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洪成梅，徐士洪，魏良國
(沭陽縣環境監測站，江蘇沭陽223600)
摘要：利用農業的廢棄物及各類秸稈或雜草，經粉碎、蒸汽攪拌，在一定的溫度下進行擠壓(壓縮)、干燥等工序，制成生物質顆粒燃料，替代煤、石油等不可再生燃料，具有良好的經濟效益、環境效益和社會效益。
1概述
1.1能源及環境狀況
中國目前的能源以煤炭和石油為主。但消耗的石油資源一半以上需要進口。
中國大氣屬于典型的/煤煙型0污染，根據國家環保總局的公告顯示，全國城市空氣中總懸浮微粒濃度普遍超標，平均濃度達309Lg/m3；SO2濃度較高，部分城市污染相當嚴重，北方城市平均達到83Lg/m3。大氣中硫氧化物、氮氧化物嚴重超標，導致了全國大部分地區出現酸雨，不僅破壞生態環境，而且加劇建筑物、鐵道、橋梁的腐蝕與破損，給工農業帶來巨大的損失。
1.2生物質顆粒燃料研制開發的必要性
由于全國能源與環境狀況都面臨十分嚴峻的危機，因此，改變能源消費結構，防治大氣污染已成為社會和經濟可持續發展所面臨的重要課題。尋找清潔能源替代煤、石油等化石能源迫在眉睫。生物質能源作為一種可再生的清潔能源越來越受到各方面重視。生物質能源是指蘊藏在生物中的能量，是綠色植物通過葉綠素，將太陽能轉化為化學能而貯存在生物內部的能量。以秸稈這種生物質原料為例，全國年產農作物秸稈約7億，t折合標準煤約3.5億，t深層開發潛力十分巨大。生物質的利用可分為很多種，將生物質加工成壓縮顆粒燃料是一種先進的生物質利用的方式。燃燒后生成的灰分是優良的天然肥料。目前生物質顆粒燃料氣化燃燒是一種清潔環保的燃燒方式，符合國情，對減少污染物排放，保護大氣環境，具有重要意義。生物質顆粒燃料中S的含量不到煤炭的1/10，其替代煤燃燒，可有效減少大氣中SO2的排放量，生物質顆粒燃料的研制開發是符合國情的可持續發展戰略的一條新路。
2技術原理及工藝流程
2.1技術原理
利用農作物秸稈生產生物質顆粒燃料，是大連鑫寶生物質有限公司的專利技術(專利受理號為：200510106619.1)，其生產設備均為專利產品(專利受理號為：20052009118.6)。通過先進的工藝技術，將農作物秸稈壓縮顆粒燃料的燃燒過程與煤的燃燒過程相似，可以分為干燥、揮發份析出及著火、焦碳燃燒等過程。當顆粒受熱時，顆粒中部分水分首先蒸發出來，顆粒被干燥；溫度繼續升高時，發生熱解反應，使燃料中揮發份析出，熱解過程中揮發份析出后，剩余的就是焦碳和灰份組成的固態可燃物。
揮發份比焦碳易于著火，當溫度與氧氣供給條件達到著火點時，揮發份首先著火，當揮發份基本燃盡時，焦碳方開始燃燒，出現極短的藍色火焰。
2.2工藝流程
生物質顆粒燃料，是將農作物廢棄物(秸稈等)通過先進的生產工藝，加工成一定尺寸的顆粒狀燃料，產品熱值高、強度好、污染物含量低、性能穩定、經濁性好，具體的工藝流程如下：
農作物廢棄物(秸稈等)收集-干燥-粉碎-配料-熱壓縮-成型-造粒-裝袋-入庫
2.3制備方法
(1)以玉米秸稈和水稻秸稈為原料
經自然干燥，至含水率在16%(質量)以下；將干燥后的原料用粉碎機粉碎成至8mm以下的粉料，篩網孔徑為6~8mm；將粉料加水后，用混料機進行混合均勻，控制含水率為18%~22%(質量)；將混合均勻的物料經蒸汽軟化，傳送到造粒機內擠壓造粒，壓制成直徑為6~9mm、長度為20~30mm的顆粒，含水率為17%~18%(質量)；將秸稈顆粒輸送到冷卻器內冷卻、篩選，使顆粒溫度：40e，顆粒成型率為96%，顆粒含水率為12%。用特制聚丙烯復膜編織袋包裝成以25kg/袋的成品。
