一种环保型竹材碳化系统及其碳化方法技术方案

本发明专利技术公开了一种环保型竹材碳化系统及其碳化方法，该系统包括碳化罐、锅炉、加热器、进气管、出气管和排液管；所述碳化罐侧端设置有罐门；所述碳化罐内腔下端设置支撑架；所述支撑架下方设置有喷气管，喷气管上侧设置有喷气孔；所述加热器内腔设置有加热管；所述锅炉的供汽管与加热管一端连通，锅炉的回收管与加热管另一端连通；所述供汽管或回收管上设置有蒸汽泵和蒸汽阀；所述进气管一端与加热器连通，进气管另一端与喷气管连通；所述出气管一端与碳化罐上端连通，出气管另一端与加热器连通；所述排液管一端与碳化罐下端连通，排液管另一端与锅炉的炉膛连通；所述排液管上设置有排液阀，通过排液管将含有机物的废液通入炉膛进行燃烧。进行燃烧。进行燃烧。

【技术实现步骤摘要】
一种环保型竹材碳化系统及其碳化方法


[0001]本专利技术涉及竹材加工
，具体的说是一种环保型竹材碳化系统及其碳化方法。

技术介绍

[0002]随着社会的发展，各国对环境保护的重视程度不断增加，全球木材供应逐渐降低，竹资源的合理利用与开发越来越受到重视，竹产品正在成为发达国家和地区的重要消费品之一。我国竹资源培育和加工利用技术引领世界，在全球竹产业中占据举足轻重的地位。目前，中国竹业已形成了一个由资源培育、加工利用到出口贸易，再到竹业生态旅游的颇具潜力和活力的新兴产业。
[0003]竹子不仅可以用作建筑材料，还可以用于制作各式各样的工艺品。为了提高竹材的使用寿命，常需要将竹片或竹丝放置在高温条件下进行碳化。在碳化过程中，不但可以消灭竹材中的虫卵以及真菌，而且可以使竹材去糖脱脂，使蛀虫失去营养来源，避免竹材在后期使用过程中出现霉变和虫蛀，可提高竹材使用的可靠性和使用寿命。
[0004]然而，现有的竹材碳化系统和碳化方法，通常是先将竹材放入碳化炉内，然后采用高温高湿的蒸汽直接喷注在竹材上进行高温碳化，碳化完成后，还需再用加热棒将竹材烘干，待竹材烘干后，并在碳化炉上浇注冷却水将碳化炉进行冷却，最后才将竹材从碳化炉中取出。这种竹材碳化系统及其碳化方法，一方面，在碳化和烘干过程中随着高温高湿蒸汽的不断喷注，碳化炉内需排出大量含有糖分等有机物的废水以及含有可燃性气体的废气，这些废水和废气的直接排放将严重污染环境；另一方面，高温高湿蒸汽的不断喷注，大幅提高了竹材的含水率，后期需要消耗大量的能源才能将吸湿后的竹材烘干到所需的含水率；此外，在高温高湿的蒸汽喷注以及后期碳化炉的冷却，均需要消耗大量的水资源，并产生相应的废水，给企业的环保处理带来了严重的负担，难以满足实际的生产加工需求。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种环保型竹材碳化系统及其碳化方法，该环保型竹材碳化系统采用空气作为加热介质和冷却介质，极大减少了竹材碳化过程中含有机物废水的排放，可将碳化产生的可燃气体、热空气和少量含有有机物的废液添加到炉膛内进行燃烧或直接给锅炉加热，绿色环保，可有效地利用碳化废弃物及余热，能耗小，生产成本低，使用效果好。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]一种环保型竹材碳化系统，包括碳化罐、锅炉、加热器、进气管、出气管和排液管；所述碳化罐侧端设置有罐门；所述碳化罐内腔下端设置有用于放置竹材的支撑架；所述支撑架下方设置有喷气管，喷气管上侧设置有喷气孔；所述加热器内腔设置有加热管；所述锅炉的供汽管与加热管一端连通，锅炉的回收管与加热管另一端连通；所述供汽管或回收管上设置有用于控制锅炉中水蒸汽进入加热管的蒸汽泵和蒸汽阀，通过锅炉给加热管通入水
蒸汽将加热器内的空气加热；所述进气管一端与加热器连通，进气管另一端与喷气管连通；所述出气管一端与碳化罐上端连通，出气管另一端与加热器连通；所述排液管一端与碳化罐下端连通，排液管另一端与锅炉的炉膛连通；所述排液管上设置有排液阀，通过排液管将含有机物的废液通入炉膛进行燃烧。
[0008]优选地，所述进气管上设置有用于加快将气体送入碳化罐内腔的进气泵；所述出气管上设置有用于加快将气体从碳化罐内腔抽出的出气泵。
