隧道窑炉烧制竹木炭,核心是通过干燥预热带、炭化带、煅烧带、冷却带的分段控温与气氛调节,实现竹材的脱水、热解、炭化和精炼,终得到密度高、热值高的竹木炭成品。整个流程需严格把控温度、时间和窑内气氛,具体步骤如下:
1.竹材收集与分选
选用生长周期3年以上的竹子,去除枝叶、竹梢等杂质,剔除腐烂、虫蛀的劣质竹材。按直径分类(如细竹、粗竹、竹片),保证入窑后受热均匀。
2.截断与破碎
根据隧道窑炉车的尺寸,将竹材截断为30~60cm的段状;若为大型竹材,可劈成厚度5~10cm的竹片,避免因竹材过粗导致内部炭化不完全。
3.干燥处理
竹材天然含水率约40%~60%,直接入窑会导致炭化时间延长、成品开裂。需先进行自然干燥或机械烘干,将含水率降至15%~20%。
⚫自然干燥:将竹材堆放在通风、避雨的场地,晾晒7~15天,定期翻堆;
⚫机械烘干:用热风干燥机处理,温度控制在60~80℃,烘干至目标含水率,减少窑内干燥阶段的能耗。
4.装窑码垛
将干燥后的竹材整齐码放在窑车上,码垛时需预留通风间隙(每根竹材间距2~3cm),保证热气流顺畅流通。码垛高度不超过窑车挡板,避免顶触窑顶;同时控制每车装载量均匀,防止窑车运行时倾斜。
二、隧道窑炉分段烧制
隧道窑炉为连续式生产设备,窑车通过轨道依次进入不同温区,全程烧制周期约24~48小时(具体时长随窑型和竹材规格调整),各温区工艺参数如下:
1.干燥预热带(温度:80~200℃,时长:6~10小时)
窑车进入预热带后,利用煅烧带排出的余热对竹材进行低温预热,核心作用是脱除竹材内的自由水和部分结合水。
⚫隧道窑炉内气氛:保持微负压(-5~-10Pa),通过排烟风机排出蒸发的水蒸气,避免水汽在窑内凝结回渗竹材;
⚫操作要点:缓慢升温,升温速率控制在10~15℃/h,防止竹材因水分快速蒸发导致开裂变形。
2.炭化带(温度:200~500℃,时长:10~16小时)
这是竹材转化为木炭的核心阶段,竹材在缺氧环境下发生热解反应,分解出挥发分(甲烷、一氧化碳、焦油等),保留碳元素形成竹炭。
⚫隧道窑炉内气氛:严格控制为缺氧还原气氛,关闭部分进风口,调节风门使氧气含量低于8%,避免竹材燃烧;
⚫温度控制:分阶段升温,200~300℃分解木质素,300~500℃分解纤维素和半纤维素,挥发分随烟气排出,需通过焦油回收装置收集副产品;
⚫关键指标:当窑内烟气颜色从浓黄色转为浅灰色时,说明竹材基本完成炭化,此时竹材变为黑褐色的粗炭。
3.煅烧带(精炼带,温度:500~800℃,时长:4~8小时)
粗炭进入高温煅烧带,进一步脱除残留的挥发分,提高竹炭的固定碳含量和密度,增强其硬度和吸附性能。
⚫隧道窑炉内气氛:维持弱还原气氛,可通入少量水蒸气或二氧化碳,促进炭化反应更干净;
⚫温度调节:根据成品需求控制温度,500~600℃得到普通竹木炭,700~800℃得到高密度精制竹炭,温度越高,竹炭孔隙结构越发达;
⚫终点判断:当窑内基本无烟气排出,窑车表面竹炭敲击声清脆时,煅烧完成。
4.冷却带(温度:800℃降至室温,时长:4~14小时)
煅烧后的竹炭温度高,直接接触空气会发生氧化燃烧,需在冷却带进行控温冷却。
⚫自然冷却:关闭冷却带进风口,利用窑体保温层缓慢降温,降温速率控制在50~80℃/h,时长约12~14小时,此方法竹炭品质稳定;
⚫强制冷却(快速降温):若需缩短周期,可通入少量冷空气,配合风机散热,时长缩短至4~6小时,但需严格控制风量,避免竹炭氧化;
⚫注意事项:冷却过程中保持窑内微正压(5~10Pa),防止外界空气侵入引发竹炭自燃。
三、出隧道窑炉后处理
1.成品筛选
窑车驶出隧道窑后,人工或机械分拣竹木炭,剔除开裂、炭化不完全的次品,按尺寸和品质分级。
2.破碎与精加工(可选)
根据市场需求,将大块竹木炭破碎为颗粒炭、粉末炭;或进行活化处理(通入水蒸气、二氧化碳),制成吸附性能更强的竹炭活性炭。
3.包装与储存
成品竹木炭用防潮袋密封包装,储存在干燥通风的仓库,避免受潮影响热值和品质。
还有就是隧道窑炉工艺关键控制点:气氛控制:炭化带的缺氧环境是烧制竹木炭的核心,氧气含量过高会导致竹材烧损,过低则炭化不完全;升温速率:干燥和炭化阶段需缓慢升温,防止竹材开裂,保证成品率;冷却速率:冷却过快易造成竹炭结构疏松,冷却过慢则降低生产效率,需平衡两者关系。