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变废为宝 综合利用——我省利用林副产品废弃物制造清洁炭技术获得新突破

发布时间:2011-04-26

 

    经济林是我省森林资源中最具活力的林种,也是促进林农增收、推动山区经济发展的重要支柱产业。山核桃、板栗、油茶等是我省重要的林特产品,经济效益显著,但生产过程也带来了大量果蓬、果壳等林副产品废弃物。这些废弃剩余物除极少部分用于炊事燃料外,其余大都随意堆放,任其腐烂发臭或就地焚烧,不仅造成资源的大量浪费,也给生态环境带来了不同程度的污染。据2003年林业产业发展情况调查结果显示,我省此类林业生产废弃物约20万吨/年,这些资源的有效利用相当于每年节约40万立方米的木材。据2007年世界粮农组织和中国林业年鉴统计数据,我国该年度核桃年产量达18万吨,板栗年产量80万吨,油茶果逾100万吨。随着林业政策扶持力度的加大,核桃、板栗、油茶等经济林发展速度加快,种植面积飞速增加,果蓬类废弃物数量越来越多,危害越来越大,此类资源的高效利用途径急需开拓。

  省重大科技专项重点项目“利用林副产品废弃物制造清洁炭的关键技术研究及中试”(计划编号2006C12070),以我省拥有丰富的山核桃、油茶、板栗等果蓬类资源制造机制炭为目标,围绕该类资源成型和炭化两大关键技术,开展了山核桃、油茶、板栗等林副产品废弃物原料特性分析及其成型基础研究、高密度成型机关键部件套筒和螺旋轴材料选择及其组件配套精度设计、自燃式炭化工艺及其炭化新装备研发。通过系统研究和示范,在三大关键技术层次上获得新的突破,并取得了多方面的经济和社会效益。

  1.摸清了果蓬类物料基础特性与成型的可能性。应用TG-DTG-DSC热分析联用等技术,系统地对山核桃、油茶、板栗等果蓬化学成分和炭化物的理化性能及其燃烧性能等进行分析和研究,为该类物料的致密成型及新产品开发提供了可靠的基础数据。

  2.研制出一体化成型工艺及其高密度成型机。开发出成型机关键部件套筒和螺旋轴材料,改良设计并优选出各组件尺寸及其配合精度等,内套使用寿命2年以上,螺旋轴连续工作时间达200小时以上,运行稳定,机制棒密度1.2-1.3/立方厘米,外形平直无裂缝;优选出适宜的维护焊接材料,使用成本仅为原维护成本的一半,且适应于多种原料致密成型。

  3.开发出自燃式机制棒炭化工艺及其炭化新装备。根据果蓬类原料特点,通过炭化时间选择、升温曲线调节、炭化精炼时间控制等研究,提出相应的机制清洁炭制备新工艺,研制出自燃式炭化设备及其尾气处理装置,实现了炭化过程不消耗燃料,缩短了炭化时间,得率达34.96%,提高了产品质量,其中固定碳含量95%,产品燃烧过程无烟无味无燃爆,劳动强度和生产环境得到显著改善。

  4.建成新的示范线。项目实施以来,建成了以果蓬类废弃物为原料,机制炭生产规模为423/年中试示范线一条,年利用果蓬类废弃物2250吨。2009年,已在我省及安徽、湖南等地推广机制炭生产线14条(套)。经近一年的运转,生产线运行稳定,可利用果蓬等废弃原料约2.9万吨/年,节约薪材燃料约1万吨/年。

  5.开发了新产品。研究发现,山核桃、油茶果蓬炭具有助燃功能,在易燃炭产品开发中具有良好的效果。提出了2个以山核桃、油茶、板栗等果蓬类炭为助燃剂的易燃环保型BBQ炭产品的整套配方和制备工艺,协助企业建成了一套年生产能力300吨易燃环保型BBQ炭和一套年生产能力400吨的BBQ熏香炭中试生产线,新增产值310万元/年。

  6.获得了新的自主知识产权。在开展科学研究和产业化技术推广应用的同时,项目组注重自主知识产权建设。三年来,共申请专利6件,其中发明专利4件,2件实用新型专利已获授权。此外,培训基层技术骨干近100人。

  该项目的研究实施及其产业化,改变了我国机制炭生产工艺落后、产品质量低且生产过程消耗大量燃料等的局面,提升了机制炭制备行业科技水平和产品竞争力,促进了资源的高效利用,支撑了经济林特色产业的可持续发展,具有重要的经济、社会和生态意义,推广应用前景良好。

(来源:浙江省科技厅 作者:省科技厅农村处)

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