CN102165035A - 碳化方法以及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种制造木炭的方法。该方法的特征在于：由至少一个加热装置生成第一热气体(G1)；将其第一热气体(G1)与第二气体(G2)混合以形成一种气体混合物(G0)；将这个混合物(G0)送到一种木材加料(6)中以便在其中生成一个热解前锋(20)；在该加料(6)的上游端与下游端之间产生一个过压力，以便迫使这个前锋在一个方向上(即从该上游端到该下游端)穿过该加料；并且在该加料(6)的下游回收第三气体(G3)，所述第三气体的至少一个第一部分以所述第二气体(G2)的一个气流的形式被输送装置(4)传送。本发明还涉及一种用于实施此方法的装置。

Description

碳化方法以及装置

本发明涉及一种从木材装料来制造木炭或/和活性炭的方法。

本发明还涉及一种用于通过实施此方法来制造木炭或/和活性炭的窑模块，该窑模块被设计为能够在一个碳化室中接收一个篮，该篮被设计为能够接收一种木材装料，所述碳化室被定位在一个上游室与一个下游室之间，所述窑模块包括或者被连接到在所述装料的外部的至少一个加热装置上并且被设计为能够生成第一多种非氧化性的热燃料气体。

本发明还涉及一种碳化设施，具体用于根据一种这样的方法来制造木炭或/和活性炭，该碳化设施包括若干个这样的窑模块。

本发明归入从具有任何含湿量的木质纤维素材料来制造木炭的领域。

为了进行木材的碳化，用一种已知的方式将木材装料的温度提升。在对应于装料中的某一温度水平的某一阶段，引发一种热解反应。一旦热解反应完成，由反应产生的产物就是木炭。还有可能提供该装料的温度，从而获得一种更烧焦的木炭。接下来，将加热装置停止并对木炭装料进行冷却。

碳化装置可以根据它们的加热装置进行分类：

-部分燃烧式窑一般是传统的窑；燃烧木材装料的一部分以便将剩余的装料碳化；

-外部加热的窑使用了一种额外的能源；

-热气体接触式窑在以上模型之间折衷，并且具体地被用作工业连续窑。

现有技术不是完美的，因为很多问题没有正确解决。使用生材或湿材是困难并昂贵的。因此，通常有必要在木炭制造的上游对木材或者伐木或锯木厂操作的下脚料干燥3至6个月。这种干燥通常在一个干燥器或单独的窑内进行，这要求很大的能量费用。

现有的窑的小尺寸使之有必要将装料预切割成小块，特别是对于工业连续窑来说。

对于传统的窑来说，碳化装置是被固定的以便将木炭冷却，这依据窑的尺寸而将周期时间延长了2至12天。

该过程由一名操作员进行监控，并且包括对燃料气体进行主观的嗅觉及视觉监控。在某些工业设施中，温度传感器使得该过程能够被监控。

目前的窑不允许在该过程中对碳化温度进行均匀控制。事实上，窑的一些部分比所希望的热很多，而其他部分则更冷些。产生的炭根本不是均质的，这降低了所得木炭的质量并且对于所希望的质量是有害的。

很多方法使之有必要在木炭的碳化和/或冷却过程中对其进行处理，从而增加了细屑的数量，这些细屑的尺寸小而且价值低。

为克服这些问题已尝试了不同的装置。因此，从文件FR 2 604 181获知了一种用于在容器篮中制造木炭的窑，在该容器篮中热气体在低于400℃的温度从上到下穿过该装料而循环。

文件FR 2 586 031描述了一种多室装置，每个室对应于炭制造方法中的一个步骤：干燥、碳化、通风，并且每个室装备有两个锅炉。燃烧空气由一个风扇引入。

文件EP 330 784描述了成对地起作用的窑：一个被用于碳化，并且在反应过程中产生的热气体被传送到用于干燥湿材或生材的另一个窑中。

在除了木材碳化之外的多个领域中，获知了对由设施中的反应生成的气体至少部分地再使用的设施。因此，已知了文件GB 1 440 236，它描述了一种通过焚化来处理废料的炉，该炉在连续的回路中起作用：从该炉的室中的反应生成的蒸馏气体在必要的纯化(这使之有可能向该炉中再注入焦油以及待再处理的杂质)之后被分为两个部分的气体，它们遵循分开的回路。第一个部分必须经受洗涤处理，然后在释放到大气中之前作为燃料被注入一个再加热炉中第二个部分通过热交换在这个预热炉中被再加热，而没有与第一部分的气体的流动相接触，然后被再注入到焚化炉中。这种方法绝对要求对遵循气体进行纯化或/和洗涤处理以便使得它们能够被再利用。该设施是复杂的，包括多个分开的气体回路，并且对气体温度的控制是困难的。对于一种碳化处理，没有安排考虑到了需要向装料中注入一种不含氧气O₂的气体。此种炉不能用于进行碳化过程。

