5.如果是山坡地,选取山坡方向要使筑成炭窑燃烧室通风口朝向常风方向,有助于通风和燃烧。
在选好窑址上,画一种等边三角形,其中一种顶角,用于联接燃烧室,这个顶角应朝常风方向。三角形边长约2.1米并修成弧形,在线米深左右,即为炭化室。在燃烧室对面炭化室后下方正中挖烟道腔和排烟孔,孔高14厘米,宽18厘米,炭化室前端略高于后端。在炭化室前端三角形顶角打一排横向木楔后即进行装柴,薪材直立装入炭化室中,质量好上等薪材装在背面,中档装在中间,质量差下等材装在最前面,装材细头向下,粗头向上,中心略高于四周,使薪材堆成拱形。上面盖上一层稻草,在炭化室背面两个边角上放上二个藤圈,在炭化室中前部近边线上也放上二个藤圈,这四个藤圈作为烟孔。然后沿四周铺泥土,筑窑盖,边铺土,边打紧,锤打得越紧越好,窑盖筑好后,将烟孔中泥土挖去,并铺上松土。
移动式炭化炉对原料规定为:炭材长1米,直径3—8厘米;点火材长25厘米,直径5厘米;燃料材长50厘米,直径5厘米,含水率规定在25%如下。
烧炭时,将炉放在平地中心,装入4块扇形炉栅,炉上体放在炉凹槽上,点火通风架竖立在炉栅中央,烟囱和通风管分别插在烟道口和通风口上。
点火材呈井字形平放在点火通风架上;制炭材直立地装在炉内,大头向上,大径级和含水率较高装在炉体中央;制炭材顶端横铺一层燃料材。
炭化原料诸多,薪材、森林采伐剩余物、森林抚育时消除杂木、木材加工厂剩余物,如木屑等都能够直接进行炭化。除木屑为粒状,需采取了特殊炭化炉炭化外,其她原料多以木段为主,都适合大多数炭化炉或炭窑炭化原料规定。
炭化原料树种可分为三类:第一类为硬阔叶材,如水青冈、麻栎、苦槠、榆等;第二类为软阔叶材,如杨、柳、椴等;第三类为针叶材,如马尾松、南亚松、湿地松等。要生产出高质量木炭,以适合冶金工业和二硫化碳工业等工业部门使用,炭化原料应选用硬阔叶材,而针叶材惯用来生产松木炭,用来制造活性炭。
炉顶盖放在炉上体凹槽上,为了密封,各层凹槽内均用沙土填满,炉外缘填一层厚250毫米泥土并夯实。
用明子等易燃材料点火,从炉顶盖上点火口投入炉内,将点火材和制炭材顶端燃料材点燃,并不断地添入燃料材;当烟囱口温度达到60摄氏度,盖上点火口,并用沙土填入凹槽内密封。
当炭化进行4—5小时,炉内制炭材干燥阶段结束。当烟囱口烟气由白色变黄色时,逐渐关闭通风口插板。
筑好窑型后就可进行烘窑,烘窑时,在燃烧室点火,火力不要太猛。如果烘窑速度太快,炭窑将不够坚实,火烧去木楔,形成通道,逐渐烧入炭化室,待烟孔松土发白时,把松土挖去,从烟孔冒出白烟,当烟色转青时,将烟孔盖上,打开烟道口,使烟气从烟道口冒出,烟色变青时,将所有孔口堵塞,进行闷窑,经2天冷却后,炭窑即成型固定,在窑侧面开一种出炭门,进行出炭,后来能够继续装柴烧炭,其过程和前面烘窑相似,只是烧炭时间较短,正常烧炭周转时间约3—4天。
这个阶段温度为50—275摄氏度,木质材料热分解反映显而易见,木质材料化学构成开始发生明显的变化,其中不稳定组分,如半纤维素分解生成二氧化碳、一氧化碳和少量醋酸等物质。
以上两个阶段都要外界供应热量来保证热解温度上升,因此又称为吸热分解阶段。
此阶段温度为75—400摄氏度,在这个阶段中,木质材料急剧地进行热分解,生成大量分解产物。生成液体产物中具有大量醋酸、甲醇和木焦油,生成气体产物中二氧化碳含量慢慢地减少,而甲烷、乙烯等可燃性气体逐渐增多。这一阶段放出大量反映热,因此又称为放热反映阶段。
温度上升450—500摄氏度,此阶段依托外部供应热量进行木炭煅烧,排出残留在木炭中挥发性物质,提高木炭固定碳含量。这时生成液体产物已经很少。
应当指出,事实上这四个阶段界限难以明确划分,由于炭化设备各个部位受热量不同,木质材料导热系数又较小,因而,设备内木质材料所处位置不同,甚至大块木材内部和外部,也也许处在不同热解阶段。
炭化材最佳大小均匀,普通规定直径不不不大于0厘米,若直径太大,应把它劈开,劈裂线厘米。炭化材长度以炭化炉或炭窑高度决定,若大材不劈开,因木材导热性差,炭化时产气愤体混合物,由木材内部通向外部,所需通过途径很长,炭化时间也长。会导致木材机械强度下降。
供炭化薪材多属萌芽林,故最佳在秋冬季采伐,此时,树木处在休眠阶段,树液停止流动,根部贮存物质,不受损害,利于来年萌芽更新;并且秋季天气晴朗,相对湿度小,木材含水量低,伐下薪材易干燥,可缩短炭化时间,减少燃料消耗,生产木炭裂缝少,质量高。
移动式炭化炉用2毫米厚薄钢板焊接,由炉、上体和顶盖叠接而成。炉为空心圆台体,距离下端20毫米高弧面上,间隔等距离地开通风口和烟道各4个,通风口和烟道上分别装有通风管和烟囱,炉内部设有4块扇形炉栅,中央竖立一种点火通风架。炉上体直径比略小,性状相似。炉顶盖中央设一种点火口,用点火口盖来封闭它。炉体全高1525毫米,有效容积2.75立方米,一次解决原料量2.2层积立方米。
此外,腐朽木、病害枯死木木材,均不适当作炭化原料,由于腐朽木材炭化时,木炭疏松、易碎和容易自燃,大幅度减少木炭质量。
木材、木屑、树根、果核和果壳等木质材料炭化,是把它放在炭化设备内加热,进行热分解。在热解过程,发生一系列复杂化学反映,产生诸多新生产物,木质材料发生了变化。
依照热分解过程温度变化和生成产物状况等特性,炭化过程大体上可分为如下四个阶段。
这个阶段温度在20—150摄氏度,热解速度很缓慢,重要是木材中所含水分依托外部供应热量进行蒸发,木质材料化学构成就没有变化。
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