碎木屑

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木屑是通過切割或削除較大的木材，如樹木、樹枝、伐木剩餘物、樹樁、樹根和木材廢料而形成的小到中等大小的木片。

木屑可作為生物質固體燃料，也是生產木漿的原料。它們還可以用作園藝、景觀和生態系統恢復的有機覆蓋物；在反硝化生物反應器中；並作為蘑菇栽培的基質。

製造木屑片的過程稱為削片，使用木屑削片機完成。切削後形成的木屑類型取決於所用木材削片機的類型及所使用材料。木屑品種包括：森林木屑（來自森林地區）、木材木屑（來自未經處理的木材殘渣、回收木材和邊角料）、鋸切殘屑木屑（來自鋸木廠殘渣）和短周期林木木屑（來自能源作物）。

## 原料

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木屑的原材料可以是紙漿木材、廢舊木材和來自農業、園林綠化、伐木和鋸木廠的剩餘木材。木屑也可以用剩餘的林業材料生產，包括樹冠、樹枝、滯銷材料或尺寸過小的樹木。

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林業作業提供了木屑生產所需的原材料。幾乎任何樹木都可以轉化為木屑，但是，用於生產木屑的木材的類型和質量在很大程度上取決於市場。例如，軟木樹種比硬木樹種更適合用作木屑，因為它們密度較低且生長速度更快。

## 生產

木材削片機是一種用於將木材切割成更小碎片的機器。削片機有幾種類型，每種都有不同的用途，取決於木片的加工類型。

### 紙漿和造紙業

用於化學紙漿的木屑必須尺寸相對均勻，並且不含樹皮。最佳尺寸隨木材種類的不同而不同。重要的是要避免損壞木質纖維，因為這對紙漿的特性很重要。對於圓木來說，最常見的是使用盤式削片機。圓盤的典型尺寸是直徑2.0-3.5米，厚度10-25厘米，重量可達30噸。圓盤上裝有4-16把刀，用1/2-2兆瓦的電機驅動。鼓式削片機通常用於處理來自鋸木廠或其他木材工業的殘餘木材。

### 運輸方式

移動木片有四種可能的方法：氣動、傳送帶、帶直接滑槽的料斗和批處理系統（手動輸送）。

## 木材削片機的種類

### 盤式

盤式木材削片機有一個由鋼製成的飛輪和帶槽盤的切碎刀片。當材料通過滑槽時，刀片會切開木材。位於削片機喉部的刀子以相反的方向切割木材。這種設計不像其他樣式那樣節能，但能生產出形狀和大小一致的木屑。

### 鼓式

鼓式木材削片機有一個旋轉的平行邊鼓，連接到發動機上，並在水平方向上安裝了強化鋼刀片。木材在重力和滾筒的旋轉作用下被吸入滑槽，在那裡被鋼製刀片打碎。滾筒式噪音大，產生的木屑不均勻，但比圓盤式更節能。

### 螺杆式

螺旋式木材削片機包含一個圓錐形螺旋形刀片{需要引用}。刀片旋轉設置為與開口平行，因此木材通過螺旋運動被拉入削片機。螺旋式，也稱為高扭矩滾筒，由於安靜、易於使用且比盤式和滾筒式更安全，因此在住宅中很受歡迎。

## 應用

木屑主要用作技術木材加工的原材料。在工業上，由於化學性質的不同，對樹皮碎片的加工往往是在原木剝皮後進行分離。

### 木漿

只有樹木的心材和邊材對製造紙漿有用。樹皮含有相對較少的有用纖維，並被移除，用作燃料以提供蒸汽供紙漿廠使用。大多數製漿過程需要將木材切碎並篩選，以提供尺寸均勻的木屑。

### 地膜

木屑也被用作景觀和花園的覆蓋物，用於保護水源、控制雜草、減少和防止土壤侵蝕。當作為地膜使用時，木屑至少有三英寸厚。它在園藝方面的聲譽好壞參半。

它已被推廣用於棲息地恢復項目中。隨著夯實的碎木頭的分解，它可以改善土壤結構、滲透性、生物活性和土壤的營養供應。

### 遊樂場鋪裝

木屑不符合美國測試和材料協會用作遊樂場鋪面材料的標準，並且自 2011 年起在美國用作遊樂場鋪面是非法的，根據美國司法部指南未獲得 ADA 批准。

### 燒烤

木屑也可以用來為烤肉和蔬菜注入味道，增強煙燻的味道。根據想要的味道類型，可以使用幾種不同種類的木材。對於溫和、甜美的水果味，可以使用蘋果木，而山核桃木可以提供煙燻的、類似培根的味道。其他不同類型的木材使用的是櫻桃，介殼岩和山核桃。