文件WO 02/48292描述了一种对基于碳的废料进行气化的连续方法，该废料在一个室中在蒸汽和二氧化碳的存在下被带到了一个非常高的温度(1300℃)。由该反应生成的热解气体的一部分被直接用作燃料。除了注入(尤其是用于启动)燃料的可能性之外，没有控制再循环气体的可能性。此外，后者仅仅通过它的强制燃烧而被再利用。

为废料的焚化所提供的此类设施不是很适合于木材的碳化，这种木材碳化是一种棘手的过程，在该过程中有必要发生木材装料的不完全燃烧，而同时避免用于此目的的窑的任何失控，并因此来永久地控制该装料中的温度。

在现有的碳化窑中，窑的停留时间仍然很长，这要求建立一组几个窑以便进行装料的干燥、碳化以及冷却操作。

本发明的目的是通过提出一种特殊方法来克服现有技术的这些缺点，该方法是用于在为此目的而设计的窑模块中从生材或湿材开始而进行该碳化过程，该特殊方法使之有可能减少其停留时间并且获得装料的良好旋转，具有良好的能量效率。

本发明还提出要通过对所用的不同气体的气流和温度进行控制而为调整木材装料中的良好碳化反应提供条件。本发明使用了在用于实施本方法的装置中循环的多种气体，是通过对存在于该设施的不同点处的这些不同气体进行适当混合，以便在该装料的上游以最佳参数引入多种进入气体，这些最佳参数是对于以最佳效率来引发或/和维持该碳化反应而言，具体是通过对该木材装料中的温度分布、以及具有优异品质的木炭的生产的最佳控制。

本发明确保了存在于该设施的不同点处的这些气体照原样被使用，无需进行纯化、洗涤或类似处理，从而使该装置尽可能地简单。本发明还尽可能地避免了被再循环的气体的燃烧。

为此目的，本发明涉及一种从木材装料来制造木炭或/和活性炭的方法，其特征在于：

-通过在所述装料外部的至少一个加热装置，生成第一多种非氧化性的热燃料气体，这些气体不包括气态形式O₂的氧；

-将所述第一热燃料气体与第二多种稀释气体混合，以便形成不包括气态形式O₂的氧的多种非氧化性进入气体的一种混合物；

-将所述进入气体的混合物从上游送到所述装料中以便在其中生成一个热解前锋；

-在所述装料的上游端与下游端之间生成一个超压力，以便迫使所述热解前锋在一个单一方向上从上游端到下游端穿过该装料；

-在所述装料下游回收第三多种排出气体，这些排出气体中的至少一个第一部分被一个输送装置以所述第二稀释气体的一个气流的形式进行输送，并且这些排出气体中与该第一部分互补的一个第二部分被一个输送装置以第四多种服务气体的一个气流的形式排出到一个出口孔。

本发明还涉及一种用于通过实施本方法来制造木炭或/和活性炭的窑模块，该窑模块被设计为能够在一个碳化室处接收一个篮，该篮被设计为能够接收一种木材装料，所述碳化室被定位在一个上游室与一个下游室之间，所述窑模块包括或者被连接到在所述装料外部的至少一个加热装置上并且被设计为能够生成第一多种非氧化性的热燃料气体，其特征为事实上该窑模块在所述上游室的上游包括一个混合室，该混合室被设计为能够一方面接收所述第一燃料气体并且另一方面接收源自与所述下游室连通的输送装置的第二多种稀释气体，以便形成多种进入气体的一种混合物。

本发明还涉及一种碳化设施，具体用于在一种这样的方法中如提出权利要求的来制造木炭或/和活性炭，该碳化设施包括几个这样的窑模块，所述设施包括至少一个中央炉，该中央炉生成了用于被连接到其上的至少两个窑模块的多种燃料气体。

本发明的其他特征及优点将参考附图从下面的本发明的多个非限制性实施方案的详细说明中显现出来，在附图中：

-图1示意性地、局部地、并且以截面表示了一种用于实施本发明的装置；

-图2以一种类似方式表示了在根据本发明的方法的一个第一启动阶段开始的过程中的来自图1的装置；

-图3类似地表示了在根据本发明的方法的这个第一启动阶段的剩余过程中的来自图1的装置；

-图4类似地表示了在根据本发明的方法的一个第二碳化阶段的过程中来自图1的装置；

-图5类似地表示了在根据本发明的方法的一个第三冷却阶段的过程中来自图1的装置。

本发明更具体地涉及用于从木材装料6制造木炭或/和活性炭的一种方法以及一种窑模块100。在附图中展示了本发明的一个第一实施方案。

本发明使用了一种从放置于碳化室25中的木材装料6来制造木炭或/和活性炭的创新方法，该方法的区别性特征是是通过在装料6的外部的、或者在碳化室25被整合其中的一个窑模块100的外部的至少一个加热装置来引发一个热解前锋20，随后是这个热解前锋20的受控的传播。为此目的，该方法包括以下多个步骤：

-通过在所述装料6外部的至少一个加热装置，生成第一多种热气体，被称为非氧化性燃料气体G1，也就是说不包括气态形式O₂的氧的气体；为此目的，优选使用一个还原锅炉，该锅炉在进口处消耗了在气态氧O₂中被废弃的气体并且在出口处递送了不含其任何一种的气体；

