机制木炭技术通过机械加工将秸秆等生物质转化为高效清洁能源，其核心工艺涵盖原料预处理、粉碎、成型、炭化及后处理五大环节。以下从技术原理、设备选型及关键参数控制角度，系统拆解各环节的核心要点：

一、原料预处理：杂质清除与含水率调控

1. 杂质清除
   • 人工初筛：剔除大块杂质（如石块、树枝），避免损坏后续设备。
   • 机械筛选：利用振动筛分离细小杂质（如泥土、碎屑），确保原料纯净度。
   • 清洗（可选）：对含泥沙较多的原料（如稻秆）进行清水冲洗，沥干后控制含水率≤15%。
2. 含水率调控
   • 原料含水率需严格控制在6%-12%之间：
     • 过高：导致成型体松散、易霉变，增加炭化能耗。
     • 过低：颗粒间摩擦力增大，加剧设备磨损，影响成型密度。
   • 干燥方法：
     • 自然晾晒：适用于小规模生产，成本低但效率低。
     • 热风烘干：大规模生产常用，温度控制在160-250℃，快速降低含水率。

二、粉碎：粒度控制与纤维结构优化

1. 粉碎设备选型
   • 锤式粉碎机：适用于硬质原料（如树枝、木块），破碎效率高（处理量5-20吨/天）。
   • 木屑机（削片机）：针对木材加工下脚料（如木片、刨花），可直接粉碎至2-5mm。
   • 秸秆粉碎机：带揉丝功能，避免纤维过长堵塞设备，适用于玉米秆、稻秆等农业废弃物。
2. 粒度控制
   • 原料需粉碎至2-5mm颗粒（部分工艺要求≤10mm），以满足成型机喂料要求：
     • 颗粒过大：易堵塞模孔，导致成型失败。
     • 颗粒过小：成型体松散，降低炭化得率。

三、成型：高压压缩与密度控制

1. 成型原理
   • 通过机械压力（5-30MPa）将原料颗粒压缩成棒状/块状，利用木质素（天然黏合剂）软化填充颗粒间隙，形成致密结构。
   • 成型密度：目标值1.1-1.3g/cm³：
     • 过低：炭化后易碎裂，影响产品强度。
     • 过高：增加成型机负荷，加速模具磨损。
2. 关键设备与参数
   • 制粒机/压块机：配备模孔或模具，控制成型体尺寸（如直径30-50mm实心薪棒）。
   • 温度控制：成型筒温度升至260-320℃，促进木质素塑化，提升成型质量。
   • 模具维护：定期清理模孔残留原料，更换磨损模具以保证尺寸精度。

四、炭化：热解反应与温度曲线管理

1. 炭化原理
   • 在400-600℃高温缺氧环境下，原料发生热分解反应：
     • 挥发分析出：释放水分、焦油、木醋液、CO₂、CH₄等。
     • 固定碳形成：不可燃碳元素重新排列，形成多孔结构。
     • 灰分残留：矿物质含量≤5%，确保产品纯度。
2. 温度曲线控制
   • 预热阶段（50-150℃）：缓慢升温蒸发原料表面水分，避免开裂。
   • 挥发分析出阶段（150-400℃）：控制升温速率10-15℃/小时，防止剧烈反应导致炭体破裂。
   • 深度炭化阶段（400-600℃）：稳定温度提升固定碳含量，避免过高导致灰分增加。
   • 降温阶段（600→50℃）：自然冷却防止吸潮或复燃。
3. 停留时间
   • 根据原料种类调整：
     • 木屑：8-12小时。
     • 秸秆：12-16小时。

五、后处理：冷却、筛分与包装

1. 冷却
   • 水冷螺旋机：连续式炭化机配套，快速降温至<50℃。
   • 自然冷却仓：土窑/旋转炉配套，通风良好避免吸潮。
2. 筛分
   • 振动筛：分离碎屑（≤2mm），保证产品粒度均匀（如烧烤炭需2-5mm颗粒）。
   • 磁选机：去除金属杂质，提升产品纯度。
3. 包装
   • 防潮材料：PE防潮袋（小包装）、编织袋（大包装），高端产品真空包装延长保质期。
   • 标准化要求：含水率<6%，固定碳含量≥80%，热值7000-8000kcal/kg。