CN1637122A - 一种环保木质颗粒燃料及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种本质颗粒燃料及其生产工艺，其特征是采用木材废料或森林采伐剩余物作为原料，首先对其进行切片变成粗料，再送入气流干燥机进行干燥，干燥到一定湿度后再经粉碎成符合制粒要求的粉料，再进行制粒成型，成型时不加任何添加剂、利用制粒成型过程中产生的热量将所含水分汽化来软化粉料，再在挤压力作用下，使粉料压缩成颗粒，成型后的颗粒温度较高、含有少量碎料，须进行冷却和筛分，筛分出来的碎料返回制粒成型工序，成品颗粒则进入最后的包装工序。按照上述工艺方法生产的木质颗粒可以降低能耗及无须任何添加剂，进而使产品成本降低，产品质量达到瑞典木质颗粒标准。

Description

一种环保木质颗粒燃料及其生产方法

技术领域

本发明属于生物能源应用领域中的木质颗粒燃料及其成型工艺。

背景技术

目前，由于不可再生能源的减少，我国对可再生的生物质能源的利用也越来越重视，但引进整个技术和成套的设备代价昂贵。国内有些研究单位进行过相关的研究，也取得了一些成果，但生产过程中工艺较为复杂，需按一定比例加入粘合剂和助燃剂等添加剂才能生产出合格的木质颗粒，生产过程中的技术要求较高，从而导致产品成本较高，并且加入添加剂后对环境造成一定程度的污染，致使其推广应用受到影响。

发明内容

本发明的目的是克服上述缺陷，提供一种不加任何添加剂、生产成本低、工艺简捷的环保木质颗粒燃料及其生产工艺。

本发明的技术方案：采用木材废料或者森林采伐剩余物作为原料，首先对其进行切片变成粗料，再进入气流干燥机进行干燥，干燥到一定湿度后再经粉碎成符合制粒要求的粉料，然后进行制粒成型，成型时不加任何添加剂、利用成型过程中产生的热量将所含水分汽化来软化粉料，再在挤压力作用下，使粉料压缩成颗粒，成型后的颗粒温度较高、含有少量碎料，须进行冷却和筛分，筛分出来的碎料返回制粒成型工序，成品颗粒则进入最后的包装工序。按照这种工艺方法生产的木质颗粒可以降低能耗及无须任何添加剂，进而使产品成本降低，产品质量达到瑞典木质颗粒标准(The Swedish PelletStandards)。

本发明是采用木材废料或森林采伐剩余物作为原料，经切片、干燥、粉碎、制粒成型、冷却筛分和包装即成木质颗粒燃料，具体生产步骤如下：

A、切片是将木材废料或森林采伐剩余物作为原料送入切片机内进行切碎，其切碎后的木质粗料的粒度为8～10mm；

B、干燥是对含水率大于15％以上的木质粗料送入气流干燥机内进行干燥，气流干燥机主(细)管风速为20～25m/s，管道总长不小于60m，进料口热风温度随进料含水率及进料速度不同而调节，其干燥温度为70℃～150℃，使粗料含水率为13％～14％即可；

C、粉碎是将干燥后的木质粗料送入粉碎机内进行粉碎，其粉碎后的木质粉料粒度为3～4mm，含水率为12％±0.5％；

D、制粒成型是将粉碎后的木质粉料送入木质颗粒成型机内进行压制成型，压制成直径为6mm或者8mm的木质颗粒，木质颗粒长度为1～5倍直径，含水率在8％以下；

E、冷却、筛分是将成型后的木质颗粒送入冷却筛分组合机内先冷却30～45分钟，颗粒降温不小于60℃，碎料率不大于3％，然后进行筛分，筛分率不小于95％，筛分后的碎料返回制粒成型工序；

