本发明涉及一种环保型纯竹质生物质机制棒的挤出方法，尤其涉及一种高品质竹生物质机制棒的制造工艺。
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。
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，又称机制炭、人造炭、再生炭，是木炭的一种。经几十年的发展，现以锯末、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，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、无烟、无味、无污染等优点，因而成为烧烤炭的主要来源，被国际上公认为是绿色能源的主要来源。机制棒作为烧制炭的原材料，其挤出工艺是提高生物质能量密度和堆积密度的主要途径，十分关键，也直接影响着成品炭的品质。
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棒的方法和挤出设备的升级，如中国专利(专利公开号：CN 205188208 U) 公开了一种新型空心机制炭，该炭由主体、圆陵、边角、圆孔和凹槽组成，机制炭主体的横截面为长方形，主体的四角为圆形边角，主体中部有两个沿主体竖向轴线对称的同心圆孔，主体左右两侧有沿竖向轴线对称的一对圆陵，圆陵的横截面形状为半圆形，主体上下两侧至少有一对沿横向轴线对称的半圆形凹槽。中国专利(专利公开号：CN 203438570 U)公开了一种机制木炭基础成型机，设计木炭加工设备领域，包括底座、传动机构、挤出机构、料筒以及进料斗，该机器设计合理，能够将挤出时产生的烟气和粉尘吸走。中国专利(专利公开号：CN 2150039Y)公开了一种机制木炭成型机的挤出筒，包括内筒、外筒、排气槽。该结构在成型过程中可顺利排出废气，成棒质量好，有利于提高成型机的加工效率。
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棒的专利信息很少。国内外生产机制碳，为了追求碳棒成型率高、短容易点燃，在挤出制备棒体的时候加了一些引燃剂、粘结剂，虽然使棒达到了较好的成型，美观，但是在燃烧时使用时可能产生有害化学物质，存在一定的使用安全隐患。其次，为了追求棒体的美观，形状大小设计不合理和采用的工艺不合理，也是导致挤出棒的质量参差不齐，易碎、易折断、抗跌摔强度不够等缺陷的主要原因。
现在的生物质机制棒生产过程中，为了追求生产周期短，很多工艺采用新鲜竹材干燥后，直接进行热挤出，竹材发酵不到位，这就导致制出棒的质量差。也有直接采用新鲜竹屑干燥后加粘结剂，虽然这样的棒成型较好，外表美观，但是不能保证在其炭化过程中粘结剂进行化学反应重组产生有害物质，这对炭棒的使用安全造成了一定的隐患。
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棒的制造工艺，工艺步骤如下，
a.将新鲜竹屑经自然气干发酵30-40天，发酵后的含水率控制在35％～40％；
b.将发酵好的竹屑依次经一次粉碎、滚筒加热干燥、二次粉碎，经二次粉碎成颗粒状材料，颗粒状材料的粒径小于5mm，含水率控制在3％～4％；
c.将二次粉碎好的粉状材料，经挤出机450-500℃高温快速挤出成型，使棒体表面和圆孔内表面半纤维素、纤维素、木质素分解熔融并炭化形成包覆层；
d.将成型的竹生物质加工成棒。
作为优选，步骤b中，进行滚筒加热干燥的温度控制在120℃左右。
作为优选，步骤d中，所述棒的尺寸为50cm×5cm×5cm，截面四角有1cm弧形倒角，棒体含有直径1.8cm圆形贯通孔，圆形贯通孔作为水分蒸发、挥发分析出和热传导的通道。
作为优选，所述棒重量约为1.25Kg，含水率为4～5％。
作为优选，步骤c中，高温快速挤出成型的高温加热时间为14～15s。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明利用纯竹生物质加工剩余竹屑机制棒为原料，采用自然气干发酵、根据竹屑原有组成成分熔融温度进行热挤出成型，在不添加任何粘结剂的情况下，完全依靠材料本身性能，控制竹屑粒径、高温迅速挤出成型，挤出的机制棒成型率高、不易折断、形状均一、尺寸稳定。经其烧制出的碳棒质地坚硬，燃烧值高，燃烧使用时无烟、五味、无毒。此工艺绿色、节能、环保、经济。可产生较好的经济效益、环境效益和社 会效益。竹生物质机制棒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
下而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棒的制造工艺，所述竹生物质原料是纯竹材加工剩余竹屑，工艺步骤如下，
a.将新鲜竹屑经自然气干发酵30-40天，发酵后的含水率控制在35％～40％；
b.将发酵好的竹屑依次经一次粉碎、滚筒加热干燥、二次粉碎，经二次粉碎成颗粒状材料，颗粒状材料的粒径为小于5mm，含水率控制在3％～4％，将一次粉碎好的竹屑经滚筒干燥，滚筒一端有一热源进行不间断供热，温度持续在120℃左右，具体温度根据出棒质量决定，工业化生产中与初始干燥含水率有关，干燥时间基本一致；
c.利用高温挤出技术，二次粉碎好的竹屑通过鼓风机送入挤出机料斗中，经挤出机450-500℃高温快速挤出成型，使棒体表面和圆孔内表面半纤维素、纤维素、木质素分解熔融并炭化形成包覆层；
d.将成型的竹生物质加工成棒，
所述棒的尺寸为50cm×5cm×5cm，所述棒重量约为1.25Kg，挤出的机制棒成型率高、不易折断、形状均一、尺寸稳定。经其烧制出的碳棒质地坚硬，燃烧值高，燃烧使用时无烟、五味、无毒截面四角有1cm弧形倒角，棒体含有直径1.8cm圆形贯通孔。
本发明在不添加任何化学粘结剂的情况下，其成型率高、不易折断、形状均一、尺寸稳定、有害物质含量低，利用挤出机高温熔融棒体表面和通孔内表 面的木质素和半纤维素，使棒体粘接成型，生产出的一种高效、节能、环保的生物质固体棒状材料。利用该产品其烧制出的碳棒可产生较好的经济效益、环境效益和社会效益。使用时该产品烧制出的碳棒时，发热量高，燃烧时间长，灰分与挥发分含量低，燃烧性能可超过美国和欧洲标准的性能要求，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。
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℃。本工艺以木质素分解温度为参考，控制控制挤出机温度在450500℃，原因是在竹屑经过挤出机时，温度突然达到450℃以上，然后快速挤出，只有棒体表面和圆孔内表面半纤维素、纤维素、木质素分解和熔融、炭化形成包覆层，这既充分保障了棒体绝大多数组分的稳定，同时又使表面和内表而形成一层致密的熔融木质素，达到成型的目的。国内目前有许多竹制品加工企业，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。大力发展在竹生物质炭利国利民，也有利于竹加工企业的剩余物处理，提高竹加工企业利润，同时收集竹生物质棒炭化过程中产生的竹焦油、竹醋液，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棒的制造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，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，对木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。