一种能源自给型竹材生物质焙烧炭制备方法

摘要

本发明公开了一种能源自给型竹材生物质焙烧炭制备方法，方法步骤如下，a.将竹材或竹废弃物加工成一定尺寸的竹筒、竹片、竹颗粒；b.进行干燥处理，使含水率降到12％以下；c.在200℃-300℃低温下、隔绝氧气的条件下，进行低温碳化处理，碳化时间为1-5小时，形成竹材生物质焙烧炭燃料、生物气体；d.将碳化过程中产生的生物气体，用于碳化过程中的热源；e.将碳化处理后的竹材生物质焙烧炭冷却至室温度；f.包装。与现有技术相比，本发明低温焙烧竹材生物炭的燃烧性能可与煤炭相媲美，二者混合燃烧可显著减少温室有毒气体排放。低温碳化处理后材料的物理力学性能损失少，竹材生物质焙烧炭性能满足现行美国和欧洲产品标准或使用要求。

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物质炭化领域，尤其涉及一种能源自给型竹材生物质焙 烧炭制备方法。

背景技术

能源短缺和环境危机是当今社会关注的焦点，也是现代社会经济发展的瓶 颈。地球的化石能源时代逐渐走向终结，我国的化石能源形势更加十分严峻。 能源供需紧缺将制约我国经济和社会的发展，寻找新的、可再生能源已成为我 国的当务之急。对比化石能源，生物质能因其可再生、资源丰富、生态环境友 好等优点而逐渐成为能源产业的新生力量，在当今社会经济发展中扮演重要角 色。在世界能耗中，生物质能耗占能源总量的14％左右，特别是一些不发达地 区，生物质能耗占能源总量的60％以上。国家发改委制定的《可再生能源中长 期发展规划》中规定，力争到2020年我国生物质固体成型燃料年利用量达到 5000万吨。为促进林业生物质能发展，国家林业局制定了《林业生物质能发展 规划(2011-2020年)》，提出了要充分利用现有灌木林、薪炭林、林业剩余物、 木本油料林和含淀粉类林业资源发展林业生物质能，并利用宜林荒山荒地及边 际性土地发展能源林。

目前，我国还没有竹材焙烧炭的产品和生产技术，落后于欧盟、美国、加 拿大等发达国家。在2012年，欧盟由21个国家组成的焙烧炭研究团队(SECTOR 团队)，对原料特性与预处理、物流、焙烧工艺与装备、压缩成型工艺与装备、 产品标准、可行性与可持续性分析、燃烧工艺与装备等进行研究，并建立攻关 小组，整合多方资源和研究成果，力争4年内在欧洲实现焙烧炭的工业化生产 和应用。加拿大和美国现在也有几家公司从事这方面的研究开发。目前全世界 大约有30多家规模不等的中试工厂，他们采用不同的焙烧技术和设备、不同的 生物质原料，生产出性能类似于传统煤炭的“焙烧炭”燃料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能源自给型竹材生物质焙烧炭制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种能源自给型竹材生物 质焙烧炭制备方法，其特征在于：方法步骤如下，

a.选材，将竹材或竹废弃物加工成一定尺寸的竹筒、竹片、竹颗粒；

b.干燥，将上述竹材材料进行干燥处理，去除水分，使含水率降到12％以下；

c.低温焙烧，在200℃-300℃低温下、隔绝氧气的条件下，对干燥后的竹材 材料进行低温碳化处理，碳化时间为1-5小时，形成竹材生物质焙烧炭燃料、 生物气体和极少量的液体；

d.将碳化过程中产生的生物气体，通过分离系统，净化、分离后，用于竹 材生物质焙烧炭制备过程中的热源；

e.冷却，将碳化处理后的竹材生物质焙烧炭冷却至室温度；

f.包装。

作为优选，步骤c中，焙烧时的碳化温度为250℃-300℃，绝氧碳化时间为 2小时，此时碳化效果最佳；

作为优选，步骤c中，焙烧产生的生物气体为氢气、一氧化碳和甲烷等， 通过收集、净化、分离后用于碳化处理过程中所需要的能源。

作为优选，步骤c中，焙烧产生的极少量液体为萜烯、苯酚、单宁酸，可 收集并进一步精炼。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)环境友好：低温焙烧竹材生物炭的燃烧性能可与传统煤炭相媲美，二 者混合燃烧可显著减少温室有毒气体排放。

(2)工艺性好：采用低温碳化工艺，节省了能源消耗；碳化过程中产生的 可燃气体，可进一步收集利用，用于碳化过程的热源，实现热能“零”需求。

(3)性能优异：与目前国内的碳化处理工艺(450-600℃)相比，低温碳化 处理后材料的物理力学性能损失少，竹材生物质焙烧炭性能满足现行美国和欧 洲产品标准或使用要求。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：将雷竹加工成长度为20厘米的竹筒，在碳化温度为300℃的条 件下绝氧碳化2小时。碳化后，竹材的燃烧热值从18KJ/g增加到27KJ/g，挥 发份含量从80％降到30％。

实施例2：将毛竹加工成竹片，在碳化温度为250℃的条件下绝氧碳化2小 时。碳化后，竹材的燃烧热值从18KJ/g增加到23KJ/g，挥发份含量从80％降 到52％。

实施例3：将毛竹加工成竹颗粒，在碳化温度为200℃的条件下绝氧碳化2 小时。碳化后，竹材的燃烧热值从18KJ/g增加到20KJ/g，挥发份含量从80％ 降到65％。

实验证明，经过低温碳化后，竹材生物质焙烧炭的能量密度明显增加、燃 烧稳定性明显改善，燃烧的性能与煤接近，可以与煤进行混合燃烧，对现有燃 烧设备基本不需大的调整和改造。与煤混合后，可增加混合物的燃烧活性，如 燃烧时间减少、燃烧效率增加。

竹子我国一种重要的、具有能源化开发潜力的森林资源，具有生长快、资 源丰富、分布广泛等优点。我国有竹类植物30余属530余种，约占世界竹种的 40％；现有竹林面积为601万公顷，占亚太地区竹林面积的50％以上。竹材生 物质焙烧炭是由竹材或竹材加工废弃物在隔氧的环境下，经低温热化学处理 (250-300℃)而得到的固体产物(约为80-85％)，具有能量密度高，绿色、环 保和可持续等优点。所制得的竹材生物质焙烧炭具有水分和挥发份含量低、能 量密度高、H/C和O/C低等特性，主要作为取代传统煤炭的生物质固体燃料， 也可利用现有的燃烧设备，与煤进行混合燃烧。而且，竹材焙烧炭的比表面积 和孔隙度大、表面吸附能力强，还具有导电性能，远红外性能，负离子效应和 丰富的微量元素，可用于水及空气净化，屏蔽电磁波，除臭除味，饲料添加剂， 土壤改良，医药保健，日用品及洗涤用品等。生物气体可收集并用于碳化处理 过程中所需要的燃烧能源，极少量液体部分可收集并进一步精炼。

以上对本发明所提供的一种能源自给型竹材生物质焙烧炭制备方法进行了 详尽介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以 上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本 领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会 有改变之处，对本发明的变更和改进将是可能的，而不会超出附加权利要求所 规定的构思和范围，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。