專利名稱：：一種木材加工剩余物的處理方法及其制備的木炭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明專利涉及一種對含有纖維素物料的干餾方法及有該方法制備的產(chǎn)物，特別涉及一種木材加工剩余物的干餾方法和由該處理方法制取的炭、氣產(chǎn)物。
背景技術(shù)：
：木材加工剩余物(包括鋸末、刨花、邊皮、截頭等)是木制品生產(chǎn)過程中的必然產(chǎn)物。有條件的企業(yè)一般將這些剩余物用于人造板生產(chǎn)。但是，也有很多中小型企業(yè)由于布局分散，不便將剩余物集中，加上部分剩余物不適合人造板生產(chǎn)等原因，大量的木材加工剩余物直接作為燃料來使用。然而，直接燃燒木材加工剩余物有以下缺點(l)燃燒效率很低，一般不超過15%，能源浪費嚴重；(2)木質(zhì)燃料揮發(fā)分很高，當(dāng)燃燒不完全時，大量的揮發(fā)分隨煙氣一起排入室內(nèi)外環(huán)境，既直接危害人體健康，也污染大氣環(huán)境；(3)貯存和使用不方便，使用場合受限制。隨著經(jīng)濟發(fā)展和社會進步，人們不僅要求能源在數(shù)量上要滿足供應(yīng)，而且對于能源的品質(zhì)也提出了越來越高的要求，即要求潔凈、方便、高效、經(jīng)濟、可再生。木材加工剩余物的炭化、氣化燃燒技術(shù)的發(fā)展給剩余物的低成本合理利用提供了一條有效途徑。生物質(zhì)燃氣的能源利用率可達3035%，比直接燃用木材加工剩余物的能源利用率提高1倍以上，將木質(zhì)燃料轉(zhuǎn)化為使用方便、燃燒效率較高的潔凈、優(yōu)質(zhì)能源品種，正成為開發(fā)利用木質(zhì)燃料的重要途徑，這樣既避免了燃煤鍋爐排放對環(huán)境的污染，又降低了生產(chǎn)成本。此外，在傳統(tǒng)的機制木炭生產(chǎn)過程中，多數(shù)采用先將木廢料壓縮成型，之后再成型后的棒料進行炭化處理的生產(chǎn)工藝。由于將木廢料直接壓縮處理的能耗較高，大直徑的棒料炭化不完全，且炭化過程中環(huán)境污染較嚴重。例如公開號為CN1664065的中國發(fā)明專利申請公開了一種利用農(nóng)林固體廢棄物制造機制木炭的方法。將粉碎過的農(nóng)林廢棄物為原料與木焦油按質(zhì)量比為25:i混合均勻，擠壓成型，將成形后棒入炭化爐進行炭化反應(yīng)，反應(yīng)分三段完成，第一階段升溫至120"C，時間10-20分鐘，第二階段溫度為12035(TC，時間220-240分鐘，第三階段溫度為35045(TC，時間130-220分鐘，炭化結(jié)束，得機制木炭，木炭得率為40-46%。炭化爐產(chǎn)生的尾氣通入燃燒室燃燒，為炭化爐升溫提供熱源，分解產(chǎn)生的木焦油返回混料；公開號為CN1810928的發(fā)明專利申請公開了一種生物質(zhì)固化炭化氣化綜合應(yīng)用方法，該制備工藝是收集生物質(zhì)原料是鋸末、刨花、樹枝、樹干林業(yè)廢棄物木質(zhì)類原料，烘干，經(jīng)分離器分離，經(jīng)炭化后擠壓成型，可加工出低溫普通機制木炭；炭化過程中，在溫控作用下，還原、裂解，產(chǎn)生能量轉(zhuǎn)換，逐步分離出含有一氧化碳、氫氣、氧氣、焦油的可燃混合氣體是生物質(zhì)燃氣，經(jīng)焦油凈化裝置處理后，便可使用。公開號為CN1803981的發(fā)明專利申請公開了一種利用中藥或植物藥提取后固體廢棄物制造機制炭的方法。