我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)作物秸稈少量的用于造紙，大量的秸稈在秋收后被焚燒在田間地頭，造成很大的環(huán)境問(wèn)題，同時(shí)也是資源的極大浪費(fèi)。將農(nóng)作物秸稈回收利用進(jìn)行碳化T藝研究，無(wú)論從目前乃至長(zhǎng)遠(yuǎn)都有非常重要的意義。
有專利提到將秸稈粉碎后加粘結(jié)劑成型后進(jìn)行碳化工作，但燒制成的木炭，其物理性能不好，不耐燒，密實(shí)性較差，強(qiáng)度也不夠；也有專利提到將木材秸稈等農(nóng)作物原料混合后進(jìn)行碳化，該法生產(chǎn)的木炭物理性能，發(fā)熱量等指標(biāo)都比較優(yōu)異，但是要添加50%左右的木材，因此任然存在著一些缺點(diǎn)。本文開發(fā)了一種較為經(jīng)濟(jì)的方法，以秸稈為原料，進(jìn)行碳化，碳化后混合粘結(jié)劑以及高發(fā)熱量的末煤然后壓制成型，以改善物理性能及調(diào)節(jié)發(fā)熱量。
農(nóng)作物秸稈也可以經(jīng)過(guò)秸稈顆粒機(jī)、秸稈壓塊機(jī)壓制成生物質(zhì)顆粒燃料，如下圖所示，生物質(zhì)顆粒主要用來(lái)代替煤燃燒使用。
1、實(shí)驗(yàn)部分1.1儀器與試劑
馬弗爐，水分測(cè)定儀，
亞硝酸鈉，六亞甲基四胺，高錳酸鉀，玉米淀粉
1.2實(shí)驗(yàn)方法秸稈碳化過(guò)程一般是在高溫下部分燃燒或是在隔絕空氣的條件下干餾，本研究為了將來(lái)能夠?qū)⑻蓟^(guò)程產(chǎn)生的有機(jī)產(chǎn)物回收利用，碳化分兩個(gè)階段進(jìn)行，首先在較低溫度下脫除水分，然后再在碳化溫度下，分解碳化并回收碳化過(guò)程的有機(jī)物。碳化過(guò)程以馬弗爐加熱進(jìn)行研究。
1.2.1秸稈的脫水將秸稈粉碎后，置馬弗爐種，在不同的溫度和不同的停留時(shí)間條件下對(duì)秸稈進(jìn)行脫水，分析對(duì)比脫水前后秸稈的水分含量。
1.2.2秸稈碳化將脫水后的秸稈置馬弗爐中繼續(xù)升高溫度進(jìn)行加熱碳化，碳化后的產(chǎn)品進(jìn)行揮發(fā)份檢測(cè)，考察不同的溫度及停留時(shí)間對(duì)碳化過(guò)程的影響。
1.2.3成型以碳化后的秸稈作為原料與配料按一定進(jìn)行摻混壓制成型，對(duì)成品進(jìn)行揮發(fā)份，水分固定碳，燃燒熱等項(xiàng)目進(jìn)行檢測(cè)。
配料：高錳酸鉀，硝酸鉀，六胺，末煤
2、結(jié)果與討論
2.1脫水過(guò)程
(1)溫度的影響（加熱時(shí)間2h）
可以看出，加熱到200℃以上后，水分含量的變化不是很大，即大部分水分已被除去，剩余少量的水分不影響有機(jī)產(chǎn)物的會(huì)后，可以在后續(xù)階段脫除，因此選定200℃作為碳化第一階段操作溫度
(2)加熱時(shí)間的影響（溫度200℃）
從表2中數(shù)據(jù)看出，加熱時(shí)間達(dá)到2.5 h后，水分含量不再有明顯變化，因此選定2.5h作為脫水過(guò)程加熱時(shí)間。
綜合以上結(jié)果，第一階段脫水的條件為，隔絕空氣200℃加熱2.5h。
2.2碳化過(guò)程
碳化過(guò)程要在比較高的溫度下進(jìn)行秸稈中有機(jī)物的分解過(guò)程，是否碳化完全主要以揮發(fā)份、固定碳含量等指標(biāo)加以確定，本研究以揮發(fā)份為指標(biāo)進(jìn)行探索，主要考慮溫度及碳化時(shí)間的影響。
(1)溫度的影響（碳化時(shí)間5h）
碳化溫度至400℃以上揮發(fā)份的變化已經(jīng)很小，可以選定400℃作為碳化溫度。
(2)碳化時(shí)間的影響（碳化溫度400℃）
碳化時(shí)間在Sh以上已沒(méi)明顯變化，因此選定碳化時(shí)間5h。
綜上，碳化過(guò)程在400℃，5h是最佳操作條件。最后，在最佳脫水條件及最佳碳化條件下進(jìn)行碳化試驗(yàn)所得產(chǎn)品進(jìn)行檢測(cè)各指標(biāo)（見表5）：
2.3成型
在成型機(jī)種壓制成型得到燃燒熱值為31.5 MJ固定碳為81%的成型木炭。
3、結(jié)論
本研究預(yù)期以碳化秸稈生產(chǎn)成型木炭，以解決小的木炭燒制作坊污染環(huán)境，大量消耗木材的問(wèn)題，從研究結(jié)果來(lái)看，基本解決了以秸稈生產(chǎn)木炭的基本問(wèn)題。通過(guò)對(duì)秸稈碳化過(guò)程的研究，得到了碳化各階段的溫度和加熱時(shí)間的影響。粉碎、摻混、成型后所得成型木炭具有燃燒熱值大，強(qiáng)度高，耐燒等特點(diǎn)，有推廣價(jià)值。
三門峽富通新能源主要生產(chǎn)銷售顆粒機(jī)、秸稈壓塊機(jī)等生物質(zhì)燃料成型機(jī)械設(shè)備。
