一种自燃式外热碳化炉的制作方法

1.本发明涉及战略性新兴产业技术领域，具体为一种自燃式外热碳化炉。


背景技术：

2.碳化炉是一种将固体或有机物在隔绝空气的条件下加热分解或加热固体物质来制取液体或气体产物的一种炉子，其碳化方式分为外热式和自热式两种，外热式是将原料放入碳化炉内，外部用燃料燃烧供热，这种外热式对于燃料的需求较大，但是原料利用率高，所以现代碳化炉多采用这种方式，自热式则是在碳化炉内通入一定量的空气，使碳化炉内部分干馏原料燃烧放热，这种自热式原料利用率低。
3.其中固体或有机物的碳化需要经过三个阶段，分别为干燥阶段，此时炉温上升到160℃左右，此时将蒸发待碳化物内的水分，接着是碳化初始阶段，其炉温将上升到160至280摄氏度之间，此时待碳化物发生热分解反应，将产生二氧化碳、一氧化碳等物质，最后是全面碳化阶段，其炉温上升至300至650摄氏度，此时待碳化物进行急剧地热分解反应，将产生大量的可燃性气体以及其它物质。
4.现有的外热式碳化炉，通过底部设置外热装置对碳化炉进行加热，这种方式无法利用待碳化物产生的大量可燃性气体，将导致大量燃料损耗，且炉内待碳化物堆积，上方的待碳化物吸收的热量不足，下方的待碳化物产生的气体排放困难，导致碳化成品质量不均、碳化时间加长，在最后的冷却阶段也因为碳化成品堆积导致冷却缓慢。


技术实现要素：

5.针对背景技术中提出的现有外热式碳化炉在使用过程中存在的不足，本发明提供了一种自燃式外热碳化炉，具备翻转待碳化物、待碳化物受热均匀、产出物不堆积、可燃性气体混合氧气、混合气体燃烧、减少燃料使用量、冷却速度快的优点，解决了上述背景技术中提出可燃性气体无法利用、燃料使用量大、待碳化物受热不均、产出物堆积、冷却缓慢的问题。
6.本发明提供如下技术方案：一种自燃式外热碳化炉，包括中心筒，所述中心筒的两端卡接有两个对称的滚筒，所述滚筒的内腔壁上固定连接有均布的冷却叶，所述滚筒的一端上设有从动齿，所述从动齿的底端啮合有变速齿轮组件，所述滚筒的中心活动套接有加热筒，所述加热筒中心固定套接有燃烧管，所述燃烧管上固定连接有均布的火焰喷口，所述燃烧管的左端固定连接有燃烧组件，所述加热筒的顶端中心固定连接有出气管，所述出气管的中部设有单向阀，所述中心筒的顶端固定连接有底座iii，所述底座iii上固定连接有混合组件，所述混合组件分为后端的混合腔和前端的实心块，所述实心块靠近混合腔的一端开设有活动腔，所述实心块的一侧顶部固定连接有外气管，所述外气管的一端固定连接有氧气管，所述混合腔的底端开口固定连接有膨胀管，所述活动腔的顶端固定连接有二号弹簧，所述二号弹簧的底端固定连接有从动块，所述从动块的顶端固定连接有堵塞杆，所述中心筒的顶端一侧固定连接有排气管，所述排气管的底部一侧固定连接有燃气管。
7.优选的，所述右侧所述滚筒的右端铰接有盖板，所述左侧所述滚筒的左端固定连接有冷却水组件，所述中心筒的底端固定连接有底座i，所述滚筒的中部活动套接有支撑筒，所述支撑筒的底端固定连接有底座ii，所述混合腔的底端一侧中心设有变径管道，所述变径管道内固定连接有三号弹簧，所述三号弹簧的一端固定连接有滑块，所述变径管道的一端固定连接有运输管，所述膨胀管的中部固定连接有一号弹簧，所述一号弹簧的顶端固定连接有顶升块。
8.优选的，所述运输管的底端固定连接有加压组件，所述运输管通过加压组件后贯穿中心筒的底端并固定连接有布气管，所述布气管上固定连接有均布的燃气喷口，所述燃气喷口连通加热筒。
9.优选的，所述冷却叶与冷却水组件连通，所述冷却叶分为进水腔和回流腔，所述进水腔和回流腔在靠近中心筒的一端连通。