-将这些第一热燃料气体G1与被称为稀释气体G2的第二多种气体混合，以便形成不包括气态形式O₂的氧的多种非氧化性进入气体G0的一种混合物；

-将进入气体G0的这种混合物从上游送到装料6中以便在其中生成一个热解前锋20；

-在装料6的上游端与下游端之间生成一个超压力，以便迫使所述热解前锋20在一个单一方向上从上游端到下游端穿过该装料；

-在装料6的下游，在一个下游室19处，回收了管线21中被称为排出气体G3的第三多种气体，这些气体G3中的至少一个第一部分被一个输送装置4以所述第二稀释气体G2的一个气流的形式进行输送，并且由这些排出气体中与第一部分(由所述稀释气体G2所构成)互补的被称为服务气体G4的气体所构成的一个第二部分被一个输送装置8以第四多种服务气体G4的一个气流的形式排放到一个出口孔或使用孔，例如用于填充钢筒以便再使用这些服务气体G4、或用于供应另一个设施如一个干燥器或类似物。

在本发明的一个优选实施方案中，对木材、或/和伐木或锯木厂产物、或其他植物(在本文件的剩余部分中将被称为“木材”)进行安排，以便在至少一个篮7中形成一种装料6，该篮允许了气态的或/和液态的流体穿过装料6而循环。贯穿实际的碳化之后的碳化操作以及冷却操作的持续时间段，它们将保留在这个篮7中。包含一种木材装料6的这个篮7可以被用作一个穿孔托盘并且还可用作一个存储托盘，用于原材料和最终产品两者。这个篮7可以具有非常大的尺寸，例如具有几米的长度。这个篮尤其可以直接在森林中进行填充。它使之有可能处理就种类、含湿量以及尺寸而言不均匀的多种装料。这个篮可以以不同的取向进行放置，并且不是必须垂直或水平的，即使这些是本发明的优选实施方案。

于是根据本发明的方法包括以下多个步骤：

-将装料6放置在至少一个篮7中，该篮是在一个第一上游室18与一个第二下游室19之间的一个被密封的装置中；

-通过在该装料6外部的至少一个加热装置，产生第一热燃料气体G1并将其引入一个混合室15中；

-将第二稀释气体G2引入混合室15中；

-通过循环装置5，将由所述第一燃料气体G1与第二稀释气体G2构成的进入气体G0的一种混合物送入第一上游室18中，以相对于第二下游室19产生超压力，从而在装料6中生成一个热解前锋20，在所述循环装置5的作用下该热解前锋被迫在一个单一方向上从第一上游室18到第二下游室19穿过该装料；

-在第二上游室19中回收第三排出气体G3；

-第三排出气体G3中的至少一部分是以第二稀释气体G2的一个气流的形式被回收的，该第二稀释气体的气流被输送装置4输送到混合室15中。

有利地，该第二稀释气体G2的气流是由输送装置4与第一热燃料气体G1分开地输送到混合室15中的。

为了在完成碳化循环之后减少该装料的冷却时间，在完全热解之后通过将水喷入进入气体G0的混合物的气流中来将该装料6有利地冷却。

为了从控制装料内的碳化过程的全部优点中获益，对进入气体G0的气流和温度进行调整，并且通过对燃料气体G1和稀释气体G2的这些气流进行控制而调节一个气体回路，对这些气流的控制被设计为能够调节进入气体G0的温度，并且进入气体G0的流速也受循环装置5的控制。

从经济的视角来看，根据本发明的方法除了可能排出冷凝物之外没有对排出气体G3进行任何处理，排除了任何洗涤、燃烧、氧化、再加热或冷却、压缩或者膨胀处理。

优选地并且有利地，热解前锋20是在与装料6中确立的自然对流相反的方向上生成并且前进的，这相当于说在装料6中的上游端处的气体入口优选是在大于或等于该装料的下游端处的气体出口的海拔高度处。

为了保证不含氧的进入气体G0的引入，第一非氧化性热燃料气体G1是在一个中央还原炉中生成，在该中央还原炉中发生一种不完全燃烧，这样使得第一燃料气体G1不含氧气O₂。该中央炉优选被设计为能够供应若干个碳化室，每个碳化室包括一种不同的装料6，该装料经受一个与由使用同一个中央炉的进入气体混合物所送入的其他装料6相独立的碳化过程。

在一个实施方案变体中，如在这些图中所见，为了排放在装料6的装载过程中与其一起引入的空气，排出气体G3的未用来形成稀释气体G2的那部分被传送到具体为烟囱形式的一个排放和通气装置17、或者/并且传送到输送装置16中，在该输送装置处这个部分构成了服务气体G4，这些服务气体能够供应燃烧装置如一个炉或者一个干燥器、或者能够或者直接地或通过所述服务气体在钢筒或类似物中的一种封装来供应任何其他用途。

