一種能源自給型竹材生物質焙燒炭制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種生物質炭化領域，尤其涉及一種能源自給型竹材生物質焙燒炭制備方法。
【背景技術】
[0002]能源短缺和環(huán)境危機是當今社會關注的焦點，也是現代社會經濟發(fā)展的瓶頸。地球的化石能源時代逐漸走向終結，我國的化石能源形勢更加十分嚴峻。能源供需緊缺將制約我國經濟和社會的發(fā)展，尋找新的、可再生能源已成為我國的當務之急。對比化石能源，生物質能因其可再生、資源豐富、生態(tài)環(huán)境友好等優(yōu)點而逐漸成為能源產業(yè)的新生力量，在當今社會經濟發(fā)展中扮演重要角色。在世界能耗中，生物質能耗占能源總量的14%左右，特別是一些不發(fā)達地區(qū)，生物質能耗占能源總量的60%以上。國家發(fā)改委制定的《可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃》中規(guī)定，力爭到2020年我國生物質固體成型燃料年利用量達到5000萬噸。為促進林業(yè)生物質能發(fā)展，國家林業(yè)局制定了《林業(yè)生物質能發(fā)展規(guī)劃(2011-2020年)》，提出了要充分利用現有灌木林、薪炭林、林業(yè)剩余物、木本油料林和含淀粉類林業(yè)資源發(fā)展林業(yè)生物質能，并利用宜林荒山荒地及邊際性土地發(fā)展能源林。
[0003]目前，我國還沒有竹材焙燒炭的產品和生產技術，落后于歐盟、美國、加拿大等發(fā)達國家。在2012年，歐盟由21個國家組成的焙燒炭研究團隊(SECTOR團隊)，對原料特性與預處理、物流、焙燒工藝與裝備、壓縮成型工藝與裝備、產品標準、可行性與可持續(xù)性分析、燃燒工藝與裝備等進行研究，并建立攻關小組，整合多方資源和研究成果，力爭4年內在歐洲實現焙燒炭的工業(yè)化生產和應用。加拿大和美國現在也有幾家公司從事這方面的研究開發(fā)。目前全世界大約有30多家規(guī)模不等的中試工廠，他們采用不同的焙燒技術和設備、不同的生物質原料，生產出性能類似于傳統(tǒng)煤炭的“焙燒炭”燃料。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種能源自給型竹材生物質焙燒炭制備方法。
[0005]為了實現上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是:一種能源自給型竹材生物質焙燒炭制備方法，其特征在于:方法步驟如下，
[0006]a.選材，將竹材或竹廢棄物加工成一定尺寸的竹筒、竹片、竹顆粒；
[0007]b.干燥，將上述竹材材料進行干燥處理，去除水分，使含水率降到12%以下；
[0008]c.低溫焙燒，在200°C _300°C低溫下、隔絕氧氣的條件下，對干燥后的竹材材料進行低溫碳化處理，碳化時間為1-5小時，形成竹材生物質焙燒炭燃料、生物氣體和極少量的液體；
[0009]d.將碳化過程中產生的生物氣體，通過分離系統(tǒng)，凈化、分離后，用于竹材生物質焙燒炭制備過程中的熱源；
[0010]e.冷卻，將碳化處理后的竹材生物質焙燒炭冷卻至室溫度；
[0011]f.包裝。
[0012]作為優(yōu)選，步驟c中，焙燒時的碳化溫度為250°C _300°C，絕氧碳化時間為2小時，此時碳化效果最佳；
[0013]作為優(yōu)選，步驟c中，焙燒產生的生物氣體為氫氣、一氧化碳和甲烷等，通過收集、凈化、分離后用于碳化處理過程中所需要的能源。
[0014]作為優(yōu)選，步驟c中，焙燒產生的極少量液體為萜烯、苯酚、單寧酸，可收集并進一步精煉。
[0015]與現有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于:
[0016](I)環(huán)境友好:低溫焙燒竹材生物炭的燃燒性能可與傳統(tǒng)煤炭相媲美，二者混合燃燒可顯著減少溫室有毒氣體排放。
[0017](2)工藝性好:采用低溫碳化工藝，節(jié)省了能源消耗；碳化過程中產生的可燃氣體，可進一步收集利用，用于碳化過程的熱源，實現熱能“零”需求。
[0018](3)性能優(yōu)異:與目前國內的碳化處理工藝(450-600°C )相比，低溫碳化處理后材料的物理力學性能損失少，竹材生物質焙燒炭性能滿足現行美國和歐洲產品標準或使用要求。
【具體實施方式】
[0019]下面通過實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0020]實施例1:將雷竹加工成長度為20厘米的竹筒，在碳化溫度為300°C的條件下絕氧碳化2小時。碳化后，竹材的燃燒熱值從18KJ/g增加到27KJ/g，揮發(fā)份含量從80%降到30%。
