本發(fā)明公開了一種生物質(zhì)顆粒燃料的材料集成型制造方法，所述方法中采用將木材干燥時(shí)的燃燒所排出氣體等用于還原加熱干燥氣或空氣，通過將木材原料進(jìn)行干燥并防止自燃（氧化燃燒），著火溫度至少要達(dá)到220℃以上，因此將200℃以上的干燥木材進(jìn)行壓縮來制造生物質(zhì)顆粒燃料，并以提高其防水性為目的，采用了還原干燥法來進(jìn)行生物質(zhì)顆粒燃料的制造方法。由于該方法中應(yīng)用防止自燃的還原爐可進(jìn)行高溫處理而增加了木材油脂成分的抽出，其效果是可使得顆粒的耐水性能高于黑色顆粒幾倍以上，因而得到了具有高度耐水性能而節(jié)能且生產(chǎn)效率高的量產(chǎn)的效果，木屑顆粒機(jī)、秸稈顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)成型顆粒燃料如下所示：
1、生物質(zhì)顆粒燃料的材料集成型制造方法，其特征在于，所述方法中采用將木材干燥時(shí)的燃燒所排出氣體等用于還原加熱干燥氣或空氣，通過將木材原料進(jìn)行干燥并防止自燃，著火溫度至少要達(dá)到220℃以上，因此將200℃以上的干燥木材進(jìn)行壓縮來制造生物質(zhì)顆粒燃料，并以提高其防水性為目的，采用了還原干燥法來進(jìn)行生物質(zhì)顆粒燃料的制造方法。
2、根據(jù)權(quán)利要求1的生物質(zhì)顆粒燃料的材料集成型制造方法，其特征在于，所述方法中將粉碎木材從密封干燥容器的上部投入后，從中間部導(dǎo)出被干燥的木材，經(jīng)過加壓、加熱后排出到中間部的下部，從堆積了被排出的高溫顆粒的密封容器的下部壓送冷卻空氣或空氣后使得被排出的高溫顆粒得到冷卻以及使得從上部投入的含水分的木片原料得到還原加熱干燥的目的，將具有節(jié)能效果的3個(gè)機(jī)能有效連接為特征的構(gòu)造的生物質(zhì)顆粒燃料的制造法。3、根據(jù)權(quán)利要求1的生物質(zhì)顆粒燃料的材料集成型制造方法，其特征在于，所述方法從材料投入口通過被密封的傳送帶，進(jìn)行垂直配置的密封加熱干燥爐的上部投料，在最上部的開口處有排出水分蒸汽的排放口，從爐內(nèi)堆積的木片的下部引入被回收的加熱空氣，用重油或LPG等燃燒木片屑，將燃燒氣體插入干燥木材的下部進(jìn)行還原加熱，再從插入的下部引出干燥的木片，以至少5MPa～40MPa的加壓和至少保持1分鐘以上進(jìn)行加壓保持，將干燥爐中的堆積排放到連接在一起的密封容器，從容器內(nèi)取出下部的制品，進(jìn)而插入冷卻空氣進(jìn)行顆粒的熱回收。
4、根據(jù)權(quán)利要求1的生物質(zhì)顆粒燃料的材料集成型制造方法，其特征在于，所述方法中通過與保管密封罐的下部連接進(jìn)行送風(fēng)冷卻的生物質(zhì)顆粒燃料的制造設(shè)備。
5、根據(jù)權(quán)利要求1的生物質(zhì)顆粒燃料的材料集成型制造方法，其特征在于，所述方法從垂直設(shè)置的干燥塔罐上部投入含水分的材料并使之堆積，再從下部通過還原的熱風(fēng)加熱從下面進(jìn)行干燥，把充分干燥加熱后的材料進(jìn)行加熱固化后排到冷卻塔罐，把所需的干燥能源從堆積在熱回收塔罐的加熱固化制品的最下部通過插入冷卻空氣進(jìn)行回收，通過回收熱被加熱的空氣從中間部被吸引后由于干燥木材所含的水分需要追加熱能，所以就設(shè)置了用于加壓所需的電力的發(fā)電設(shè)備和為了獲得干燥木材用的排出氣體所需的用于燃燒生產(chǎn)時(shí)所產(chǎn)生的廢棄物和原料廢渣用的鍋爐設(shè)備。
6、根據(jù)權(quán)利要求1的生物質(zhì)顆粒燃料的材料集成型制造方法，其特征在于，所述方法中還包括具有用于排熱回收自發(fā)電裝置的生物質(zhì)顆粒燃料制造設(shè)備。
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種以間伐材或廢木材為原料的材料集成型的生物質(zhì)顆粒燃料的制造方法。
背景技術(shù)：
