本发明涉及一种炭棒烧制方法，尤其涉及一种高品质竹生物质机制炭棒的烧制工艺。
背景技术：
面对化石能源燃料危机和全球生态环境的破坏等问题的日益突出，开发可再生的生物质清洁能源已成为当今世界能源经济发展的主要方向。我国是一个生物质资源生产大国，各种生物质资源十分丰富，如农作物秸秆和林业剩余物。这些生物质资源的传统的利用方式是直接燃烧或者露天焚烧，不仅造成了能量转化效率低，资源消耗大等缺点，而且对环境造成潜移默化的影响。
烧烤，人类最原始的烹调方式，并且一直延续到今天，是以燃料加热产生干燥空气，并把食物放置于热干空气中一个比较接近热源的位置来加热食物。现代社会，烧烤方式也逐渐多样化，烧烤本身也成为一种多人聚会休闲娱乐方式或者为商业途径。不论在亚洲、美洲和欧洲，烧烤通常是小至家庭，大至学校的集体活动以及一些公司组织的集体活动。作为烧烤这一热源，烧烤炭是环保、可再生的经济能源。
机制木炭是我国在1989年前后引进日本技术开发的一种新的型炭，是木炭的一种。现在发展为以锯末、竹屑、棉杆、稻壳、花生壳、甘蔗渣、糠醛渣、树枝等任意一种或多种为原料，经高温挤压成型、炭化而成的可再生能源炭材料，可替代传统木炭使用，被誉为“新一代能源”。较之传统木炭具有形状规则， 强度高、导热性好、均匀、耐燃、不爆灰等优点，因而成为烧烤炭的主要来源。
近年来，人们开始研究了利用林木废弃物和农作物秸秆等生物质材料生产机制烧烤炭的方法，如中国专利(专利公开号：CN 103421571 A)公开了利用竹炭或木炭或秸秆炭的炭粉与粘结剂(苛性淀粉、羧甲基纤维素、糊精、水3∶1∶3∶4)混合制成成品。中国专利(专利公开号：CN 1081202 A)公开了一种新型烧烤炭生产工艺，它主要有氧化剂、炭素、煤和粘结剂组成，其特征在于氧化剂Ca(NO3)2和KNO3两种物质，占比约为35％～50％，其工艺主要有混合、混捏、成型、烘干几个过程。中国专利(专利公开号：CN 1097022A)公开了一种点燃无害烧烤炭，其特点在于不含有毒助燃剂，点燃时无烟、无异味、无公害，炭块分为点火层(煤粉、木炭粉、硝酸锶、硝酸钾、粘合剂)和本体层(煤粉、矿渣、粘合剂)，形状为方块形，四边均分布有圆形和十字通孔。
我国素有“竹子王国”之称，竹材是我国一种资源丰富、分布范围广、生长速度快的生物质资源，是开发竹材固体生物质能源的重要潜在生物质资源。目前关于利用纯竹材生产生物质烧烤炭的信息很少。目前国内外生产机制碳，为了追求碳棒成型率高、易点燃、高得炭率、生产周期短，在烧制时未使碳棒达到精炼阶段，通常炭化温度一般是300-500℃的条件下进行，这造成机制炭挥发分挥发不完全、粘结剂在燃烧时可能产生有害物质、可能在存放密度大的情况下引起自燃、燃烧过快、发热量不高等情况。
现有生物质机制炭棒生产过程中采用低温炭化，为了提高出炭率，炭棒未经过高温精炼，导致炭棒内挥发分挥发不完全，其次很多工艺涉及粘结剂、引燃剂、助燃剂等化学物品，在低温碳化的时候也挥发不完全，这将会导致在使用时有毒物质排放超标，对食物或者直接对人体有害，且在生产过程中成本增加。
技术实现要素：
本发明的目的就在于提供一种解决上述问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种高品质竹生物质机制炭棒的烧制工艺，方法步骤如下，
a.将由挤出机高温挤出的竹生物质挤出的机制棒成垛堆放进窑内；
b.人工封窑、点火；
c.采用土窑分段炭化法，将竹生物质机制棒在温度50-750℃之间间断供氧，进行低温碳化，碳化过程依次分为干燥、预炭化、炭化和精炼四个阶段；
干燥、预炭化、炭化和精炼四个阶段如下，
干燥，将窑内温度从50缓慢升至190℃左右，期间间断供氧使竹生物质机制棒进行缓慢干燥，此过程持续使自由水缓慢、充分蒸发，有利于防止棒的开裂和预炭化阶段的进行；
预炭化，将窑内温度控制到220±3℃进行预炭化，半纤维素开始分解，此过程持续一段时间，半纤维素缓慢的进行分解，然后缓慢给氧，将窑内温度控制在230-240℃之间，达到半纤维素分解温度，持续一段时间后，挥发分充分的挥发，半纤维素充分缓慢分解；控制给氧量，将窑内温度控制在240-250℃，进行缓慢升温炭化，使纤维素分解开始，此过程持一段时间，使纤维素缓慢开始分解；然后增加给氧量，将窑内温度控制在280±3℃，并达到木质素分解温度，此过程持续一段时间后，使木质素缓慢分解；然后增加给氧量，将窑内温度升至340±10℃，纤维素分解完毕；进行纤维素、半纤维素、木质素缓慢分解防止分解过快产生大量气体；
炭化，然后增加给氧量，将窑内温度升至450±5℃进行高温炭化，木质素 分解完毕；
精炼，继续增加给氧量，将窑内温度迅速升至750℃，封窑冷却。