在实施根据本发明的方法的一种特别有利的方法中(该方法使之有可能获得更好的效率)，热解是在压力下进行，并且为此目的在装料6的直接上游的一个第一上游室18以及还有在装料6的直接下游的一个第二下游室19经受一个在大气压之上的压力。虽然这个压力可以非常轻微地高于大气压，其中在这些室中有几千Pa的等级的超压力，但是有利地选择它为10.10⁵与30.10⁵Pa之间的一个值。

本发明特别好地适合于桉树、或者椰子壳、或者其他类似的热带植物的碳化。

本发明还涉及一种被设计来实施该方法的窑模块100。

这个窑模块100可以是移动式的。原位获得的木炭大约比木材轻四倍。这种移动性使之有可能减少运输成本。

被设计用来通过实施此方法而制造木炭或/和活性炭的这种窑模块100被设计为能够在一个碳化室25处接收一个篮7，该篮被设计为能够接收一种木材装料6。这个碳化室25被定位在一个上游室18与一个下游室19之间。

窑模块100可以包括在装料6外部的至少一个加热装置，该加热装置被设计为能够生成第一非氧化性热燃料气体G1。这个加热装置还可以是在它被连接到其上的窑模块100的外部。

根据本发明，窑模块100包括在上游室18的上游并且与之连通的一个混合室15，该混合室被设计为能够一方面接收这些第一热燃料气体G1并且另一方面接收源自与下游室19连通的输送装置4的第二稀释气体G2，以便形成进入气体G0的一种混合物。

这个篮7、或者一个壳体22(包括上游室18与下游室19之间的窑模块100并且被设计为能够接收篮7)被设计为除了在上游室18中之外能够禁止在装料6外部的进入气体G0的任何通过。窑模块100还包括循环装置5，该循环装置被设计为能够传送进入气体G0的混合物以便在上游室18中相对于下游室19产生超压力。

窑模块100包括用于调节并调整进入气体G0的气流和温度的装置，这些装置被设计为能够一方面为了调节进入气体G0的温度而发挥作用。为此目的，它们作用在位于燃料气体G1的路径中的气流分配装置131(尤其是闭合装置，如阀门或风挡器)上、作用在位于稀释气G2的路径中的气流分配装置132上、作用在位于由来自装料6的排出气体G3的工作气体G4所构成的一部分气体的路径中的一个管线16上的气流分配装置134上，排出气体G3的另外的互补部分构成了稀释气体G2。

用于调节并调整进入气体G0的气流和温度的这些装置还被设计为能够另一方面作用在循环装置5上，该循环装置被设计为能够在上游室18与下游室19之间生成一个正压力差以便控制进入气体G0的流速。这些调节和调整装置还被设计为能够控制生成燃料气体G1的一个炉的运行。

优选地，窑模块100包括能够接收至少一个这样的篮7的一个底座3、以及被设计为能够在底座3上以一种密封的方式被放置在每个篮7的顶部的一个顶盖1。这个篮7被设计为能够接收一种木材装料6、并且被定位在一个上游室18与一个下游室19之间。

有利地，窑模块100包括一个收集器11，该收集器以一种密封的方式放置在顶盖1上并且能够打开和闭合以便补偿在碳化过程中发生氧的意外吸入时可能的任何气体爆炸。

优选地，篮7在其两个端部是开放的或者穿孔的，以便允许气体或/和液体通过。这些端部一个与上游室18连通，并且另一个与下游室19连通。然后，篮7在它的其他侧面上一种气密方式被密封。

在一个实施方案变体中，当优选而并非必须时，提供了篮7在一个壳体22中的一种相对滑动运动，具体地一种垂直的滑动运动。即使这使得就待提供的密封而言这种实施更加困难，但是在其壳体22本身是气密的情况下，那么篮7可以是完全穿孔的。

部分燃烧法的现有技术中一部分装料6被烧掉，那么这可能要求在切断氧之前进行预干燥操作以便有助于升高该窑的装料的温度，不同于此的是，根据本发明确保了处于被调整的温度下的进入气体G0循环穿过篮7内的装料6。

非氧化性的燃料气体G1优选产生自服务气体G4的不完全燃烧。有利地，这些服务气体G4在该装料6的下游、或者在另一个相邻的窑100所包括的装料6的下游被回收。

根据本发明，位于上游室18的上游并与之连通的混合室15能够一方面接收产生自这些加热装置的第一热燃料气体G1并且在一方面接收产生自输送装置4的第二稀释气体G2，这些输送装置与在下游室19下游的一个管线21相连通。该室被设计为能够回收由装料6的碳化产生的排出气体G3。输送装置4将排出气体G3的被称为稀释气体G2的至少一部分与燃料气体G1分开地向混合室15输送。燃料气体G1与稀释气体G2在这个混合室15中被混合，以便形成进入气体G0的一种混合物。

一部分排出气体G3经由至少一个管线16以服务气体G4的一个气流的形式被排放，尤其是在热解所产生的气体的压力作用下。来自排出气体G3的被称为稀释气体G2的互补部分在优选通过一个旁通管线4构成的输送装置中循环。稀释气体G2与第一热燃料气体G1分开地到达混合室15。

