一、引言
我國是一個農(nóng)業(yè)大國，又是個能源消耗大國，能源消耗量以每年6%～7%的速度增長。我國每年約產(chǎn)7億t農(nóng)作物秸稈。近年來，隨著農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展和農(nóng)村用能結(jié)構(gòu)的改善，農(nóng)作物秸稈出現(xiàn)嚴(yán)重過剩，許多秸稈被棄置或焚燒，對交通、環(huán)境、生態(tài)等造成嚴(yán)重影響。此外，簡易爐灶的直接燃燒方式，燃燒效率低，可吸入顆粒物、二氧化硫等有害物質(zhì)嚴(yán)重超標(biāo)，造成廚房室內(nèi)空氣環(huán)境污染。因此，用新技術(shù)將秸稈轉(zhuǎn)化為高品位能源，對解決農(nóng)村用能問題、減輕溫室效應(yīng)、促進農(nóng)村生態(tài)文明建設(shè)具有重要意義。
二、濮陽市秸稈資源利用情況
濮陽市秸稈資源是農(nóng)村生活用能的重要原料。由于秸稈存在著結(jié)構(gòu)疏松、能量密度低、燃燒特性較差、直燃效率低、污染嚴(yán)重且不易貯運等缺點，秸稈已不再適應(yīng)當(dāng)前農(nóng)村生活用能的要求，其作為生活用能的功能逐漸被削弱。同時，農(nóng)民收入水平較低，隨著煤炭、電等能源價格上漲，生活用能開支逐漸增加。
從表1、表2中可以看出，濮陽市2012年作物秸稈總產(chǎn)量為441萬t，折合標(biāo)煤219萬t，81%的農(nóng)作物秸稈得到了利用，剩余的農(nóng)作物秸稈被焚燒或廢棄掉。
表1 2012年濮陽市主要農(nóng)作物秸稈量
|
耕地面積/hm2 |
糧食產(chǎn)量/（t/a） |
秸稈總量/（t/a） |
麥稻秸稈/（t/a） |
玉米秸稈/（t/a） |
棉花秸稈/（t/a） |
油料秸稈/（t/a） |
其他/（t/a） |
|
269800 |
2601051 |
4412600 |
1873300 |
1404000 |
154700 |
514400 |
83000 |
表2 2012年濮陽市秸稈利用情況
|
秸稈利用總量/（t/a） |
廢料利用總量/（t/a） |
飼料化利用/（t/a） |
能源化利用/（t/a） |
工業(yè)化利用/（t/a） |
基料化利用/（t/a） |
|
3607100 |
1690400 |
1192200 |
318900 |
239000 |
166600 |
注：秸稈還田量按麥?zhǔn)兆魑锏?0%，秋收作物的20%計；養(yǎng)殖業(yè)消耗秸稈量按每頭牛消耗飼料3000kg，秸稈飼料占80%計；直接燃燒按10%計。
三、
秸稈成型燃料技術(shù)應(yīng)用分析
(一)秸稈成型燃料技術(shù)
秸稈成型燃料技術(shù)是指在定的壓力條件下，用
秸稈顆粒機等生物質(zhì)成型設(shè)備機械壓縮（加熱或不加熱）的方法，將松散的秸稈等生物質(zhì)擠壓成質(zhì)地致密、形狀規(guī)則成型燃料的技術(shù)。該技術(shù)可提高秸稈單位容重和熱值。秸稈經(jīng)壓縮后體積可縮小6～8倍，密度可在0.8～1.3t/m3，熱值15000～17000kj/kg，能量密度與中質(zhì)煤相當(dāng)，燃燒特性明顯改善，火力持久，黑煙少，爐膛溫度高，且儲運方便，干凈衛(wèi)生，可用于生產(chǎn)和生活領(lǐng)域。成型燃料主要有壓塊和顆粒兩種類型，秸稈成型設(shè)備主要有螺桿式、活塞式和滾筒式。隨著我國對秸稈成型燃料的技術(shù)研究、示范，該技術(shù)已基本成熟，成型設(shè)備的實用性、系列化、規(guī)模化也得到明顯改善，開始在市場上推廣應(yīng)用，河南省富通新能源科技有限公司生產(chǎn)銷售的秸稈顆粒機設(shè)備與壓制的農(nóng)作物秸稈顆粒燃料如下所示：
（二）秸稈成型燃料燃燒特性分析
其燃燒特點是揮發(fā)性高而空隙率低、結(jié)構(gòu)密實，其組織結(jié)構(gòu)限制揮發(fā)分由內(nèi)向外的析出速度，熱量由外向內(nèi)的傳播速度減慢，由于與氧接觸面減少，使得點火所需的氧原生物質(zhì)點火有所減少。整個燃燒過程大致分為揮發(fā)物燃燒一一表面焦炭過渡區(qū)燃燒——滲透擴散燃燒一一灰塊形成四個階段。實驗表明， 次加入成型燃料塊燃燒持續(xù)時間超過60min，火力集中，鍋爐穩(wěn)定燃燒時最高溫度超過1000℃，民用燃燒爐具可實現(xiàn)封火，封火時間超過24h。燃燒后的灰分不超過原料的10%．而且可作鉀肥，成型燃料燃燒般不結(jié)渣、不飛灰。
（三）秸稈成型燃料的優(yōu)點
