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CN101903505B - 用于生产生物炭的设备和工艺 - Google Patents

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CN101903505B
CN101903505B CN200880013328XA CN200880013328A CN101903505B CN 101903505 B CN101903505 B CN 101903505B CN 200880013328X A CN200880013328X A CN 200880013328XA CN 200880013328 A CN200880013328 A CN 200880013328A CN 101903505 B CN101903505 B CN 101903505B
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Satou Tile Furnace Machine Co Ltd
Kinki University Nishikawa
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Abstract

用于以生物质为原料生产生物炭的设备和工艺，该生物炭可用作煤焦炭的替代燃料。该设备包括：粉碎装置，该粉碎装置用于粉碎由光合作用产生的生物质原料；加热装置，该加热装置用于加热到如下温度范围，即在该温度范围内，已粉碎生物质原料的半纤维素热解，从而呈现出粘结效应；加压装置，该加压装置用于在加热状态下加压到已粉碎生物质的木质素呈现出热固化反应的压力范围，并保持所述压力；以及冷却装置，该冷却装置用于在保持加压状态之后冷却。该设备还包括温度检测装置和调节装置，该温度检测装置设置在加热装置所加热区域的出口端，而该调节装置根据温度检测的结果判定反应终点并调节从加热转移到冷却的定时。

Description

用于生产生物炭的设备和工艺
技术领域
本发明总体涉及一种用于以光合作用产生的生物质作为原料生产生物炭的装置和工艺，该生物炭可用作煤焦炭的替代燃料。
背景技术
近年来，考虑到因二氧化碳含量增高而促进了全球变暖且预计化石燃料将耗尽，于是，可再利用的清洁能源以及生物质引起了人们的注意。
生物质通常是指除了化石燃料以外的可再利用的和生物的有机资源。通过将此生物质处理成碳化气体，能获得宝贵资源，例如热量、电能、碳化物等，并且将生物质作为废弃物处理有助于净化环境。此外，人们认为由于生物质是有机物，因此，生物质燃烧所产生的二氧化碳来自生物质生长过程中通过光合作用从空气吸收的二氧化碳，从而不会导致空气二氧化碳含量的增加。将此称作碳中和。因此，促进了生物质的利用。
另一方面，由于中国对钢铁需求的日益加快，生产煤焦炭的成本也增加，且对日本的铸造金属和铸铁生产商造成了巨大压力。因此，希望具备高硬度的固化燃料来替换生产铸造金属或铸铁的一部分煤焦炭，这能够利用生物质的碳中和特征来降低燃料成本并抑制空气中的二氧化碳。
作为将生物质处理为燃料的工艺，存在专利参考文献1(JP2003-129069A)中公开的生物质浆水的生产方法以及专利参考文献2(JP3613567B)中公开的将未处理垃圾和下水道垃圾转换成燃料的方法。
但是，专利参考文献1和专利参考文献2公开的发明均未涉及将生物质转换成固化燃料，且不能用作煤焦炭的替代品。
作为将生物质转换成固体燃料的方法，专利参考文献3公开了芯块生产工艺。
但是，根据专利参考文献3(JP52-101202A)公开的方法，所生产的芯块含水量较高，且其热值不足以替代煤焦炭。所生产的芯块其内保持空隙，导致空气(氧气)分散在芯块内部并缩短燃烧时间，并且粉碎的生物质之间不存在粘结，从而导致芯块硬度不够。