### 反硝化木片生物反應器

木屑可以裝入「反硝化木屑生物反應器」，幾十年來，作為一種新興的生物技術，它通過去除硝酸鹽來處理農業廢水。這是一個地下系統，由微生物利用碳源（作為電子供體）進行反硝化作用，將硝酸鹽還原成無害的氮氣。反硝化木片生物反應器的建設和運行成本低，使用壽命相對較長，可達15年。近年來，人們對這種技術的興趣越來越大，並已擴展到採礦業。

2013年的一項實驗表明，在啟動70天後，以5升/平方米/天的速度裝載液體豬糞的木片堆在一個月後平均去除90%的硝酸鹽。然而，如果環境條件不支持完全的反硝化，可能會產生不良的溫室氣體，例如一氧化二氮氣體和甲烷。

### 燃料

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木屑在傳統上被用作空間供暖的固體燃料，或在能源工廠中用於從可再生能源中產生電力。在歐洲和大多數國家，森林碎片的主要來源是伐木剩餘物。預計樹樁和圓木的份額在未來會增加。截至2013年，歐盟在目前2018年的條件下，包括森林的可持續利用以及為傳統林業部門提供木材，可用於能源的生物質潛力估計為。地面生物量：277 百萬立方米3，總生物量為 585 萬立方米。

較新的供暖燃料系統使用木屑或木屑顆粒。木屑的優勢是成本，木屑顆粒的優勢是可控的燃料價值。木屑在自動加熱系統中的使用基於強大的技術。

在小型工廠燃燒 木屑時，木屑的大小、含水量和製作 木屑的原料尤為重要。遺憾的是，目前確定木屑分數的標準並不多。然而，截至2018年3月，美國國家標準協會批准了AD17225-4木屑加熱燃料質量標準。該標準的全稱是：ANSI/ASABE AD17225-4:2014 FEB2018 固體生物燃料-燃料規格和等級—Part 4: Graded wood chips。一種常見的晶片類別是GF60，通常用於小型工廠，包括小型工業、別墅和公寓樓。「GF60」被稱為「細，干，小晶片」。對GF60的要求是，含水率在10-30%之間，木屑的分量分布如下。0-3.5毫米：<8%，3.5-30mm：<7%，30-60毫米：80-100%，60-100毫米：<3%，100-120毫米：<2%。

一立方米的能量含量通常高於一立方米的原木，但根據水分的不同會有很大變化。濕度是由原材料的處理決定的。如果樹木在冬季被砍伐並在夏季被晾乾（樹皮上有茶葉，並被覆蓋，使雨水無法到達），然後在秋季被削掉，木片的水分含量大約為20-25%。那麼，能量含量約為3.5-4.5kWh/kg（約150-250公斤/立方米）。

燃煤電廠已經被改造為使用木屑運行，這是相當直接的做法，因為它們都使用相同的蒸汽輪機熱機，而且木屑燃料的成本與煤相當。

固體生物質是解決能源危機和氣候變化問題的一種有吸引力的燃料，因為這種燃料價格適中，來源廣泛，接近碳中和，因此就二氧化碳（CO2）而言是氣候中和的，因為在理想情況下，只有在樹木生長過程中吸入並儲存在木材中的二氧化碳會再次釋放到大氣中。

#### 廢物和排放

與煤炭和核燃料的固體廢物處理問題相比，木片燃料的廢物處理問題沒有那麼嚴重；在2001年的一項研究中，木片燃燒產生的飛灰有28.6毫克鎘/公斤乾物質。與燃燒秸稈產生的飛灰相比，鎘的結合程度更高，只有少量的鎘浸出。它被標示為一種氧化鎘的形式，即矽酸鎘（CdSiO3）；作者指出，長期在農業或森林土壤中添加它，可能會造成鎘的積累問題。

與煤一樣，木材燃燒是已知的汞排放源，特別是在北方氣候的冬季。汞既是氣態的元素汞（特別是在燃燒木粒時）或氧化汞，在使用未經處理的木材時又是固態的PM2.5微粒物質。

當木材燃燒用於空間取暖時， 1,3-丁二烯、苯、甲醛和乙醛（疑似或已知致癌化合物）的室內排放量會增加。據估計，在發達國家，接觸木柴煙霧後這些物質的癌症風險很低。

某些燃燒木屑的技術會產生生物炭——實際上是木炭——它既可以用作木炭，也可以返回土壤，因為木灰可以用作富含礦物質的植物肥料。後一種方法可以產生有效的負碳系統，並作為一種非常有效的土壤改良劑，增強貧瘠土壤中的水分和養分保留。

#### 固體燃料的自動化處理

與製造的木質顆粒光滑、均勻的形狀不同，木屑的大小不一，而且經常與樹枝和鋸末混合。這種混合物在小的進料機制中卡住的機率更高。因此，遲早會發生一個或多個卡住的情況。這降低了系統的可靠性，同時也增加了維護成本。儘管一些顆粒爐製造商可能會說，對木屑有經驗的研究人員說，它們與顆粒爐中使用的2英寸（5厘米）的螺旋槳不兼容。