由管线8排放的第四服务气体G4代表在气体回路中由本发明的实施所产生的排出气体G3的过剩部分。

窑模块100还包括循环装置5，该循环装置被设计为能够传送进入气体G0的混合物以便在上游室18中相对于下游室19产生超压力。这些循环装置5(还对进入气体G0的混合物进行了混合并且优选是由一个涡轮或者风扇构成的)具有大小从而能够维持一个足够的压力以便推动热解前锋20在一个单一的循环方向上从上游室18到下游室19穿过装料6。因此，混合室15的能量穿过该装料6被循环装置5抽提，这些循环装置设定了该窑中的循环速度。在热解阶段的过程中，一旦水蒸气从木材装料6的最上游层被抽提，则从热解中释放的热量在装料6的下游(即在如图中所表示的垂直窑的情况下是在底部)被直接消耗。由于热解而释放的热量足够高而木材装料6的剩余部分干燥并且在其中引发这个自维持的反应。

图3示出了在装料6的上游部分中热解前锋20的引发，燃料气体G1单独提供能量供应，稀释气体G2仅由在下游室19处仍然冷的气体构成。这些气体的循环是以最小的方式，以便允许窑模块100中的过剩气体作为服务气体G4而排放。

一个分叉24一方面分出了稀释气体G2进入装备有闭合装置或者一个蝶形阀132的一个输送装置或者一个旁通管线4中，并且另一方面分出了服务气体G4进入装备有闭合装置或者一个蝶形阀134的一个输送装置或者至少一个管线16中。

在一个替代实施方案中，该装置优选地在这个分叉24的下游包括在管线8之后的一个T型装配件用来连接到一个抽提管线(尤其是烟囱17)上，该抽提管线被设计来蒸发存在于该窑中的气态氧，尤其是与木材装料6本身一起以空气的形式已被引入其中的。在该设施的启动过程中，在装载了新的木材装料6之后，将管线16的闭合装置134关闭，因此禁止了服务气体G4的任何流动，并且抽提管线或烟囱17排放出冷的并含有气态氧的排出气体G3。在从烟囱17排出的第一水蒸气出现时，就足以将它所配备的闭合装置135密封并且再次打开管线16的闭合装置134，从而释放服务气体G4到下游端的通道。

图4示出了持续运行中的系统，热解前锋20前进到装料6的下游端，这种热解提供了必要的能量，由燃料气体G1所提供的能量是极小的用于仅仅维持温度，这些气体经过旁路进行循环。

循环装置5优选被安装在窑模块100的上部中，以便迫使这些进入气体G0从上到下穿过装料6与自然对流相反地循环。

在本发明中，使用至少一个加热装置(有利地是在窑模块100的外部)来生产燃料气体G1，这些燃料气体被用来提供为引发木材装料6的最上游部分的热解所必须的能量。它包括一个还原炉，从而不生成气态氧0₂。这个加热装置可以尤其使用第四服务气体G4。在缺少使之有可能使用后面的服务气体的设施时，设施100包括或被连接到一个氧化敞口炉上，用于其燃烧并且将对人类健康无害的气体释放到大气中。

在一个优选实施方案中，底座3与下游室19连通或者与后者合并，并且包括出口管线8还以及旁通管线4。这个底座3可以被埋入或定位在一个地板上。它有利地包括一个用于在其最低点处累积的冷凝物的出口阀10。

这个底座3还可以构成下游室19、或者在垂直安装的篮7的情况下是下部的室，稀释气体G2从该下游室向混合室15被输送，排出气体G3的由服务气体G4构成的剩余部分通过另一个输送装置被排放到一个使用或处理装置，优选是通过如上所解释的燃烧。因此，该系统包括一个气体循环回路，该气体循环回路允许了对木材装料6中的温度的精确调节。

本发明的一个重要优点是克服现有技术中与在处理一种新的装料之前要长时间停止窑并等待装料冷却这个需要相关的问题。

在一个优选实施方案中，篮7在碳化室25处被整合在装备有至少一个装载门的壳体22中。这个壳体22至少在其围绕篮7的周边处包括至少一个热交换器23，后者被设计为一种密封的方式以便禁止所述进入气体G0除了穿过装料6之外的从上游室18到下游室19的任何通过。

根据本发明，在热解和完全碳化之后，在所希望的阶段中，通过上游端并且优选地通过顶端将水喷在装料6之上。对此区域中的温度进行控制以确保与装料6相接触的水的汽化，而不是将后者润湿。因此，有可能快速地降低包括装料6的该窑的室的温度、并且减少在这个室中的能量的量。

因此，通过将水喷入气体G0的混合物的气流中获得了装料6的有效并快速的冷却。为此目的，窑模块100包括多个冷却装置，这些冷却装置包括位于混合室15中或下游室18中或两者之中的注射装置9，具体地是一个注射嘴或/和喷雾喷嘴或/和雾化喷嘴。直接喷入室18中使之有可能将水吹在该篮或篮7的顶部上，而不在循环装置5由一个风扇构成时在其中产生热冲击。