由此，难以使用所生产的芯块替代煤焦炭。
此外，作为将生物质转换成固体燃料的其他技术，存在将原料细化成小块并使其碳化的技术(专利参考文献4：JP2004-43517A)，并且存在生产体积能量密度和重量能量密度在高能量收益方面比木炭高的固体燃料的技术(专利参考文献5：JP2003-213273A)，以及存在生产提高木质生物质能量的可输送性的生物质半碳化压缩燃料的技术(专利参考文献6：JP2003*206490A)。专利参考文献4至6中公开的任意固体燃料不具有足以替代煤焦炭的很高热值，或不具有足够的硬度，因此难以利用那些固体燃料来替代煤焦炭。
发明内容
已针对如上所述问题做出本发明，且本发明的目的是提供一种生物炭生产设备以及用于生产生物炭的工艺，该生物炭使用由光合作用产生的生物质作为原料，并能被用作煤焦炭的替代燃料。
为解决以上问题，本发明提出了一种生物炭生产设备，包括：
粉碎装置，所述粉碎装置用于粉碎由光合作用产生的生物质原料；
加热装置，该加热装置用于将粉碎装置粉碎的生物质原料加热到如下温度范围，即在该温度范围内，已粉碎生物质原料的半纤维素热解，从而呈现出粘结效应；
加压装置，该加压装置用于在加热状态下将已粉碎生物质加压到已粉碎生物质的木质素呈现出热固化反应的压力范围，并保持该压力；以及
冷却装置，该冷却装置用于在保持加压状态之后冷却已粉碎生物质：
其中该设备还包括温度检测装置和调节装置，该温度检测装置设置在加热装置所加热区域的出口端，而上述调节装置根据温度检测的结果判定反应终点并调节从加热转移到冷却的定时。
只要温度计能利用速度来检测100至250℃的范围，以根据温度的结果精确地检测从加热转移到冷却的定时，则该温度检测装置可以是但不限于接触式的或非接触式的。
在此工艺中，为获得生物炭，而不超过工艺能量，优选加热装置的温度条件为115℃至230℃，而加压装置的压力条件为8MPa至25MPa，更加优选的是180℃至230℃和12MPa至19MPa。通过维持温度和压力一定时段，能获得生物炭。维持该压力和温度范围，直到根据温度检测结果判定反应终点并达到反应终点。
此处的反应终点是指热硬化反应点，在该热硬化反应点通过热分解已粉碎生物质的半纤维素以呈现出粘结效应使得生物炭达到目标硬度，从而允许木质素在保持其构架的状态下通过通过过热蒸汽(出现在活塞式挤出机的反应缸内部)在低温下反应，并(通过活塞式挤压装置)与固结效应相互作用。(热硬化反应因包含于木质素等内的酚类高分子间引起的反应激活点而进行。)
此外，该设备还包括：
活塞式挤出机，该挤压装置用于输入已粉碎生物质；以及
调节装置，该调节装置基于温度检测装置的结果判定反应终点，并调节活塞式挤出机的挤出速度；
其中所述加热装置和冷却装置设置在活塞式挤出机内，所述加热装置位于所述冷却装置的上游；并且所述温度检测装置设置在所述加热装置的下游。
该生物炭生产设备的特征在于，该设备具有：
填充容器，该填充容器具有多个穿过所述容器的填充部分；和
填充装置，该填充装置用于将所述粉碎装置粉碎的所述生物质原料填充到所述填充容器的所述填充部分内；以及
调节装置，该调节装置用于根据温度检测装置的结果判定反应终点并调节挤出速度；
其中填充容器的多个填充部分中所填充的生物质原料被顺序挤出到设置在生物质原料的挤出方向上的加热区域和冷却区域，所述温度检测装置位于加热和加压装置的生物质原料的挤出方向的最下游。
该生物炭生产设备还可包括：
成圆形设置的多个反应容器，所述反应容器包括所述加压装置、所述加热装置、所述冷却装置以及用于在冷却之后排出容纳物的排出装置；和
旋转装置，该旋转装置用于旋转沿着该圆的周边成圆形设置的所述多个反应容器；以及
调节装置，该调节装置用于根据温度检测装置的结果判定反应终点，并调节用于从加热转移到冷却的定时，以在所述旋转装置沿着该圆的周边旋转所述多个反应容器时且在所述反应容器完成一周旋转之前进行所述填充、加热、加压、冷却和排出。
