TWI781716B - 批次式竹炭爐連續操作系統 - Google Patents
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Abstract
一種批次式竹炭爐連續操作系統,包含一竹炭爐單元、一冷卻單元、一控制單元,及一收集單元。該竹炭爐單元包括一外爐,及至少一可卸離地設置於該外爐的內爐,該外爐界定出一加熱室,該內爐具有一可拆卸地蓋設於該加熱爐壁並封閉該加熱室的上蓋,及一可卸離地卡設於該上蓋下側的爐桶。該控制單元包括一第一測溫模組,及一連通該第一測溫模組與其中一排煙口的第一測溫管路。當該等竹材經加熱炭化後,該內爐可移動至該冷卻單元並由一灑水件對該內爐噴灑冷卻水進行冷卻。藉此,可加速該內爐的冷卻速率,以更安全地開啟該上蓋並於取得該爐桶內部炭化後的竹炭。
Description
本發明是有關於一種竹炭爐操作系統,特別是指一種批次式竹炭爐連續操作系統。
一種現有如中國公開編號第109111933A號公開案的炭化裝置,包括一炭化爐、一與該炭化爐連通的冷凝單元,及一與該冷凝單元連通的煙氣處理單元,該炭化爐包括一用以容置多個木材的爐體、一用以加熱該爐體的燃燒室,及一與該爐體連通的輸氣管,該冷凝單元與該輸氣管連通並具有一冷凝水入口、一冷凝水出口、一木醋液排出口,該煙氣處理單元與該木醋液排出口連通。然而,該炭化裝置的炭化爐在炭化作業結束後需等待該爐體降溫才可更換該爐體內的該等木材,較為不便,且該炭化爐是藉由將該燃燒室內的該等木材點燃來提供加熱該爐體的火力,具有加熱火力調節不易,且加熱效率及炭化效率皆較不足,導致生產效率較低的缺點。
因此,本發明的目的,即在提供一種可以提高加熱效率、炭化效率及生產效率的批次式竹炭爐連續操作系統。
於是,本發明批次式竹炭爐連續操作系統,適用於加熱炭化多個竹材以製造竹醋液及竹炭,該批次式竹炭爐連續操作系統包含一竹炭爐單元、一冷卻單元、一控制單元,及一收集單元。
該竹炭爐單元包括一外爐,及一可卸離地設置於該外爐單元的內爐,該外爐單元具有一圍繞一軸線的燃燒爐壁、一連接該燃燒爐壁上側並與該燃燒爐壁界定出一燃燒室的分隔壁,及一位於該分隔壁上方並圍繞該軸線與該分隔壁界定出一加熱室的加熱爐壁,該內爐具有一可拆卸地蓋設於該加熱爐壁並封閉該加熱室的上蓋,及一可卸離地卡設於該上蓋下側的爐桶,該爐桶位於該加熱室並界定出一用於容置該等竹材的容置空間,該上蓋具有兩個與該容置空間連通的排煙口。
該冷卻單元包括一冷卻池,及一設置於該冷卻池的灑水件,該冷卻池界定出一用於容置該內爐的冷卻區。該控制單元包括一第一測溫模組,及一連通該第一測溫模組與其中一排煙口的第一測溫管路。該收集單元包括一位於其中另一排煙口下游的收集桶、一位於該收集桶內的冷凝器,及一連通該另一排煙口與該收集桶的第一收集管路。
其中,該等竹材加熱後產生的一部份煙氣通過該第一收集管路並藉由該冷凝器冷凝成竹醋液後儲存至該收集桶,該第一測溫模組偵測另一部分進入該第一測溫管路的煙氣的溫度,而當該等竹材經加熱炭化後,該第一測溫管路與該第一收集管路可自該上蓋卸除,該內爐可移動至該冷卻區並由該灑水件對該內爐噴灑冷卻水進行冷卻。
本發明的功效在於:藉由將加熱後的該內爐移動至該冷卻池進行冷卻,可加速該內爐的冷卻速率,以更安全地開啟該上蓋並於取得該爐桶內部炭化後的竹炭後再填充新的竹材至該爐桶。
參閱圖1,本發明批次式竹炭爐連續操作系統的一實施例,適用於加熱多個竹材(圖未示)以製造竹醋液及炭化後的竹炭,該批次式竹炭爐連續操作系統包含一竹炭爐單元1、一冷卻單元3、一控制單元4,及一收集單元5。
