專利名稱：林木廢棄物成型燃料及其加工方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種生物質成型燃料及其加工方法，尤其是涉及到不加任何添加劑的生物質成型燃料及其加工方法，具體講是一種林木廢棄物成型燃料及其加工方法。
背景技術：
生物質成型燃料，也稱為生物質壓縮燃料，是指通過專門設備將生物質壓縮成型的燃料，它是由松散的桔桿、稻草、殼類、木屑等農林廢棄物擠壓而成，是一種新型的現(xiàn)代生物質燃料。國家《國民經濟和社會發(fā)展第十一個五年規(guī)劃綱要》明確提出，要加快生物質能源的開發(fā)，指明“加強可再生能源開發(fā)利用，是應對日益嚴重的能源和環(huán)境問題的必由之路，也是人類社會實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必由之路”。生物質成型燃料技術早在上世紀初，就已引起國內外的廣泛關注，并開始進行研究，到七十年代后期，歐美及日本等發(fā)達國家，生物質成型燃料技術日漸成熟，而我國卻起步較晚，到目前為止，我國以桔桿、稻草、花生殼、稻殼等農業(yè)生物質為原料的成型燃料技術加工技術已趨于成熟，并已進入初步產業(yè)化。而對于林業(yè)領域的生物質為原料的成型燃料技術還在不斷研究中，到目前止，以林業(yè)領域的生物質為原料的成型燃料技術取得比較成功的報道不多，尤其是對林木廢棄物不加任何添加劑(如，軟化劑、粘結劑等)進行成型燃料的開發(fā)利用技術也是少有報道，而對于利用林木采伐后的廢棄物成型燃料進行產業(yè)化生產技術的報道更是少至又少。這是因為農業(yè)生物質原料是以草本為主，而林業(yè)生物質原料是以木本為主，草本生物質的內部結構比較疏松，而木本生物質的內部結構較堅硬，因此，解決草本生物質的成型燃料技術要相對容易些，而要解決木本生物質的成型燃料技術要困難得多。隨著國家大力發(fā)展低碳經濟以及節(jié)能減排政策力度的加大，對于如何充分利用林木廢棄物，使其變廢為寶，加強可再生能源開發(fā)利用，是迫在本行業(yè)的重要研究開發(fā)內容。

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的主要技術問題是，提供一種林木廢棄物成型燃料及其加工方法。具體點說，就是在不加入任何添加劑(助燃劑、軟化劑、粘結劑等)的前提下，如何解決成型燃料內部的木質碎粒之間的固結定型問題；或者說采用什么樣的技術手段，使成型燃料內部的木質碎粒之間的固結緊，定型好。本發(fā)明的技術解決方案是—種林木廢棄物成型燃料,是由單一林木原料碎?；蚨喾N林木原料碎粒及同類粒度或多類粒度原料碎?；旌?，經擠壓后，相互嵌入紐結成圓柱體或多邊形長條狀，所述的圓柱體或多邊形的長條狀的兩端的斷面為不規(guī)則斷面。上述的林木廢棄物成型燃料，所述同類或多類粒度，是指按原料碎粒的體積大小(粒度)分為細碎粒、小碎粒、中碎粒和粗碎粒等類別，所述細碎粒度為長l_7mmX寬1 -5mm X厚1 ~2mm ;所述小碎粒為，長5_50mmX寬4_10mmX厚2-6mm ;所述中碎粒為，長、45-75mmX 寬 8-20_X 厚 2_6mm ;所述粗粒度為，長 60-100_X 寬 18-30_X 厚 6_30mm。