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秸秆致密成型燃料设备产业化技术分析 木屑颗粒机|秸秆颗粒机|秸秆压块机|木屑制粒机|生物质颗粒机|富通新能源 / 13-11-02

    中国作为一个迅速崛起的发展中农业大国,在保护环境的前提下,要实现国民经济的持续增长,必须改变传统的能源利用和能源生产方式,开发利用生物质资源,生产清洁能源是一项必然的选择。作为人类传统燃料的农作物秸秆,是来源于太阳能的一种可再生能源,具有资源丰富含碳量低的特点,加之在其生长过程中吸取大气中的CO2而成为碳元素的汇( Sink)而被称为清洁能源。近年来随着农业生产经济水平的不断提高,农村生活用能中高品位的商品能源的比例增加,秸秆所占的比重正逐步下降。燃烧秸秆成为被替代的对象,田间地头或田间焚烧的秸秆量逐年增加,这种污染在收获季节集中排放,使得短时间内大气质量严重恶化,成为一个严重的社会问题圈。
1、主要技术分析
    1.1技术路线
    秸秆生物质收集后先由太阳能预烘干系统进行脱水,通过输送带进入秸秆粉碎机,粉碎后的秸秆由气力输送装置送入原料仓,再由输送带送入液压式秸秆生物质致密燃料成型机,成型后的秸秆棒块即为燃料产品。
    1.2主要技术内容
    1.2.1核心技术
    研究课题的核心技术是秸秆生物质致密成型技术。在克服螺旋式生物质颗粒机存在的耗能高、主要易损件使用寿命低的问题的基础上,经过反复研究、试验和改进,生产出了HPB-III型液压驱动式秸秆成型机。
1.2.2液压成型机的工作原理
    该机的突出特点是增加了2级预压喂入机构,液压泵站输出液力,通过电液阀控制,使双出杆油缸带动左右冲杆作往复运动。喂料斗中的生物质原料首先经过垂直搅龙和水平液压油缸两次预压后,由双出杆油缸上的冲杆推进成型套筒内,在合适的成型温度下,套筒中的秸秆生物质在外力的作用下使生物质颗粒重新排列位置关系,并发生机械变形和塑性变形。在垂直于最大应力的方向上,粒子主要以相互靠近结合的形式结合。随外力的增大,生物质体积大幅度减小,容积密度显著增大,生物质内部胶合外部焦化,并具有一定的形状和强度。冲杆不断推挤,秸秆生物质从两端成型套筒中交替挤出,成为棒状产品。
    1.2.3主要技术创新点
    (1)多学科多项技术集成创新
    a发现了不同种类秸秆中木质素的软化点(110℃)、熔融温度点(160℃左右)以及原料表面碳化结壳温度点(220℃),并探索出了加热温度与成型压力、成型效果的关系,发表20余篇研究论文;
    h“机一液一电”一体化技术的应用,使密度为0. 1--0. 15千克/立方米的秸秆变成了密度为1.0~1.3千克/立方米的可替代煤的成型燃料;
    c利用循环经济和技术经济的原理,探索出了该项技术在农村推广使用的两项管理机制,一是燃料使用者和生产者之间在原料和成型燃料的交换机制,二是政府对该技术的补贴机制,为该项技术在农村的规模化利用奠定了基础。
(2)秸秆成型燃料加工和利用设备方面的创新
秸秆成型机由秸秆颗粒机、秸秆压块机压制生产而成。
    a采用“三段”成型设计,即将成型部件设计成“加热排湿段、压缩成型段和降温保型段”,解决了国内外两段式(压缩成型和降温保型)设计对原料含水率要求限制在16%以下的问题,破解了自然含水率状态下秸秆压缩成型的世界性难题:
    b采用“三双”设计,(即“双液压缸,双活塞,双头”成型),实现了设备“低压平稳运行、低能耗、高产率”这一国内外长期没有达到的目标:
    c采用双层炉排结构设计,解决了成型燃料在锅炉上使用时存在的结渣问题;