[0009]优选地，所述进气管上设置有进气阀；所述进气阀位于进气泵的进气端一侧；所述出气管上设置有出气阀；所述出气阀位于出气泵的出气端一侧；所述进气管上设置有补气管，补气管上设置有补气阀；所述补气管一端与外部新鲜空气连通，补气管另一端与进气阀和进气泵间的进气管连通，通过补气管向碳化罐内腔补充新鲜空气；所述出气管上设置有排气管，排气管上设置有排气阀；所述排气管一端与出气泵和出气阀间的出气管连通，排气管另一端与锅炉的炉膛连通，通过排气管将碳化产生的可燃气体或热空气添加到炉膛内。
[0010]优选地，所述碳化罐上设置有用于监测碳化罐内腔温度的温度计；所述碳化罐上设置有用于监测碳化罐内腔压力的压力表。
[0011]优选地，所述碳化罐上端为内壁为锥形面，出气管的进气端位于锥形面顶端；所述碳化罐下端为内壁为倒锥形面，排液管的进液端位于倒锥形面底端。
[0012]优选地，所述加热管为螺旋状。
[0013]优选地，所述喷气管为蛇形状铺设在支撑架下方。
[0014]优选地，一种环保型竹材碳化系统的碳化方法，具体包括以下步骤：
[0015]S1、竹材的安装阶段：打开罐门，将互相堆垛且留有间隙的竹材放置于支撑架上，竹材安装完毕后，关闭罐门；
[0016]S2、空气的加热阶段：关闭排液阀、补气阀和排气阀，打开蒸汽泵和蒸汽阀，通过锅炉的供汽管给加热管通入水蒸汽将加热器内的空气加热，并通过回收管将换热后的水蒸汽输送到锅炉内进行回收利用；
[0017]S3、竹材的预热软化阶段：打开进气泵、进气阀、出气泵和出气阀，将加热器内被加热后的热空气输送到喷气管中，并通过喷气孔将热空气均匀喷向支撑架上的竹材，同时通过出气管将碳化罐上端的空气输送回加热器继续加热，并通过温度计和压力表观察碳化罐内的温度和压力，直至碳化罐内的温度升高到竹材的预热软化温度，再调节蒸汽阀、进气阀和出气阀，将碳化罐内的温度维持在预热软化温度进行竹材的预热软化；
[0018]S4、竹材的碳化阶段：竹材的预热软化完毕后，进一步打开蒸汽阀、进气阀和出气阀，直至碳化罐内的温度升高到竹材的碳化温度，再调节蒸汽阀、进气阀和出气阀，将碳化罐内的温度维持在碳化温度进行竹材的碳化；
[0019]S5、竹材的预冷却阶段：竹材的碳化完毕后，关闭蒸汽泵和蒸汽阀以停止给加热器内的空气加热，再关闭进气阀和出气阀，并初步打开补气阀和排气阀，通过补气管向碳化罐内腔补充新鲜空气，并通过排气管将碳化产生的可燃气体或热空气添加到炉膛内燃烧给锅炉加热；
[0020]S6、竹材的冷却阶段：进一步打开补气阀和排气阀，加快新鲜空气的补充速度和碳化罐内热空气的排放速度，竹材冷却至出炉温度后，关闭进气泵、出气泵、补气阀和排气阀，并打开排液阀，通过排液管将含有机物的废液通入炉膛燃烧给锅炉加热；
[0021]S7、竹材的出炉阶段：竹材冷却完毕后，打开罐门，并取出得到碳化竹。
[0022]优选地，步骤S3中，在竹材的预热软化阶段，将碳化罐内空气的温度从20℃
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30℃，逐渐升高至预热软化温度55℃
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75℃，升温速率为0.5
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1.5℃/min，预热软化温度维持2
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3.5h；步骤S4中，在竹材的碳化阶段，将碳化罐内空气的温度从55℃
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75℃，逐渐升高至碳化温度100℃
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130℃，升温速率为2.5
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3.5℃/min，碳化温度维持4
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7h；步骤S5中，在竹材的预冷却阶段，将碳化罐内空气的温度从100℃
