木炭生產技術研究進展

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木炭生產技術研究進展

黃博林，陳小閣，張義堃，鄭毅駿，劉寶慶

（浙江大學化工機械研究所，浙江杭州310027）

摘要：木炭作為一種重要的生產、生活原料，在工業生產和家庭生活中應用廣泛。現有的木炭生產技術主要有內熱式炭化、外熱式炭化和循環氣流加熱式炭化技術，本文概述了3種炭化技術與設備的研發現狀，并總結了炭化工藝改進的理論研究進展：長低溫停留時間，然后快速升溫到高溫段保溫的加熱工藝有利于提高木炭產率和品質，同時節省炭化時間和能量；適當提高原料濕度和炭化壓力將促進木材熱解，增大壓力還能提高木炭得率；減小原料尺寸可以提升炭化速率，但會使得炭得率降低。最后指出當前國內木炭生產主要存在工業化水平低、理論研究滯后和缺乏相關的生產使用標準等問題，未來的木炭生產將沿著工業化、高效化和標準化方向發展。關鍵詞：木炭；炭化工藝；生產設備；生物質；熱解；再生能源

第一作者：黃博林（1993—），男，碩士研究生。E-mail bolinhv@163.com。聯系人：劉寶慶，副教授，碩士生導師，主要從事高效節能技術與裝備的研究。E-mailbaoqingliu@126.com。

木炭是木材或其他木質原料（如木屑、秸稈等農林廢棄物）經不完全燃燒，或在隔絕空氣條件下熱解所獲得的高碳含量的殘留物。木炭是生產活性炭、二硫化碳等的原料，可作為鋼鐵和工業硅冶煉的還原劑，還可用在有色金屬冶煉中作表面助熔劑[1-2]。此外，燒烤行業以及家庭烹飪、取暖等每年也消耗著大量的木炭。據聯合國糧農組織報道[3]，2000年全球木炭消耗總量高達約4400萬噸，目前木炭的消耗量還在逐年遞增。和化石燃料相比，木炭灰分含量少、不含硫、氮元素含量也很少，是一種清潔的燃料和還原劑。近年來，隨著世界范圍內對節能減排的要求越來越高，木炭的生產再一次引起人們的廣泛關注。

木炭生產技術屬于生物質熱解范疇，生物質熱解是當前國內外研究的一個熱點，大多數研究集中在熱解生產可代替化石燃料的生物油上，對于木質原料熱解生產木炭的研究較少。因此，有必要對現有木炭生產技術作一個總結，以期為后續研究提供指導。

1　木炭生產技術簡介

木炭生產技術主要包括內熱式炭化技術、外熱式炭化技術以及循環氣流加熱式炭化技術[1]。內熱式炭化技術是一種傳統的木炭生產技術，這種技術通過控制進入窯內的空氣量使得木材不完全燃燒來生產木炭，通常需要犧牲20%左右的木材來維持整個炭化過程[4]。內熱式炭化技術生產效率低、能量和質量利用率低、對環境污染嚴重。此外，近年來出現了改進的內熱式炭化技術，如Antal等提出的閃速炭化技術[5-7]，提高了內熱式炭化的傳熱速率，且能獲得較高的木炭得率，但還未能實現工業化生產。鑒于內熱式炭化的諸多缺點，人們開始將注意力轉向外熱式炭化，外熱式炭化技術利用外部燃燒室產生的熱量加熱反應釜，從而使釜內原料炭化，燃燒室使用的燃料可以是廢木材、汽油或者回收的熱解氣等，避免了消耗用于生產木炭的木材，和內熱式炭化相比，外熱式炭化在密封性能、傳熱效率、炭化速度、木炭得率和品質方面均有更優的性能，此外，外熱式炭化易于實現連續化操作，是木炭生產的一大發展方向。循環氣流加熱式炭化技術的基本原理是：直接將高溫惰性氣體或還原性氣體通入炭化室內加熱炭化木材，炭化產生的熱解氣隨載熱氣體流出，在燃燒室中燃燒后又可用于炭化木材。循環氣流加熱式炭化技術傳熱效率高、炭化周期短、獲得的木炭質量較好，缺點是設備復雜、操作成本高。