過去，在戰(zhàn)后重建家園時(shí)為了彌補(bǔ)所缺乏的家用煤炭燃料的不足而將加工木材時(shí)所產(chǎn)生的木材的鋸屑作為燃料進(jìn)行回用，當(dāng)時(shí)做成通稱為“機(jī)制炭”的蜂窩狀的易燃燒的燃木同樣的形態(tài)，為便于搬運(yùn)而將鋸末加熱干燥后進(jìn)行壓縮，通過對(duì)木材的油脂的碳化而得到固化的原理制作了被稱為機(jī)制炭的生物質(zhì)燃料。然而，當(dāng)時(shí)并沒有以自動(dòng)化的形態(tài)來制造這種代替燃木和煤的燃料的制造設(shè)備的需求。
現(xiàn)在的生物質(zhì)燃料的目的是將它作為化石燃料、煤及石油的替代燃料，被要求作為適用于發(fā)電廠等的燃燒設(shè)備的燃料的形態(tài)，就是與重油一樣可短時(shí)間燃燒（可簡單地控制燃燒的燃燒形態(tài)）及產(chǎn)生的灰量少，還有必須能混燒，因此過去已經(jīng)驗(yàn)證的技術(shù)不再適用。
另一方面，通過將木材進(jìn)行碳化制作的生物質(zhì)燃料中有歷史悠久的碳。在制作碳時(shí)采用的是將木材置于還原爐中通常被稱為“燒炭”的方法，可做成純度高的碳素化的物質(zhì)。由于所制作的碳可簡單地粉碎，所以在技術(shù)上適合必要的標(biāo)準(zhǔn)。然而，天然的木材中除了碳素之外還含有大量的氫。單純地除去 水分通過碳化進(jìn)行固化，在燃燒前能夠簡單地粉碎的話也可符合理想，但是由于木炭的生產(chǎn)需要大量的能源，燃燒后只留下碳的成分所制成的燃料的能效差。所以缺乏實(shí)用性，因此此方法不適用于生物質(zhì)顆粒燃料的生產(chǎn)。
從這里可看出作為燃燒能源效率最大化的方法是將木材進(jìn)行干燥然后再在轉(zhuǎn)窯中加熱到140℃，然后通過采用旋轉(zhuǎn)式加壓輥加壓的方法，通過約1MPa的壓縮可將含油脂的木材初步碳化的原理生產(chǎn)出生物質(zhì)顆粒燃料。這種方法是現(xiàn)在主流的生物質(zhì)顆粒燃料的制作方法，但是它有很大的缺點(diǎn)。
通過初期碳化而固化的生物質(zhì)顆粒燃料雖然被干燥了，但是它的吸收環(huán)境水分的能力比天然木材更強(qiáng)。即不能保管在露天及進(jìn)行移動(dòng)。它還會(huì)吸收空氣中的水分。由于水分的吸收就會(huì)導(dǎo)致繁殖細(xì)菌誘發(fā)惡臭，在物流和管理上都會(huì)發(fā)生問題。
為了解決這個(gè)問題，日本最近發(fā)明了被稱為“生物質(zhì)焦炭”燃料。這是利用木材碎片在轉(zhuǎn)窯等以200～220℃的高溫干燥空氣（高溫氧化干燥爐）進(jìn)行干燥，以10MPa的活塞復(fù)動(dòng)加壓保持條件下用180～200℃的溫度進(jìn)行固化，個(gè)體的大小約為2kg，表面積少，提高加熱碳化溫度至自燃的極限使之碳化。具有接近焦炭的燃燒性能的坑狀生物質(zhì)焦炭。由于這個(gè)技術(shù)以利用間伐材獲得的再生燃料為目的而開發(fā)的，因此它克服了原來的耐水性差的生物質(zhì)顆粒燃料的缺點(diǎn)，將間伐材粉碎后作為原料制作了生物質(zhì)焦炭，其特征是不需較多的能源可進(jìn)行生產(chǎn)。
然而，作為間伐材再生為目的及解決耐水性問題的生物質(zhì)燃料，雖然可用于焦炭爐，但是作為用途條件的與重油混燒時(shí)必須進(jìn)行必要的粉碎，而加工較為困難。由于為了提高耐水性而需要提高密度減少表面積且個(gè)體較為強(qiáng)固，因而粉碎加工則較為困難。
發(fā)明內(nèi)容：
生物質(zhì)顆粒燃料通常被稱為“黑色顆粒”發(fā)明于歐盟和美國，當(dāng)前注重環(huán)保的國家和森林王國正在使用類似的生物質(zhì)焦碳的工藝規(guī)程生產(chǎn)生物質(zhì)顆粒燃料。由于生產(chǎn)顆粒是目的，因此，壓力容器采用的是較小的φ6～8mm。
但是，加熱條件同樣是采取轉(zhuǎn)窯，采用木材的自燃極限溫度進(jìn)行干燥，需要加熱至180～200℃，為此，需要短時(shí)間內(nèi)使溫度達(dá)到目標(biāo)溫度的高溫的熱風(fēng)。加壓固化也相同所以需要較多的生產(chǎn)時(shí)間與能源消耗。其結(jié)果是由于碳化致使產(chǎn)品顏色變深（焦茶色）其耐水性得到提高，即使在雨季將它存放在戶外數(shù)周后只相當(dāng)于浸在水中l(wèi)周左右的膨潤程度。這個(gè)因碳化而變黑的顆粒即黑色顆粒解決了耐水性問題。