[0021]實施例2:將毛竹加工成竹片，在碳化溫度為250°C的條件下絕氧碳化2小時。碳化后，竹材的燃燒熱值從18KJ/g增加到23KJ/g，揮發(fā)份含量從80%降到52%。
[0022]實施例3:將毛竹加工成竹顆粒，在碳化溫度為200°C的條件下絕氧碳化2小時。碳化后，竹材的燃燒熱值從18KJ/g增加到20KJ/g，揮發(fā)份含量從80%降到65%。
[0023]實驗證明，經過低溫碳化后，竹材生物質焙燒炭的能量密度明顯增加、燃燒穩(wěn)定性明顯改善，燃燒的性能與煤接近，可以與煤進行混合燃燒，對現有燃燒設備基本不需大的調整和改造。與煤混合后，可增加混合物的燃燒活性，如燃燒時間減少、燃燒效率增加。
[0024]竹子我國一種重要的、具有能源化開發(fā)潛力的森林資源，具有生長快、資源豐富、分布廣泛等優(yōu)點。我國有竹類植物30余屬530余種，約占世界竹種的40% ;現有竹林面積為601萬公頃，占亞太地區(qū)竹林面積的50%以上。竹材生物質焙燒炭是由竹材或竹材加工廢棄物在隔氧的環(huán)境下，經低溫熱化學處理(250-300°C)而得到的固體產物(約為80-85% )，具有能量密度高，綠色、環(huán)保和可持續(xù)等優(yōu)點。所制得的竹材生物質焙燒炭具有水分和揮發(fā)份含量低、能量密度高、Η/C和0/C低等特性，主要作為取代傳統(tǒng)煤炭的生物質固體燃料，也可利用現有的燃燒設備，與煤進行混合燃燒。而且，竹材焙燒炭的比表面積和孔隙度大、表面吸附能力強，還具有導電性能，遠紅外性能，負離子效應和豐富的微量元素，可用于水及空氣凈化，屏蔽電磁波，除臭除味，飼料添加劑，土壤改良，醫(yī)藥保健，日用品及洗滌用品等。生物氣體可收集并用于碳化處理過程中所需要的燃燒能源，極少量液體部分可收集并進一步精煉。
[0025]以上對本發(fā)明所提供的一種能源自給型竹材生物質焙燒炭制備方法進行了詳盡介紹，本文中應用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時，對于本領域的一般技術人員，依據本發(fā)明的思想，在【具體實施方式】及應用范圍上均會有改變之處，對本發(fā)明的變更和改進將是可能的，而不會超出附加權利要求所規(guī)定的構思和范圍，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本發(fā)明的限制。
【主權項】
1.一種能源自給型竹材生物質焙燒炭制備方法，其特征在于:方法步驟如下， a.選材，將竹材或竹廢棄物加工成一定尺寸的竹筒、竹片、竹顆粒； b.干燥，將上述竹材材料進行干燥處理，去除水分，使含水率降到12%以下； c.低溫焙燒，在200°C_300°C低溫下、隔絕氧氣的條件下，對干燥后的竹材材料進行低溫碳化處理，碳化時間為1-5小時，形成竹材生物質焙燒炭燃料、生物氣體和極少量的液體； d.將碳化過程中產生的生物氣體，通過分離系統(tǒng)，凈化、分離后，用于竹材生物質焙燒炭制備過程中的熱源； e.冷卻，將碳化處理后的竹材生物質焙燒炭冷卻至室溫度； f.包裝。2.根據權利要求1所述的一種能源自給型竹材生物質焙燒炭制備方法，其特征在于:步驟c中，焙燒時的碳化溫度為250°C -300°C，絕氧碳化時間為2小時。3.根據權利要求1所述的一種能源自給型竹材生物質焙燒炭制備方法，其特征在于:步驟c中，焙燒產生了氫氣、一氧化碳和甲烷等生物氣體，通過收集、凈化、分離后用于碳化處理過程中所需要的能源。4.根據權利要求1所述的一種能源自給型竹材生物質焙燒炭制備方法，其特征在于:步驟c中，焙燒產生的極少量液體為萜烯、苯酚、單寧酸等，可收集并進一步精煉。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種能源自給型竹材生物質焙燒炭制備方法，方法步驟如下，a.將竹材或竹廢棄物加工成一定尺寸的竹筒、竹片、竹顆粒；b.進行干燥處理，使含水率降到12％以下；c.在200℃-300℃低溫下、隔絕氧氣的條件下，進行低溫碳化處理，碳化時間為1-5小時，形成竹材生物質焙燒炭燃料、生物氣體；d.將碳化過程中產生的生物氣體，用于碳化過程中的熱源；e.將碳化處理后的竹材生物質焙燒炭冷卻至室溫度；f.包裝。與現有技術相比，本發(fā)明低溫焙燒竹材生物炭的燃燒性能可與煤炭相媲美，二者混合燃燒可顯著減少溫室有毒氣體排放。低溫碳化處理后材料的物理力學性能損失少，竹材生物質焙燒炭性能滿足現行美國和歐洲產品標準或使用要求。
【IPC分類】C10B53/02
【公開號】CN105038825
【申請?zhí)枴緾N201510420300
【發(fā)明人】劉志佳, 江澤慧, 費本華, 米冰冰, 胡萬河
【申請人】國際竹藤中心
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年7月17日