為了提高生產效率、降低生產成本，國內外眾多的研究者進行了相關的研究，為木炭生產技術的改進提供了一定的指導。如Antal等[8]研究了炭化溫度對木炭得率的影響，認為低溫炭化（約300℃）有利于提高木炭產量。潘萌嬌等[9]的研究得到了相似的結論，還提出高溫下獲得的木炭固定碳含量更高。Elyounssi等[10]提出了一種二級熱解的炭化工藝，研究表明該方法能獲得較高的炭得率和炭品質。Adetoyese等[11]研究了炭化過程中能耗的變化規律，提出三級熱解的方法，降低了炭化過程的能量消耗。戚紅梅[12]和蘇毅[13]等的研究發現，提高原料濕度能促進熱解過程的進行。但對于原料濕度對炭得率的影響，目前還沒有得出一致的結論。崔亞兵[14]和Rousset[15]等的研究則表明適當地提高壓力有利于促進炭化過程進行，提高炭得率。炭化速率受原料傳熱和傳質速率影響較大[16]，小尺寸物料炭化速度快，但炭得率相對較低[17]，為此需根據物料來源和對產物炭品質的要求確定具體的炭化工藝。上述研究為炭化工藝的改進提供了有益的指導，但大多處于試驗室水平，距離實際的工業應用還有一段距離。

2　木炭生產設備

2.1內熱式炭化設備

內熱式炭化技術生產木炭使用的炭化設備主要包括3類[18]：土堆式或坑式窯、固定式窯以及移動式窯。土堆式或坑式窯炭化方法是一種古老的木炭制取方法，土堆式窯即在點燃的木材堆上覆蓋草皮或沙土，并留有適當的通氣間隙，使其中的木材不完全燃燒而生成木炭，坑式窯的原理和土堆式窯相似，只是將木材移到了事先挖好的坑里進行炭化。土堆式或坑式窯只能燒制尺寸較大的硬質木材[19]，生產周期通常需要15～30天，炭得率只有10%～30%，不僅極度浪費森林資源，而且造成了嚴重的環境污染。我國在20世紀60年代大搞鋼鐵生產，以年產炭3000萬噸居世界之首，用的就是坑式窯，使用大量的木材物料卻只獲得20%～30%的合格木炭[20]，成為當時世界制炭業最大的污染源。目前該生產方法已基本被淘汰。

固定式窯是由磚塊、混凝土或黏土砌成的窯，容積從幾十到幾百立方米不等。固定式窯在土堆窯的基礎上改進了通風系統，炭化質量相對更好，有的還帶有煙氣回收系統。文獻報道的固定式窯有阿根廷窯（Argentine kiln）、密蘇里窯（Missouri kiln）、巴西的蜂窩窯（beehive kiln）和燙尾窯（hot tail kiln）等[8]。典型的如密蘇里窯，其容積可達180m3，生產周期為7～30天，窯的炭產率為20%～30%，但在美國，許多密蘇里窯因為排放不達標而關停。雖然利用固定式窯生產木炭對森林資源和大氣環境都將造成較大的破壞，但其操作簡單、產量大、成本低，在許多發展中國家仍然被廣泛使用。

移動式窯的體積一般較小，適用于分散的小批量農林殘余物的炭化。如日本農林水產省森林綜合研究所[21]設計的移動式BA-1型炭化爐，爐底裝有4個輪子，移動方便，可直接將炭化爐移動到田間進行炭化處理。

此外，Antal等[5]提出了一種新型的內熱式炭化技術——閃速炭化（flash carbonization），閃速炭化反應設備在中高壓力下（約1MPa）工作，底部裝有大功率電熱器，能夠使原料快速升溫燃燒，研究表明該系統能夠在30min以內獲得接近理論值的炭得率，但該方法能耗高，對設備和原料的要求高，且熱解機理尚不明確，目前還難以實現工業化生產。