F、包装是将经冷却、筛分后的木质颗粒送入包装机内进行定量包装即成木质颗粒燃料。

由权利要求1所述的方法制备的木质颗粒燃料。

下面对本发明的生产工艺进行详细描述，本发明的工序依次为：

原料—切片—干燥—粉碎—制粒成型—冷却、筛分—包装。

(1)切片：对木材废料或者森林采伐剩余物原料，首先经切片机切碎，切片机要求能连续切碎各种木材，输出粒度80％到达8～10mm，如果其含水率在15％以上，潮湿的木质粗料在高压风机的作用下送入气流干燥机进行干燥，如果其含水率在15％及以下，则跳过干燥工序而直接送入粉碎工序。

对潮湿的木屑(包括刨花)原料(含水率大于15％)，跳过切片工序而直接送入干燥工序。

(2)干燥：气流干燥机要求主(细)管风速达到20～25m/s，管道总长不小于60m，进料口热风温度随进料含水率及进料速度不同而调节，通常在70℃～150℃之间，使出料含水率达到13％～14％即可，如果温度达到上限还不能满足出料含水率要求，只能降低进料量，进料口热风极限温度不能高于180℃，避免自燃。干燥用的粗料旋风分离器，入口风速要求14～15m/s。对干燥的木屑(包括刨花)原料(含水率不大于15％)，跳过切片工序，干燥工序而直接送入粉碎工序。

(3)粉碎：粉碎机要求能连续粉碎各种木质粗料或者刨花，输出粒度由其筛网控制，80％到达3～4mm，输出风速达到14～18m/s。本发明采用的气流输送器，要求管道风速达到15～18m/s。本发明采用的粉料旋风分离器，入料口风速达到10～12m/s，出料含水率达到12％±0.5％。本粉碎工序中采用的粉料储料斗，要求下端出口用搅笼出料，防止结拱，上部加布盖、保持内腔负压，防止泄料、扬尘。本粉碎工序中采用的粉料提升机，要求回料率不大于10％。

(4)制粒成型：木质颗粒成型机，要求不外加蒸气调质、不加任何添加剂，压制成直径6mm或者8mm的木质颗粒，经最少10次随机抽样，木质颗粒长度要求达到1～5倍直径。成型工序中采用的热颗粒提升机，要求用金属挖斗、耐温120℃、碎料率不大于3％、回料率不大于1％。

(5)冷却、筛分：冷却筛分组合机要求冷却时间30～45分钟、颗粒降温不小于60℃、碎料率不大于3％、筛分率不小于95％，筛分后的碎料返回制粒成型工序。冷却筛分工序中采用的冷颗粒提升机，可用塑料挖斗，要求耐温60℃、碎料率不大于3％、回料率不大于1％。采用的成品颗粒储料斗，要求有密封盖，容量能够满足半个班产量即可。

(6)包装：包装机无特殊要求，只要能定量包装即可。木质颗粒成品要求达到瑞典木质颗粒标准(The Swedish Pellet Standards)：直径6mm或者8mm、长度1～5倍直径、比重不小于600kg/m³、含水率不大于8％、热值不小于4.7kWh/kg、机械强度——小于3mm的碎粒量不大于0.8％、灰份不大于0.7％、含硫量不大于0.08％、氯化物含量不大于0.03％。采用的通风设备，要求保证生产环境空气流通即可。采用的除尘设备，用除尘旋风分离器，出口处外加布袋除尘，除尘效果要求达到GB16297-1996中粉尘排放二级标准。

本发明的技术关键是木质颗粒成型，也是本发明的关键工序，成型机利用国产饲料颗粒成型机，对其局部进行改造，即改进压辊和环模的结构形状，改变其有效压制宽度，可满足木质颗粒成型的要求。由于木质颗粒制粒产量比饲料颗粒小3～4倍，与之配套的进料量相应减少，进料减速机的减速比要相应加大，通常加大到原来的3～4倍，否则，进料调速控制器经常工作在起始端，调速性能差、稳定性不好。另外，制粒环模孔径比要求：根据不同原料而有所改变，一般为1∶5～1∶6.5。