    d研究了大块成型燃料燃烧特性,创造性地提出了“封火不加料”的操作工艺,解决了成型块作为户用燃料时产生的焦油问题。
    (3)在国内外首次将秸秆成型燃料用于农村
    本项目研究的农村秸秆成型燃料生产和管理体制及两项运行机制对如何解决秸秆成型燃料规模化利用的瓶颈问题有重要参考价值。
    1.3配套技术
    秸秆致密成型燃料块燃烧技术、秸秆粉碎技术和太阳能烘干技术等。
 2、性能测试
    液压驱动式秸秆成型燃料机与成型燃料燃烧设备性能测试见表1。
3、可行性分析
    秸秆从粉碎一成型一燃烧所需设备必须配套,才能在农村、城镇推广应用。
    (1)从秸秆资源产量看,广大农村和乡镇的各种秸秆产量大、范围广。据统计1996年中国农作物秸秆的产量达57亿吨,主要包括玉米、小麦、水稻、大麦和油料等作物的秸秆,其中玉米秸秆15343万吨,麦秆10529万吨,稻秆17891万吨[4]。我国每年生产的农作物秸秆总量约占全世界总量的20%~30%秸秆经过热压成型达到一定的密度后再燃烧可提高燃烧温度和热利用率,减少空气环境的污染,且燃烧速度快,节省了时间,可使秸秆成为高品位的能源产品得以利用。
    (2)符合国家的环保政策,多数地区都采取了禁烧秸秆的措施,大中城市己基本取缔了2吨以下的燃煤锅炉,改燃清洁燃料(天然气或电),而清洁燃料的成本较高,当秸秆致密成型机的生产率达到200kg/h时,经过经济效益计算,秸秆致密成型燃料棒(块)的成本价在220元/吨左右;当秸秆致密成型机的生产率达到400千克/小时以上时,秸秆致密成型燃料棒(块)的成本价降为160~180元/吨,售价在280~320元/吨,完全可以替代煤作为城镇中2吨以下燃煤锅炉的燃料,给秸秆利用找到了一条出路。
    (3)灰尘及其它指标的排放也比煤低,可实现CO2、S02降排,减少温室效应,是保护生态环境的有效方法,环保效益明显。
    (4)秸秆粉碎机、成型机的加工工艺并不复杂,成本较低,成型机易损件的使用寿命在lOOOh以上,粉碎与成型单位产品能耗可降至6 0 kWh/t,将秸秆的粉碎和成型放在农区,可以降低秸秆原料的运输成本和成型费用,农民购置一套成型设备可在2~3年时间内收回成本,完全可以在农村中推广应用。燃炉的应用可设在中、小城镇或农村,这样秸秆从粉碎、成型到燃烧即可形成产业化。
    (5)据国际可再生能源组织的预测,地下石油、天然气及煤的贮量,按目前的利用速率只够用60年左右,因此,秸秆生物质可再生能源热压成型后作燃料,使其得到高品位的利用,是未来可再生能源的一个发展方向。
4、结论
    秸秆致密成型用液压驱动式秸秆成型机作为主机,采用活塞套筒双向挤压间歇成型,可有效地降低能耗、延长易损件的使用寿命;秸秆致密成型燃料生产线中的关键技术己得到解决,生产线设备的机械加工并不复杂,与国外同类设备相比具有价格低廉的优势;国内的秸秆来源广泛,作为加工和制造生产线设备的厂家能提高经济效益和利税,可安排农村富余劳动力上线,增加他们的经济收入秸秆棒(块)在生物质燃烧炉中的燃烧速度比煤快15%烟气中的CO< C02、SO2及NOx的排放均达到国家环保标准,完全可以取代煤,从而解决秸秆荒烧问题,减少空气污染,有显著的生态环保效益;根据目前国际生物质能源的利用现状及未来可再生能源的发展趋势,秸秆从收集、脱水、粉碎、成型到燃烧在中国农村、城镇中实行产业化有着广阔的应用前景。
    富通新能源销售秸秆颗粒机秸秆压块机等生物质燃料成型机械设备,同时大家还有大量的生物质颗粒燃料出售。

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