該竹炭爐單元1包括一外爐10,及兩個可卸離地設置於該外爐10的內爐20。當其中一內爐20經加熱作業後可移動至該冷卻單元3,另外一內爐20可安裝至該外爐10進行下一輪加熱作業,於本實施例的其他變化態樣中,該等內爐20的數量也可為一個或多與兩個,不當以此為限。
參閱圖2至圖4,該外爐10具有一圍繞一軸線L的燃燒爐壁11、一連接該燃燒爐壁11上側的分隔壁12、一自該分隔壁12的周緣朝向上方延伸並圍繞該軸線L的加熱爐壁13、兩個可轉動地設置於該加熱爐壁13外側的扣合件14,及一圍繞該軸線L並位於該加熱爐壁13上的密封件15。
該分隔壁12與該燃燒爐壁13界定出一燃燒室16,該分隔壁12與該加熱爐壁13界定出一加熱室17。且該分隔壁12具有多個連通該燃燒室16與該加熱室17的穿孔121。
該燃燒爐壁11具有一連通該燃燒室16的對流口111,及一與該對流口112相間隔並與該燃燒室111連通的進氣孔112。
該加熱爐壁13具有一自該分隔壁12的周緣向上延伸並圍繞該軸線L的直筒部131,及一自直筒部131上側向上延伸並圍繞該軸線L的擴徑部132。
該直筒部131具有一連通該加熱室17的排氣孔133。
本實施例中,該排氣孔133連通一洩壓閥(圖未示)。
該擴徑部132沿該軸線L的延伸方向朝上漸擴再漸縮並具有一圍繞該軸線L的上開放端面134,及一凹設於該上開放端面134並用於容置該密封件15的上環溝槽135。
該分隔壁12、該直筒部131與該擴徑部132相配合界定出該加熱室17。該加熱室17具有一由該直筒部131界定出並連通該排氣孔133的第一容室部171,及一由該擴徑部132界定出並連通該第一容室部171的第二容室部172。該擴徑部132的內徑大於該直筒部131的內徑。
每一扣合件14具有一可轉動地連接於該加熱爐壁13的樞接部141,及一連接於該樞接部141的扣合部142。
每一內爐20具有一可拆卸地蓋設於該加熱爐壁13的擴徑部132並封閉該加熱室17的上蓋21,及一可卸離地卡設於該上蓋21下側的爐桶22。
該上蓋21具有一與該軸線L相交的頂壁211、一連接於該頂壁211頂端的掛耳212、一自該頂壁211下側向下延伸並圍繞該軸線L的上環壁213、一自該上環壁213下側向下漸擴延伸並圍繞該軸線L的蓋合壁214、兩個設置於該蓋合壁214外側並彼此相對的扣座215,及兩個自該蓋合壁214下側朝向該軸線L延伸並呈半月狀且彼此相對的卡抵壁216。
該上環壁213具有兩個相間隔並連通該加熱室17的排煙口217。該蓋合壁214具有一圍繞該軸線L的內壁面218,該二卡抵壁216連接於該內壁面218並相配合界定出兩個彼此相對的缺口219。
該爐桶22位於該加熱室17並具有一底壁221、自該底壁221朝向上方延伸並圍繞該軸線L且呈同心圓的一外環壁222、一中環壁223、一內環壁224,及兩個相反設置於該外環壁222且相對該軸線L徑向朝外突出的凸部225。
該外環壁222與該底壁221相配合界定出一用以容置該等竹材並與該等排煙口217連通的容置空間226。
該容置空間226具有一由該外環壁222、該中環壁223與該底壁221相配合界定出的一外容置部227,一由該中環壁223、該內環壁224與該底壁221相配合界定出的一中容置部228,及一由該內環壁224與該底壁221相配合界定出的一內容置部229。
由於該等竹材分散容置於該外容置部227 、該中容置部228、該內容置部229,藉此可增加該等竹材受熱的表面積,提高加熱效率及炭化效率。