但是本發(fā)明有需要進(jìn)一步解決的問題。由于采用了通過氧化爐加熱干燥的方法，水分干燥的臨界點(diǎn)很高直至自燃前到碳化直至干燥需要較長的時(shí)間即需要較多的能源。還有要抽出木材所含的油脂后進(jìn)行固化的時(shí)間也較長。即所謂生產(chǎn)效率低，并且如果要進(jìn)一步提高耐水性還需進(jìn)行微粉碎，需要 解決的問題與生物質(zhì)焦炭的粉碎問題是相同的。
本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下：
生物質(zhì)顆粒燃料的材料集成型制造方法，所述方法中采用將木材干燥時(shí)的燃燒所排出氣體等用于還原加熱干燥氣或空氣，通過將木材原料進(jìn)行干燥并防止自燃（氧化燃燒），著火溫度至少要達(dá)到220℃以上，因此將200℃以上的干燥木材進(jìn)行壓縮來制造生物質(zhì)顆粒燃料，并以提高其防水性為目的，采用了還原干燥法來進(jìn)行生物質(zhì)顆粒燃料的制造方法。
進(jìn)一步，所述方法中將粉碎木材從密封干燥容器的上部投入后，從中間部導(dǎo)出被干燥的木材，經(jīng)過加壓、加熱后排出到中間部的下部，從堆積了被排出的高溫顆粒的密封容器的下部壓送冷卻空氣或空氣后使得被排出的高溫顆粒得到冷卻以及使得從上部投入的含水分的木片原料得到還原加熱干燥的目的，將具有節(jié)能效果的3個(gè)機(jī)能有效連接為特征的構(gòu)造的生物質(zhì)顆粒燃料的制造法。
進(jìn)一步，所述方法從材料投入口通過被密封的傳送帶，進(jìn)行垂直配置的密封加熱干燥爐的上部投料，在最上部的開口處有排出水分蒸汽的排放口，從爐內(nèi)堆積的木片的下部引入被回收的加熱空氣，用重油或LPG（液化石油氣）等燃燒木片屑，將燃燒氣體插入干燥木材的下部進(jìn)行還原加熱，再從插入的下部引出干燥的木片，以至少5MPa～40MPa的加壓和至少保持1分鐘以上進(jìn)行加壓保持，將干燥爐中的堆積排放到連接在一起的密封容器，從容器內(nèi)取出下部的制品，進(jìn)而插入冷卻空氣進(jìn)行顆粒的熱回收。
根據(jù)需要為了進(jìn)一步提高熱效率可將制品取出進(jìn)行保管，通過與保管密封罐的下部連接進(jìn)行送風(fēng)冷卻的生物質(zhì)顆粒燃料的制造設(shè)備。
進(jìn)一步，所述方法從垂直設(shè)置的干燥塔罐上部投入含水分的材料并使之堆積，再從下部通過還原的熱風(fēng)加熱從下面進(jìn)行干燥，把充分干燥加熱后的材料進(jìn)行加熱固化后排到冷卻塔罐，把所需的干燥能源從堆積在熱回收塔罐的加熱固化制品的最下部通過插入冷卻空氣進(jìn)行回收，通過回收熱被加熱的空氣從中間部被吸引后由于干燥木材所含的水分需要追加熱能，所以就設(shè)置了用于加壓所需的電力的發(fā)電設(shè)備和為了獲得干燥木材用的排出氣體所需的用于燃燒生產(chǎn)時(shí)所產(chǎn)生的廢棄物和原料廢渣用的鍋爐設(shè)備。
根據(jù)需要設(shè)置的具有用于排熱回收自發(fā)電裝置的生物質(zhì)顆粒燃料制造設(shè)備。
本發(fā)明的有益效果如下：
由于該方法中應(yīng)用防止自燃的還原爐可進(jìn)行高溫處理而增加了木材油脂成分的抽出，其效果是可使得顆粒的耐水性能高于黑色顆粒幾倍以上，因而得到了具有高度耐水性能而節(jié)能且生產(chǎn)效率高的量產(chǎn)的效果。對(duì)于用于混燒的顆粒，需要采用的原料粒子的直徑為1mm以下，通過調(diào)整顆粒的成形壓力與時(shí)間后制造出粉碎容易的成形顆粒，混燒時(shí)通過采用顆粒送風(fēng)用的特制的高速粉碎吸引風(fēng)扇，將顆粒沖擊粉碎后就可達(dá)到與重油燃燒時(shí)同樣的瞬間燃燒的效果。
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