该生物炭生产设备的特征还在于，该设备具有；
反应容器，所述反应容器具有护套，热媒或冷媒能经过该护套；
填充装置，所述填充装置用于将粉碎装置所粉碎的生物质原料填充到所述反应容器内；以及
活塞，所述活塞用于对所述圆筒形容器内的生物质原料进行加压；
其中热媒经过所述护套以用于加热，并且在所述活塞内维持加压状态时，离所述活塞最远地设置在圆筒形反应容器的端内侧的调节装置用于根据温度检测装置的结果判定反应终点，并调节经过所述护套的流体介质从热媒切换到冷媒的定时。
利用本发明的生物炭生产设备，能够生产具备60MPa至200MPa的最大抗压强度、18MJ/kg至23MJ/kg的最大热值、大约1.4的毛体积比重的生物炭，该生物炭能用作煤焦炭的替代燃料。
此外，如果分别由加热装置和加压装置实现的加热和加压状态的保留时间短，在没有完成反应的情况下生产生物炭，则如此生产的生物炭不具备足够的强度，这将遗留产品质量问题。另一方面，如果保留时间长，则在完成整个反应的情况下生产生物炭，这不会遗留产品质量问题，但用于生产生物炭的生产时间将比所需时间更长。
但是，通过在加热装置所加热区域的出口端处设置温度检测装置，根据温度检测结果判定反应终点，并调节从加热转移到冷却的定时，能够保持加热加压状态，直到完成反应。由此，能生产质量可靠的生物炭。另外，通过判定反应终点并调节从加热转移到冷却的定时，能使加热和加压状态的保留时间最小化。
附图说明
图1是第一实施例的生物炭生产设备的示意图。
图2是第二实施例的生物炭生产设备的示意图。
图3是第三实施例的生物炭生产设备的示意图。
图4是第四实施例的生物炭生产设备的示意图。
图5是根据第三和第四实施例的反应容器70附近的侧视图。
具体实施方式
在用于生产根据本发明的生物炭的设备和工艺中，将生物质用作生产生物炭的原料，该生物质是光合作用产生的生物质原料。该生物质可以是木质物质、草木、农作物、厨房废弃物等。
在本发明中，生物质是如下各种类型的生物质，这种生物质利用吸收来自根部的水和空气中的二氧化碳在阳光中由光合作用产生并形成诸如糖类、纤维素和木质素的有机物。
下文将参照附图详细描述本发明的优选实施例。但是应指出，除非特别说明，只应将实施例中的组成部分的尺寸、材料、相对位置等解释为说明性的，而非限制本发明的范围。
[第一实施例]
图1是第一实施例的生物炭生产设备的示意图。
在作为原料的生物质的含水量被控制为5％至10％之后，生物质通过粉碎装置、例如混合器粉碎成具有3mm以下粒径的生物质，并供给到受料漏斗23。
未处理的生物质保持过多的空隙并具有小的热量接收表面，这对热处理来说并不理想。因此，重要的是在供给到受料漏斗23之前粉碎生物质，以实现均一处理。
通过螺旋挤压机21、22对供给到受料漏斗23的生物质原料进行挤压，并将其输送到安装有活塞20的活塞式挤出机10。活塞式挤出机10构造有三个区域：热反应区域11、冷却区域12以及压力调节区域13。
在活塞式挤出机10中，不仅活塞20挤压生物质原料，而且通过PIC(压力接口控制器)24控制挤压活塞18的扭矩来将设置于压力调节区域13的液压缸25的压力调节为8MPa至25MPa，更优选为12MPa至19MPa。
首先将输送至活塞式挤出机10的生物质原料供给到热反应区域11。在热反应区域中，将生物质原料加热至115℃至230℃，优选为180℃至230℃。在此实施例中，热反应区域11中的热量由电加热器14实现，以通过TIC(热敏电阻器接口控制器)16控制的热源15调节缸体外表面的温度(当缸体的热传递损失为α时调节为115+α至230+α(℃))来将热反应区域11的缸体内部的温度加热到115℃至230℃(优选为180℃至230℃)。然而，只要将外表面加热到115℃至230℃，优选180℃至230℃，则加热热反应区域11的外表面的方法是不重要。例如，温度被调节为115℃至230℃(优选为180℃至230℃)的油槽可经过热反应区域11的缸体，或者热反应区域11的缸体可由护套覆盖，温度已调节为115℃至230℃(优选为180℃至230℃)的热媒(例如硅油、蒸汽以及高压加热水)经过该护套。