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130℃，逐渐降温至50℃
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60℃，降温速率为1.0
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种环保型竹材碳化系统，其特征在于：包括碳化罐(1)、锅炉(2)、加热器(3)、进气管(4)、出气管(5)和排液管(6)；所述碳化罐(1)侧端设置有罐门(10)；所述碳化罐(1)内腔下端设置有用于放置竹材的支撑架(11)；所述支撑架(11)下方设置有喷气管(12)，喷气管(12)上侧设置有喷气孔(120)；所述加热器(3)内腔设置有加热管(30)；所述锅炉(2)的供汽管(20)与加热管(30)一端连通，锅炉(2)的回收管(21)与加热管(30)另一端连通；所述供汽管(20)或回收管(21)上设置有用于控制锅炉(2)中水蒸汽进入加热管(30)的蒸汽泵(22)和蒸汽阀(23)，通过锅炉(2)给加热管(30)通入水蒸汽将加热器(3)内的空气加热；所述进气管(4)一端与加热器(3)连通，进气管(4)另一端与喷气管(12)连通；所述出气管(5)一端与碳化罐(1)上端连通，出气管(5)另一端与加热器(3)连通；所述排液管(6)一端与碳化罐(1)下端连通，排液管(6)另一端与锅炉(2)的炉膛(24)连通；所述排液管(6)上设置有排液阀(60)，通过排液管(6)将含有机物的废液通入炉膛(24)进行燃烧。2.如权利要求1所述的一种环保型竹材碳化系统，其特征在于：所述进气管(4)上设置有用于加快将气体送入碳化罐(1)内腔的进气泵(40)；所述出气管(5)上设置有用于加快将气体从碳化罐(1)内腔抽出的出气泵(50)。3.如权利要求2所述的一种环保型竹材碳化系统，其特征在于：所述进气管(4)上设置有进气阀(41)；所述进气阀(41)位于进气泵(40)的进气端一侧；所述出气管(5)上设置有出气阀(51)；所述出气阀(51)位于出气泵(50)的出气端一侧；所述进气管(4)上设置有补气管(7)，补气管(7)上设置有补气阀(70)；所述补气管(7)一端与外部新鲜空气连通，补气管(7)另一端与进气阀(41)和进气泵(40)间的进气管(4)连通，通过补气管(7)向碳化罐(1)内腔补充新鲜空气；所述出气管(5)上设置有排气管(8)，排气管(8)上设置有排气阀(80)；所述排气管(8)一端与出气泵(50)和出气阀(51)间的出气管(5)连通，排气管(8)另一端与锅炉(2)的炉膛(24)连通，通过排气管(8)将碳化产生的可燃气体或热空气添加到炉膛(24)内。4.如权利要求1所述的一种环保型竹材碳化系统，其特征在于：所述碳化罐(1)上设置有用于监测碳化罐(1)内腔温度的温度计(13)；所述碳化罐(1)上设置有用于监测碳化罐(1)内腔压力的压力表(14)。5.如权利要求1所述的一种环保型竹材碳化系统，其特征在于：所述碳化罐(1)上端为内壁为锥形面，出气管(5)的进气端位于锥形面顶端；所述碳化罐(1)下端为内壁为倒锥形面，排液管(6)的进液端位于倒锥形面底端。6.如权利要求1所述的一种环保型竹材碳化系统，其特征在于：所述加热管(30)为螺旋状。7.如权利要求1所述的一种环保型竹材碳化系统，其特征在于：所述喷气管(12)为蛇形状铺设在支撑架(11)下方。8.一种如权利要求1
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7任一项所述的环保型竹材碳化系统的碳化方法，其特征在于，具体包括以下步骤：S1、竹材的安装阶段：打开罐门(10)，将互相堆垛且留有间隙的竹材放置于支撑架(11)上，竹材安装完毕后，关闭罐门(10)；S2、空气的加热阶段：关...

【专利技术属性】
技术研发人员：林开进，杨明杰，林雪霞，陈平传，李文育，
申请(专利权)人：连城县竹匠新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：