所述多類粒度是按原料碎粒的大小歸類，包括細碎粒、小碎粒、中碎粒和粗碎粒，所述細粒度，即長1 -7mmX寬l_5mmX厚1 ~2mm ;所述小粒度，即長5_50mmX寬4-1 OmmX厚2-6mm ;所述中粒度，即長45-75mmX寬8-20_X厚2_6mm ;所述粗粒度，S卩長60_100mmX寬18-30_X厚 6_30mm。上述的林木廢棄物成型燃料，所述單一林木原料碎粒是指單一林木原料碎粒中的同類粒度或多類粒度原料碎粒的組合。上述的林木廢棄物成型燃料，所述的多種林木原料碎粒是指二種或二種以上的林木材質廢棄物原料碎粒的組合。上述的林木廢棄物成型燃料，所述的同類粒度是指單一單一林木材質原料碎粒或多種林木材質原料碎粒的同一類粒度的原料碎粒，即細碎?；蛐∷榱；蛑兴榱；虼炙榱Ｖ?的一類。上述的林木廢棄物成型燃料，所述多類粒度原料碎粒是指單一林木原料或多種林木原料中的不同原料粒度的原料碎粒的組合。上述的林木廢棄物成型燃料，所述原料碎?；旌峡梢允?00%同類粒度的組合，也可以以質量比對細碎粒、小碎粒、中碎粒和粗碎粒中的二類或二類以上原料碎粒同一比值或不同比值原料碎粒的組合。本發(fā)明林木廢棄物成型燃料，其優(yōu)點是，不含一氧化碳，易燃、耐燃，不爆燃，熱值高，燃燒時間長，火力好，燃燒時無毒、無污染、燃后灰份少，灰呈白色，密度高，是熱能高效，污染小的理想生物質固體燃料。由本發(fā)明的加工方法，生產出來的本發(fā)明的林木廢棄物成型燃料棒成型好，不散落，尤其是成型燃料在常規(guī)條件下儲存一年以上也不會散落，或成型燃料從一米以上高處掉落下來，只會斷裂而不散落，其成型燃料的形體仍然保持良好。一種上述林木廢棄物成型燃料的加工方法，其特征在于，該方法的工藝過程和條件如下I、原料(林木廢棄物)的收集；2、原料破碎要求破碎后的原料碎粒的最小粒度不小于，長ImmX寬ImmX厚Imm ;最大粒度不能大于，長600mmX寬30mmX厚30mm。3、原料干燥要求干燥后的原料碎粒的含水率為15% -25% ;4、將干燥的原料送入成型機內進行壓縮成型(I)要求成型機內的模塊內溫度110_130°C ；(2)模塊內原料受壓力為15MPa_18. 7MPa ；5、成型產品分類(I)壓縮成型后的產品出機后經傳送帶送入收集處；(2)對收集處成型產品按照不同長度規(guī)格進行分類；6、對分類后的成型產品進行分類包裝，貼標及入庫。本發(fā)明林木廢棄物成型燃料的加工方法中，將原料粒度設計最小粒度不能小于，長l-7mmX寬l-5mmX厚l_2mm ;是因為原料粒度過小，其流動性好，原料碎粒在成型機的模具內滯留時間短，在模具內尚未充分受到成型所需的壓力，就已運行出模具，從而影響了其成型效果，生產出來的成型燃料內部結構不夠緊密，易松散；原料碎粒的最大粒度不能大于，長60-100mmX寬18_30mmX厚6_30mm，是因為粒度過大時，原料碎粒內的木質素較較難軟化，且由于其粒度大，原料碎粒較易堵塞在成型機內，造成悶機，即停機；將干燥后的原料碎粒的含水率保持在15% -25%左右，以及將要求成型機內的模塊內溫度在110-130°C之間，模塊內原料受壓力在15MPa-18. 7MPa之間，是因為本發(fā)明林木廢棄物成型燃料是在不添加任何粘結劑的情況下，必須解決其成型燃料的內部固結問題。