我国广大农村大量的农林废弃物如秸秆、木屑、稻草、竹屑等生物质被低效焚烧，既浪费了能源资源，又加剧了现已存在的大气污染。据统计，我国农村每年直接烧掉的秸秆、木屑、果壳等约达5.4亿多t，按热量计算，这些生物能相当于热值2.3万J/kg的原煤3.9亿t，如果将这些生物质加工成固体燃料——成型炭，每年按利用10%计，年产量可达1000万t以上，目前成型炭出口价在人民币5000元／t以上，国内价人民币在3 500元／t左右，利税人民币在l500元／t以上。因此，生物质固化技术的研究开发，在国内外具有巨大的市场潜力。
发达国家，尤其象日本这类资源短缺的国家，非常重视该方面技术的研究开发，有大量的科技文献报道，但其核心技术——成型炭制造技术却产格保密。我国国内该方面的技术开发，目前处于起步阶段，少数企业尝试用窑烧法等传统木炭生产技术制造成型炭，生产周期长达20多天，成品质量严重不均匀，得率很低。因此，研究开发一种新的成型炭制造工艺及设备，显得极为必要。
在国家技术创新基金的支持下，我们研究开发了生物质固体燃料——成型炭制造工艺及BX型成套设备技术，其设备结构合理，炭化工艺先进，集中温度控制，而且炭化时无需额外供给能源，生产周期缩短至30 h左右，产品得率及优级品率均得到较大幅度提高，现报道如下。
1、BX型成型炭制造设备结构设计
普通的木材炭化炉，所用原料为含水率15%～35%的块状木料，而生物质成型材的含水率为5%～9%。由于两者的含水率及本身强度上的巨大差异，决定了适合两者的炭化炉结构及炭化操作工艺具有显著不同，本研究针对生物质成型材含水率低，强度比木块差的特点，特别设计了BX型成型炭制造设备及工艺。其总的工艺流程如下：
其核心技术为成型材的炭化。
本研究设计的BX型成型炭制造设备结构如图1：
设备总体由普通型钢支撑，呈箱形，长×宽×高=2 000mm x1500 mm x1500 mm，内层为耐火层，外层为8=2 mm碳钢板，夹层为保温层，在设备前端为一钢门，以方便炉内小车进出，钢门装有2个空气进口，用以调节炭化室空气分布。在设备的后部，设计有燃烧室，成型材进行炭化时产生的可燃性气体及焦油绝大部分在此燃烧干净，然后进入烟囱，烟囱高12 000 mm。烟囱下部有φ30 mm开口，以方便炭化操作起动时沿着烟囱流下的少量木焦油及木醋液。
设备的顶部为钢制活动防爆罩，在防爆罩四周，以沙土密封，防止空气进入设备内。
设备设有上、下两个温度显示点，以检测炉内成型材炭化过程进行情况。
2、成型炭制造工艺试验
试验采用了5种不同材质的原料：桦木木屑，松木屑，杉木屑，稻壳，玉米秸秆。原料粒度<5mm，经压缩成型为密度1.2左右的成型材，每根截成长度为220 mm左右，整齐装进小车，送入炭化设备进行炭化试验。典型的工艺操作曲线如图2。
从引火材着火起，大约th左右，小车中的成型材被引燃，炉顶上部温度在2h后开始上升，在13 h以前，上温缓慢上升，直至200℃左右，下温在4h后开始缓慢上升，至30 h左右，上、下温度接近一致，表明炉中成型材炭化过程接近终点，此时将炭化炉所有进气阀门全开，烟囱排烟阀全开，炉中进人大量空气开始精炼过程，此过程延续约1h左右即可将小车中的成型材炭化料从炉中拉出，在密封罩中冷却8h，即得到成型炭产品。
3、实验结果及讨论
本试验采用的分析方法依据：中华人民共和国国家标准CB/T17664 - 1999《木炭试验方法》和中华人民共和国国家标准CB/T213 -1996<煤的发热量测定》。
3.1实验结果见表1、表2
3.2试验讨论
3. 2.1从表l数据中可以看出：由于进行了针对性的特殊设计，BX型炭化设备适合各种材质的成型炭炭化操作，同传统土窑相比，其生产周期大大缩短，由480 h降至30 h左右，生产能力显著提高。另外，成型炭的得率也得到了提高，平均提高了30%～4%。
3.2.2从表2数据中可以看出，采用BX型炭化炉进行炭化操作时，当成型材的材质不同时，所得成型炭产品的热值有差异，成型炭的热值与其固定碳含量有关，固定碳含量越高，成型炭的热值越高，采用木屑为原料制得的成型炭热值比用稻壳、玉米秸秆等为原料制得的成型炭热值要高，原因是木屑的灰分要比稻壳及玉米秸秆等要低许多，因而所得成型炭产品固定碳含量较高。
另外，由于BX型炭化炉结构科学合理，空气分布均匀，炭化温度可以调节，因而其产品性能大大优于土窑产品，采用相同原料（如松木屑）制取成型炭时，BX型炭化炉所得成型炭质量与日本同类产品相当。
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