1800~1900公斤干木料计算，可产出1150~1180斤优质木炭，同时产出约2450斤木醋液及木焦油，副产品产量可观。木醋液和木焦油经沉淀分离后可作为农业和工业原料使用，显著提升了产品的经济附加值。

18、本发明实现了木炭干馏全过程的清洁化生产。木煤气循环利用避免了可燃气体直接排放造成的空气污染；冷凝处理有效回收了烟气中的木醋液和木焦油，解决了传统工艺中烟气随意排放带来的环境问题；整个干馏过程无废水、废气和固体废物排放，符合当前绿色制造和可持续发展的要求。本发明提供的木炭干馏方法运行稳定，安全高效，实现了经济效益与环境友好的统一。

19、本发明通过燃烧机的供气量和供风量调节功能，配合温度监测，能够精准控制干馏罐的升温速率和终温，确保木炭质量的稳定性。相较于传统方法依赖经验判断的加热方式，本发明的温控精度更高，产品一致性更好，降低了操作难度和对人工经验的依赖，便于工业化推广。

20、进一步的，本发明控制木材的含水率为15~18%，该含水率范围既能保证干馏过程在合理时间内完成，避免因含水率过高导致水分蒸发消耗过多热量而延长干馏时间，又能有效防止因含水率过低或过高导致干馏所得木炭出现黄心、烧不透等炭化不完全的现象，确保木炭内外均达到充分炭化，保证产品品质的一致性。