将精炼好的碳棒进行冷却，将窑内温度快速冷却至440±10℃，然后进行第一次快速喷水冷却，使温度下降到240±10℃时，封窑蒸发水分，温度先升后降；然后在温度恒定在240±10℃时进行第二次喷水降温，降温至170±5℃时，封窑蒸发水分、排潮；然后开窑冷却至60℃以下出窑。
e.将冷却后的竹生物质机制炭棒经调湿处理，含水率控制在低于4％。
作为优选，所述竹生物质采用纯竹材加工剩余竹屑为原料，竹生物质挤出机制棒尺寸为50cm×5cm×5cm、中间有直径1.8cm的贯穿圆形空洞的棒状结构，平均重量为1.25Kg，含水率低于5％。
作为优选，所述窑的尺寸为3.35m深、2.2m宽、侧高1.4m、中高1.85m，上为拱形：窑门尺寸为1m宽、侧高1.2m、中高1.6m，上为拱形，窑门留一个点火口，一个给氧口。
与现有技术相比，本发明的优点在于：采用纯竹生物质机制棒为原料，采用低温分段炭化，高温迅速精炼的方法，彻底使挥发分挥发完全，使炭棒质地坚硬，燃烧值高，燃烧使用时无烟、五味、无毒。利用竹材加工剩余物生产出一种节能、环保，发热量高的竹生物质机制烧烤炭。该燃料的性能可满足美国和欧洲标准的性能要求，可产生较好的经济效益、环境效益和社会效益。该产品使用时，发热量高，灰分低，符合环境保护要求，是中国具有商业化开发潜力的生物质固体燃料，具有较好的经济效益、社会效益和环境效益。
具体实施方式
下面将对本发明作进一步说明。
实施例1：一种高品质竹生物质机制炭棒的烧制工艺，方法步骤如下，
a.将由挤出机高温挤出的竹生物质挤出的机制棒成垛堆放进窑内；
b.人工封窑，窑门留一个点火口，一个给氧口；所述窑的尺寸为3.35m深、2.2m宽、侧高1.4m、中高1.85m，上为拱形；窑门尺寸为1m宽、侧高1.2m、中高1.6m，上为拱形；
c.采用土窑分段炭化法，将竹生物质机制棒在温度50-750℃之间间断供氧条件下进行低温碳化，碳化过程依次为干燥、预炭化、炭化和精炼四个阶段，得到机制炭棒；
干燥，将窑内温度从50缓慢升至190℃左右，期间间断供氧使竹生物质机制棒进行缓慢干燥，此过程持续使自由水缓慢、充分蒸发，有利于防止棒的开裂和预炭化阶段的进行。
预炭化，将窑内温度控制到220±3℃进行预炭化，半纤维素开始分解，此过程持续一天；然后缓慢给氧，将窑内温度控制在230-240℃之间，并达到半纤维素分解温度，充分进行挥发分的挥发，充分分解半纤维素，此过程持续一天；然后将窑内温度控制在240-250℃，进行缓慢升温炭化，使纤维素分解开始，此过程持续一天；然后增加给氧量，将窑内温度控制在280±3℃，并达到木质素分解温度，此过程持续一天；然后增加给氧量，将窑内温度升至340±10℃，纤维素分解完毕，此过程持续一天；
炭化，然后增加给氧量，将窑内温度升至450±5℃进行高温炭化，木质素分解完毕，此过程持续一天；
精炼，继续增加给氧量，将窑内温度迅速升至750℃，封窑冷却，此过程持续一天。
d.将精炼好的碳棒进行冷却，将窑内温度快速冷却至440±10℃，然后进行第一次快速喷水冷却，使温度下降到240±10℃时，封窑蒸发水分，温度先升后降；然后在温度恒定在240±10℃时进行第二次喷水降温，降温至170±5℃时，封窑蒸发水分、排潮；然后开窑冷却至60℃以下出窑。
e.将冷却后的竹生物质机制炭棒经调湿处理，含水率控制在5％以下
所述竹生物质采用纯竹材加工剩余竹屑为原料，竹生物质挤出机制棒尺寸为50cm×5cm×5cm、中间有直径1.8cm的贯穿圆形空洞的棒状结构，平均重量为1.25Kg，含水率低于5％。竹生物质机制炭棒的含水率低于4％。大于德国标准《木质生物质颗粒燃料》中规定的商业化生物质颗粒燃料燃烧热值(17500J/g)的最低要求：
竹材是有纤维素、半纤维素、木质素三大类化合物组成，其中半纤维素占14％-25％，纤维素占40％-60％，木质素占16％-34％，三者分解温度分别为200-250℃，240-350℃，280-500℃。本工艺以各组分所占比例为参考，控制各温度段保温时间和升温速率，来使得炭率达到最优化。国内目前有许多竹加工企业，分布在福建、浙江、湖南、四川一带，竹屑是此类企业的主要加工剩余物，直接燃烧不但利用率低下，且造成环境污染、能源浪费。本发明在竹生物质烧烤炭棒烧制过程中，同时收集竹焦油、竹醋液，以及直接利用挥发分燃烧干燥竹屑，使能量达到最大利用率。有利于竹加工企业的剩余物处理，提高竹加工企业利润，降低环境污染。
以上对本发明所提供的一种高品质竹生物质机制炭棒的烧制工艺进行了详尽介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据木发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有 改变之处，对本发明的变更和改进将是可能的，而不会超出附加权利要求所规定的构思和范围，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。