參閱圖1,該冷卻單元3包括一冷卻池31,及一設置於該冷卻池31的灑水件32。該冷卻池31具有一排水管路311,及一設置於該排水管路311的排水閥312。該冷卻池31界定出一連通該排水管路31的冷卻區313,該冷卻區313用於容置加熱後的該內爐20,且該灑水件32可朝該冷卻區313的該內爐20噴灑冷卻水。
使用者可視累積於該冷卻區313內的冷卻水的水量手動開啟該排水閥312排放該冷卻區313內的冷卻水。
該控制單元4包括一控制模組41,及訊號連接該控制模組41的一顯示模組42、一第一測溫模組43、一第二測溫模組44、一第三測溫模組45、一管路組46,及一緊急控制元件47。
該管路組46具有一連通該第一測溫模組43的第一測溫管路461、一連通該第二測溫模組44的第二測溫管路462、一連接該第三測溫模組45與該加熱爐壁13的爐壁測溫線路463、一燃氣入口464、一連通該燃氣入口464與該進氣孔112的供氣管路465,及一設置於該供氣管路465並訊號連接該控制模組41與該緊急控制元件47的流量閥466。
該供氣管路465用以向該燃燒室16輸送一可燃性氣體。本實施例中該可燃性氣體為天然氣。
該收集單元5包括一收集桶51、一設置於該收集桶51的壓力感測器52、一與該壓力感測器52連通的洩壓閥53、一設置於該收集桶51內並連通冷卻循環水的冷凝器54、與該收集桶51連通的一第一收集管路55與一第二收集管路56,及一與該第一收集管路55連通的排氣管路57。
本實施例中,該排氣管路57連通一排氣煙囪(圖未示)。
本實施例是藉由將該等竹材加熱產生的煙氣冷凝後以製作出竹醋液,並獲得該等竹材加熱炭化後形成的竹炭。於本實施例的其他變化態樣中,也可加熱其他種類的生物質材料以製作對應的醋液及炭,不當以此為限。
關於本實施例的組裝,是將該爐桶22的該等凸部225分別穿過該等缺口219並經旋轉後分別卡置於該等卡抵壁216,藉此完成該內爐20的組裝。接著,將該上蓋21蓋設在該外爐10上,然後將該等扣合件14的扣合部142分別扣合於該等扣座215,使該蓋合壁214緊抵該擴徑部132的該上開放端面134,且該密封件15容置於該上環溝槽135與該蓋合壁214間,藉此強化該蓋合壁214與該擴徑部132間的密合性,提高加熱效果。組裝完成後,位於該外爐10的該內爐20的其中一排煙口217連通該第一測溫管路461相反於該第一測溫模組43的一端,另外一排煙口217連通該第一收集管路55相反於該收集桶51的一端。位於該冷卻區313的該內爐20的其中一排煙口217連通該第二測溫管路462相反於該第二測溫模組44的一端,另外一排煙口217連通該第二收集管路56相反於該收集桶51的一端。
本實施例中該第一測溫模組43具有設置於該第一測溫管路461並用以偵測對應煙氣溫度的一測溫線(圖未示),該第二測溫模組44具有設置於該第二測溫管路462並用以偵測對應煙氣溫度的一測溫線(圖未示)。
定義該第一測溫模組43偵測到的煙氣溫度為一第一內爐溫度,該第二測溫模組44偵測到的煙氣溫度為一第二內爐溫度,該第三測溫模組45偵測到的溫度為一爐壁溫度。
本實施例中所指之該第一內爐溫度為自位於該外爐10內受加熱之內爐20對應的該排煙口217的所偵測之煙氣溫度,該第二內爐溫度為自位於該冷卻池31冷卻之內爐20對應的該排煙口217所偵測之煙氣溫度。
該控制模組41可控制該流量閥466使該第一內爐溫度上升並維持於一內爐目標溫度。本實施例中該內爐目標溫度介於400℃至1000℃。
