1、主要技術(shù)分析
1.1技術(shù)路線
秸稈生物質(zhì)收集后先由太陽能預(yù)烘干系統(tǒng)進(jìn)行脫水,通過輸送帶進(jìn)入秸稈粉碎機,粉碎后的秸稈由氣力輸送裝置送入原料倉,再由輸送帶送入液壓式秸稈生物質(zhì)致密燃料成型機,成型后的秸稈棒塊即為燃料產(chǎn)品。
1.2主要技術(shù)內(nèi)容
1.2.1核心技術(shù)
研究課題的核心技術(shù)是秸稈生物質(zhì)致密成型技術(shù)。在克服螺旋式生物質(zhì)顆粒機存在的耗能高、主要易損件使用壽命低的問題的基礎(chǔ)上,經(jīng)過反復(fù)研究、試驗和改進(jìn),生產(chǎn)出了HPB-III型液壓驅(qū)動式秸稈成型機。
1.2.2液壓成型機的工作原理
該機的突出特點是增加了2級預(yù)壓喂入機構(gòu),液壓泵站輸出液力,通過電液閥控制,使雙出桿油缸帶動左右沖桿作往復(fù)運動。喂料斗中的生物質(zhì)原料首先經(jīng)過垂直攪龍和水平液壓油缸兩次預(yù)壓后,由雙出桿油缸上的沖桿推進(jìn)成型套筒內(nèi),在合適的成型溫度下,套筒中的秸稈生物質(zhì)在外力的作用下使生物質(zhì)顆粒重新排列位置關(guān)系,并發(fā)生機械變形和塑性變形。在垂直于最大應(yīng)力的方向上,粒子主要以相互靠近結(jié)合的形式結(jié)合。隨外力的增大,生物質(zhì)體積大幅度減小,容積密度顯著增大,生物質(zhì)內(nèi)部膠合外部焦化,并具有一定的形狀和強度。沖桿不斷推擠,秸稈生物質(zhì)從兩端成型套筒中交替擠出,成為棒狀產(chǎn)品。
1.2.3主要技術(shù)創(chuàng)新點
(1)多學(xué)科多項技術(shù)集成創(chuàng)新
a發(fā)現(xiàn)了不同種類秸稈中木質(zhì)素的軟化點(110℃)、熔融溫度點(160℃左右)以及原料表面碳化結(jié)殼溫度點(220℃),并探索出了加熱溫度與成型壓力、成型效果的關(guān)系,發(fā)表20余篇研究論文;
h“機一液一電”一體化技術(shù)的應(yīng)用,使密度為0. 1--0. 15千克/立方米的秸稈變成了密度為1.0~1.3千克/立方米的可替代煤的成型燃料;
c利用循環(huán)經(jīng)濟和技術(shù)經(jīng)濟的原理,探索出了該項技術(shù)在農(nóng)村推廣使用的兩項管理機制,一是燃料使用者和生產(chǎn)者之間在原料和成型燃料的交換機制,二是政府對該技術(shù)的補貼機制,為該項技術(shù)在農(nóng)村的規(guī);玫於嘶A(chǔ)。
(2)秸稈成型燃料加工和利用設(shè)備方面的創(chuàng)新
秸稈成型機由秸稈顆粒機、秸稈壓塊機壓制生產(chǎn)而成。
a采用“三段”成型設(shè)計,即將成型部件設(shè)計成“加熱排濕段、壓縮成型段和降溫保型段”,解決了國內(nèi)外兩段式(壓縮成型和降溫保型)設(shè)計對原料含水率要求限制在16%以下的問題,破解了自然含水率狀態(tài)下秸稈壓縮成型的世界性難題:
b采用“三雙”設(shè)計,(即“雙液壓缸,雙活塞,雙頭”成型),實現(xiàn)了設(shè)備“低壓平穩(wěn)運行、低能耗、高產(chǎn)率”這一國內(nèi)外長期沒有達(dá)到的目標(biāo):
c采用雙層爐排結(jié)構(gòu)設(shè)計,解決了成型燃料在鍋爐上使用時存在的結(jié)渣問題;
d研究了大塊成型燃料燃燒特性,創(chuàng)造性地提出了“封火不加料”的操作工藝,解決了成型塊作為戶用燃料時產(chǎn)生的焦油問題。
(3)在國內(nèi)外首次將秸稈成型燃料用于農(nóng)村
本項目研究的農(nóng)村秸稈成型燃料生產(chǎn)和管理體制及兩項運行機制對如何解決秸稈成型燃料規(guī);玫钠款i問題有重要參考價值。
1.3配套技術(shù)
秸稈致密成型燃料塊燃燒技術(shù)、秸稈粉碎技術(shù)和太陽能烘干技術(shù)等。
2、性能測試
液壓驅(qū)動式秸稈成型燃料機與成型燃料燃燒設(shè)備性能測試見表1。
