本发明涉及农业资源综合利用，具体而言，尤其涉及一种机制木炭的清洁制备方法。
背景技术：
1、机制木炭(machine-made charcoal)，又名机制炭，薪棒、人造炭、再生炭、无烟清洁炭，棒炭原料来源广泛，稻壳、花生壳、棉壳、玉米芯、玉米杆、高粱杆等皆可用作原料生产棒炭，以锯末、刨花、竹屑为最佳。由于机制木炭无烟以及无味和无毒，已经被广泛用于家庭取暖，烧烤食品；在工业领域，可作为工业原料，深加工成活性炭等。因机制木炭密度大，热值高，无烟、无味、无污染、不爆炸、易燃，是国际上公认的绿色环保产品。
2、机制木炭与其他木炭的区别在于：1.环保：不砍伐树木，利用竹木制品废料生产，变废为宝。而生产普通木炭要砍伐树木，破坏生态环境。
3、2.高能：固定炭含量80％左右，热值7500-8000kcal/kg，而木炭的固定炭含量低，热值6500kcal/kg左右.
4、3.清洁卫生：无烟无炭头、燃烧无火花、燃烧期间残灰自然落下不飘起来、灰份3％或6％左右燃烧后残灰少、易燃。
5、4.形状规则，结构合理，使用方便：有统一长度和大小，中空或实心结构，利于燃烧和使用。
6、5.含水量低，在5％以内：普通木炭含水量大。
7、6.该产品不含化学物质，无毒无异味，无污染，燃烧时间长等优点。
8、制备机制木炭的方法是以木屑(锯末)等为原料，经烘干炉烘干成干湿度适当的标准原材料，冷却后进入成型机(制棒机)，再经高温，高压塑化后制成薪棒(半成品)，然后再经炭化炉炭化而成。使用挤压成型设备的目的是使含一定水分的原料成型，以利于后期的炭化或直接用于作为薪棒燃料。机制木炭的制造主要是利用原料的纤维素和木质素这些含碳的成分制作的，从原料的结构成分看，决定其能否成为理想的机制木炭原料的因素有两个：纤维素搭结的好坏和木质素含量的多少。纤维素搭结的好坏直接影响成型棒的密度和机械强度，而木质素含量则确定了成品的最高含碳量。利用的纤维素和木质素化学成分是属于碳水化合物的范畴，分子水平上含很多的亲水基团如构成其基本单位的葡萄糖，含很多的羟基，这些亲水基团亲和很多的水分子，在挤压的过程中，若温度过低，木质素不能有效地软化增加粘度，不利于高压成型，水分不能有效排出，挤压出来的薪棒呈弯曲状，或不成型，影响后续的炭化以及固定碳的得率；若温度过高，木质素软化过快，出棒速度快，薪棒不结实，水分就会快速蒸发变成水蒸气，脱离这些亲水基团，从而使得薪棒爆裂，这是薪棒强烈失水的表示形式，薪棒爆裂或出现断裂的纹路，不利于后期的炭化，同时挤压温度过高，也影响产品的成本，以及对成型机的条件要求。因此，挤压塑化成薪棒的过程中，原料的选用、挤压的温度是机制木炭制作过程中关键的2个参数。
9、花生壳即为花生的果壳。花生壳在农村很常见，然而花生的价值集中体现在花生果壳内的种子，果壳的实用价值较为有限。花生壳中含有将近60％的粗纤维，居粗饲料之首。花生壳营养成分中干物质占90.3％，其中粗蛋白质4.8％～7.2％，粗脂肪1％～1.1％，粗纤维素65.7％～79.3％，半纤维素10.1％，可溶性碳水化合物为10.6％～21.2％，另外花生壳还含有维生素和矿物质及部分氨基酸。大多数农民都把它们当垃圾处理，有的直接烧掉，还有的甚至直接扔掉，没能把花生壳利用好，造成资源的浪费。
10、经检索，申请号为“cn202111056310.1”的中国发明专利公开了一种秸秆碳化的工艺方法，包括以下步骤：秸秆预处理、秸秆高温碳化处理、废气预处理、废气废热利用和废气燃烧利用，将碳化秸秆与rdf在煤气发生炉内进行处理，生成可使用的燃气。本发明在整个生产过程中不会向外排出废气，能对废气中的有害物质进行吸收处理，并将废气中的可燃气进行利用，回收废气重新燃烧的方式使碳化炉能够稳定热量，在外部加热两个小时后便可无需加热，同时还可以正常运作4至5小时，保持炉内温度在1300度，节约资源的同时节省成本，对废气中的废热进行合理的换热，实现对废热的有效回收，并且对最终燃烧所产生的余热气体通过管道回收另作他用，起到对热量合理利用，节省能源的效果。