图5示出了这种水喷射，这些气体的循环被维持在其最大值。用于气体G1的入口被关闭并且不再提供能量，后面的气体在G4处被排放，并且之后冷凝物和径流的水在10处(尤其在至少一个阀门处)被排放。

在装料6的上部中迅速达到了水的汽化温度，当该装料在底座处的温度足够低

(即通常略高于水的汽化温度)时，认为这种冷却完成，以便将篮7从该窑卸载。在打开窑100时，该装料在与来自周围空气的氧接触时可能点燃。于是将篮7放置在一个封闭灭火式的钟罩下一天或两天，以便完成木炭的冷却(优选在在封装之前的一个运送区域处)。

优选地，该装料的上部以及下部的多个温度或/和压力传感器12、以及穿过一个涡轮的这些气体的多个流速或/和压力或/和温度传感器12构成了一个自动控制系统的输入端，该自动控制系统是用来在没有操作员时在设施中进行该方法，例如以一个可编程控制器、计算机或者类似物的形式，它们被设计为能够控制循环装置5或/和注射装置9以及阀门10。这样一种控制系统还可以控制一个或多个控制风挡器13，具体地是就压力或/和流速而言的第一燃料气体G1的131或/和第二稀释气体G2的132、或/和还有管线16的控制装置134、以及烟囱17的135。

对装料6的上游端与下游端之间的温度差的测量允许对碳化类型进行简单且精确的控制，并且因此允许根据要求获得均质的木炭，该木炭取决于其烧焦的程度而具有“不很焦”的质量到“很焦”的质量。这对传统窑来说是不可能的并且在现有技术的多数工业系统中是很困难的。

提供给加热装置(尤其是锅炉或加热炉)以便生产燃料气体G1的能量产生自任何燃料：木材、气体、热解气体或其他气体、或者一种混合物。

对该装料在被装载到窑中之前以及冷却之后进行称重使得能够控制该窑模块的效率。

该周期时间依赖于气体将穿过的装料6的厚度，并且总体上比现有技术的这些方法更短，在现有技术中具体在热带森林中，已知在根据现有技术的一个相同窑中每个月仅仅进行两个12天的循环。

通过本发明，有可能很快地进行到下一装料的处理，其中在构成加热装置的一个锅炉中有很好地稳定化的多个参数。

优选地，窑模块100是绝热的。

应该注意在用于碳化的全部能量中，这些加热装置仅提供了其中的一小部分，特别是在启动时，此时的问题是引发该热解前锋20同时干燥湿材或充满汁液的木材。必须对这些加热装置确定尺寸以便允许热解前锋20的引发并用于温度保持，尤其是对于更加吸热的碳化终点。因此，这些加热装置用作初始起动器。因此，应理解的是可以给碳化进展程度不同的几个装料同时分配一个且相同的加热装置。在一个具体的实施方案中，因此一个且相同的加热装置可以在该加热装置附近供应几个碳化区域，它们被安排为星形、在一条线上或是其他方式。这种构造在这些加热装置可能由产生自几个碳化区域的服务气体G4进料的情况下是非常有利的。此外，有可能运行几个处于不同碳化阶段的装料6、并且错开它们的碳化周期从而能够按顺序进行装载和卸载操作。

由多个窑模块100(其中每个包含一种围绕这些加热装置而分布的装料6)构成的生产设施的这种设计还使得该设施更易运输，特别在通常难以进入的热带森林中。

本发明还涉及一种这样的碳化设施，具体用于根据以上说明的方法来制造木炭或/和活性炭，该碳化设施包括几个装置100，每个装置都是如以上所说明的。该设施包括至少一个中央炉，该中央炉生成了用于连接到其上的至少两个装置100的多种燃料气体G1。

一旦已扣除由这些加热装置(如果这些加热装置使用木材来运行)提供的能量，木炭的质量与被处理的木材装料的质量之间的净效率对于本发明是特别有利的，因为与现有技术中通常少于20％的效率相比本发明的净效率超过25％，其中碳含量接近82％。

简言之，燃料气体G1是将能量提供给一个窑模块中的装料6以确保其温度和维护的气体。它们可以产生自在装料6外部但被整合在窑模块100中的一个加热装置、或者产生自在这个窑模块100本身的外部的一个加热装置。

稀释气体G2是使之有可能形成气体回路、并且与燃料气体G1一起作为一种混合物到达混合室15的气体。

由这种混合而产生的并且通过循环装置5被带到一个适当压力下的进入气体G0是真正地用于控制碳化的气体。

本发明提供了多个新颖的优点：

-对过热点的限制；

-由热气体的流动所提供的装料温度的均匀化；

-用于进行该方法的物理的量的值、并且还有所得产品的特性的界定。

简言之，根据本发明，代替直接燃烧这些气体，仅将其中的一部分作为回路进行循环以便在装料中获得就温度和流速而言受控的气体流动，该装置的优良效率使之有可能保持由该反应产生的大多数气体可供用于另一种用途。

