[发明专利]生物质颗粒的材料集成型制造方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种以间伐材或废木材为原料的材料集成型的生物质颗粒的制造方法。

背景技术：

过去，在战后重建家园时为了弥补所缺乏的家用煤炭燃料的不足而将加工木材时所产生的木材的锯屑作为燃料进行回用，当时做成通称为“机制炭”的蜂窝状的易燃烧的燃木同样的形态，为便于搬运而将锯末加热干燥后进行压缩，通过对木材的油脂的碳化而得到固化的原理制作了被称为机制炭的生物质燃料。然而，当时并没有以自动化的形态来制造这种代替燃木和煤的燃料的制造设备的需求。

现在的生物质燃料的目的是将它作为化石燃料、煤及石油的替代燃料，被要求作为适用于发电厂等的燃烧设备的燃料的形态，就是与重油一样可短时间燃烧（可简单地控制燃烧的燃烧形态）及产生的灰量少，还有必须能混烧，因此过去已经验证的技术不再适用。

另一方面，通过将木材进行碳化制作的生物质燃料中有历史悠久的碳。在制作碳时采用的是将木材置于还原炉中通常被称为“烧炭”的方法，可做成纯度高的碳素化的物质。由于所制作的碳可简单地粉碎，所以在技术上适合必要的标准。然而，天然的木材中除了碳素之外还含有大量的氢。单纯地除去水分通过碳化进行固化，在燃烧前能够简单地粉碎的话也可符合理想，但是由于木炭的生产需要大量的能源，燃烧后只留下碳的成分所制成的燃料的能效差。所以缺乏实用性，因此此方法不适用于生物质颗粒的生产。

从这里可看出作为燃烧能源效率最大化的方法是将木材进行干燥然后再在转窑中加热到140℃，然后通过采用旋转式加压辊加压的方法，通过约1MPa的压缩可将含油脂的木材初步碳化的原理生产出生物质颗粒。这种方法是现在主流的生物质颗粒的制作方法，但是它有很大的缺点。

通过初期碳化而固化的生物质颗粒虽然被干燥了，但是它的吸收环境水分的能力比天然木材更强。即不能保管在露天及进行移动。它还会吸收空气中的水分。由于水分的吸收就会导致繁殖细菌诱发恶臭，在物流和管理上都会发生问题。

为了解决这个问题，日本最近发明了被称为“生物质焦炭”燃料。这是利用木材碎片在转窑等以200～220℃的高温干燥空气（高温氧化干燥炉）进行干燥，以10MPa的活塞复动加压保持条件下用180～200℃的温度进行固化，个体的大小约为2kg，表面积少，提高加热碳化温度至自燃的极限使之碳化。具有接近焦炭的燃烧性能的坑状生物质焦炭。由于这个技术以利用间伐材获得的再生燃料为目的而开发的，因此它克服了原来的耐水性差的生物质颗粒的缺点，将间伐材粉碎后作为原料制作了生物质焦炭，其特征是不需较多的能源可进行生产。

然而，作为间伐材再生为目的及解决耐水性问题的生物质燃料，虽然可用于焦炭炉，但是作为用途条件的与重油混烧时必须进行必要的粉碎，而加工较为困难。由于为了提高耐水性而需要提高密度减少表面积且个体较为强固，因而粉碎加工则较为困难。

发明内容：

生物质颗粒通常被称为“黑色颗粒”发明于欧盟和美国，当前注重环保的国家和森林王国正在使用类似的生物质焦碳的工艺规程生产生物质颗粒。由于生产颗粒是目的，因此，压力容器采用的是较小的φ6~8mm。

但是，加热条件同样是采取转窑，采用木材的自燃极限温度进行干燥，需要加热至180～200℃，为此，需要短时间内使温度达到目标温度的高温的热风。加压固化也相同所以需要较多的生产时间与能源消耗。其结果是由于碳化致使产品颜色变深（焦茶色）其耐水性得到提高，即使在雨季将它存放在户外数周后只相当于浸在水中1周左右的膨润程度。这个因碳化而变黑的颗粒即黑色颗粒解决了耐水性问题。

但是本发明有需要进一步解决的问题。由于采用了通过氧化炉加热干燥的方法，水分干燥的临界点很高直至自燃前到碳化直至干燥需要较长的时间即需要较多的能源。还有要抽出木材所含的油脂后进行固化的时间也较长。即所谓生产效率低，并且如果要进一步提高耐水性还需进行微粉碎，需要解决的问题与生物质焦炭的粉碎问题是相同的。

本发明的具体技术方案如下：

生物质颗粒的材料集成型制造方法，所述方法中采用将木材干燥时的燃烧所排出气体等用于还原加热干燥气或空气，通过将木材原料进行干燥并防止自燃（氧化燃烧），着火温度至少要达到220℃以上，因此将200℃以上的干燥木材进行压缩来制造生物质颗粒，并以提高其防水性为目的，采用了还原干燥法来进行生物质颗粒的制造方法。