基本上，在热反应区域11中，在115℃至230℃以及8MPa至25MPa(优选为180℃至230℃以及12MPa至19MPa)的条件下进行生物质的加热以及压成型。
通过在上述条件下进行加热和压成型，能获得具有高硬度和高热值的生物炭。通过在115℃至230℃(优选为180℃至230℃)下加热生物质，作为生物质原料的主要成分之一的半纤维素被热解，并且木质素在保持其构架的情况下通过活塞式挤出机10中的过热蒸汽在低温下反应，并与固结效应相互作用，借此增强硬度。
此外，作为本发明的特征构造，红外辐射温度计19设置在热反应区域11的出口端，这使得温度计能测量热反应区域11出口端处的缸体的中心部分的温度。如此构造而使得可根据缸体中心部分处所测量的温度来调节活塞20的挤出速度。这样，能优化热反应区域11中的保留时间，即生物质留在加热和加压状态中的持续时间，借此提高生产率并生产可靠质量的产品。
在热反应区域11中进行加热和压成型之后，由活塞20挤压热反应区域11内生产的生物炭，以传送到冷却区域12。在冷却区域12中，将生物质材料冷却到40℃至50℃以下的范围。在本实施例中，借助鼓风机17通过吹扫空气而在冷却区域12中进行冷却，但只要将空气冷却区域12的外表面冷却到40℃至50℃以下的范围，能采用任何方法。例如，冷却区域12中缸体的外周可由护套覆盖，温度调节至40℃至50℃以下的冷媒能经过该护套。如果冷却温度高于上述温度，则半纤维素的粘着效应增强，致使降低产品的硬度。
优选冷却时长大约为30至60分钟。如果快速冷却生物炭，则会致使所生产的生物炭的表面破裂。
在冷却区域12中冷却生物质材料之后，在冷却区域12中冷却的生物炭由活塞20经过压力调节区域13移动到活塞式挤出机10的出口端，以被设置在活塞式挤出机10的出口端的切割机26切割成所需尺寸，从而获得生物炭产品。
[第二实施例]
图2是第二实施例的生物炭生产设备的示意图。
将生物质的含水量调节为5％到10％，然后通过粉碎装置、例如混合器来粉碎生物质，以将粒度调节为3mm以下，优选为0.1mm以下，接着将其供给到受料漏斗33。
未处理的生物质保持过多的空隙并具有小的热量接收表面，这对热处理来说并不理想。因此，重要的是在供给到受料漏斗33之前粉碎生物质，以实现均一处理。
通过螺旋挤出机33a将供给到受料漏斗33的生物质原料填充到用于原料的填充匣31的两个填充部分31a和31b。在该实施例中，填充匣31包括两个填充部分，但一个填充匣可具有任意所需的填充部分。填充有原料的填充匣31安装在包括两个多活塞32和34的多液压系统内。
多液压系统构造成使得多活塞34固定，而多活塞32可移动，以便填充在填充匣31的填充部分31a和31b中的生物质由设置在多活塞32中的缸体32a和32b挤压。此外，通过PIC43将进口侧处的多活塞32的压力调节为8MPa至25MPa，优选12MPa至19MPa；而通过PIC42和ΔPIC44来调节出口侧处的多活塞34的压力，以使得挤压多液压系统中的生物质原料时，出口侧处的多活塞34与入口侧处的多活塞32之间的压差为0.1MPa至1.0MPa，且出口侧处的多活塞34的压力低于入口侧处的多活塞32的压力。当多液压系统中的生物质材料停留而不受挤压时，通过PIC42和ΔDPIC44调节出口侧处的多活塞34的压力，以使得出口侧处的多活塞34与入口侧处的多活塞32之间的压差为0MPa。