关于温度、通过量、压力以及流速的控制，该方法可以是完全自动的。

循环装置5的存在使之有可能使碳化减速，从而控制其参数。因此确实避免了现有技术(特别是在连续模式下)的窑的任何失控特性。

整个装置是可移动的并且是容易运输的。

由于高温碳化的可能性以及水蒸气注入的可能性，本发明可以被用来制造活性炭。

最后，这种喷雾具有另一个优点，该优点由水蒸气的生成而引起，水蒸气用作所产生的木碳的一种溶剂和清洁剂，这使之有可能生产出某些行业所要求的一种清洁的并能够更好点火的产品。

本发明的品质上的优点是显著的，因为未被碳化的产品的量是很低的或者甚至为零，这是因为气体流的穿过使得一个给定的装料层中的温度均匀化，这不同于一种静态处理的通常情况，该情况下温度是非常不同的并且不是非常可再现的。

本发明还使之有可能保留大的片块、并且生成很少的细屑，这与通常的其中装料会掉落并破碎的垂直窑不同。装料处理操作的减少也是保持大尺寸片块的一个有利因素。

Claims (17)

1.一种用于从木材装料(6)来制造木炭或/和活性炭的方法，其特征在于：

-通过在所述装料(6)外部的至少一个加热装置，生成第一多种非氧化性的热燃料气体(G1)，这些气体不包括气态形式O₂的氧；

-将所述第一热燃料气体(G1)与第二多种稀释气体(G2)混合，以便形成不包括气态形式O₂的氧的多种非氧化性进入气体(G0)的一种混合物；

-将所述气体(G0)的混合物从上游送到所述装料(6)中以便在其中生成一个热解前锋(20)；

-在所述装料(6)的上游端与下游端之间生成一个超压力，以便迫使所述热解前锋(20)在一个单一方向上从该上游端到该下游端穿过该装料；

-在所述装料(6)的下游回收第三多种排出气体(G3)，这些排出气体中的至少一个第一部分被一个输送装置(4)以所述第二稀释气体(G2)的一个气流的形式被输送，并且这些排出气体中与该第一部分互补的一个第二部分被一个输送装置(8)以第四多种服务气体(G4)的一个气流的形式被排放到一个出口孔。

2.如权利要求1所述的制造木炭或/和活性炭的方法，其特征在于：

-将所述装料放置在至少一个篮(7)中，该篮是在一个第一上游室(18)与一个第二下游室(19)之间的一个被密封的装置中；

-通过在所述装料(6)外部的至少一个加热装置，生产第一热燃料气体(G1)并将其引入一个混合室(15)中；

-将第二稀释气体(G2)引入所述混合室(15)中；

-通过循环装置(5)，所述第一燃料气体(G1)与第二稀释气体(G2)的一种混合物(G0)被送到所述第一上游室(18)中而相对于所述第二下游室(19)产生一个超压力，以便在所述装料(6)中生成一个热解前锋(20)，在所述循环装置(5)的作用下该热解前锋被迫在一个单一方向上从所述第一上游室(18)到所述第二下游室(19)穿过所述装料；

-在所述第二下游室(19)中回收第三排出气体(G3)；

-所述第三排出气体(G3)中的至少一部分是以所述第二稀释气体(G2)的一个气流的形式被回收的，该第二稀释气体的气流被输送装置(4)输送到所述混合室(15)中。

3.如以上权利要求所述的方法，其特征在于，所述第二稀释气体(G2)的气流是由所述输送装置(4)与所述第一热燃料气体(G1)分开地输送到所述混合室(15)中的。

4.如以上权利要求之一所述的方法，其特征在于，在完全热解之后通过将水喷入所述进入气体(G0)的混合物中将所述装料(6)冷却。

5.如以上权利要求之一所述的方法，其特征在于，对所述进入气体(G0)的气流和温度进行调整；并且通过对所述燃料气体(G1)以及所述稀释气体(G2)的气流的控制而调节一个气体回路，这些气流的所述控制被设计为能够调节所述进入气体(G0)的温度；并且所述进入气体(G0)的流速是受循环装置(5)控制的。

6.如以上权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述热解前锋(20)对抗所述装料(6)中的自然对流而在该装料中前进。

7.如以上权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述第一非氧化性的热燃料气体(G1)是在一个中央炉处生成的，在该中央炉中进行了一种不完全燃烧，这样使得所述第一燃料气体(G1)不含氧气O₂，所述中央炉被设计为能够供应几个碳化室，每个碳化室包括一种不同的装料(6)，该装料经受独立于所述其他装料(6)的一个碳化过程。

8.如以上权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述排出气体(G3)的未被用来形成所述稀释气体(G2)的那部分气体被传送到一个具体为烟囱形式的排放和通气装置(17)、或者/并且被传送到输送装置中，在该输送装置处所述部分构成了服务气体(G4)，这些服务气体能够来供应燃烧装置如一个炉或者一个干燥器，或者能够或直接地或通过所述服务气体在钢筒或类似物中的一种封装来供应任何其他用途。

9.如以上权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述装料(6)的直接上游的一个第一上游室(18)以及还有在所述装料(6)的直接下游的一个第二下游室(19)经受一个超过大气压的压力，该压力的值是在10·10⁵与30·10⁵Pa之间。

