生物质固化成型机组科研报告

 1. 目的意义

    生物质是所有可以作为能源使用的源于植物的物质，它蕴藏着的能量被称为生物质能。绝大多数的生物质能（如木屑、刨花、树枝、稻壳、秸秆等农林废弃物）使用品位不高，运输和贮存困难，且利用效率很低（一般在 15% 以下）。

生物质固化成型机组是利用压缩成型的方法，改变生物质的容重，使其成为质地坚实、结构紧密的固体成型燃料，进而用碳化工艺将其制成机制木炭的设备。它是提高生物质能源品位的有效方法，且符合国家产业政策，具有较好的经济效益和社会效益。

  2.  资源条件可行性

    我国生物质资源非常丰富，农林产品加工产生的废弃物数量十分可观，但往往没有被充分利用，造成资源极大浪费，且污染环境，给国民经济和人民生活带来损失。因此，有条件的企业或个人可以利用原料丰富、价格低廉的优势，从事成型燃料及机制木炭的生产和开发。

  3.  产品特点及用途

    机制棒是指利用木屑等原料通过机械加压、加热的方法压缩成高密度、高热值的成型燃料。原料的密度一般为 130kg/m 3 左右，挤压成型后机制棒的密度为 1100~1300kg/m 3 ，体积缩小为原来的 1/9~1/10 ，其燃烧性能大为改善，可替代薪柴和煤作为生产、生活用能。

    机制木炭是机制棒在碳化装置中隔氧或少量通氧的条件下，加热分解而得的，其热值在 30000kJ/kg 左右，燃烧时排放的 SO 2 很少，可做到没有烟尘，是一种清洁燃料。

  3.1机制棒和机制木炭的理化性能指标

  3.2外观

    机制棒：呈黄黑色的空心四角或六角柱棒，外径 50~55mm ，内孔径 15~20mm ，长度一般为 450~500mm 。

    机制木炭：呈银黑色的空心四角或六角柱棒，外径 35~40mm ，内孔径 12~15mm ，断面有金属光泽。

  3.3用途

（1） 机制棒

•  农村或生活能源：燃料利用率高，便于贮存。

•  冶金：作化铁炉的烘干柴，能降低成本。

•  陶瓷行业：用机制棒烧窑能提高陶瓷产品质量。

（2） 机制木炭

•  冶金：用作铜、镁等金属冶炼时的还原剂、均温剂、抗结剂、钢铁热处理的渗碳剂。

•  化工：是制造二硫化碳、碳化钙、四氯化碳及木煤气的主要原料，也可用作油漆、涂料的添加剂，橡胶的加固剂等。

•  环保：作活性炭的原料、除雪剂和干燥剂。

•  民用：可作取暖、野炊、烧烤燃料和冰箱除味剂。

  4.  市场概况

    随着国民经济快速发展，我国木炭的需求量逐年增多。据专家估计，目前国内仅化工、冶金行业，木炭年需求量达 600 万吨，食品行业木炭年需求量约 500 万吨。

    我国是木炭生产大国，每年木炭生产量达千万吨以上。近年来，我国政府把生态环境保护与建设提到议事日程。“九五”期间开始实施天然林保护工程，严格限制利用天然林生产木炭。许多原来的木炭厂都纷纷停产或转产，我国的木炭市场形成了供不应求的局面。在传统木炭生产逐渐萎缩的形势下，机制木炭由于以农林废弃物如木屑等作原料，与天然林木炭相比有极大的优越性，市场前景越来越好。国际、国内市场对机制木炭的需求量极大，每年都有大批韩国、日本、东南亚、美国、中国台湾等国家和地区的客商来寻找木炭资源，以当前的生产能力根本满足不了市场需求，机制木炭价格十分坚挺。国内市场一般为 1600~2000 元 / 吨，国际市场一般为 2400~4000 元 / 吨，而且往往有市无货。投资机制木炭项目，不仅能获得良好的经济效益，还能创造良好的社会效益，是一利国利民的好项目。

  5. 成型原理和工艺过程

  5.1成型原理

木屑等生物质中含有木素，木素在适当温度下（ 200~300 ℃）会软化、液化，此时加以一定的压力，使其与纤维素粘接，并与临近颗粒互相胶接，冷却后固化成型。

  5.2工艺过程简图

   原料 干燥 固化成型 碳化 木炭
                             

                             副产品

  6. 主要设备

    生物质固化成型机组是我所承担的“九五”国家科技攻关课题，已通过辽宁省科委主持的技术鉴定和辽宁省经贸委主持的投产鉴定，荣获“ 1999 年国家级新产品”奖励。成套设备已销往吉林、大连、河北、云南、贵州、广西、山东等省市，受到用户的一致好评。

    我所生产的成型机组具有设计合理、操作简单、经济实用等特点，主要设备：

   6.1干燥设备

    干燥是将潮湿的物料经干燥系统脱水至含水率 5%~10% 的过程。干燥系统由振动筛、热风炉、干燥器、旋风分离器、引风机等主要部分组成，具有干燥时间短、能耗低、热效率高、设备简单等特点。我所设计了二种类型的干燥系统供用户选择。产品有：气流式干燥器、回转圆筒干燥器。

   6.2固化成型设备

    固化成型设备是将干燥后松散的原料挤压成密度较大的机制棒的设备。设备由传动、电控、螺杆、成型套筒等主要部分组成。该设备特点是采用高精度仪表能自动控温，操作简便。螺杆采用高耐磨材料堆焊制成，使用寿命长，可修复，连续化生产能力强。

   6.3碳化设备

    碳化设备是把机制棒制成机制木炭的装置。针对不同用户的需要，我所设计了三种类型的碳化设备，供用户选择。

（ 1 ）外热间歇式干馏设备

外热间歇式干馏设备具有碳化周期短、易操作等特点。

（ 2 ）移动式碳化炉

移动式碳化炉具有投资少、易安装等特点。

（ 3 ）、砖窑

    砖窑具有造价低、碳化得率高等特点。该碳化方式木炭质量好，可达出口标准，广泛地应用在木炭生产厂家。

  7. 效益分析

  7.1经济效益分析

    每吨机制木炭成本及利润概算

( 此表中数据仅供参考 )

   7.2生产规模及主要设备配置

  8. 结论

    在一次能源日益枯竭的今天，可再生能源的开发利用是具有十分明显社会和经济价值的课题。生物质固化成型机组变废为宝，产品又有广泛的消费市场，这不仅适宜了时代发展的需求，又可解决环境保护的问题，因而将具有十分旺盛的生命力和日益广阔的发展前景。