2.2外熱式炭化設備

外熱式炭化設備較內熱式設備對炭化過程參數更容易控制，是實現木炭工業化生產的一大方向。如荷蘭Gerelshoeve BV公司生產的VMR系統就是典型的外熱式炭化設備（圖1），基本單元由兩個水平放置的炭化筒和一個中心燃燒室組成，兩個炭化筒輪流工作，第一個炭化筒內熱解反應放出的氣體被引入燃燒室燃燒，用于干燥另一個筒內的木材并推動熱解過程進行，第一個筒內熱解過程結束后被換上新的木材，此時由第二個筒內木材熱解產生的熱解氣來加熱第一個筒內新的木材，如此往復，炭化系統穩定工作后便不需要外部提供熱量，能取得較好的炭化效果。目前該系統已在美國、法國及亞非的一些國家投入生產。

劉寶慶等[22]開發了一種產量為150kg/h的廢木屑連續炭化爐，其工作原理圖如圖2所示，木屑連續地從炭化爐上端入口進入，爐筒體內上半部分布有若干加熱盤，下半部分布有若干冷卻盤，木屑在加熱和冷卻盤上的耙桿機構的推動下沿圖示路徑依次通過所有的加熱盤和冷卻盤，完成炭化。該炭化爐能夠實現廢木屑（或其他細顆粒木質原料）的連續炭化，炭化周期短，對炭化溫度、物料停留時間等操作參數的控制靈活，操作簡單。

圖1　VMR系統

圖2　150　kg/h廢木屑連續炭化爐工作原理

2.3循環氣流加熱式炭化設備

循環氣流加熱式炭化過程最初由德國的Reichert開發，炭化過程中直接將高溫惰性氣體或還原性氣體通入爐內炭化木材，該方法的重要意義在于解決了外熱式炭化通過爐壁傳熱效率低的問題[23]。Reichert炭化爐工作過程中，作為熱載體的氣體首先在一個特制的燃燒爐內精確受控燃燒，使溫度升到450～550℃，然后被通入爐內炭化木材。炭化過程中產生的熱解氣和水蒸氣隨載熱氣流循環流到燃燒室燃燒，進一步用于炭化原料，為保證木炭的干度，在燃燒室前還應加有冷凝器和焦油洗滌裝置。Reichert過程較好地實現了載熱氣流循環和炭化過程的自動控制，在世界范圍內已有多年的成功生產經驗，并不斷被改進，但其仍屬于間歇生產，相對連續化的生產方式勞動強度更大，成本更高。

Lambiotte過程是一種連續式的循環氣流加熱式炭化方法，該方法的特點在于連續化生產顯著降低了勞動強度[23]。Lambiotte炭化爐主體為一個立式塔，分為上部加熱段和下部冷卻段，木材從上部連續輸入，在塔體內緩慢向下移動，經過加熱段炭化和冷卻段冷卻后由塔體下部排出。炭化產生的氣體一部分被燃燒后通入炭化室炭化木材，一部分經洗滌、冷卻后用于冷卻木炭。Lambiotte炭化爐提高了生產效率，但設備成本較高，特別是內部物料連續的移動破壞了金屬零件表面的防腐層，設備耐蝕性能差。

3　炭化工藝改進

評價炭化過程效率常用的指標有炭得率和固定碳含量，如式（1）和式（2）。

式中，mc為所得木炭的干重；m為原料的干重。

式中，%VM為木炭中揮發物的質量分數；%AM為木炭中灰分的質量分數。

但炭得率本身是一個模糊的概念，因為它只考慮了得到的木炭質量而沒有考慮木炭的品質，為此，Antal等[24]提出固定碳得率的概念[式（3）]，用以表征無灰原料轉化成無灰分和揮發物成分的純碳的效率。