該顯示模組42用以顯示該第一內爐溫度、該第二內爐溫度與該爐壁溫度。該控制模組41具有一操作介面(圖未示),使用者可藉由該操作介面控制該流量閥466關閉,或設定該內爐目標溫度與加熱時間,控制該流量閥466開啟調整該可燃性氣體輸送至該燃燒室16的氣體流量以控制加熱火力的大小達到控溫之功能。
本實施例中,該緊急控制元件47為緊急停止按紐,當按壓啟動該緊急控制元件47時,可控制該流量閥466關閉,使該可燃性氣體無法輸送至該燃燒室16。
茲再進一步說明本實施例將該等竹材加熱炭化以製作出竹醋液及竹炭的詳細過程:
首先,將該等竹材放置於其中一內爐20的爐桶22的容置空間226,接著將該其中一內爐20安裝至該外爐10。
然後,燃燒該燃燒室16內的多個廢木材(圖未示),該燃燒室16內的熱氣通過該等穿孔121進入該加熱室17以加熱該爐桶22。
當該加熱室17的壓力大於一壓力容許值時,該加熱室17的氣體可透過連通該排氣孔133的洩壓閥排放到該外爐10外。在本實施例的其他變化態樣中,該排氣孔133也可連通一排氣管(圖未示),於加熱過程中可持續將該加熱室17內的部分氣體排放至該外爐10外。
該爐桶22內的該等竹材經加熱產生的一部份煙氣通過該第一收集管路55,並藉由該冷凝器54將煙氣冷凝成竹醋液後儲存至該收集桶51內,多餘的煙氣則透過該排氣管路57從該排氣煙囪排放至外部。
當該收集桶51內的壓力大於一壓力設定值時,該洩壓閥53會自動開啟洩壓,以避免該收集桶51內的煙氣壓力過大使該收集桶51產生破裂損壞的危險。當該等竹材經加熱炭化後,該第一測溫管路461與該第一收集管路55可自位於該外爐10的該內爐20的上蓋21卸除,並可藉由一吊鉤(圖未示)勾住該內爐20的掛耳212將該內爐20移動至該冷卻區313,且由該灑水件32對該內爐20噴灑冷卻水進行冷卻。當該內爐20移動至該冷卻區313後,該第二測溫管路462安裝至該內爐20的上蓋21的其中一排煙口217,使該其中一排煙口217連通該第二測溫模組44,該第二收集管路56可安裝至該上蓋21的另外一排煙口217,使該另外一排煙口217連通該收集桶51,以繼續收集經該內爐20排放的剩餘煙氣,並監控降溫情況判斷開啟該上蓋21的時機,以安全地取出該爐桶22內經炭化形成的竹炭。
最後,將裝有其他尚未加熱的該等竹材的另外一內爐20移動至該外爐10,並將該第一測溫管路461與該第一收集管路55重新安裝至該內爐20的上蓋21,且將該等扣合件14分別扣合至該等扣座215後,就可繼續進行下一輪加熱作業。
藉由以上說明,可將本發明的優點歸納如下:
一、由於加熱後的該內爐20內部溫度過高,直接開啟該上蓋21會有高溫熱氣散出的危險,藉由將加熱後的該內爐20移動至該冷卻池31進行冷卻,可加速該內爐20的冷卻速率,以更安全地開啟該上蓋21,並於取得該爐桶22內部炭化後的竹炭後再填充新的竹材至該爐桶22。相較於現有的炭化爐以自然冷卻的方式等待降溫,本實施例的該內爐20於該冷卻池31中不僅降溫速度快,且可同時偵測降溫過程中的溫度變化,以得知開啟該上蓋21取出竹炭的時間,提升生產效率。
二、藉由該爐桶22三層同心圓的環壁結構,可提高加熱該等竹材的效率,增加炭化的效率。
三、藉由設置多個內爐20,當前一個內爐20的加熱作業結束後,可快速替換下一個內爐20進行下一輪加熱作業,無需等待前一個內爐20降溫以提高生產效率。
惟以上所述者,僅為本發明的實施例而已,當不能以此限定本發明實施的範圍,凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾,皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。
