[发明专利]一种稻壳碳化装置及稻壳碳化方法

说明书

技术领域

本发明涉及稻壳碳化技术领域，特别涉及一种稻壳碳化装置及稻壳碳化方法。

背景技术

稻壳作为谷物加工的主要副产品之一，是一种量大面广价廉的可再生资源。稻壳表面坚硬，硅含量高，不易被细菌分解，且堆积密度小，废弃破坏环境，成为米业企业的包袱，稻壳的开发利用意义重大。碳化稻壳是指稻壳经过加热至其着火点温度以下，使其不充分燃烧而形成的木炭化物质。其具重量轻、熔点高、性能稳定、杂质少以及实用方便的特点。适用于钢铁企业中的钢水包、铁水包、模铸及其他金属表面覆盖保温。碳化稻壳已广泛应用于钢铁、化工、电子等行业。

在稻壳碳化过程中热解温度对制备的稻壳炭的理化性质影响最为明显。分别于100-500℃范围内燃烧稻壳制备生物质炭，经分析表明，生物质炭比表面积、灰分含量、pH值均随热解温度的提高而增加，但稻壳炭产量降低；元素分析结果表明，制备的生物质炭除富含碳外，还含有大量其他元素，如N、P、Ca和Mg，热解温度越高，制备出的稻壳炭的P、Ca和Mg等元素含量越高。厌氧条件下热解农作物秸秆制备的稻壳炭的碳含量随制备温度的提高，含量逐渐提高，而H和O的含量则逐渐降低。250-650℃条件下热解制备的稻壳炭的总比表面积随热解温度的升高变大，而微孔孔径随热解温度提升逐渐变小，对环境污染物的吸附作用也逐渐增强。由此可见，不同温度条件下热解制备的稻壳炭的成分含量、酸碱度、比表面积以及微孔孔径等均有很大差异。

碳化稻壳生产方法较多，传统方法是露天建碳化窑，碳化过程产生的热烈及烟气直接排祥空气中，对环境造成严重污染；目前，报道的生物质炭制备技术主要采用经晾干的稻壳后，置于碳化炉内，通过燃烧室稻壳的有氧充分燃烧产生的热源或其他热源加热，对热解温度不加控制，这样制备出来的生物质炭一般热解温度都在500℃以上，制备出的稻壳炭性质难以控制，另外，对所碳化的稻壳没有进行有效的冷却，不能达到连续生产，达不到根据需要制备合适生物质炭的目的，而且速度慢，效率低等缺陷。

发明内容

本发明要解决的第一个技术问题是提供一种稻壳碳化装置，所述稻壳碳化装置炉体内壁覆有耐高温隔热材料，可以减小碳化过程中的能量损失，提高热量的利用率；其进料口和出料口都采取了密封措施，可以为热解碳化提供密封缺氧的环境；且设有用于监控的热电偶，可以根据不同物料调节碳化温度；碳化室下部设有内壁光滑钢管，使碳化后的高温稻壳滑到转动滚筒，可使温度迅速冷却，提高碳化质量。

为解决第一个技术问题，本发明采用下述技术方案：

一种稻壳碳化装置，包括碳化室、滑动炉盖、内壁光滑钢管、滚筒、炉体支架；所述碳化室顶部中心位置为进料口，滑动炉盖盖于碳化室的进料口；所述内壁光滑钢管的一端与碳化室底部中心位置的出料口相连接，连接的部位设有活动炉排，另一端与滚筒相连接；所述滚筒两端设有齿轮，齿轮底部位置设有电机；所述碳化室右侧的下部固接炉体支架；碳化室的内壁和外壁之间有隔热材料层，碳化室上部设有进气管和排气管，所述进气管上设有进气阀，所述排气管带有排气阀；所述碳化室内底部设有环形电加热管，中部设有带温度表的热电偶和压力计。

进一步地，碳化室与滑动炉盖间设有密封圈，碳化室与内壁光滑钢管间设有密封圈。

本发明要解决的第二个技术问题是提供一种稻壳碳化方法，本方法显著降低了碳化稻壳所需的功率消耗和时间，提高成品率，且操作简单，维护方便。

为解决第二个技术问题，本发明采用下述技术方案：

一种稻壳碳化方法，包括如下步骤：

a.将稻壳除杂质后，放入碳化室内，盖上滑动炉盖；

b.接通环形电加热管，通电引燃水稻稻壳，通过控制连接在碳化室中的带温度表的热电偶、进气阀和出气阀，控制碳化室内温度及压强；

c.打活动火炉排，使经高温碳化的稻壳沿着内壁光滑钢管滑到滚筒，并实现快速冷却，冷却后，即可从滚筒口收集碳化好的稻壳。

进一步地，步骤a中所述放入碳化室内的稻壳的体积不超过碳化室的4/5。

进一步地，步骤b中接通环形电加热管，通电5-8分钟后，打开进气阀，使压强达到120-180磅/平方英寸表压，温度在92-115℃，持续20-30分钟；然后关闭进气阀，打开排气阀，使压强控制在120-180磅/平方英寸表压下，持续升温至192-208℃，保持30-35分钟；再继续调节碳化室内温度至810-900℃后。关闭排气阀，使稻壳在密封厌氧环境中进行热解碳化，持续40-50分钟。