式中，%FA為原料中灰分的質量分數。

此外，考慮生產的經濟性，還必須考慮炭化過程的生產周期、能量消耗量、操作的簡便性以及設備的維護等因素。改進炭化工藝的目的在于提高木炭產率、縮短生產周期、節約能耗。影響炭化過程效率的因素主要有加熱工藝、炭化壓力、原料的濕度、尺寸、屬性等。通過控制這些影響因素可以獲得不同的生產目的。

3.1改進加熱工藝

溫度對炭化過程有重要的影響。眾多的研究表明[8-9，25-29]，低溫（約300℃）有利于提高木炭產量，但炭化速度慢，而在中溫段（300～600℃），隨著溫度的升高炭得率迅速下降，而后隨溫度升高，炭得率變化不明顯。這是因為生物質揮發分的析出主要集中在中溫段，另外，高溫下獲得的木炭固定碳含量高，木炭品質好[9]。常規的炭化過程一般采用等溫加熱方式，根據上述原理，改用長低溫停留時間，然后快速升溫到高溫段保溫的加熱工藝有利于提高炭得率和固定碳含量，同時節省炭化時間和能量。

Elyounssi等[10]以一種非洲柏樹木為原料，實驗研究了在常壓條件下其低溫（330℃、360℃、420℃）等溫熱解過程固定碳得率（YFC）隨時間的變化，得到了相似的結果，木材熱解過程可分為兩個明顯不同的階段：第一階段為質量損失達50%之前的熱解過程，對應半纖維素和纖維素的分解，在這一階段，低溫促使炭的形成，在本階段最后（質量損失在50%左右時）固定碳得率達到最大；在接下來的第二階段，固定碳得率又開始下降。而在第一階段結束時，將溫度快速提升到某一高溫（600℃或700℃），將可以保存所獲得的高固定碳得率。于是他們提出二級熱解的木炭生產方法，該方法的特征在于首先使用低溫等溫熱解保證獲得高炭得率，而這一階段消耗的能量很少，質量損失達50%后將溫度快速升到600℃以上，使得殘余的木質素快速熱解，節約炭化時間，避免了獲得的最大炭得率下降。360℃的等溫實驗表明二級熱解工藝的炭得率高達41.5%，固定碳含量為77%，固定碳得率為31.9%。

生物質的熱解是一個先吸熱后放熱的過程[30]，但總體上是一個吸熱過程。傳統的木炭生產過程需要消耗大量的能量，為了減小炭化過程的能量消耗，Adetoyese等[11]提出了三級熱解木炭生產方法：第一級快速升溫到某一固定溫度，第二級緩慢加熱到400℃的終溫，最后保溫一段時間后慢速冷卻。實驗研究表明，在第一級終溫為300℃，加熱速率為5℃/min時，多級加熱方法較傳統的連續式加熱方法節約能量30%，所得木炭的固定碳得率（YFC）為25.73%，而傳統方法為23.18%。第一級快速加熱有利于縮短吸熱過程，而第二級加熱速度對能量消耗影響不大，采用慢速熱解（5℃/min）能夠獲得高炭得率，所以三級熱解的方法能夠保證較高的炭得率，同時降低能量消耗。

綜上所述，Elyounssi等[10]提出的二級熱解方法快速跨過了使木炭分解為其他產物的溫度區間，獲得較高的炭得率。而Adetoyese等[11]提出的三級熱解方法通過縮短吸熱過程，節約了炭化過程的能量，但獲得的炭得率相對較低，因此對炭化加熱工藝的選擇應根據不同生產要求而定。

3.2濕度和壓力的影響

濕度的增加能促進原料熱解。戚紅梅等[12]研究了水分對于木屑熱解過程的失重特性的影響，結果表明，水分在一定程度上促進了木屑的熱解反應，但沒有進行產物成分受水分影響的分析。蘇毅等[13]發現稻桿中的水分延遲了熱解失重峰的出現，同時促進了稻桿的熱解，不凝性小分子氣體的析出量隨稻桿原料水分含量增大而增大，主要焦油組分析出量則隨之減少。

