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木炭Geek系列②-非直烧式气流导入碳化窑新型木炭窑

木炭窑是我们常用的碳化设备,现在除了木炭窑外,还有碳化炉、木炭干馏釜、微波碳化设备等多种木炭碳化技术,但是我国的现状决定我们只能使用成本低生产效率不那么高的木炭碳化设备,大家印象中的高效环保碳化设备要么价格高昂,要么生产工艺复杂,所以很多地区木炭产业升级过程中使用的还是祖辈留下来的传统木炭窑,其实高效环保碳化设备也不一定价格就贵,只要我们多研究碳化原理,就能设计出很好的木炭窑,一直都有网友把他们使用的木炭窑照片发给我们,因为这些木炭窑都存在或多或少的问题,经过我们的分析很多木炭窑结构不合理,热效率低下,这些木炭窑还都是大家花钱买的技术,真的很坑爹。

我们今天说的非直烧式气流导入碳化窑是可以碳化多种原料的新型木炭窑,而且具有极高的碳化效率,适合原料来源复杂,环保管控严格的地区建造使用,其碳化原理与我们常见的木炭窑不太一样,但是生产出的木炭固定碳含量很高,大家感兴趣可以自己建造。

非直烧式气流导入碳化窑新型木炭窑1

上图就是非直烧式气流导入碳化窑新型木炭窑,怎么样,外形是不是很像北方农村常见的大炕,你猜对了,连碳化原理都和大炕很像,这种木炭窑与我们常见的木炭窑碳化原理不太一样,传统木炭窑是点燃炭窑内的原料让原料直接烧制,而非直烧式气流导入碳化窑是利用燃烧室燃烧产生的热气流倒入窑内进行碳化,左边较低的部分就是燃烧室,你可以理解为大炕烧火的地方,后面的窑体就是大炕本体,上面盖的钢板就是大炕上睡人的地方,而炭窑两边的烟囱,和大炕一样,都是用来出烟的,上图是没有加装烟气回收和助燃系统的非直烧式气流导入碳化窑,如果你对环保有要求,可以加装这些附件。

各位可能要问,这么怪异的木炭窑,碳化效率和产品质量怎么样呢?其实这个问题我们从木炭的谈话原理说明大家就能理解,对于密度不是很高的生物质碳化原料,我们如果直接烧制,就会使其有效成分变为二氧化碳排出,成品含碳量就不达标,这也是传统木炭窑生产的黑炭普遍固定碳含量偏低的原因,木炭之家曾使用密度很低的杨木板和桐木进行无氧高温干馏实验,结果做出了固定碳90%的杨木木炭,可见只要碳化技术合理,不好的木材也能生产出优质木炭,非直烧式气流导入碳化窑的碳化效率也很高,如下表:

各种类型木炭窑碳化效率
生产一公斤木炭 木炭窑效率
传统木炭窑 8 - 12公斤木材 8 - 12%
改进型木炭窑 6 - 8公斤木材 12 - 17%
工业碳化炉 5 - 7公斤木材 20 - 14%
非直烧式气流导入碳化窑 3 - 4公斤木材 25 - 33%

 

非直烧式气流导入碳化窑的结构:

1.热气流燃烧室

2.碳化窑主体

3.烟气管道A

4.烟气管道B

5.温度观测口

6.热气流导槽

7.碳化室顶部盖板

8.碳化室底部盖板

9.可燃气体喷口

气流燃烧室及窑体

通过上图我们可以清楚地看到整个木炭窑的结构,前部左侧是烟气管道B,左侧是热气流燃烧室,中部为碳化窑主体,上面覆盖的是钢板,后部为烟气管道A,窑体内部还有底部金属盖板。

观察孔及气流导入槽

上图是没有砌好燃烧室前的样子,左侧上部圆形物为观察孔,用于观测窑内情况和检测窑内温度,下部为燃烧室气流导入槽。我们测温可以使用红外线非接触式测温仪,导流槽前面的活动转用于控制进入导流槽的热气流多少,上面的一排小孔是可燃木煤气回流喷口。

气流导槽和烟气出口B

本木炭窑的技术要点就在于热气流因导槽的设计和出气通道的位置,如果这两点设计有问题,会直接影响整个窑体的碳化效率,由于碳化是采用热气流导入所以热效率较高,我们平时使用的木炭窑是木材直接烧制,所以损失较大。而非直烧式气流导入碳化窑结合了普通木炭砖窑的低成本和干馏木炭窑的高效率,属于新型环保木炭窑。

窑体后部气流导槽和烟气通道A

这是未盖底部金属盖板前的状态,大家注意热气流导流槽的走向和烟气通道的出口位置设计。在覆盖底部金属盖板后导流槽和烟气通道B位于底部金属盖板下方,而可燃木煤气喷口和烟气通道A应位于底部盖板上部,也就是装木炭原料的部分。

覆盖底部金属盖板后

在热气流导流槽上覆盖底部金属盖板后(钢板),整个碳化室就成为了一个木炭干馏釜,相比传统干馏木炭窑碳化的原料更多且更节能。而且由于使用的都是砖,所以成本也大幅下降,在覆盖底部金属盖板时要注意燃烧室的热气流导槽和烟气管道B出口位于盖板下方,而观察孔烟气通道A和木煤气喷口位于金属盖板上部。

                                                                                 碳化完成

 

通过热气流导入,我们在加速碳化的同时可以最大程度的保留木材中的有效成分,对比传统木炭窑,使用气流导入式木炭窑可以获得更大的经济效益,而且可以碳化多种木炭原料,非常适合在我国农村地区推广,窑体大小可以根据原料状况调整。木炭之家通过调查了解,很多农村地区由于技术限制和材料紧缺,无法大规模建造木炭干馏装置,但是红砖作为普通建筑材料随处可见,通过砖窑和木炭干馏窑的结合,我们创造性的建成了非直烧式气流导入碳化窑这种新型木炭窑,在兼顾木炭干馏窑的快速环保特性基础上,成本大幅降低,我们在该木炭窑使用的两块金属盖板(钢板),是由一整块钢板切割而来,一整块钢板价格2200元,也就是上下盖板每块1100元,大家可以根据当地钢板价格算一下。

 

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