1:竹炭爐單元
10:外爐
11:燃燒爐壁
111:對流口
112:進氣孔
12:分隔壁
121:穿孔
13:加熱爐壁
131:直筒部
133:排氣孔
132:擴徑部
134:上開放端面
135:上環溝槽
14:扣合件
141:樞接部
142:扣合部
15:密封件
16:燃燒室
17:加熱室
171:第一容室部
172:第二容室部
20:內爐
21:上蓋
211:頂壁
212:掛耳
213:上環壁
217:排煙口
214:蓋合壁
218:內壁面
215:扣座
216:卡抵壁
219:缺口
22:爐桶
221:底壁
222:外環壁
223:中環壁
224:內環壁
225:凸部
226:容置空間
227:外容置部
228:中容置部
229:內容置部
3:冷卻單元
31:冷卻池
311:排水管路
312:排水閥
313:冷卻區
32:灑水件
4:控制單元
41:控制模組
42:顯示模組
43:第一測溫模組
44:第二測溫模組
45:第三側溫模組
46:管路組
461:第一測溫管路
462:第二測溫管路
463:爐壁測溫線路
464:燃氣入口
465:供氣管路
466:流量閥
47:緊急控制元件
5:收集單元
51:收集桶
52:壓力感測器
53:洩壓閥
54:冷凝器
55:第一收集管路
56:第二收集管路
57:排氣管路
L:軸線
本發明的其他的特徵及功效,將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現,其中:
圖1是本發明批次式竹炭爐連續操作系統的一實施例的一示意圖,說明該實施例的一竹炭爐單元、一冷卻單元、一控制單元,及一收集單元的連接配置關係;
圖2是該實施例的該竹炭爐單元的一立體圖;
圖3是該實施例的該竹炭爐單元的一立體分解圖;及
圖4是沿圖2中之線IV-IV取得的一剖視示意圖。
1:竹炭爐單元
10:外爐
11:燃燒爐壁
112:進氣孔
16:燃燒室
20:內爐
3:冷卻單元
31:冷卻池
311:排水管路
312:排水閥
313:冷卻區
32:灑水件
4:控制單元
41:控制模組
42:顯示模組
43:第一測溫模組
44:第二測溫模組
45:第三側溫模組
46:管路組
461:第一測溫管路
462:第二測溫管路
463:爐壁測溫線路
464:燃氣入口
465:供氣管路
466:流量閥
47:緊急控制元件
5:收集單元
51:收集桶
52:壓力感測器
53:洩壓閥
54:冷凝器
55:第一收集管路
56:第二收集管路
57:排氣管路
Claims (9)
- 一種批次式竹炭爐連續操作系統,適用於加熱炭化多個竹材以製造竹醋液及竹炭,該批次式竹炭爐連續操作系統包含:一竹炭爐單元,包括一外爐,及至少一可卸離地設置於該外爐的內爐,該外爐具有一圍繞一軸線的燃燒爐壁、一連接該燃燒爐壁上側並與該燃燒爐壁界定出一燃燒室的分隔壁,及一位於該分隔壁上方並圍繞該軸線與該分隔壁界定出一加熱室的加熱爐壁,該內爐具有一可拆卸地蓋設於該加熱爐壁並封閉該加熱室的上蓋,及一可卸離地卡設於該上蓋下側的爐桶,該上蓋具有一與該軸線相交的頂壁、一圍繞該軸線並連接於該頂壁下側的上環壁、一圍繞該軸線並連接於該上環壁下側的蓋合壁、兩個呈半月狀並彼此相對地連接於該蓋合壁的卡抵壁,及兩個間隔地穿設於該上環壁的排煙口,該蓋合壁具有一圍繞該軸線的內壁面,該二卡抵壁連接於該內壁面並相配合界定出兩個彼此相對的缺口,該爐桶位於該加熱室且具有一圍繞該軸線的外環壁、一連接於該外環壁下側並與該外環壁界定出一用於容置該等竹材且與該等排煙口連通的容置空間的底壁,及兩個相反設置於該外環壁且相對該軸線徑向朝外突出的凸部,該等凸部可分別穿過該等缺口並經旋轉後分別卡置於該等卡抵壁;一冷卻單元,包括一冷卻池,及一設置於該冷卻池的灑水件,該冷卻池界定出一用於容置該至少一內爐的冷卻 