而對于原料濕度與炭得率之間的關系尚無明確的結論。Antal等[31]研究了物料濕度對炭得率的影響，實驗研究表明，在加壓環境下木材濕度在50%左右時炭得率能夠達到42%～62%，接近達到理論炭得率，但沒能對這一現象給出合理解釋。王茹等[32]則認為隨著水分含量的增大，生物炭產量減小。因為水分析出會引起一些物理效應：由于水分的存在，生物質組成成分的玻璃態轉化溫度會降低90℃左右。在特定溫度下，水分會減小熔融狀態下聚合物的黏性，加速蒸汽和氣體氣泡的生成和析出，從而生成更多揮發性物質，降低了生物炭的產量。

適當地提高壓力不僅能提升炭得率，還能夠改善傳熱效果，從而使木材炭化更均勻、縮短炭化時間。Antal等[8]的研究表明，提高壓力延長了氣相停留時間，進而增大了氣相轉化為固相炭的二次反應的概率。崔亞兵等[14]的研究發現，加壓條件下生物質的活化能明顯低于常壓，表明在加壓下生物質的熱解反應更容易進行。Rousset等[15]綜合考慮了炭化壓力對桉木炭的炭得率、固定碳得率、木炭密度、固定碳含量和熱值的影響，通過對實驗結果的統計分析，表明壓力1MPa、炭化終溫600℃時能夠生產出最適合做鋼鐵冶煉還原劑的木炭。

另一方面，壓力和濕度的增加使得操作成本相應增大，實際生產過程中需根據生產要求選擇操作條件。

3.3原料尺寸的影響

原料尺寸是控制熱解速率的決定性因素，而炭化周期過長是目前木炭生產所面臨的一大難題。工業化木炭生產過程中使用的原料尺寸一般較大，董慶等[16]研究了粒徑對竹材熱解特性的影響，結果表明：當粒徑大于380μm時，竹材的熱解不僅受動力學控制，而且受顆粒的傳熱、傳質影響也較大。在宏觀尺寸范圍內，原料尺寸越小，傳熱效果越好，炭化速率越快。使用小顆粒的炭化原料能夠大大節省炭化時間，和大尺寸原料相比，便于實現連續炭化操作，并且有效利用了鋸末、果殼等農林廢棄物。但小顆粒原料由于傳熱速率快，在低溫區停留時間短，獲得的木炭碳含量較低，灰分含量相對較高[17]。上述問題可通過降低低溫段的升溫速率得到改善，但由于木材熱解過程的復雜性，還有待進行更深入的研究，國內外目前也未見針對這方面的研究報道。

另外，小顆粒原料炭化后需先粉碎成炭粉，然后加黏結劑成型才能獲得合格的木炭，即機制木炭，要保證機制木炭的強度和燃燒性能，便對黏結劑提出了較高的要求。江茂生等[33]考察了12種膠黏劑對炭塊的強度和燃燒性質的影響，優選出適用的黏結劑A，并對其生產工藝與配方進行了優化，研究表明：炭的粒度越小，越有利于成品強度的提高和減少膠的用量；當黏結劑A、淀粉膠、二次纖維的配比為3.2∶0.8∶0.1時，可以制備出性能良好的成型燃料炭，成型加工成本只需395元/噸。

4　結語與展望

傳統的木炭市場主要有化工生產、工業冶煉、燒烤和生活燃料等。此外，木炭還可用在幾乎所有的粉煤燃燒設備中，可用于發電廠發電，木炭作為一種清潔可再生能源在替代化石燃料方面具有很大的潛力。歐美國家的工業化木炭生產技術起步較早，而國內的木炭生產卻大多使用傳統的方法，工業化水平低，且相關的研究很少。現有的木炭生產技術存在的問題主要包括以下方面。