讓原料碎粒保持在15%-25%左右的水份，并設置適當?shù)臏囟鹊膲毫Γ褪浅浞掷昧帜緩U棄物本身含有較多的漿液、木膠等物質，讓這些漿液和木膠成為天然的粘結劑，在這樣的水份、溫度和壓力條件下，使原料中的天然粘結劑不會因溫度或壓力的不當而固化，而是恰到好處地從木質部溢出，充當天然的粘結劑，使原料顆粒之間相互粘連在起，再加上適當?shù)臏囟群蛪毫Γ屧项w粒作適當?shù)能浕臀锢碜冃?，使原料顆粒之間相互嵌入紐結，從而進一步加強了成型燃料的固結性。其優(yōu)點是，本發(fā)明在不添加任何外來添加劑(助燃劑、軟化劑、粘結劑等)前提下，讓原料碎粒保持適當?shù)乃莶⒉捎眠m當?shù)臏囟群蛪毫?，使成型燃料內部粘性強，固結 成型好，并且保持了林木原料的不含一氧化碳，熱值高，燃燒時間長，火力好，燃燒時無毒、無污染、灰分少，熱效高的燃燒特性。生產加工工節(jié)流程短，操作技術不復雜，易掌握，在邊遠山區(qū)容易推廣而形成產業(yè)化。
具體實施例方式下面結合具體實施方式
對本發(fā)明作進一步說明一種林木廢棄物成型燃料，是由單一林木原料碎?；蚨喾N林木原料碎粒及同類粒度或多類粒度原料碎粒混合，經擠壓后，相互嵌入紐結成圓柱體或多邊形長條狀，所述的圓柱體或多邊形的長條狀的兩端的斷面為不規(guī)則斷面。上述的林木廢棄物成型燃料，所述同類或多類粒度，是指按原料碎粒的體積大小(粒度)分為細碎粒、小碎粒、中碎粒和粗碎粒等類別，所述細碎粒度為長l_7mmX寬1 -5mm X厚1 ~2mm ;所述小碎粒為，長5_50mmX寬4_10mmX厚2-6mm ;所述中碎粒為，長45-75mmX 寬 8-20_X 厚 2_6mm ;所述粗粒度為，長 60-100_X 寬 18-30_X 厚 6_30mm。上述的林木廢棄物成型燃料，所述單一林木原料碎粒是指單一林木原料碎粒中的同類粒度或多類粒度原料碎粒的組合。上述的林木廢棄物成型燃料，所述的多種林木原料碎粒是指二種或二種以上的林木材質廢棄物原料碎粒的組合。上述的林木廢棄物成型燃料，所述的同類粒度是指單一單一林木材質原料碎?；蚨喾N林木材質原料碎粒的同一類粒度的原料碎粒，即細碎?；蛐∷榱；蛑兴榱；虼炙榱Ｖ?br> 的一類。上述的林木廢棄物成型燃料，所述多類粒度原料碎粒是指單一林木原料或多種林木原料中的不同原料粒度的原料碎粒的組合。上述的林木廢棄物成型燃料，所述原料碎?；旌峡梢允?00%同類粒度的組合，也可以以質量比對細碎粒、小碎粒、中碎粒和粗碎粒中的二類或二類以上原料碎粒同一比值或不同比值原料碎粒的組合。如按質量比的20%細碎粒、30%小碎粒、30%中碎粒和20%粗碎?；蚱渌壤M成。一種上述林木廢棄物成型燃料的加工方法，其特征在于，該方法的工藝過程和條件如下I、原料(林木廢棄物)的收集；
2、原料破碎要求破碎后的原料碎粒的最小粒度不小于，長IX寬1_X厚1_ ;最大粒度不能大于，長IOOmmX 寬 30mmX 厚 30mm。3、原料干燥要求干燥后的原料碎粒的含水率為15% -25% ;4、將干燥的原料送入成型機內進行壓縮成型(I)選取模具，圓柱型或多邊形，內徑取3_5cm ；(2)調整成型機的壓輪與模塊間隙在3-4_，(3)將成型機的模具內溫度設置在110_130°C之間；(4)將成型機模具內壓力設置為15MPa_18. 7MPa之間；(5)按設計要求，取林木廢棄物原料碎粒送入成型機內進行擠壓成型；5、成型產品分類(I)壓縮成型后的產品出機后經傳送帶送入收集處；(2)對收集處成型產品按照不同長度規(guī)格進行分類；7、對分類后的成型產品進行分類包裝，貼標及入庫。