10.优选的，所述变速齿轮组件的转速每分钟不高于二十转。
11.优选的，所述加热筒的另一端靠近盖板，所述燃烧管的左端贯穿加热筒的左端。
12.优选的，所述滑块卡接在变径管道的开口处，所述运输管环绕在中心筒一半的外侧，所述并通过连接杆与中心筒固定连接。
13.优选的，所述活动腔一侧的顶部与底部开设有两个通孔与混合腔连通，所述氧气管的一端贯穿实心块至活动腔，所述氧气管的中心线与活动腔顶部的通孔中心线重合。
14.优选的，所述膨胀管底部位于中心筒的内腔中，所述膨胀管的材料与碳化炉材料相同，所述顶升块的底部开设有气道i，所述顶升块的长度值是膨胀管长度值的一半，所述顶升块在未移动时，所述其顶部堵塞活动腔底部的通孔，所述从动块的底部开设有气道ii，所述从动块在未移动时，所述其顶部堵塞活动腔顶部的通孔，所述顶升块和从动块的直径值与活动腔的内径值大小相同。
15.优选的，所述排气管的截面呈矩形，所述燃气管贯穿实心块至活动腔，所述燃气管的中心线与活动腔底部通孔的中心线重合，所述排气管的顶端与出气管连通，所述排气管靠近出气管的一侧底端被堵塞杆贯穿，所述堵塞杆的宽度值等于排气管的宽度值，所述单向阀位于排气管的下方。
16.本发明具备以下有益效果：
17.1、本发明通过设计的加热筒、滚筒、冷却叶，使碳化炉的加热方式变更为中心加热，是炉内各待碳化物与加热源距离接近，使待碳化物受热均匀，并通过滚筒的滚动和冷却叶的抬起翻动，使碳化炉内的待碳化物能被缓慢的翻动，从而使各部位的待碳化物受热均匀，不会阻碍气体排放物的排出，同时在冷却阶段，能通过翻动碳化物进行快速冷却。
18.2、本发明通过设计的混合组件、膨胀管、顶升块、从东块，使待碳化物进入第三阶段产生大量可燃性气体时，膨胀管能通过气体的膨胀挤压顶升块，使排气管堵塞的同时连通混合腔，并开始排入氧气，使可燃性气体与氧气混合后排向布气管，并从燃气喷口中喷入加热筒内，使其燃烧散发热量，从而在不降低原料利用率的情况下减少燃料的使用量。
附图说明
19.图1为本发明结构示意图；
20.图2为本发明燃烧管结构示意图；
21.图3为本发明图2中a处结构局部放大示意图。
22.图中：1、中心筒；2、滚筒；3、盖板；4、冷却叶；401、进水腔；402、回流腔；5、底座i；6、支撑筒；601、底座ii；7、从动齿；8、变速齿轮组件；9、冷却水组件；10、加热筒；11、燃烧管；111、火焰喷口；12、燃烧组件；13、出气管；131、单向阀；14、底座iii；15、混合组件；151、混合腔；152、实心块；153、活动腔；16、膨胀管；17、一号弹簧；18、顶升块；181、气道i；19、二号弹簧；20、从动块；201、气道ii；21、堵塞杆；22、排气管；23、燃气管；24、外气管；25、氧气管；26、三号弹簧；27、滑块；28、运输管；29、加压组件；30、布气管；31、燃气喷口。
具体实施方式
23.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
24.请参阅图1
‑
3，一种自燃式外热碳化炉，包括中心筒1，中心筒1的两端卡接有两个对称的滚筒2，右侧滚筒2的右端铰接有盖板3，左侧滚筒2的左端固定连接有冷却水组件9，滚筒2的内腔壁上固定连接有均布的冷却叶4，冷却叶4与冷却水组件9连通，冷却叶4分为进水腔401和回流腔402，进水腔401和回流腔402在靠近中心筒1的一端连通，使碳化的冷却阶段，冷水能从滚筒2的外端向中心部位流动后，再从中心部位回流，从而保证冷却水能接触更多的碳化物。
