白炭生产工艺的探讨.docx

白炭生产工艺的探讨杨金满( 福建省松溪县花桥采购站 松溪 353500)摘 要 本文以作者两年多的实践为依据, 详细叙述了利用乌木冈栎生产白炭的整个工艺过程, 并对生产中的一些问题提出了自己的看法。关键词 白炭 黑炭 木材热解生产工艺1 前言烧炭是最简单的一种木材热解方法, 它 的主要产品是木炭。根据熄火方法的不同, 所得产品有“白炭”和“黑炭”之分。 采用闷窑熄火的方法所得到的炭称为“黑炭”。 当木材在 窑内炭化完毕时趁热从窑内扒出, 然后用湿 沙土熄火的方法, 称为窑外熄火法, 在熄火过程中, 木炭与空气接触而进行煅烧, 炭的外部 被氧化, 生成的白色灰附在木炭上, 称为“白 炭”1。白炭比黑炭坚硬, 是一种外贸产品, 主 要出口日本, 用于烧烤、水的净化、建筑、高尔 夫球场、工业方面等。 其生产工艺比较精细,必须控制好各个环节, 才能提高产品的质量 和产量, 创造出好的效益。本人通过两年多的 实践, 吸收了日本炭化技术的精华, 对整个工 艺过程略有研究, 现介绍如下。2 建窑白炭生产的基本设施, 必须有一个结构 合理, 功能良好的炭窑。211标准炭窑的设计窑墙高 2 m , 上部四周向外倾斜 45 cm ,窑顶高 216 218 m , 窑底纵向深 315 m , 窑底 最宽处为 3 m , 呈马蹄形 ( 如图 1) 窑门高116 m , 宽 014 m , 离窑底 015 m 高处左右各 留一个小缺口, 作烧火门用。烟囱上出烟口 9 9 cm , 下 进 烟 口 高 8 cm , 宽 30 cm , 深 26 cm , 呈梯形, 窑顶为半球形, 窑顶左右两侧各 留一个 6 8 cm 圆孔, 两孔按 30 度外倾与烟囱成三角形。212窑址的选择窑址附近资源丰富, 原料和产品的运输 比较方便, 靠近水源, 而又不会被水冲毁; 有 比较宽阔的平地可供堆放木柴和木炭用; 土 壤坚实, 最好是耐火烧的粘土, 窑的后面地势应低于窑底, 以免地下水返潮; 离生活区不可 太近。213炭窑的用料 青砖、砂、黄泥、小石子、水泥、石灰、食盐等, 如在山上建窑, 一般用石块代替青砖。214炭窑的施工根据设计要求尺寸放样, 平整窑基, 青砖 浆砌, 用砖铺平窑底后要高于地面 15 cm 。窑 顶的建造, 必须待装满原料后 (用杂木代替) ,按设计要求修整角度和进行必要的垫补, 使收稿日期: 188621027技改园地39林产化工通讯1997 年第 1 期薪材堆成拱型, 上面盖上一层稻草。 黄泥为主, 加入砂、小石子、石灰、盐, 各层按不同比 例进行配料, 搅拌均匀, 形成混合泥。 每一层 耐温防裂, 以石灰、盐为主; 第二层以小石子 为主; 第三层为保温层, 以砂为主, 分层施工和配料, 分层捣实, 锤打越紧越好。 窑顶是建 窑的关键, 必须严格精心施工, 确保窑顶安全 牢固。215烘窑把窑筑好后开始烘窑, 烘窑时在燃烧室 点火, 火力要小, 时间要长些, 如果干燥速度太快, 炭窑将不坚实。 在烘窑的同时, 窑内木材进行干燥、炭化。 待第一窑烧好出炭以后, 炭窑就固定下来了, 可以继续装柴烧炭, 转入 正常的烧炭操作。3 生产工艺311原料 目前出口日本的白炭叫马目备长炭, 其原料采用单一的乌木冈栎, 口径以 4 8 cm 为的变化, 烟囱烟很浓, 笔直往上冲出 1 米多高, 窑门出烟口往前直冒烟时, 说明可以封 窑; 二是通过闻烟味来确定, 则把握性更大, 封窑时烟味很重且有一股酸味刺鼻。 通过判 断, 到了封窑时间, 应抓紧时间将窑封闭。315控温 炭化过程中的窑温受原料含水率、外部气候、引火柴、封窑迟早等诸多因素影响。 封 窑后要经常观察排烟及燃烧情况, 结合鼻嗅, 手测烟的温度进行判断, 必要时应及时调整窑温。 一是调整烟囱出口的大小, 调大, 温度 升高, 调小温度降低; 二是调整窑门底部左、 右下脚孔的大小, 来增加或减少空气流量, 以 达到升温或降温的目的。另外, 如封窑过早发 生熄火现象, 通过控温无法解决, 应打开重烧, 按前一条进行封窑。