實施例一以杉木廢棄物成型燃料的加工方法其工藝步驟和條件如下I、收集以單一杉木廢棄物的原料；2、原料破碎破碎后的原料碎粒的粒度為粗碎粒，S卩，長60-100mmX寬18_30mmX厚6_30mm。3、原料干燥干燥后的原料碎粒的含水率控制在20% (±2% )；4、將干燥的原料送入成型機內進行壓縮成型；成型機采用北京奧科瑞豐機電技術有限公司生產的9SYX-IVB型生物質致密成型設備(I)成型模具為圓柱型，直徑為3. 2cm ；(2)調整成型機的壓輪與模塊間隙在3_4mm，(3)成型機的模具內溫度設置在110_130°C之間；(4)成型機模具內壓力設置為15MPa_18. 7MPa之間；(5)取上述步驟2的100%同類粗碎粒，即長60-100_X寬18_30mmX厚6_30mm的單一杉木廢棄物原料碎粒送入成型機內進行擠壓成型；5、成型產品分類(I)壓縮成型后的產品出機后經傳送帶送入收集處；(2)對收集處成型產品按照不同長度規(guī)格進行分類；6、對分類后的成型產品進行分類包裝，貼標及入庫。本實施例加工成的成型燃料內部原料碎粒固結度好，從一米高處拋下，固體棒不會松散。實施例二以松木廢棄物成型燃料的加工方法其工藝步驟和條件如下I、收集以單一松木廢棄物的原料；2、原料破碎
破碎后的原料碎粒的粒度為，長45_75mmX寬8_20mmX厚2_6mm ；3、原料干燥干燥后的原料碎粒的含水率控制在15% (±2% )；4、將干燥的原料送入成型機內進行壓縮成型成型機采用北京奧科瑞豐機電技術有限公司生產的9SYX-IVB型生物質致密成型設備；(I)成型模具為圓柱型，直徑為3. 2cm(2)調整成型機的壓輪與模塊間隙在3_4mm，(3)成型機的模具內溫度設置在110_130°C之間；(4)成型機模具內壓力設置為15MPa_18. 7MPa之間；(5)取100%同級中粒度原料碎粒，即長45-75mmX寬8_20mmX厚2_6mm的單一松木廢棄物原料碎粒送入成型機內進行擠壓成型；5、成型產品分類(I)壓縮成型后的產品出機后經傳送帶送入收集處；(2)對收集處成型產品按照不同長度規(guī)格進行分類；6、對分類后的成型產品進行分類包裝，貼標及入庫。本實施例加工成的成型燃料內部原料碎粒固結度好，從一米高處拋下，固體棒不會松散。保存一年后，成型燃料的內部結構仍然緊密。實施例三以多種(松木、杉木、雜木)林木廢棄物成型燃料的加工方法其工藝步驟和條件如下I、收集以松木、杉木、雜木廢棄物的原料；2、原料破碎(I)松木原料碎粒的粒度為，長45-75mmX寬8_20mmX厚2_6mm ；(2)杉木原料碎粒的粒度為，長60-100mmX寬18_30mmX厚6_30mm ；(3)雜木原料碎粒的粒度為，長5_50mmX寬4_10mmX厚2_6mm ;3、原料干燥(I)干燥后的松木原料碎粒的含水率控制在15% (±2% )；(2)干燥后的杉木原料碎粒的含水率控制在20% (±2% )；(3)干燥后的雜木原料碎粒的含水率控制在25% (±2% )4、將干燥的原料送入成型機內進行壓縮成型成型機采用北京奧科瑞豐機電技術有限公司生產的9SYX-IVB型生物質致密成型設備；(I)成型模具為圓柱型，直徑為3. 2cm ；(2)調整成型機的壓輪與模塊間隙在3-4_，(3)成型機的模具內溫度設置在110_130°C之間；(5)成型機模具內壓力設置為15MPa_18. 