將中藥或植物藥提取后的固體廢棄物粉碎，擠壓成棒狀，將成形后的棒裝入炭化爐進行炭化反應(yīng)，反應(yīng)分三階段完成，第一階段升溫至120'C，時間1030分鐘，第二階段溫度為120350°C，時間200400分鐘，第三階段溫度為350450。C，時間100300分鐘，炭化結(jié)束，得機制炭。炭化爐產(chǎn)生的尾氣通入燃燒室燃燒，為炭化爐升溫提供熱源，炭得率為4055%。新的研究表明如果能采用先炭化成炭，然后再壓縮成型的生產(chǎn)工藝，可降低生產(chǎn)能耗，又可減少環(huán)境污染。例如公開號為CN1944598的發(fā)明專利申請?zhí)峁┝艘环N生物質(zhì)動力用炭的制備工藝及其在發(fā)電中的應(yīng)用。該制備方法為l)將生物質(zhì)即秸稈，收集后晾曬、粉碎；2)粉碎后的生物質(zhì)送入炭化池，進行炭化并除去其中的焦油；3)炭化后生成的生物質(zhì)炭粉與黏結(jié)劑和摻料按重量份為生物質(zhì)炭粉70-80份，黏結(jié)劑10-15份，摻料10-15份比例充分攪拌混合；4)攪拌好的物料送成型機成型，制成生物質(zhì)動力用炭；5)晾曬干燥后制得成品。公開號為CN1卯0242的發(fā)明專利申請公開了一種植物炭蜂窩煤原料及其生產(chǎn)工藝，它由占總重量4554%的高能植物炭、1015%的添加劑、3540%5的粘結(jié)劑及為余量的助燃劑組成，高能植物炭是選用玉米桿、高粱桿、麥稈、竹木屑及酒渣、中藥渣等的粉粒在入口溫度為300°C、出口溫度為40(TC的炭化機中炭化2.02.5分鐘的無定形炭，將高能植物炭送配料機，同時向配料機中加入添加劑及助燃劑，用噴漿機將粘結(jié)劑噴入配料機中配料，把配料送入攪拌機攪拌0.51.0分鐘，混合均勻后成為制造植物炭蜂窩煤的原料。公開號為CN1865397的發(fā)明專利申請公開了一種秸稈型炭，制作步驟如下構(gòu)建炭化窯；將秸稈粉碎為1.5厘米左右長度的碎料，使其干燥后含水分小于20%;在窯內(nèi)鋪滿干柴引燃，在隔氧和限制進氧的條件下，窯內(nèi)溫度控制在300-600。C進行熱解反應(yīng)，反應(yīng)時間8-16小時，使全部填料充分炭化，變成黑色后立即向窯內(nèi)噴水，使全窯瞬間冷卻熄火，成為炭化料；如需繼續(xù)生產(chǎn)下一窯時，在窯內(nèi)留有余火，繼續(xù)填滿碎料，進行下一窯的炭化；最后將炭化料加工成型炭。公開號為CN1583982的發(fā)明專利申請公開了一種炭的制備方法，本發(fā)明是將有機物炭化后所得的炭料粉碎后加入水和粘結(jié)劑制成某一形狀的產(chǎn)品即得。作為對進一步改進，將制成的某一形狀的產(chǎn)品進行烘干或晾曬。本發(fā)明在對有機物炭化前進行粉碎，使炭化徹底，產(chǎn)品點燃時無黑煙產(chǎn)生；將有機物炭化后所得的炭料粉碎后加入粘結(jié)劑即得。公開號為CN1563277的發(fā)明專利申請公開了一種用農(nóng)作物秸稈制取秸稈炭和秸稈醋液的方法是一種通過高溫?zé)峤庵迫∞r(nóng)作物秸稈炭及相應(yīng)的液體產(chǎn)物一草醋液的方法，該方法的制備步驟為將農(nóng)作物秸稈裝入干餾釜內(nèi)，通過在高溫30CTC-600°C、時間為4-12h隔絕氧氣或限制性地供給氧氣的條件下熱解反應(yīng)，經(jīng)過干燥、預(yù)炭化、炭化、煅燒階段，固體經(jīng)冷卻得到秸稈炭，熱解氣體經(jīng)氣液分離得到秸稈醋液和可燃氣體，可燃氣體再回送到燃燒室內(nèi)給熱解反應(yīng)提供熱源。