#### 與其他燃料的比較

木屑與木質顆粒相似，在移動和處理方面比帘子木更容易實現自動化，特別是對於較小的系統。木片的生產成本低於木質顆粒，後者必須在專門的設施中加工。雖然避免了與精煉有關的成本，但木片的低密度和高水分含量降低了它們的熱值，大大增加了產生同等熱量所需的原料。更大的物理體積要求也增加了卡車運輸、儲存和/或運輸木材的費用和排放影響。

木屑的價格比繩木便宜，因為採伐速度更快，自動化程度更高。木屑的供應量更大，部分原因是一棵樹的所有部分都可以被削掉，而小的樹枝和樹杈則需要大量的勞動力來轉化為繩木。繩木通常需要經過 "調味 "或 "乾燥"，然後才能幹淨有效地燃燒。另一方面，木屑系統通常被設計為清潔和有效地燃燒水分含量非常高的 43–47%（濕基）的「綠色木屑」。（參見氣化和木氣）

## 環境方面

與傳統的木材採伐相比，木片採伐對環境的影響更大，因為移除了更大比例的生物質。增加木屑的使用會對木屑所在森林的穩定性和長期生長產生負面影響。例如，砍伐森林中的樹木已被證明會增加生態系統中植物養分和有機物質的流失，從而減少土壤中的養分和腐殖質含量。平衡木片採伐的負面影響的一種選擇是將木片灰返回森林，這樣可以將一些損失的養分恢復到土壤中。

如果木片是作為可持續林業實踐的副產品收穫的，那麼這被認為是可再生能源的來源。

從理論上講，與短周期矮林相比，整樹碎片收穫的太陽能效率不高；然而，它可以是一種節能且低成本的收穫方法。

### 廢物處理

木片和樹皮片可用作城市可生物降解廢物（尤其是生物固體）的工業堆肥中的填充劑。

### 森林防火

木片採伐可與建造人造防火帶協同使用，這些防火帶可用作防止野火蔓延的屏障。灌木叢是砍伐的理想場所，較大的樹木可能會留在原地以遮蔽森林地面並降低燃料積累的速度。

## 市場產品、供求關係

### 美國

木片成本通常取決於與交貨點的距離、材料類型（如樹皮、鋸木廠殘渣或整棵木片）、其他市場的需求以及木材燃料的運輸方式等因素。通過卡車直接運送到（動力裝置）站的晶片比通過鐵路車運送的晶片便宜。價格範圍通常在每（濕）噸交付 18 美元至 30 美元之間。

2006 年，東北地區的價格為每濕噸 15 美元和 30 美元。

在2008年之前的20年裡，南部各州的價格在60-70美元/乾燥公噸之間波動，西北地區的價格在60美元/公噸至160美元/公噸之間波動。

### 加拿大

自定居初期以來，木屑一直被用作加拿大單戶住宅的取暖來源，但石油和天然氣的開發大大減少了它的使用。大部分木屑的使用是通過學校、醫院和監獄等設施。由於高電費和聯邦政府的補貼，愛德華王子島 (PEI) 擁有最多的木屑工廠。新斯科舍省有一個 2.5 兆瓦的木屑燃燒系統，該系統為一家紡織廠提供電力，還有一個系統為一家家禽加工廠、兩家醫院和一所農業學院提供電力。

新不倫瑞克大學運行一個木屑燃燒爐系統，為大學、幾個工業建築、一個公寓樓和一家醫院供熱。由於水電費低，魁北克省使用木屑取暖的情況不多，但一個小鎮正在使用木屑作為道路鹽的替代品來處理冰雪路面。EMC3技術公司於2017年11月開始為該鎮生產塗有氯化鎂的木屑，並聲稱它能在零下30攝氏度保持牽引力，而普通道路鹽在零下15攝氏度。在安大略省，經營木屑業務的有布羅克維爾的一所大學，安大略省北部的幾所中學，以及佩塔瓦瓦國家林業研究所的一個木屑燃燒鍋爐。在20世紀80年代末，安大略省政府與聯邦政府一起資助在鋸木廠旁邊建造三個聯合發電站。第一個工廠於1987年在查普勞建成，隨後於1989年在科克倫建成，最大的一個工廠於1991年在柯克蘭湖建成。

### 歐洲

在幾個樹木繁茂的歐洲國家（例如奧地利、芬蘭、德國、瑞典）木片正成為家庭住宅和大型建築物的替代燃料，因為木片的來源豐富，從而降低了燃料成本。歐盟正在 2007-2011 年歐盟森林行動計劃中推廣用於能源生產的木片。歐盟木片的總長期潛力估計為 913 萬立方米3 .

### 日本

木屑在日本用於造紙工業。為此，從美國和澳大利亞等國家進口了大量軟木片。

## 外部連結

- Commercial Heating Installations
- Vermont Heat Research – An Experimental (inverted downdraft) Woodchip Furnace