填充于原料匣31的填充部分31a和31b内的生物质原料由缸体32a和32b挤压，并穿过油槽35中的通道。在油槽中，生物质原料被加热至115℃至230℃，优选为180℃至230℃。通过连续地将油从油槽35吸到温加温槽36来调节油槽35中的油温，通过TIC37调节加热器39的热源38以对温加温槽36的内部进行保温来将油槽的温度调节为115℃至230℃(优选为180℃至230℃)。在此实施例中，油槽用于将温度调节为115℃至230℃(优选为180℃至230℃)，但只要能将原料加热为115℃至230℃(优选为180℃至230℃)，加热方法可以是借助流体的热传递、电阻加热、高频加热和辐射加热的任意一种。
简言之，在油槽35中的通道内，在115℃至230℃以及8MPa至25MPa(优选为180℃至230℃以及12MPa至19MPa)的条件下进行生物质的加热以及压成型。
通过在上述条件下进行加热和压成型，能获得具有高硬度和高热值的生物炭。通过在115℃至230℃(优选为180℃至230℃)的温度下加热生物质，作为生物质原料的主要成分之一的半纤维素被热解，且在木质素保持其构架的情况下通过通道中的过热蒸汽在低温下反应，并与固结效应相互作用，借此增强硬度。
此外，作为本发明的特征构造，温度传感器末端设置在油槽35的出口端，这使得能测量位于油槽35出口端的通道中心部分的温度。如此构造而使得可通过调节出口端处的多活塞34与入口端处的多活塞32之间的压差来调节挤出速度。这样，能优化在油槽35的区域内的保留时间，由此提高生产率，并生产质量可靠的产品。
在油槽35中加热和压成型之后，通过活塞32和34生产的生物炭被挤压并传送到冷却区域，在该冷却区域中，通过鼓风机41来冷却生物炭。通过鼓风机41将生物质原料冷却到40℃至50℃以下的范围。在本实施例中，由鼓风机41通过吹扫空气来进行冷却，但只要将生物质原料冷却到40℃至50℃以下的范围，能采用任意方法。如果冷却温度高于上述温度，则半纤维素的粘着效应增强，致使降低产品的硬度。
优选冷却时长大约为30至60分钟。如果快速冷却生物炭，则会致使所生产的生物炭的表面破裂。
由鼓风机41冷却的生物炭由活塞32和34挤压，并成为生物炭产品。
[第三实施例]
图3是第三实施例的生物炭生产设备的示意图。
在将生物质的含水量调节为5％至10％之后，通过粉碎装置、例如混合器将生物质的粒径粉碎为3mm以下，优选为0.1mm以下，并将生物质供给到受料漏斗53。根据生物质的种类，在调节含水量之前可能需要干燥和/或粉碎。
未处理的生物质保持过多的空隙并具有小的热量接收表面，这对热处理来说并不理想。因此，重要的是在供给到受料漏斗53之前粉碎生物质，以实现均一处理。
通过压缩成型机52将供给到受料漏斗53的生物质成型为体积密度为0.9至1.0的圆柱形芯块。
通过伸杆54将成型为圆柱形芯块的生物质材料安装到五十个反应容器70中的一个内，这些反应容器成圆形设置在压缩反应装置51上。
图5是反应容器70附近的侧视图。将成型为圆柱形芯块的生物质装入反应容器70，并通过上液压缸71将生物质加压和压缩为8MPa至25MPa，更优选为12MPa至19MPa。反应容器70和上液压缸71在保持8MPa至25MPa(优选为12MPa至19MPa)的压力的状态下旋转，并移动到图3所示的热反应区域56。通过供应管81a连续地将热媒供应到设置在反应容器70外周上的护套79，并通过排出管82a连续地排出热媒，能够在热反应区域56中进行加热，从而将生物质加热到115℃至230℃，优选为180℃至230℃。在此方法中，优选在上缸体71的底部以及反应容器70的底部设置金属板77和78，所述金属板由具备高导热率的材料、例如银和铜制成，从而使得热传递更容易通过护套79到达反应容器70的内部。
基本上，在热反应区域56中，在115℃至230℃以及8MPa至25MPa(优选为180℃至230℃以及12MPa至19MPa)的条件下对生物质进行加热以及压成型。