雖然采用先炭化后壓制成型的工藝可以降低生產(chǎn)能耗，減少對環(huán)境的污染程度，但是采用上述制備方法制備機制炭仍然存在炭化不徹底，制備的機制炭的得率低，炭化時間長，炭化效率低，制備的機制炭的炭含量低，灰分高，產(chǎn)品熱值低的問題。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是針對以上現(xiàn)有技術(shù)的問題而提供木材加工剩余物的處理方法及有該方法制備的木炭。本發(fā)明方法將木材加工剩余物進行炭化處理，提高了木材加工剩余物的能源利用率，可燃氣作為清潔能源，進一步降低了環(huán)境污染；本發(fā)明方法采用先炭化后成型的方式，大大降低了能耗，且炭化徹底，炭燃燒時無黑煙。為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明一方面提供一種木材加工剩余物的處理方法，包括將木材加工剩余物進行炭化處理，得到炭和可燃氣體。其中，炭化處理的炭化溫度為400900°C，炭化處理時間為0.54小時。特別是，炭化處理過程中向每lkg木材加工剩余物通入小于4m3的空氣。特別是，每lkg木材通入空氣0.53m3。其中，所述的木材加工剩余物選擇針葉材或闊葉材的加工后的剩余物，例如木刨花、木纖維、木材截頭、板邊。本發(fā)明另一方面提供一種木材加工剩余物的處理方法，包括如下順序進行的步驟1)木材加工剩余物的炭化處理將木材加工剩余物粉碎成當(dāng)量體積直徑^0mm的顆粒后送入炭化爐內(nèi)，加熱升溫，進行炭化處理，其中，炭化處理溫度為40090(TC，炭化處理0.54h;2)制備機制炭首先將炭化處理后的固體剩余物冷卻，然后將固體顆粒剩余物與黏合劑混合均勻，沖壓成機制炭；3)收集氣相產(chǎn)物收集炭化處理過程中炭化爐中產(chǎn)生的氣體，用作燃氣燃燒。其中，步驟l)中所述的炭化處理過程中，還包括向炭化爐中通入空氣，其中，每lkg木材通入小于4m3的空氣，優(yōu)選為每lkg木材通入空氣0.53.5m3。特別是，步驟l)中所述的炭化溫度為500卯0。C，炭化時間為l3h。特別是，步驟l)中所述剩余物顆粒的當(dāng)量體積直徑優(yōu)選為^5-20mra。7尤其是，步驟l)中所述剩余物顆粒的當(dāng)量體積直徑〈5mm的顆粒重量與所述木材加工剩余物總重量之比《20%;當(dāng)量體積直徑在5-20mm范圍內(nèi)的顆粒重量與所述木材加工剩余物總重量之比》50%。其中，步驟2)中所述的黏合劑選擇無機黏合劑或有機黏合劑。特別是，所述的無機黏合劑選擇水玻璃、磷酸鈉、磷酸鉀、硫酸鈉、硫酸鉀中的一種或多種；所述的有機黏合劑選擇煤焦油、聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯(PE)、聚酰胺(PA)中的一種或多種。其中，所述的煤焦油中瀝青質(zhì)的質(zhì)量百分比含量應(yīng)》55%，蒽油的質(zhì)量百分比含量《10%。其中，步驟2)中所述的顆粒炭與黏合劑的重量份配比為7595:525。本發(fā)明又一方面提供一種按照上述木材加工剩余物處理方法制備而成的木炭。本發(fā)明具有如下優(yōu)點:本發(fā)明通過炭化處理方式將木材加工剩余物加以利用，制取使用方便、燃燒效率高的清潔能源炭和可燃氣體，提高了能源利用率，節(jié)約了成本，無環(huán)境污染，利于環(huán)境保護。