3、可行性分析
秸稈從粉碎一成型一燃燒所需設(shè)備必須配套,才能在農(nóng)村、城鎮(zhèn)推廣應(yīng)用。
(1)從秸稈資源產(chǎn)量看,廣大農(nóng)村和鄉(xiāng)鎮(zhèn)的各種秸稈產(chǎn)量大、范圍廣。據(jù)統(tǒng)計1996年中國農(nóng)作物秸稈的產(chǎn)量達(dá)57億噸,主要包括玉米、小麥、水稻、大麥和油料等作物的秸稈,其中玉米秸稈15343萬噸,麥稈10529萬噸,稻稈17891萬噸[4]。我國每年生產(chǎn)的農(nóng)作物秸稈總量約占全世界總量的20%~30%秸稈經(jīng)過熱壓成型達(dá)到一定的密度后再燃燒可提高燃燒溫度和熱利用率,減少空氣環(huán)境的污染,且燃燒速度快,節(jié)省了時間,可使秸稈成為高品位的能源產(chǎn)品得以利用。
(2)符合國家的環(huán)保政策,多數(shù)地區(qū)都采取了禁燒秸稈的措施,大中城市己基本取締了2噸以下的燃煤鍋爐,改燃清潔燃料(天然氣或電),而清潔燃料的成本較高,當(dāng)秸稈致密成型機的生產(chǎn)率達(dá)到200kg/h時,經(jīng)過經(jīng)濟效益計算,秸稈致密成型燃料棒(塊)的成本價在220元/噸左右;當(dāng)秸稈致密成型機的生產(chǎn)率達(dá)到400千克/小時以上時,秸稈致密成型燃料棒(塊)的成本價降為160~180元/噸,售價在280~320元/噸,完全可以替代煤作為城鎮(zhèn)中2噸以下燃煤鍋爐的燃料,給秸稈利用找到了一條出路。
(3)灰塵及其它指標(biāo)的排放也比煤低,可實現(xiàn)CO2、S02降排,減少溫室效應(yīng),是保護(hù)生態(tài)環(huán)境的有效方法,環(huán)保效益明顯。
(4)秸稈粉碎機、成型機的加工工藝并不復(fù)雜,成本較低,成型機易損件的使用壽命在lOOOh以上,粉碎與成型單位產(chǎn)品能耗可降至6 0 kWh/t,將秸稈的粉碎和成型放在農(nóng)區(qū),可以降低秸稈原料的運輸成本和成型費用,農(nóng)民購置一套成型設(shè)備可在2~3年時間內(nèi)收回成本,完全可以在農(nóng)村中推廣應(yīng)用。燃爐的應(yīng)用可設(shè)在中、小城鎮(zhèn)或農(nóng)村,這樣秸稈從粉碎、成型到燃燒即可形成產(chǎn)業(yè)化。
(5)據(jù)國際可再生能源組織的預(yù)測,地下石油、天然氣及煤的貯量,按目前的利用速率只夠用60年左右,因此,秸稈生物質(zhì)可再生能源熱壓成型后作燃料,使其得到高品位的利用,是未來可再生能源的一個發(fā)展方向。
4、結(jié)論
秸稈致密成型用液壓驅(qū)動式秸稈成型機作為主機,采用活塞套筒雙向擠壓間歇成型,可有效地降低能耗、延長易損件的使用壽命;秸稈致密成型燃料生產(chǎn)線中的關(guān)鍵技術(shù)己得到解決,生產(chǎn)線設(shè)備的機械加工并不復(fù)雜,與國外同類設(shè)備相比具有價格低廉的優(yōu)勢;國內(nèi)的秸稈來源廣泛,作為加工和制造生產(chǎn)線設(shè)備的廠家能提高經(jīng)濟效益和利稅,可安排農(nóng)村富余勞動力上線,增加他們的經(jīng)濟收入秸稈棒(塊)在生物質(zhì)燃燒爐中的燃燒速度比煤快15%煙氣中的CO< C02、SO2及NOx的排放均達(dá)到國家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn),完全可以取代煤,從而解決秸稈荒燒問題,減少空氣污染,有顯著的生態(tài)環(huán)保效益;根據(jù)目前國際生物質(zhì)能源的利用現(xiàn)狀及未來可再生能源的發(fā)展趨勢,秸稈從收集、脫水、粉碎、成型到燃燒在中國農(nóng)村、城鎮(zhèn)中實行產(chǎn)業(yè)化有著廣闊的應(yīng)用前景。
富通新能源銷售秸稈顆粒機、秸稈壓塊機等生物質(zhì)燃料成型機械設(shè)備,同時我們還有大量的生物質(zhì)顆粒燃料出售。