通过在上述条件下进行加热和压成型，能获得具有高硬度和高热值的生物炭。通过在115℃至230℃(优选为180℃至230℃)的温度下加热生物质，作为生物质原料的主要成分之一的半纤维素被热解，且木质素在保持其构架的情况下通过反应容器70中的过热蒸汽在低温下反应，并与固结效应相互作用，借此增强硬度。
此外，作为本发明的特征构造，温度传感器末端83设置于反应容器70的下端，这使得温度传感器末端能测量同样作为缸体中心部分的反应容器下端的温度。通过根据所测量的温度优化反应容器的转速，能优化反应容器70在热反应区域56中的保留时间，借此提高生产率，并生产可靠质量的产品。
在热反应区域56中加热和压成型之后，反应容器旋转并维持8MPa至25MPa的加压状态，且移动到图3所示的冷却区域57。能够在热反应区域56与冷却区域57之间设置绝缘部分，该区域不会执行加热或冷却的任何一个。能以与热反应区域56类似的方式，即，经由供应管81a将冷媒连续地供应到设置在反应容器70外周上的护套79，并经由排出管82a排出冷媒，能够在冷却区域57中实现冷却，从而将生物质冷却为40℃至50℃。如果冷却温度高于上述温度，则半纤维素的粘着效应增强，致使降低产品的硬度。
优选冷却时长大约为30至60分钟。如果快速冷却生物炭，则会致使所生产的生物炭的表面破裂。
在冷却区域57中冷却之后，反应容器70进一步旋转，并移动到产品排出传送器55的位置，反应容器70的下部打开，生物炭的圆柱形芯块由上液压缸71挤压并排出到位于反应容器70下方的产品排放传送器，并由产品排放传送器55排放到后续工艺，例如包装和运输。
[第四实施例]
图4是第四实施例的生物炭生产设备的示意图。
在将生物质的含水量调节为5％至10％之后，通过粉碎装置、例如混合器将生物质的粒径粉碎为3mm以下，优选为0.1mm下，并将其供给到受料漏斗61。
未处理的生物质保持过多的空隙并具有小的热量接收表面，这对热处理来说并不理想。因此，重要的是在供给到受料漏斗61之前粉碎生物质，以实现均一处理。
供给到受料漏斗61的生物质原料在行进通道64上行进，以通过用于原料的输入孔62供给到反应容器70内。行进通道64优选为密封管式传送器，以防止生物质材料暴露于外界。
此实施例的反应容器与第三实施例的反应容器相同。由此，本文使用图5同样是为了说明反应容器。
在将生物质材料输入到反应容器70的过程中，首先打开上门76b，通过输入孔62从行进通道64将已粉碎生物质供给到输入容器73内，直到已粉碎生物质到达用于检测已粉碎生物质位置的位置检测传感器。然后，关闭上门76b，打开下门76，以使反应容器填充一定量的已粉碎生物质。
通过上液压缸71将输入到反应容器70的生物质原料加压并压缩为8Mpa至25MPa(优选12Mpa至19MPa)。当反应容器70和上液压缸71保持在8Mpa至25MPa(优选为12Mpa至19MPa)的压力的状态下时，通过供应管81a连续地将热媒供应到设置在反应容器70外周上的护套79，并通过排出管82a连续地排出热媒，能够在热反应区域56中进行加热，从而将生物质加热到115℃至230℃，优选为180℃至230℃。在此方法中，优选在上缸体71的底部以及反应容器70的底部设置金属板77和78，所述金属板由具备高导热率的材料、例如银和铜制成，从而使得热传递更容易通过护套79到达反应容器70的内部。
基本上，在热反应区域56中，在115℃至230℃以及8MPa至25MPa(优选为180℃至230℃以及12MPa至19MPa)的条件下对生物质进行加热以及压成型。
通过在上述条件下进行加热和压成型生物质材料，能获得具有高硬度和高热值的生物炭。通过在115℃至230℃(优选为180℃至230℃)的温度下加热生物质，作为生物质原料的主要成分之一的半纤维素被热解，且木质素在保持其构架的情况下通过反应容器70中的过热蒸汽在低温下反应，并与固结效应相互作用，借此增强硬度。