(2)以稻殼為原料
工序與(1)相同，顆粒成型率為96%，顆粒含水率為2%。用特制聚丙烯復膜編織袋包裝成以25kg/袋的成品。
2.4主要設備
工藝中所需要的主要設備，有粉碎機、混粒機、造粒機、輸送機、冷卻器、生物質燃料鍋爐等。
3技術指標及創新
3.1主要技術性能指標
顆粒直徑：9.5mm；顆粒長度20~30mm；水分：12%；顆粒碎末：10kg/t(必須過篩)；顆粒密度\1.0t/m3；燃料熱值：16747.2kJ/kg(鋸末70%、玉米稈30%)；純玉米稈：5909184kJ/kg；灰分：12%，顆粒配料不得有土、石粉。
3.2技術創新
農作物秸稈顆粒燃料技術是屬于生物質能應用領域，在不添加任何添加劑的情況下，將農作物秸稈制成顆粒燃料，密度大、成型率高、熱值高；只需少量的蒸汽就可生產顆粒燃料。該產品不僅可用于專用鍋爐、取暖爐、壁爐等燃料，同時還可以作為牲畜的飼料。
4效益分析
4.1經濟效益
(1)原料成本估算
顆粒燃料的原材料為農作物秸稈，收購價為100元/，t去除水分、殘渣和損耗，則折合為20元/；t原材料成本總計為120元/t。
(2)其他費用
包括燃料動力費、工資福利、設備折舊、貸款利息等，生產1t產品需130元。
(3)合計
生產1t產品成本為250元。每噸產品按450元計算，生產10萬t農作物秸稈顆粒燃料的生產線：年銷售額10*450=4500萬元；年利潤10*200=2000萬元。
4.2環境效益
農作物秸稈處置不當，將對環境產生一定的污染。把農作物秸稈制成顆粒燃料，經過特制的氣化鍋爐燃燒，熱效率達81%，CO2、SO2近于零排放，可以替代煤、油等不可再生燃料，減少了廢棄物對環境的影響。經計算，燃用1t顆粒燃料，可減排CO21500kg，SO225kg，有效地改善了城鄉空氣環境質量。
4.3社會效益
項目的建成，不僅可增加農民收入，還擴大了就業，減少社會失業人員；其次，產品可以替代不可再生能源，解決能源危機，對建立可持續的能源系統，促進國民經濟發展具有一定的社會效益。
5市場發展分析
目前，國內大中城市均已全面禁止使用小型燃煤鍋爐，燃油、燃氣、電加熱鍋爐受到燃料和電價的制約，很多用戶不能承受其高昂的運行費用。以南京市的市場分析，0.35MW各型鍋爐每小時運行費用比較如表1。
從表1可以看出，一年運行300d、每天運行8h的洗浴用生物質顆粒燃料鍋爐，僅運行費用就比燃油鍋爐節省27萬元左右，比燃氣鍋爐節省20萬元左右，比電加熱鍋爐節省37萬元左右。生物質顆粒燃料鍋爐具有極其突出的經濟性，可以預見，隨著產品規模的不斷擴大，農業廢棄物將全部成為有用的能源之一。
6推廣應用前景
生物質顆粒燃料利用廢棄的農作物為原料，就地取材，就地生產，降低了農業廢棄物運輸成本，并減少運輸過程中的污染，其產品具有節能、環保、節省不可再生資源等特點，緩解了電力、石油短缺的矛盾。根據遼寧省環保監測中心站和遼寧省鍋爐產品性能質量監督檢查站對該燃料在鍋爐中應用效果的同步檢測，各項環保指標均優于I類區II時段的有關標準規定，環保節能效果顯著。隨著生物質燃料鍋爐的推廣應用，對生物質顆粒燃料的需求也必然大幅增加，作為一種潔凈、可再生能源，還可努力提高產品質量，降低生產成本，開發配套產品，前景廣闊，目前已有40個生產點從事該產品的生產。 |