（1）理論研究滯后，對木材炭化機理和各影響因素的研究不足，目前還不能建立明確的炭化操作條件和產物品質之間的關系，阻礙木炭生產技術的進一步革新。

（2）多數研究還處在實驗室階段，沒能實現工業化。

（3）木炭的生產和使用還缺乏統一的標準。

針對上述問題，還需進行更加深入的研究，包括建立合理、完善的炭化機理模型，明確炭化工藝與產物性質之間的關系，開發操作簡便、效率更高的木炭生產設備等。此外，還應有一套完善的木炭生產與使用標準，使得木炭生產、使用與研究更加規范化、合理化。

參考文獻

[1]Pelaez-Samaniego M R，Garcia-Perez M，Cortez L B，et al.Improvements of Brazilian carbonization industry as part of the creation of a global biomass economy[J].Renewable and Sustainable Energy Reviews，2008，12（4）：1063-1086.

[2]Ronaldo Santos Sampaio，Jeremy Jones，Jose Batista.Hot metal strategies for the EAF industry[J].Iron Steel Technology，2009，6（2）：31-37.

[3]Ivan Tomaselli.Forests and Energy in Developing Countries[R].Rome：FAO，2007.

[4]Rosillo-Calle F，de Rezende M A A，Furtado P，et al.The Charcoal Dilemma：Finding a Sustainable Solution for Brazilian Industry[M].London：Intermediate Technology Publications，1996.

[5]Antal M J，Mochidzuki K，Paredes L S.Flash carbonization of biomass[J].Ind.Eng.Chem.Res.，2003，42（16）：3690-3699.

[6]Nunoura T，Wade S R，Bourke J，et al.Studies of the flash carbonization process.1.Propagation of the flaming pyrolysis reaction and performance of a catalytic afterburner[J].Ind.Eng.Chem.Res.，2006，45（2）：585-599.

[7]Wade S R，Nunoura T，Antal M J.Studies of the flash carbonization process.2.Violent ignition behavior of pressurized packed beds of biomass：A factorial study[J].Ind.Eng.Chem.Res.，2006，45（10）：3512-3519.

[8]Antal M J，Gronli M.The art，science，and technology of charcoal production[J].Ind.Eng.Chem.Res.，2003，42（8）：1619-1640.

[9]潘萌嬌，孫姣，賀強，等.熱解終溫和加熱速率對棉桿熱解生物炭的影響研究[J].河北工業大學學報，2014，43（5）：60-66.

[10]Elyounssi Khalid，Blin Joel，Halim Mohammed，et al.High-yield charcoal production by two-step pyrolysis[J].J.Anal.Appl.Pyrolysis，2010，87（1）：138-143.

[11]Adetoyese Olajire Oyedun，Ka Leung Lam，Chi Wai Hui.Charcoal production via multistage pyrolysis[J].Chinese Journal of Chemical Engineering，2012，20（3）：455-460.

[12]戚紅梅，惠世恩，崔大偉，等.升溫速率和水分含量對木屑熱解過程和特性的影響[J].可再生能源，2009，27（3）：77-80.

[13]蘇毅，王蕓，吳文廣，等.水分對稻桿熱解特性的影響[J].中國電機工程學報，2010，30（26）：107-112.

[14]崔亞兵，陳曉平，顧利鋒.常壓及加壓條件下生物質熱解特性的熱重研究[J].鍋爐技術，2004，35（4）：12-15.

[15]Rousset P，Figueiredo C，de Souza M，et al.Pressure effect on the quality of eucalyptus wood charcoal for the steel industry：A statistical analysis approach[J].Fuel Processing Technology，2011，92（10）：1890-1897.

[16]董慶，張書平，張理，等.竹材熱解動力學特性分析[J].過程工程學報，2015，15（1）：89-93.

[17]閆智培，李十中.全國農村清潔能源與低碳技術學術研討會論文集[C].鄭州：中國農業工程學會，2011.

[18]Maheshwari R C，Chaturvedi Pradeep.Bio-energy for Rural Energisation[M].New Delhi：Concept Publishing Company，1997.

[19]石海波，孫姣，陳文義，等.生物質熱解炭化反應設備研究進展[J].化工進展，2012，31（10）：2130-2136.