此外，作为本发明的特征构造，温度传感器末端83设置在反应容器70的下端，这使得温度传感器末端能测量同样作为缸体中心部分的反应容器下端的温度。通过根据所测量于的温度优化反应容器的转速，能优化加热时长，借此提高生产率，并生产可靠质量的产品。
在加热和压成型之后，通过将所有热媒与冷媒替换来冷却反应容器，以将生物质冷却到40℃至50℃，同时保持8MPa至25MPa的加压状态。如果冷却温度高于上述温度，则半纤维素的粘着效应增强，致使降低产品的硬度。
优选冷却时长大约为30至60分钟。如果快速冷却生物炭，则会致使所生产的生物炭的表面破裂。
冷却之后，反应容器70的下部打开，并且生物炭的圆柱形芯块通过上液压缸71挤压并排放到反应容器70的下部，由此制成产品。
工业实用性
本发明能够优选地应用于短时间内制造质量可靠的能替代煤焦炭的生物炭的生产设备及其方法。

Claims (5)

1.一种生物炭生产设备，包括：
粉碎装置，所述粉碎装置用于粉碎由光合作用产生的生物质原料；
加热装置，所述加热装置用于将所述粉碎装置粉碎的所述生物质原料加热到如下温度范围，在所述温度范围内所述已粉碎生物质原料的半纤维素热解，从而呈现出粘结效应；
加压装置，所述加压装置用于在加热状态下将所述已粉碎生物质加压到所述已粉碎生物质的木质素呈现出热固化反应的压力范围并保持所述压力；以及
冷却装置，所述冷却装置用于在保持加压状态之后冷却所述已粉碎生物质；
其中所述设备还包括温度检测装置和转移定时调节装置，所述温度检测装置设置在所述加热装置所加热的区域的出口端，而所述转移定时调节装置用于根据温度检测的结果判定反应终点并调节从加热转移到冷却的定时。
2.根据权利要求1所述的生物炭生产设备，还包括：
活塞式挤出机，所述挤出机用于输入所述已粉碎生物质；以及
挤出速度调节装置，所述挤出速度调节装置基于所述温度检测装置的结果判定反应终点，并调节所述活塞式挤出机的挤出速度；
其中所述加热装置和冷却装置设置在所述活塞式挤出机内，所述加热装置位于所述冷却装置的上游；并且所述温度检测装置设置在所述加热装置的最下游。
3.根据权利要求1所述的生物炭生产设备，还包括：
填充容器，所述填充容器具有穿过所述容器的多个填充部分；和
填充装置，所述填充装置用于将所述粉碎装置粉碎的所述生物质原料填充到所述填充容器的所述填充部分内，其中所述填充容器的所述多个填充部分中所填充的生物质原料被顺序挤出到设置在所述生物质原料的挤出方向上的加热区域和冷却区域，所述温度检测装置位于所述加热装置和所述加压装置的所述生物质原料的挤出方向的最下游；以及
挤出速度调节装置，所述挤出速度调节装置用于根据所述温度检测装置的结果判定反应终点并调节挤出速度。
4.根据权利要求1所述的生物炭生产设备，还包括：
成圆形设置的多个反应容器，所述反应容器包括所述加压装置、所述加热装置、所述冷却装置以及用于在冷却之后排出容纳物的排出装置；和
旋转装置，所述旋转装置用于旋转沿着所述圆的周边成圆形设置的所述多个反应容器；并且
其中所述转移定时调节装置用于根据所述温度检测装置的结果判定反应终点，并调节用于从加热转移到冷却的定时，以在所述旋转装置沿着所述圆的周边旋转所述多个反应容器的同时在所述反应容器完成一周旋转之前进行所述填充、加热、加压、冷却和排出。
5.根据权利要求1所述的生物炭生产设备，还包括：
反应容器，所述反应容器具有护套，热媒或冷媒能经过所述护套；
填充装置，所述填充装置用于将粉碎装置所粉碎的生物质原料填充到所述反应容器内；以及
活塞，所述活塞用于对所述圆筒形容器内的生物质原料进行加压；
其中热媒经过所述护套以用于加热，并且在所述活塞内维持加压状态时，离所述活塞最远地设置在圆筒形反应容器的端内侧的切换定时调节装置用于根据所述温度检测装置的结果判定反应终点，并调节经过所述护套的流体介质从热媒切换到冷媒的定时。
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