木质颗粒成型时的粘合力主要是高温软化后的木素，而软化木素的高温是木质颗粒成型时因挤压产生的热量，利用原料中残存的水分即可产生蒸气，成型时外加蒸气软化原料变得多余，因此，不需要通入高温蒸气加热，节省了能源和锅炉设备投资，只要进入制粒成型的原料含水率控制在一定的范围内(通常在12％±0.5％)，制粒温度就会达到动态平衡，使颗粒成型机连续稳定运行。

原料制粒成型后，颗粒的温度很高(一般达到95℃～105℃)，并且混有少量未成型的碎料，因此，必须经过冷却和筛分，使木质颗粒冷却定型和筛选出碎料，此工序采用冷却筛分组合机，该机特点是冷却筛选效果好、耗电少、机身结构紧凑占地面积小。

本发明与现有制造木质颗粒工艺相比，本发明的优点是，工艺简捷、生产成本低：由于成型过程中不需要另外加蒸气软化木素，可以节省热能和相应的锅炉设备投资。不加任何添加剂即可挤压成型，使木质颗粒燃料的原材料成本大大降低，因而可以大幅度降低产品成本，同时也避免了由于使用添加剂而造成的二次环境污染问题，成为真正的环保颗粒燃料。

附图说明

附图1为本发明的工艺流程示意图；

附图2为本发明设备布置方案及工艺流程示意图。图中1.木材剩余物原料，2.潮湿木屑原料，3.干燥木屑原料，4.切片机，5.潮湿木材屑，6.干燥木材屑，7.气流干燥机，8.粗料旋风分离器，9.粗料布袋，10.粉碎机，11.气流输送器，12.粉料旋风分离器，13.粉料布袋，14.粉料储料斗，15.粉料提升机，16.制粒机，17.热颗粒，18.热颗粒提升机，19.冷却筛分组合机，20.冷颗粒成品，21.碎粉料，22.冷颗粒提升机，23.成品颗粒料斗，24.包装机，25.除尘旋风分离器，26.除尘布袋，27.通风设备。

空心箭头表示原料、木屑流

实心箭头表示颗粒流

虚线箭头表示空气粉尘流

具体实施方式

一、设备安装方法

参看图2，切片机4、气流干燥机7、粗料旋风分离器8、粉碎机10、气流输送器11、粉料旋风分离器12、粉料储料斗14、粉料提升机15、制粒机16、热颗粒提升机18、冷却筛分组合机19、冷颗粒提升机22、成品颗粒储料斗23、包装机24，按照工艺顺序连接，粗料布袋9连接到粗料旋风分离器8出风口，粉料布袋13连接到粉料旋风分离器12出风口。辅助设备：通风设备27安装在厂房通风口处，除尘旋风分离器25的进风口连接到需要除尘的设备上，如粉料储料斗14、粉料提升机15、制粒机16、热颗粒提升机18、冷却筛分组合机19，除尘旋风分离器25的出风口连接除尘布袋26，卸料口连接到粉料储料斗14上。

二、工序运行方法及参数

在图2中，根据三种不同原料：木材剩余物原料1、潮湿木屑原料2、干燥木屑原料3，分别从不同入口送入：木材剩余物原料1经切片机4切片后，切片后的木屑粒度控制在8～10mm，如果超标，则检查修正切片机4筛网孔径和筛面损坏程度，筛网孔径为10mm，如果筛面破损，必须立即更换筛片。对于潮湿木材屑5(含水率大于15％)：送入气流干燥机7，再经粗料旋风分离器8卸料至粉碎机 0、空气从粗料布袋9溢出，当粗料布袋9内粉尘积聚到一定量时，清理至粉碎机10入口，卸料后物料含水率控制在14％±0.5％；对于干燥木材屑6(含水率不大于15％)：跳过干燥工序、直接送到粉碎机10。潮湿木屑原料2直接送入气流干燥机7内，而干燥木屑原料3直接送入粉碎机内进行粉碎。

粉碎机10粉碎后物料粒度80％到达3～4mm，如果超标，则检查修正粉碎机10筛网孔径和筛面损坏程度，筛网孔径为5mm，如果筛面破损，必须立即更换筛片；如果粉碎效率降低到2/3，则要检查料路是否堵塞或者是否需要检修锤片。