7MPa之間；(5)按質量比，取35%的中粒度，即長45-75mmX寬8_20mmX厚2_6mm的松木原料碎粒，取40%的粗粒度，即長60-100mmX寬18_30mmX厚6_30 mm的杉木原料碎粒，取取25%的小粒度，即長5_50mmX寬4_10mmX厚2_6mm的雜木原料碎粒,均勻混合后送入成型機內進行擠壓成型；5、成型產品分類；(I)壓縮成型后的產品出機后經傳送帶送入收集處；(2)對收集處成型產品按照不同長度規(guī)格進行分類；6、對分類后的成型產品進行分類包裝，貼標及入庫。本實施例加工成的成型燃料內部原料碎粒固結度好，從一米高處拋下，固體棒不會松散。其燃燒性比實施例一和實施例二生產的成型燃料要好。實施例四以多種(松木、杉木、雜木、樟木)林木廢棄物成型燃料的加工方法其工藝步驟和條件如下I、收集以松木、杉木、雜木、樟木廢棄物的原料；2、原料破碎(I)松木原料碎粒的粒度為，即長45-75mmX寬8_20mmX厚2_6mm ；(2)杉木原料碎粒的粒度為，即長60-100mmX寬18_30mmX厚6_30mm ；(3)雜木原料碎粒的粒度為，即長5-50mmX寬4_10mmX厚2_6mm ；(4)樟木原料碎粒的粒度為，長l_7mmX寬l_5mmX厚l_2mm ；3、原料干燥(I)干燥后的松木原料碎粒的含水率控制在15% (±2% )；(2)干燥后的杉木原料碎粒的含水率控制在20% (±2% )；(3)干燥后的雜木原料碎粒的含水率控制在25% (±2% )；(4)干燥后的樟木原料碎粒的含水率控制在25% (±2% )；4、將干燥的原料送入成型機內進行壓縮成型成型機采用北京奧科瑞豐機電技術有限公司生產的9SYX-IVB型生物質致密成型設備；(I)成型模具為圓柱型，直徑為3. 2cm ；(2)調整成型機的壓輪與模塊間隙在3-4_，(3)成型機的模具內溫度設置在110_130°C之間；(4)成型機模具內壓力設置為15MPa_18. 7MPa之間；(5)按質量比，取30%的中粒度，即長45-75mmX寬8_20mmX厚2_6mm的松木原料碎粒，取20%的粗粒度，即長60-100mmX寬18_30mmX厚6_30mm的杉木原料碎粒，取30%的小粒度，即長5-50mmX寬4_10mmX厚2_6mm的雜木原料碎粒，取20%的細粒度即長l-7mmX寬1-5_X厚l_2mm的樟木原料碎粒,均勻混合后送入成型機內進行擠壓成型；5、成型產品分類(I)壓縮成型后的產品出機后經傳送帶送入收集處；(2)對收集處成型產品按照不同長度規(guī)格進行分類；6、對分類后的成型產品進行分類包裝，貼標及入庫。
本實施例加工成的成型燃料內部原料碎粒固結度好，從一米高處拋下，固體棒不會松散。其燃燒性比上述三個實施例生產的成型燃料更好。
權利要求
1.一種林木廢棄物成型燃料，其特征在于是由單一林木原料碎?；蚨喾N林木原料碎粒及同類粒度或多類粒度原料碎粒混合后，經擠壓相互嵌入紐結成圓柱體或多邊形長條狀，所述的圓柱體或多邊形的長條狀的兩端的斷面為不規(guī)則斷面。
2.如權利要求I所述的林木廢棄物成型燃料，其特征在于所述多類粒度是按原料碎粒的大小歸類，包括細碎粒、小碎粒、中碎粒和粗碎粒，所述細粒度，即長l_7mmX寬1-5mmX厚l_2mm ;所述小粒度，即長5_50mmX寬4_10mmX厚2_6mm ;所述中粒度，即長45-75mmX 寬 8-20_X 厚 2_6mm ;所述粗粒度，S卩長 60_100mmX 寬 18-30_X 厚 6_30mm。