25.中心筒1的底端固定连接有底座i5，滚筒2的中部活动套接有支撑筒6，支撑筒6的底端固定连接有底座ii601，滚筒2的一端上设有从动齿7，从动齿7的底端啮合有变速齿轮组件8，变速齿轮组件8的转速每分钟不高于二十转，使滚筒2在碳化以及冷却阶段能不断的缓慢旋转，从而使待碳化物能被缓慢的翻动，使待碳化物受热均匀，冷却快速，不会出现生成物堆积的情况，滚筒2的中心活动套接有加热筒10，加热筒10的一端贯穿左侧滚筒2的左端，加热筒10的另一端靠近盖板3，加热筒10中心固定套接有燃烧管11，燃烧管11上固定连接有均布的火焰喷口111，燃烧管11的左端贯穿加热筒10的左端，燃烧管11的左端固定连接有燃烧组件12，使燃烧组件12能根据碳化的三个阶段调整燃烧管11的输出量，从而控制温度变化，加热筒10位于中心的设计，使加热筒10能与待碳化物充分接触，使各个方向的待碳化物与热源的距离保持一致，从而保证待碳化物的总体质量，加热筒10的顶端中心固定连接有出气管13，出气管13的中部设有单向阀131，使碳化的前两个阶段生成的水蒸气、二氧化碳等物质不会通过出气管13通向加热筒10而阻碍其燃烧。
26.中心筒1的顶端固定连接有底座iii14，底座iii14上固定连接有混合组件15，混合组件15分为后端的混合腔151和前端的实心块152，混合腔151的底端一侧中心设有变径管道，变径管道内固定连接有三号弹簧26，三号弹簧26的一端固定连接有滑块27，滑块27卡接在变径管道的开口处，使第三阶段产生的可燃性气体进入混合腔151后能与进入的氧气混合，并在混合气体的量充足压力逐渐增大的情况下挤压滑块27，从而打开被滑块27堵塞的变径管道，变径管道的另一端固定连接有运输管28，运输管28环绕在中心筒1一半的外侧，并通过连接杆与中心筒1固定连接，运输管28的底端固定连接有加压组件29，运输管28通过加压组件29后贯穿中心筒1的底端并固定连接有布气管30，布气管30上固定连接有均布的
燃气喷口31，燃气喷口31连通加热筒10，使混合气体从混合腔151通入运输管28后，能通过加压组件29加压后进入布气管30，并均匀的从燃气喷口31进入加热筒10内，使火焰点燃可燃性气体，从而利用待碳化物的产物减少燃料的使用量。
27.实心块152靠近混合腔151的一端开设有活动腔153，活动腔153一侧的顶部与底部开设有两个通孔与混合腔151连通，实心块152的一侧顶部固定连接有外气管24，外气管24的一端固定连接有氧气管25，氧气管25的一端贯穿实心块152至活动腔153，氧气管25的中心线与活动腔顶部的通孔中心线重合，使碳化第三阶段开始后，从动块20的位移能使氧气管25、气道ii201、混合腔151顶部的通孔连通，从而使氧气进入混合腔151与可燃性气体混合，为可燃性气体提供燃烧条件。
28.混合腔151的底端开口固定连接有膨胀管16，膨胀管16底部位于中心筒1的内腔中，膨胀管16的材料与碳化炉材料相同，使膨胀管16能及时感知炉内的温度变化，并及时的完成内部空气的膨胀，从而在碳化的第三阶段带动顶升块18上移，使燃气管23、气道i181、混合腔151底部的通孔连通，使可燃性气体进入混合腔151，并同时使顶升块18顶起从动块20，使堵塞杆21堵塞排气管22，防止可燃性气体被排出，膨胀管16的中部固定连接有一号弹簧17，一号弹簧17的顶端固定连接有顶升块18，顶升块18的底部开设有气道i181，顶升块18的长度值是膨胀管16长度值的一半，顶升块18在未移动时，其顶部堵塞活动腔153底部的通孔，通过吕萨克定律v1/v2＝t1/t2可知，膨胀管16内的空气在三百摄氏度的温度下膨胀体积翻倍，使此时的顶升块18顶升的高度