11、然而上述秸秆碳化的工艺方法在秸秆碳化过程中会产生大量的有害气体和废液，有害气体不经处理直接排放会对大气环境造成污染，有害气体和废液作为危险废物进行管理以及无害化处理大幅提高生产成本，不适合于工业化生产，同时废液内部的有机物直接处理也是对于资源的浪费。
12、综上所述，故现在迫切需要一种机制木炭的清洁制备方法，用来解决上述问题。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本发明提供了上述秸秆碳化的工艺方法在秸秆碳化过程中会产生大量的有害气体和废液，有害气体不经处理直接排放会对大气环境造成污染，废液作为危险废物进行管理以及无害化处理提高生产成本，不适合于工业化生产，同时产生资源浪费的问题。
2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种机制木炭的清洁制备方法，包括以下步骤：
3、s1原料预处理：将花生壳进行粉碎，产生花生壳粉；
4、s2烘干，将粉碎后的花生壳粉进行烘干，烘干至水分为10％～13％；
5、s3机制：制棒机内加热温度至140～160℃，烘干干燥后的花生壳粉成批次放入到制棒机进行挤压制棒处理；
6、s4炭化：采用炭化窑对成型碳棒进行炭化处理，内部压力保持在3～5mpa；
7、s4.1脱水：炉温以3℃/min的速度缓慢上升至50～60℃，保温20～30h；
8、s4.2热解：炉温以5℃/min的速度缓慢上升至150～300℃，并保温20～30h；
9、s4.3脱氢、热缩合：炉温以10℃/min的速度缓慢上升至300～500℃，并保温20～30h；
10、s4.4冷却：碳棒完全炭化后，停止加热，并关闭炭化窑进出气口，所述碳棒在炭化窑内自然冷却，即可得到最终产物；
11、s5废气处理利用：炭化过程产生的废气，其主要成分为粉尘与木煤气等可燃气体，对于废气进行降温和除尘处理，并对废气进行二次利用；
12、s5.1降温处理：所述废气输送到换热器内，实现与换热器内的冷却水的热量交换，实现对废气废热利用，并对废气进行冷却；
13、s5.2喷淋除尘：所述废气进入沉降室进行喷淋，在除尘的同时对于废气进行进一步降温处理；
14、s5.3静电除尘：喷淋后的废气进行静电除尘；
15、s5.4布袋除尘：对静电除尘后废气内的粉尘进行沉降处理；
16、s5.5废气燃烧；
17、s5.6活性炭吸附：采用本技术制备的机制木炭作为活性炭对于氮氧化物、硫化物进行吸收；
18、s6废液处理利用：花生壳粉生成的机制木炭经脱氢、热缩合会生成大量废液，废液主要包括水、木焦油和木醋液；利用管道将废液进行冷却，废液冷凝后形成木焦油和木醋液混合物，经干馏、冷凝、静置分层将木焦油和木醋液分离，有效利用处理；
19、s7废料处理利用：
20、废弃的机制木炭一方面作为活性炭对于氮氧化物、硫化物进行吸收，另一方面置于炭化窑内部，对废弃的机制木炭进行点燃，实现对炭化窑的燃料补给；
21、作为本发明所述的一种机制木炭的清洁制备方法的一种优选方案，所述s2中烘干温度为120～140℃。
22、作为本发明所述的一种机制木炭的清洁制备方法的一种优选方案，所述s4.4冷却时间为60～84h。
23、作为本发明所述的一种机制木炭的清洁制备方法的一种优选方案，所述s4.1、s4.2、s4.3的时间之和为72h。
24、作为本发明所述的一种机制木炭的清洁制备方法的一种优选方案，所述s5.1换热器换热后的水用于所述s2烘干使用。
25、作为本发明所述的一种机制木炭的清洁制备方法的一种优选方案，除尘后的废气输送到炭化窑内部，对废气进行点燃，实现对炭化窑的燃料补给，保证内部恒定温度。