3.如權利要求I所述的林木廢棄物成型燃料，其特征在于所述單一林木原料碎粒是指單一林木原料碎粒中的同類粒度或多類粒度原料碎粒的組合。
4.如權利要求I所述的林木廢棄物成型燃料，其特征在于所述的多種林木原料碎粒是指二種或二種以上的林木材質廢棄物原料碎粒的組合。
5.如權利要求I所述的林木廢棄物成型燃料，其特征在于所述的同類粒度是指單一單一林木材質原料碎粒或多種林木材質原料碎粒的同一類粒度的原料碎粒，即細碎?；蛐∷榱；蛑兴榱；虼炙榱Ｖ械囊活?。
6.如權利要求I所述的林木廢棄物成型燃料，其特征在于所述多類粒度原料碎粒是指單一林木原料或多種林木原料中的不同原料粒度的原料碎粒的組合。
7.如權利要求I所述的林木廢棄物成型燃料，其特征在于所述原料碎粒混合可以是100%同類粒度的組合，也可以以質量比對細碎粒、小碎粒、中碎粒和粗碎粒中的二類或二類以上原料碎粒同一比值或不同比值原料碎粒的組合。
8.—種生產權利要求I所述的林木廢棄物成型燃料的加工方法，其特征在于該方法的工藝過程和條件如下 (1)原料收集； (2)原料破碎 要求破碎后的原料碎粒的最小粒度不小于，長l_7mmX寬l-5mmX厚l_2mm ;最大粒度不能大于，長 60-100mmX 寬 18_30mmX 厚6_30mm ; (3)原料干燥 要求干燥后的原料碎粒的含水率為15% -25% ； (4)將干燥的原料送入成型機內進行壓縮成型 ①選取模具，圓柱型或多邊形，內徑取3-5cm； ②調整成型機的壓輪與模塊間隙在3-4mm， ③將成型機的模具內溫度設置在110-130°C之間； ④將成型機模具內壓力設置為15MPa-18.7MPa之間； ⑤按設計要求，取林木廢棄物原料碎粒送入成型機內進行擠壓成型； (5)成型產品分類 ①壓縮成型后的產品出機后經傳送帶送入收集處； ②對收集處成型產品按照不同長度規(guī)格進行分類； (6)對分類后的成型產品進行分類包裝，貼標及入庫。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種林木廢棄物成型燃料及其加工方法，該成型燃料，是由單一林木原料碎?；蚨喾N林木原料碎及同級粒度或多級粒度原料碎?；旌虾螅洈D壓相互嵌入紐結成圓柱體或多邊形長條狀，所述的圓柱體或多邊形的長條狀的兩端的斷面為不規(guī)則斷面；加工方法的工藝步驟如下原料收集→原料破碎→原料碎粒干燥，要求含量水率為15％-25％→將干燥的原料送入成型機內進行壓縮成型→成型產品分類→對分類后的成型產品進行分類包裝，貼標及入庫；本發(fā)明的優(yōu)點是，成型燃料的內部固結性好，在不添加任何外來添加劑前提下，保持了林木原料的不含一氧化碳，易燃，熱值高，火力好，無毒、無污染，是一種理想的生物質固體燃料。
文檔編號C10L5/44GK102676262SQ20121015012
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月14日 優(yōu)先權日2012年5月14日
發(fā)明者劉大椿, 周冬穎, 張述平, 才世和, 曾廣偌, 楊偉剛, 蔣志茵, 謝正平, 郭志文, 郭逸榴 申請人:吉安奧科生物質能源有限公司, 吉安市林業(yè)科學研究所