本發(fā)明利用木材加工剩余物制取的機制炭的發(fā)熱量達到7230-7721kcal/kg，固定碳含量為80-82%，揮發(fā)份小于12%，灰分小于9%。機制炭的性能指標符合國家標準GB/T17664-1999—級木炭的標準要求。本發(fā)明利用木材加工剩余物生產(chǎn)機制炭采用先炭化后成型的方式，可大大降低木廢料直接壓縮成型時的能耗，且炭化徹底，點燃時無黑煙產(chǎn)生。本發(fā)明利用木材加工剩余物制取的可燃氣體作為清潔能源，用作燃料時，燃燒時間長，無煙、無味，燃燒效率高，進一步降低了對環(huán)境的污染。附圖1木材加工剩余物炭化的工藝流程圖8具體實施方下面通過實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步具體的說明。但并不局限于此。實施例1以木材加工剩余物針葉材刨花為原料，其中針葉刨花的粒徑1040mm;含水率1016%。1)原料粉碎、篩選對針葉材刨花進行篩選處理，將當(dāng)量體積直徑《30mm的顆粒直接送入炭化爐內(nèi)；對于當(dāng)量體積直徑〉30mm的顆粒，經(jīng)粉碎機粉碎，使其當(dāng)量體積直徑《30mm后送入炭化爐內(nèi)，其中，當(dāng)量體積直徑〈5mm的顆粒的重量占剩余物總重量的20%;當(dāng)量體積直徑在5-20mm范圍內(nèi)的顆粒的重量占剩余物總重量的50%;2)炭化對炭化爐加熱，使炭化爐內(nèi)的溫度升高到50(TC，保持溫度在50(TC的條件下通入空氣，進行炭化處理，通過調(diào)整炭化爐的引風(fēng)機的轉(zhuǎn)速來控制空氣的通入量；通過調(diào)整炭化爐爐排的振動或轉(zhuǎn)動次數(shù)，來調(diào)節(jié)出炭速度或落料速度，即控制炭化時間；其中，在炭化過程中，空氣通入量為0.5m3/kg(木材)，即每lkg木材通入0.5m3的空氣，炭化處理時間為3h。3)冷卻將炭化后得到的固體產(chǎn)物(即顆粒炭)送入炭化爐底部的水循環(huán)冷卻倉內(nèi)，待固體產(chǎn)物冷卻至506(TC時出炭；4)機制炭制備將冷卻的固體顆粒物與黏合劑水玻璃混合均勻后，置于沖壓成型機中，沖壓形成成型燃料機制炭，其中，固體顆粒物與水玻璃的重量份配比為80:20。5)氣相產(chǎn)物用作鍋爐燃料對于炭化處理過程中炭化爐內(nèi)產(chǎn)生的氣相產(chǎn)物(即可燃氣體)，可通過簡單冷凝后，由引風(fēng)機送入鍋爐中燃燒作為鍋爐燃料燃燒。制備的成型機制炭按照國標GB/T17664-1999進行檢測，檢測結(jié)果如表1。實施例2除了木材加工剩余物中當(dāng)量體積直徑〈5mm的顆粒的重量占剩余物總重量的10%，當(dāng)量體積直徑在5-20mm范圍內(nèi)的顆粒的重量占剩余物總重量的70。/。；炭化過程中炭化溫度為70(TC，空氣通入量為2.0n^/kg(木材)，即每lkg木材通入2.0r^的空氣，炭化時間為2h;機制炭制備過程中固體顆粒物與磷酸鈉的重量配比為75:25之外，其余與實施例l相同。制備的成型炭的性能指標按照國標GB/T17664-1999進行檢測，檢測結(jié)果如表l。實施例3除了木材加工剩余物中當(dāng)量體積直徑〈5mm的顆粒的重量占剩余物總重量的5%，當(dāng)量體積直徑在5-20mm范圍內(nèi)的顆粒的重量占剩余物總重量的60%;炭化過程中炭化溫度為900'C，空氣通入量為3.5mS/kg(木材)，即每lkg木材通入3.51113的空氣，炭化時間為2h;機制炭制備過程中固體顆粒物與硫酸鉀的重量份配比為95:5之外，其余與實施例1相同。