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生物質能源利用:秸稈燃料化之固化成型技術解析 

發布時間:2018/05/23
生物質能源利用:秸稈燃料化之固化成型技術解析

  秸稈是重要的農副產品,也是重要的生物資源。我國農作物秸稈資源豐富,將這些廢棄的資源綜合利用起來,是減輕環境污染、增加農民收入和實現農業可持續發展的生態工程,對實現中國全面建設社會主義新農村具有重大的現實意義和深遠意義。

  據介紹,現階段秸稈主要有5個方面的利用途徑:作為肥料化利用、作為飼料化利用、作為燃料化利用、作為原料化利用、作為基料化利用,簡稱“五料化”利用。

秸稈資源新型能源化利用情況

  我們常說的秸稈燃料化利用,就是利用木質素充當粘合劑將松散的秸稈等農林剩余物擠壓成顆粒、塊狀和棒狀等成型燃料,具有高效、潔凈、點火容易、二氧化碳零排放、便于貯運和運輸、易于實現產業化生產和規模應用等優點,是一種優質燃料,可為農村居民提供炊事、取暖用能,也可以作為農產品加工業(糧食烘干、蔬菜、煙葉等)、設施農業(溫室)、養殖業等不同規模的區域供熱燃料,另外也可以作為工業鍋爐和電廠的燃料,替代煤等化石能源。

  秸稈燃料化利用技術流程

  農林廢棄物的固體成型技術按生產工藝分為粘結成型、壓縮顆粒燃料和熱固體成型工藝,可制成棒狀、塊狀、顆粒狀等各種形狀,固體成型的工藝流程主要是將回收的農作物秸稈粉碎、堆放軟化(含水率控制在15-35%之間)、經上料機將物料送進生物質燃料成型機內模壓成型、冷卻、定量包裝。

  秸稈燃料化利用技術操作要點

  1.干燥:生物質的含水率在20%~40%之間,通過自然晾曬或烘干方法進行干燥,滾筒干燥機進行烘干,將原料的含水率降低至8%~10%。原料太干,壓縮過程中顆粒表面的碳化和龜裂有可能會引起自燃;而原料水分過高時,加熱過程中產生的水蒸汽就不能順利排出,會增加體積,降低機械強度。

  2.粉碎:秸稈類原料需通過粉碎機進行粉碎處理,通常使用錘片式粉碎機,粉碎的粒度由成型燃料的尺寸和成型工藝所決定。

  3.調濕:加入一定量的水分后,可以使原料表面覆蓋薄薄的一層液體,增加粘結力,便于固體成型。

  4.成型:生物質通過固體成型,一般不使用添加劑,此時木質素充當了粘合劑。

  秸稈燃料化利用注意事項

  1.與煤相比,生物質具有較高的揮發分含量。農作物秸稈中的揮發分一般在76%~86%之間,其存儲了超過三分之二的熱量,且一般在200~300℃時開始析出。如果此時無法提供足夠的助燃空氣,則未燃盡的揮發分被氣流帶出,形成黑煙,傳統的燃煤鍋爐設計方法和操作規程并不適合于農作物秸稈。

  2.灰分含量高。由于秸稈類生物質中的灰分含量通常較高,因此,顆粒燃料的灰分沉積速度一般大大超過煤的燃燒,有的甚至超出煤炭大約一個數量級。此外,積灰中通常存在大量的KCl等氯化物,也是需要注意的一個問題。

  3.結渣現象嚴重。在秸稈生長過程中,會吸收包含了一定含量的堿金屬元素(包括K、Na、Cl、S、Ca、Si、P等),其以鹽或者氧化物的形式存在于生物質機體內部或者灰分等雜質中。當秸稈類生物質固體成型燃料燃燒時達到的溫度遠遠高于灰熔點溫度范圍,導致爐底的秸稈灰在800~900℃時就開始軟化,溫度過高時灰分會全部或者部分發生熔化,導致結渣率較高,這不僅影響燃燒設備的熱性能,甚至會危及燃燒設備的安全。

  4.NOx排放量較高。生物質燃燒設備產生的NOx主要是由燃料中的N元素氧化產生的,既來自氣相燃燒也來自固定碳燃燒過程。其他NOx可能是某些特定條件下由空氣中的N元素形成的。生物質燃燒排放的最主要NOx是NO,它在大氣中會轉變為NO2。

  秸稈燃料化利用適宜區域

  生物質固體成型燃料適用于糧食主產區或農產品加工廠附近,即農作物秸稈或農產品加工廢棄物資源量大的區域。此外,亦可用于林業資源豐富的區域,木材加工廠附近區域等。

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