26、作为本发明所述的一种机制木炭的清洁制备方法的一种优选方案，除尘后的废气燃烧用于余热发电。
27、与现有技术相比，本技术的技术方案具备以下有益效果：
28、1.本发明所展示的一种机制木炭的清洁制备方法，通过设置制棒机内加热温度至140～160℃，烘干干燥后的花生壳粉成批次放入到制棒机进行挤压制棒处理，140～160℃的成型温度使得花生壳粉中的木质素成分软化，粘合能力增强，再加上制棒机的高强度挤压，最终得到高密度高硬度的成型碳棒，实现了花生壳的变废为宝，提高了农产品的利用率。
29、2.本发明所展示的一种机制木炭的清洁制备方法，由于花生壳粉生成的机制木炭经脱氢、热缩合会生成大量废液，废液主要包括木焦油和木醋液；利用管道将废液进行冷却，废液冷凝后形成木焦油和木醋液混合物，经干馏、冷凝、静置分层将木焦油和木醋液分离，有效利用处理，可降低危险废物的处理成本，并实现危险废物的二次利用，提高收益率，降低生产成本，有益于工厂大规模生产。
30、3.本发明所展示的一种机制木炭的清洁制备方法，通过设置采用本技术制备的机制木炭作为活性炭对于氮氧化物、硫化物进行吸收，废弃的机制木炭一方面作为活性炭对于氮氧化物、硫化物进行吸收，另一方面置于炭化窑内部，对废弃的机制木炭进行点燃，实现对炭化窑的燃料补给，保证内部的恒定温度，既实现了废弃机制木炭的循环利用，从而降低机制木炭的废料产量，进而降低废物处理成本，同时避免大规模购入活性炭，降低生产成本。
31、4.本发明所展示的一种机制木炭的清洁制备方法，由于炭化过程产生的废气，其主要成分为粉尘与木煤气等可燃气体，对于废气进行喷淋+静电+布袋除尘的综合粉尘处理方式，降低废气内的粉尘含量，避免废弃二次利用时粉尘爆炸的可能性，提高生产的安全性。
32、5.本发明所展示的一种机制木炭的清洁制备方法，通过设置废气内部的木煤气输送到炭化窑内部，对废气进行点燃，实现对炭化窑的燃料补给，保证内部恒定温度，或者除尘后的废气燃烧用于余热发电，实现废气的二次废物利用，提高了利用效率；同时针对于燃烧后的废气进行活性炭吸附，避免了氮氧化物、硫化物直接排入大气，污染空气，符合绿色环保的生产理念。
33、6.本发明所展示的一种机制木炭的清洁制备方法，通过设置所述废气输送到换热器内，实现与换热器内的冷却水的热量交换，实现了对废气进行冷却，换热器换热后的水用于烘干使用，实现了废气废热利用，降低生产成本，避免了能量的浪费。
1.一种机制木炭的清洁制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种机制木炭的清洁制备方法，其特征在于：所述s5包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述的一种机制木炭的清洁制备方法，其特征在于：所述s2中烘干温度为120～140℃。
4.根据权利要求1所述的一种机制木炭的清洁制备方法，其特征在于：所述s4.4冷却时间为60～84h。
5.根据权利要求4所述的一种机制木炭的清洁制备方法，其特征在于：所述s4.4优选的冷却时间为72h。
6.根据权利要求1所述的一种机制木炭的清洁制备方法，其特征在于：所述s4.1、s4.2、s4.3的时间之和为72h。
7.根据权利要求2所述的一种机制木炭的清洁制备方法，其特征在于：所述s5.1换热器换热后的水用于所述s2烘干使用。
8.根据权利要求2所述的一种机制木炭的清洁制备方法，其特征在于：所述s5.5中除尘后的废气输送到炭化窑内部，对废气进行点燃，实现对炭化窑的燃料补给，保证内部恒定温度。
9.根据权利要求2所述的一种机制木炭的清洁制备方法，其特征在于：所述s5.5中除尘后的废气燃烧用于余热发电。