[20]鄒吉華，鄒吉紅，王志偉.熱解法處理生物質廢渣的最新技術[J].北方環境，2000（4）：58-60.

[21]馬元庚.介紹一種移動式炭化爐[J].林產化工通訊，1993（4）：24-26.

[22]劉寶慶，黃博林，鄭毅駿，等.一種廢木屑連續炭化爐：中國，201420615776.X[P].2015-01-28.

[23]Food And Agriculture Organization of the United Nation.Industrial Charcoal Making[M].Rome：Food &Agriculture org.，1986.

[24]Antal M J，Allen S G，Dai X，et al.Attainment of the theoretical yield of carbon from biomass[J].Ind.Eng.Chem.Res.，2000，39（11）：4024-4031.

[25]Lehmann J，Gaunt J，Rondon M.Bio-char sequestration in terrestrial ecosystems[J].Mitig.Adapt.Strat.Glob.，2006，11（2）：395-419.

[26]楊海平，陳漢平，晏蓉，等.溫度對生物質固定床熱解影響的研究明[J].太陽能學報，2007，28（10）：1152-1157.

[27]Fassinou W F，van de Steene L，Toure S，et al.Pyrolysis of Pinus pinaster in a two-stage gasifier：Influence of processing parameters and thermal cracking of tar[J].Fuel Process Technology，2009，90（1）：75-90.

[28]肖瑞瑞，陳雪莉，周志杰，等.溫度對生物質熱解產物有機結構的影響[J].太陽能學報，2010，31（4）：491-496.

[29]王秦超，盧平，黃震，等.生物質低溫熱解炭化特性的實驗研究[J].中國電機工程學報，2012，32（12）：121-126.

[30]Koufopanos C A，Papayannakos N，Maschio G，et al.Modelling of the pyrolysis of biomass particles.Studies on kinetics，thermal and heat transfer effects[J].Can.J.Chem.Eng.，1991，69（4）：907-915.

[31]Antal Michael Jerry，Croiset Eric，Dai Xiangfeng，et al.High-yield biomass charcoal[J].Energy &Fuels，1996，10（3）：652-658.

[32]王茹，侯書林，趙立欣，等.生物質熱解炭化的關鍵影響因素分析[J].可再生能源，2013，31（6）：90-95.

[33]江茂生，黃彪.木炭粉膠合制成型燃料炭的研究[J].林產化學與工業，2003，23（4）：79-82.

Research progress of charcoal production

HUANG Bolin，CHEN Xiaoge，ZHANG Yikun，ZHENG Yijun，LIU Baoqing

（Institute of Process Machinery，Zhejiang University，Hangzhou 310027，Zhejiang，China）

Abstract：Charcoal is widely used in industrial production and households.Charcoal production methods can be divided into three types according to different heating modes，namely internal heating，external heating and heating with recycle gas.In this paper，the research progress ofcharcoal production and equipmpent and theoretical study of carbonization technology improvement are summarized.Long residence time at a low temperature and then rising rapidly to a high temperature and standing for a period of time helps to increase yield and quality of charcoal as well as save time and energy.High moisture content and operation pressure can promote carbonization.Besides，pyrolysis at an elevated pressure can increase charcoal yield.Carbonization time will decrease with increasing feedstock size，however，charcoal yield will decrease as well.Finally the main problems existing in China’s charcoal production industry are lower level of industrialization，lacking theoretical research and standards for charcoal production and usage.Industrialization，high efficiency and standardization shall be the development trend of charcoal production.

Key words：charcoal;carbonization technology;production equipments;biomass;pyrolysis;renewable energy

基金項目：浙江省重點技術創新團隊計劃項目（2011R50005）。

收稿日期：2015-03-03;修改稿日期：2015-06-04。

DOI：10.16085/j.issn.1000-6613.2015.08.015

文章編號：1000–6613（2015）08–3003–06

文獻標志碼：A

中圖分類號：TK 6