粉碎后的物料经气流输送器11送到粉料旋风分离器12，卸料至粉料储料斗14，在此过程中会挥发掉2％～3％的水份。在粉料储料斗14里可随机抽样物料的含水率，应该达到12％±0.5％。

粉料储料斗14下端出料口要求用搅笼出料，以防结拱。出料到粉料提升机15，物料送入制粒机16。

制粒机16将原料压制成直径6mm或者8mm的木质颗粒，环模的孔径比视不同原料而略有差异，通常在1∶5～1∶6.5之间。首次启动制粒机或者停机检修后冷机启动运行前，先要用油料预热机器，油料配制用50kg木屑掺3％液体油(动、植物油或者机油均可)循环使用：压出的油料颗粒再送进压制腔内再压制，配制的油料可反复使用，用来作为制粒机冷启动料，正常连续运行就不需要了；预热过渡时间在5～10分钟，待压制区入料口温度达到50℃～60℃时，即可停止预热加料，接着慢慢逐渐加入正常物料，一般20～30分钟即进入稳定运行状态，稳定运行后，主电机负载电流为额定值的60％～80％、压制区入料口温度在80℃～103℃之间(不同原料有所变化)，如果主电机电流过大，需降低进料量；如果压制区入料口温度过高，一般是物料含水量过低，反之为含水量过高。制成的颗粒要求经最少10次随机抽样，木质颗粒长度要求达到1～5倍直径，允许含有不大于3％的未成型碎料，这些碎料在后面的筛分工序去除。

成型后的颗粒需要冷却定型、筛分碎料，冷却筛分组合机19的冷却风由除尘旋风分离器25提供，冷却风量不小于2000m³/h，出口管径不小于200mm、负风压不小于300Pa，颗粒在冷却过程中应尽量少损伤，正常运行时，进料量与出料量要匹配，调节出料闸大小，保持料位在上下限之间，以保证冷却效果；筛分部分的筛板往复频率在60～120次/分钟之间，保证碎料充分过筛和颗粒不跳出筛板为度。

在粉料储料斗14内腔、粉料提升机15内腔、制粒机16出料道、热颗粒提升机18内腔、冷却筛分组合机19筛网下，用直径100mm软管连接到除尘旋风分离器25进风口，均要求保持50～80Pa负压，防止泄料和扬尘；除尘旋风分离器25风机额定风量不小于3200m³/h、风压不小于1200Pa。

Claims (2)

1、一种木质颗粒燃料的生产方法，其特征在于采用木材废料或森林采伐剩余物作为原料，经切片、干燥、粉碎、制粒成型、冷却筛分和包装即成木质颗粒燃料，具体生产步骤如下：

A、切片是将木材废料或森林采伐剩余物作为原料送入切片机内进行切碎，其切碎后的木质粗料的粒度为8～10mm；

B、干燥是对含水率大于15％以上的木质粗料送入气流干燥机内进行干燥，气流干燥机主管风速为20～25m/s，管道总长不小于60m，进料口热风温度随进料含水率及进料速度不同而调节，其干燥温度为70℃～150℃，使出料含水率为13％～14％即可；

C、粉碎是将干燥后的木质粗料送入粉碎机内进行粉碎，其粉碎后的木质粉料粒度为3～4mm，含水率为12％±0.5％；

D、制粒成型是将粉碎后的木质粉料送入木质颗粒成型机内进行压制成型，其压制成直径为6mm或者8mm的木质颗粒，木质颗粒长度为1～5倍直径，含水率在8％以下；

E、冷却、筛分是将成型后的木质颗粒送入冷却筛分组合机内先冷却30～45分钟，颗粒降温不小于60℃，碎料率不大于3％，然后进行筛分，筛分率不小于95％，筛分后的碎料返回制粒成型工序；

F、包装是将经冷却、筛分后的木质颗粒送入包装机内进行定量包装即成木质颗粒燃料。

2、由权利要求1所述的方法制备的木质颗粒燃料。

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