制備的成型炭的性能指標按照國標GB/T17664-1999進行檢測，檢測結(jié)果如表l。對照例以市場上銷售的山地牌機制木炭作為對照例。表l成型燃料的性能指標檢測結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>檢測結(jié)果表明本發(fā)明制備的成型木炭燃料的性能指標標符合國家標準GB/T17664-1999—級木炭的標準要求，發(fā)熱量達到7230-7721kcal/kg，固定碳含量為80-82%，揮發(fā)份小于12%，灰分小于9%。本發(fā)明制備的木炭燃料的發(fā)熱量高于一般木炭的發(fā)熱量6500kcal/kg,完全能滿足作為燃料用于取暖、燒飯、烘烤食品等人們生活及飲食服務(wù)行業(yè)，而且其密度高，燃燒火力旺、燃燒時間長，無煙、無味、無環(huán)境污染。權(quán)利要求1、一種木材加工剩余物的處理方法，其特征在于包括將木材加工剩余物原料進行炭化處理，得到炭和可燃氣體。2、如權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征在于所述炭化處理的溫度為400900°C，處理時間為0.54小時。3、如權(quán)利要求1或2所述的的處理方法，其特征在于在炭化處理過程中，進行炭化處理的木材加工剩余物原料為粉碎成當(dāng)量體積直徑gOmm的顆粒物，炭化處理后，將經(jīng)炭化處理獲得的炭顆粒冷卻，然后將炭顆粒與黏合劑混合均勻，沖壓成機制炭。4、如權(quán)利要求3所述的處理方法，其特征在于所述炭化處理過程中，向炭化爐中通入空氣，其中，每lkg木材加工剩余物通入4n^以下的空氣。5、如權(quán)利要求4所述的處理方法，其特征在于所述的空氣通入量為每lkg木材加工剩余物通入空氣0.53.5m3。6、如權(quán)利要求3或4所述的處理方法，其特征在于所述的炭化溫度為500900°C，炭化時間為13h。7、如權(quán)利要求3或4所述的處理方法，其特征在于所述的黏合劑選擇無機黏合劑或有機黏合劑。8、如權(quán)利要求7所述處理方法，其特征在于所述的無機黏合劑選擇水玻璃、磷酸鈉、磷酸鉀、硫酸鈉、硫酸鉀中的一種或多種；所述的有機黏合劑選擇煤焦油、聚乙烯醇、聚乙烯、聚酰胺中的一種或多種。9、如權(quán)利要求3或4所述的處理方法，其特征在于所述的顆粒炭與黏合劑的重量份配比為7595:525。10、一種木炭，其特征在于按照如權(quán)利要求3-10任一所述方法制備而成。全文摘要本發(fā)明涉及一種木材加工剩余物的處理方法、利用木材加工剩余物制備機制炭的方法和有該方法制備的機制炭。木材加工剩余物的處理方法包括將其進行炭化處理，得到炭和可燃氣體，其中炭化處理的炭化溫度為400～900℃，炭化處理時間為0.5～4小時，炭化處理過程中每1kg木材加工剩余物通入小于4m³的空氣。該處理方法，提高可木材加工剩余物的能源利用率，降低了對環(huán)境的污染；采用先炭化后成型的方式制備機制炭，可大大降低木廢料直接壓縮成型時的能耗，且炭化徹底，點燃時無黑煙產(chǎn)生，機制炭的性能指標符合國家標準GB/T17664-1999一級木炭的標準要求。文檔編號C10B53/02GK101629083SQ20091009098公開日2010年1月20日申請日期2009年8月19日優(yōu)先權(quán)日2009年8月19日發(fā)明者何正斌,馮小江,姚雪莉,王冬琨申請人:北京林業(yè)大學(xué)