10.一种用于通过实施如以上权利要求之一所述的方法来制造木炭或/和活性炭的窑模块，该窑模块被设计为能够在一个碳化室(25)处接收一个篮(7)，该篮被设计为能够接收一种木材装料(6)，所述碳化室(25)被定位在一个上游室(18)与一个下游室(19)之间，所述窑模块(100)包括或者被连接到在所述装料(6)外部的至少一个加热装置上并且被设计为能够生成第一多种非氧化性的热燃料气体(G1)，其特征为事实上该窑模块包括在所述上游室(18)的上游的并且与之连通的一个混合室(15)，该混合室被设计为能够一方面接收所述第一燃料气体(G1)并且另一方面接收源自与所述下游室(19)连通的输送装置(4)的第二多种稀释气体(G2)，以便形成多种进入气体(G0)的一种混合物。

11.如权利要求10所述的窑模块(100)，其特征为事实上它包括至少一个篮(7)，该篮被设计为能够接收一种木材装料(6)，所述篮(7)被设计为能够被放置在一个上游室(18)与一个下游室(19)之间；并且事实上它包括在所述上游室(18)的上游的并且与之连通的一个混合室(15)，该混合室被设计为能够一方面接收所述第一燃料气体(G1)并且另一方面接收源自与所述下游室(19)连通的输送装置(4)的第二稀释气体(G2)，以便形成进入气体(G0)的一种混合物。

12.如权利要求10或11所述的窑模块(100)，其特征为事实上所述篮(7)、或者被设计为能够接收所述篮(7)的一个壳体(22)被设计为除了在所述上游室(18)中之外能够禁止在所述装料(6)的外部的所述进入气体(G0)的任何通过；并且事实上所述窑模块(100)还包括循环装置(5)，该循环装置被设计为能够传送所述进入气体(G0)的混合物以便在所述上游室(18)中相对于所述下游室(19)产生超压力。

13.如权利要求10至12之一所述的窑模块(100)，其特征为事实上它包括用于调节和调整所述进入气体(G0)的气流和温度的装置，该装置被设计为能够一方面为了调节所述进入气体(G0)的温度而作用在位于所述燃料气体(G1)的路径中的气流分配装置(131)上、作用在位于所述稀释气(G2)的路径中的气流分配装置(132)上、作用在位于由来自所述装料(6)的排出气体(G3)的工作气体(G4)所构成的那一部分气体的路径中的气流分配装置(16)上，所述排出气体(G3)的另一个互补部分构成了所述稀释气体(G2)；并且在另一方面，作用在循环装置(5)上，该循环装置被设计为能够在所述上游室(18)与所述下游室(19)之间生成一个正压力差值以便控制所述进入气体(G0)的流速，所述调节和调整装置还被设计为能够控制生成所述燃料气体(G1)的一个炉的运行。

14.如权利要求10至13之一所述的窑模块(100)，其特征为事实上它包括能够接收至少一个所述篮(7)的一个底座(3)、以及被设计为在所述底座(3)上能够以一种密封的方式被放置在每个所述篮(7)的顶部的一个顶盖(1)；并且事实上所述篮(7)、或者被设计为能够接收所述篮(7)的一个壳体被设计为除了在所述上游室(18)和在所述下游室(19)中之外能够禁止在所述装料(6)的外部的任何气体通过；并且事实上所述窑模块(100)还包括循环装置(5)，该循环装置被设计为能够传送所述进入气体(G0)的混合物以便在所述上游室(18)中相对于所述下游室(19)产生超压力；并且它包括从所述下游室(19)开始的输送装置(4)，该输送装置被设计为能够回收产生自所述装料(6)的排出气体(G3)，以便将所述排出气体(G3)的被称为稀释气体(G2)的至少一部分与所述第一热燃料气体(G1)分开地输送到所述混合室(15)中。

15.如权利要求14所述的窑模块(100)，其特征在于，所述底座(3)与所述下游室(19)连通或者与其整合，并且所述底座包括：至少一个管线(8)用于排放由第三排出气体(G3)产生的服务气体(G4)，这些第三排出气体在排出所述装料(6)时被接收在所述下游室(19)中；以及一个旁路(4)用于输送在所述第三气体(G3)中与所述服务气体(G4)互补的那部分气体，这部分气体被称为第二稀释气体(G2)。

16.如权利要求10至15之一所述的窑模块(100)，其特征在于，它包括用于调节碳化和冷却的装置，这些装置包括被设计为能够控制所述循环装置(5)的多个温度或/和压力传感器(12)、以及用于控制所述第一气体(G1)或/和所述第二气体(G2)的一个风挡器(13)、或/和被定位在所述上游室(18)中的注水装置(9)。

17.一种碳化设施，具体用于在如权利要求1至9之一所述的方法中制造木炭或/和活性炭，该碳化设施包括几个窑模块(100)，每个均如权利要求10至16之一所述，其特征在于，该碳化设施包括至少一个中央炉，该中央炉生成用于被连接到其上的至少两个窑模块(100)的所述燃料气体(G1)。

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