316开窑、升温封窑之后经过 5 7 天的热解炭化, 从烟 囱处可以看到先冒大烟, 而后转冒青烟。青烟 排放完毕, 说明炭化已经完成, 可以开窑、升温。首先在窑门中间开一个稍大一些的孔, 便 于观察, 同时也加大空气流量, 使窑内温度慢慢升高。 15 20 h 之后, 在孔的四周均匀地 开一些小洞, 每隔 115 2 h 逐步加大开口,升至一定的温度之后 ( 用眼观察) , 从上到下把砖取下, 每次取一行, 间隔时间约 45 m in ,全部取完即可进行出炭。317出炭高温出炭, 比 较 辛 苦, 必 须 戴 好 防 护 用 具。出炭前烟顶部挂上铁皮盖, 以保安全。出炭时, 用特制的长钩将已完全炭化的炭钩至窑门口内, 让其继续燃烧约 10 m in , 加强炭 的硬度, 并使皮完全脱净, 然后用耙将炭扒 出, 在窑门口外堆放 5 m in , 即可将炭移到一 边堆齐, 用含一定水分的炭、泥粉混合物将炭 盖住, 达到熄火的目的。 每扒一次, 必须盖一次, 分层加盖, 以防炭烧过火, 出炭时由外向 里钩, 先熟先钩, 细心操作, 尽量不要把炭弄 断。 出炭时间一般 8 10 h , 不能心急图快,主, 10 15 cm 劈两半, 15 20 cm半, 长度 2 218 m 。312装窑劈四细端向下, 粗端向上, 稍为向内倾斜。 以装紧、装实为目的, 千万麻痹不得, 装不好直 接影响炭的质量和产量。 距窑门约 50 cm 处 用大的杂木立 2 3 排, 保护窑中的乌木冈栎 减少消耗, 提高产品得率。 装好后做好窑门 (图 2)。313烧窑烧火柴片立放于窑门内, 用少量细干柴 点火引燃, 即开始烧窑。 到了傍晚封闭窑门(留些通气孔) , 每天应保持烧 12 h 左右, 直 至次日早上打开继续烧火。 在燃烧过程中窑工应随时添加些片。烧窑时间约 3 天, 冷窑更 长些。314封窑随着烧窑时间的增加, 炭窑的温度逐渐 升高, 窑中原料的水分逐步挥发。封窑主要靠 “眼观鼻嗅”, 一是观察烟囱及窑门出烟口烟 1994-2013 china academic journal electronic publishing house. all rights reserved. 40林产化工通讯1997 年第 1 期图 1窑温不够高, 切不可扒出, 否则越扒越慢, 温 度升不上去, 炭的质量也不好。4 白炭的检验和分类定级411外观好炭基本无裂缝或有少量裂缝, 长度 20 cm 以上, 丸物, 无节巴、较直。412硬度采用听声法, 即用炭敲击水泥地面或对 敲, 不同品质的炭会发出不同的声音, 好炭会 发出“当当”的金属声。413产品分类定级根据客户要求进行加工、分类, 尽管日本 市场上有好几种分类法, 但大体上是相同的, 对优质炭的要求基本一样, 以上小丸、小丸为主, 直径 2 4 cm , 长度 20 cm 以上, 坚硬, 无 裂缝或少裂缝。5 几点看法511 木材的含水率直接影响木材热分解 过程的时间以及燃料的耗费量。 原料采伐后 直接炭化, 木炭容积重和强度最大, 然后随含 水率的减少而变小1。值得注意的是, 湿木材在窑内不能急剧干燥, 否则, 木炭容易形成裂 缝。 如果木材过于干燥, 在放热阶段中, 放热 反应进行过于猛烈, 会降低木炭的产量, 并使图 2木炭的机械强度降低。 因此, 烧制白炭的乌 木冈栎要边砍边烧, 不能存放过久, 夏天一般不超过一个月。512 虽然加快炭化速度、缩短炭化时间可 以提高炭窑的利用率, 但不能过快, 因为木材 进行急剧地放热反应时, 内部产生的大量气态产物不能很快地由木材原有孔道放了, 会 形成裂缝, 降低木炭的机械强度。513 木材愈大 ( 粗而长) 气体混合物由木 材内部通向外面所经过的道路愈长, 则炭化 时间愈长, 由于副反应所引起的损失就愈大,产品产量愈低, 木炭机械强度也愈低。烧制白炭原料的最佳口径为 4 8 cm 。 以上仅是本人两年烧制白炭实践经验的总结, 炭化过程是白炭生产的技术核心部分,工艺检测手段以“眼观鼻嗅”为基本方法, 在 操作