區;一控制單元,包括一第一測溫模組,及一連通該第一測溫模組與其中一排煙口的第一測溫管路;及一收集單元,包括一位於其中另一排煙口下游的收集桶、一位於該收集桶內的冷凝器,及一連通該另一排煙口與該收集桶的第一收集管路;其中,該等竹材加熱後產生的一部份煙氣通過該第一收集管路並藉由該冷凝器冷凝成竹醋液後儲存至該收集桶,該第一測溫模組偵測另一部分進入該第一測溫管路的煙氣的溫度,而當該等竹材經加熱炭化後,該第一測溫管路與該第一收集管路可自該上蓋卸除,該至少一內爐可移動至該冷卻區並由該灑水件對該至少一內爐噴灑冷卻水進行冷卻。
- 如請求項1所述的批次式竹炭爐連續操作系統,其中,該燃燒爐壁具有一連通該燃燒室的對流口,及一與該對流口相間隔並與該燃燒室連通的進氣孔,該控制單元還包括一連通該進氣孔並用以向該燃燒室輸送一可燃性氣體的供氣管路、一設置於該供氣管路的流量閥、一訊號連接該第一測溫模組與該流量閥的控制模組,及一訊號連接該流量閥的緊急控制元件,啟動該緊急控制元件可使該流量閥關閉並使該可燃性氣體無法輸送至該燃燒室。
- 如請求項1所述的批次式竹炭爐連續操作系統,其中,該控制單元還包括一第二測溫模組,及一連通該第二測溫模組的第二測溫管路,該收集單元還包括一連通該收集桶的 第二收集管路,當該內爐移動至該冷卻區後,該第二測溫管路可安裝至該上蓋的其中一排煙口,使該其中一排煙口連通該第二測溫模組,該第二收集管路可安裝至該上蓋的另外一排煙口,使該另外一排煙口連通該收集桶。
- 如請求項1所述的批次式竹炭爐連續操作系統,其中,該加熱爐壁具有一圍繞該軸線的上開放端面,及一凹設於該上開放端面的上環溝槽,該外爐還具有一圍繞該軸線並設置於該蓋合壁與該上環溝槽間的密封件。
- 如請求項4所述的批次式竹炭爐連續操作系統,其中,該上蓋還具有兩個設置於該蓋合壁並彼此相對的扣座,及兩個可轉動地設置於該加熱爐壁並可卡合於該扣座的扣合件。
- 如請求項1所述的批次式竹炭爐連續操作系統,其中,該爐桶還具有一圍繞該軸線並連接於該底壁且位於該外環壁內的中環壁,及一圍繞該軸線並連接於該底壁且位於該中環壁內的內環壁,該外環壁、該中環壁與該內環壁呈同心圓相間隔並相配合界定出該容置空間,該容置空間具有一由該外環壁、該中環壁與該底壁界定出的一外容置部、一由該中環壁、該內環壁與該底壁界定出的一中容置部,及一由該內環壁與該底壁界定出的一內容置部。
- 如請求項1所述的批次式竹炭爐連續操作系統,其中,該加熱爐壁具有一圍繞該軸線並連接於該分隔壁的直筒部,及一圍繞該軸線並連接於該直筒部上側的擴徑部,該擴徑部沿該軸線的延伸方向朝上漸擴再漸縮,該加熱室具 有一由該直筒部界定出的第一容室部,及一由該擴徑部界定出的第二容室部。
- 如請求項7所述的批次式竹炭爐連續操作系統,其中,該直筒部具有一連通該加熱室的排氣孔。
- 如請求項1所述的批次式竹炭爐連續操作系統,其中,該控制單元還具有一第三測溫模組,及一連接該加熱爐壁與該第三測溫模組的爐壁測溫線路。
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