能使气道i181与燃气管23连通，活动腔153的顶端固定连接有二号弹簧19，二号弹簧19的底端固定连接有从动块20，从动块20的底部开设有气道ii201，从动块20在未移动时，其顶部堵塞活动腔153顶部的通孔，使从动块20能在顶升块18的带动下上移，并最终使气道ii201与氧气管25接通，顶升块18和从动块20的直径值与活动腔153的内径值大小相同，使燃气管23和氧气管25内的气体不会提前通过活动腔153进入混合腔151内，避免气体泄漏导致水蒸气、二氧化碳等气体进入加热筒10影响燃烧，从动块20的顶端固定连接有堵塞杆21。
29.中心筒1的顶端一侧固定连接有排气管22，排气管22的截面呈矩形，排气管22的底部一侧固定连接有燃气管23，燃气管23贯穿实心块152至活动腔153，燃气管23的中心线与活动腔153底部通孔的中心线重合，使从动块20移动到最大限度时，氧气管25、气道ii201、混合腔151顶部的通孔连通，排气管22的顶端与出气管13连通，排气管22靠近出气管13的一侧底端被堵塞杆21贯穿，堵塞杆21的宽度值等于排气管22的宽度值，使从动块20在移动到最大限度时，堵塞杆21能堵塞排气管22，避免可燃性气体被排出，单向阀131位于排气管22的下方，使水蒸气、二氧化碳等气体从排气管22进入出气管13时，不会进入加热筒10内。
30.本发明的使用方法(工作原理)如下：
31.首先，打开盖板3放入待碳化物后关闭盖板3，接着打开燃烧组件12，使火焰喷口111开始喷出高温火焰，使燃烧管11通过加热筒10对碳化炉内进行加热，同时打开变速齿轮组8，使滚筒2缓慢旋转，此时炉内的待碳化物进入第一阶段，此时待碳化物受冷却叶4影响被不断翻动，膨胀管16内的空气开始受热膨胀，顶起顶升块18一段距离，产生的水蒸气将从排气管22进入出气管13后排向净化装置，接着，当待碳化物需要进入第二阶段时，通过燃烧组件12加大输出，使加热筒10升温，此时产生的气体将从排气管22进入出气管13后排向净化装置，此时膨胀管16内的空气继续膨胀，继续顶起顶升块18一段距离，此时顶升块18的顶
端开始接触从动块20的底端；
32.然后，当待碳化物进入第三阶段时，通过燃烧组件12加大输出，使加热筒升温，此时炉内温度超过三百摄氏度，待碳化物开始分解出大量可燃性气体，此时膨胀管16继续膨胀顶起顶升块18，此时顶升块18带动从动块20继续上移，此时从动块20带动堵塞杆21继续上移并最终堵塞排气管22，此时从动块20到达最大压缩状态，使顶升块18同步停止上移，此时气道i181连通燃气管23和活动腔153底部的通孔，使待碳化物生成的可燃性气体通入混合腔气道ii201连通氧气管25和活动腔153顶部的通孔，使氧气通入混合腔，使氧气与可燃性气体混合，然后，混合腔内的混合气体压力逐渐增大，使滑块27被挤压，使变径管道开启，使混合气体通过运输管28，接着通过加压组件29加压后进入布气管30，然后可燃性气体从燃气喷口31喷出并被火焰点燃，此时燃烧组件12可以开始减小火焰输出；
33.最后，当碳化完成后，关闭燃烧组件12，打开冷却水组件9，此时滚筒2依然处于转动状态，使冷却水从进水腔401进入后从回流腔402回流向冷却水组件，从而完成碳化物的冷却，此时膨胀管16开始冷却复位，待冷却完成后，关闭碳化炉各组件，打开盖板3取出碳化物即可。
34.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
35.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。