炭化爐通過高溫缺氧熱解將木材轉化為木炭,其工藝流程可分為以下步驟:
1. 原料預處理:選擇含水量低于20%的硬木(如橡木、榆木),劈成3 5cm厚、15 20cm長的木塊,確保受熱均勻。軟木或潮濕木材易導致炭化不充分(參考《林業科學》2021年研究數據)。
2. 裝爐密封:將木塊豎直緊密排列于炭化爐內,保留5 10cm空隙助氣體流通,爐口用耐火泥密封,漏氣率需低于0.5%(ASTM D1765標準)。
3. 控溫炭化:
- 干燥階段:以100 150℃預熱2 3小時,蒸發剩余水分。
- 熱解階段:升溫至300 450℃維持8 12小時,木材分解為焦油、可燃氣體和固體炭。
- 精煉階段:600℃高溫處理1 2小時,提升炭品質(日本木炭協會實驗表明,600℃炭固定碳含量達85%以上)。
4. 冷卻出炭:封閉爐體自然冷卻24 36小時至50℃以下,避免復燃。
1. 效率差異:土窯炭化需5 7天,現代化連續式炭化爐僅8 15小時( FAO 2022年報告數據)。
2. 環保性能:土窯煙氣直排污染大,炭化爐可配備冷凝塔回收焦油,廢氣排放符合GB 16297-1996標準。
3. 安全控制:土窯易塌窯,炭化爐內置壓力傳感器,超壓自動泄氣(安全閾值0.3MPa,見《工業爐設計手冊》)。
1. 溫度監控:熱電偶探頭需插入爐心,溫差波動不超過±20℃(參考NY/T 2876-2016)。
2. 氣體檢測:CO濃度超過50ppm需啟動通風(OSHA標準)。
3. 成品檢驗:優質木炭斷面有金屬光澤,密度0.8 1.2g/cm3,敲擊聲清脆。
擴展說明:
- 炭化終點判斷:當排煙口氣體由黃轉淡藍即完成炭化(《生物質熱解技術》推薦方法)。
- 能源利用:可燃氣體可回燒供熱,降低30%燃料成本(中國林科院2020年實驗數據)。
- 規模適配:家用小型爐容積0.5 1m3,工業級連續爐可達10m3以上。