與秸稈直燃相比：是由于秸稈成型塊密度遠(yuǎn)大于秸稈，限制了揮發(fā)分的逸出速度，燃燒反應(yīng)大多在表面進行，開始燃燒時類似“顆粒燃燒”模型，使般爐灶供給的自然對流空氣相對夠用，黑煙量減少，未燃揮發(fā)物損失少。二是由于壓縮致密作用，揮發(fā)分逸出后剩余的炭結(jié)構(gòu)緊密，運動氣流沖力不能使之解體，炭的燃燒熱可得到充分利用。在成型燃料燃燒過程中，藍(lán)色火焰包裹明亮炭塊，使?fàn)t溫大大地提高，燃燒時間明顯延長。三是整個燃燒過程需氧量沒有大起大落，使燃燒過程相對穩(wěn)定。與燃煤相比：是著火性比煤好，易于點火，縮短了火力啟動時間；二是燃燒充分；三是固體排放量少，排放全是灰分，約占總重的0.4%～20%，而煤排放物占總重的25%～40%；四是對燃燒設(shè)備腐蝕程度低于煤，成型燃料主要是C-H有機物，而煤含有硫等物質(zhì)。
四、秸稈成型燃料的經(jīng)濟性分析
(一)經(jīng)濟指標(biāo)評價
為此采用動態(tài)評價的方法，以凈現(xiàn)值(NPV)、動態(tài)回收期(T)、益本比(B/C)及內(nèi)部收益率(IRR)為評價指標(biāo)對液壓秸稈成型機進行經(jīng)濟評價
（二）試驗運行分析
在清豐縣進行了秸稈成型燃料技術(shù)的試驗，采用了河南農(nóng)業(yè)大學(xué)HPB-III型生物質(zhì)成型機設(shè)備，并配備了專用的成型燃料爐具，其中：灶型爐具的燃燒效率為28%，爐型爐具的燃燒效率為30%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通的爐具，取得了很好的效果。
1、經(jīng)濟效益。經(jīng)過試驗運行，按成型燃料售價200元／t計算，成本價為160元／t，燃料的利潤為40元／t，則每臺設(shè)備的年凈收入為3.84萬元（生產(chǎn)效率為400kg/h，每天工作8h，每年工作300d計）�？鄢�1日后，靜態(tài)投資回收期不到4年（每套設(shè)備為15萬元）。每個示范農(nóng)戶每年的成型燃料消耗量在2t左右（僅用于炊事）。如果扣除農(nóng)民自己提供的秸稈，農(nóng)民需支付140元／t，按熱值推算，2t秸稈成型燃料相當(dāng)于1.4t煤，目前，民用煤在400元／t左右，每個示范農(nóng)戶每年可節(jié)支280元。
2、社會效益。主要體現(xiàn)在每條生產(chǎn)線可提供4～5個工作崗位（包括秸稈收購人員）。同時，該技術(shù)的應(yīng)用，可解決政府每年為解決秸稈荒燒問題而投入的大量人力、物力和財力。另外，成型燃料可使廚房可吸入顆粒物明顯減少，廚房的空氣質(zhì)量得到有效改善，顯著提高農(nóng)民群眾的生活質(zhì)量。
3、環(huán)境效益。秸稈成型燃料的二氧化碳排放量為零，二氧化氮為微量排放，二氧化硫、粉塵的排放量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國標(biāo)。同時，每年還可解決大量秸稈的處置問題，減少了秸稈焚燒的隱患，
五、風(fēng)險分析
(一)風(fēng)險因素
從秸稈成型燃料試點的運行情況可以看出其經(jīng)濟、社會、生態(tài)和環(huán)保效益是巨大的，對于調(diào)整農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、增加農(nóng)民收入、促進農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有現(xiàn)實意義，因此具有廣泛的推廣應(yīng)用前景。該技術(shù)推廣的風(fēng)險性和不確定因素主要有兩個方面： 是國家的產(chǎn)業(yè)政策；二是秸稈原料的價格。該技術(shù)選用的原料主要是玉米、小麥等作物秸稈，秸稈成型燃料可取代煤，但目前秸稈沒有固定價格，該技術(shù)推廣后原料價格將會上漲。同時，秸稈成型燃料與煤相比沒有競爭能力，國家沒有在城鎮(zhèn)限制用煤政策，給秸稈成型燃料的推廣增加了難度。此外，秸稈的收獲期是相當(dāng)短的一段時間，而且是大范圍、大區(qū)域同時進行，會給秸稈的收集帶來 定的困難。
（二）降低風(fēng)險的措施
是國家政策支持。逐步取締污染嚴(yán)重的燃煤鍋爐，禁燒農(nóng)作物秸稈，取締小型造紙廠，宣傳、推廣生物質(zhì)成型燃料技術(shù)，出臺相應(yīng)的支持政策。二是扶持秸稈成型燃料用戶。對使用成型燃料或成型燃料爐具給予定補貼，提高群眾使用成型燃料的積極性，實現(xiàn)這項技術(shù)的推廣普及。三是建立健全推廣機制。鼓勵、支持種糧大戶、農(nóng)民合作社參與秸稈的收集、儲存、加工，建立“企業(yè)+基地”的運行模式，加強成型燃料技術(shù)推廣的服務(wù)指導(dǎo)，形成分工明確、互為補充、合作共贏的成型燃料技術(shù)的推廣局面。
六、結(jié)論
通過對秸稈成型燃料技術(shù)的技術(shù)經(jīng)濟評價、風(fēng)險分析情況可以看出，秸稈成型燃料在技術(shù)和經(jīng)濟上都是可行的，不僅有利于保護環(huán)境，同時也為農(nóng)村生活用能找到了很好的替代品，減少了秸稈資源的浪費，尤其是在戶用爐灶、窯爐和工業(yè)鍋爐等用能方面的需求將逐步增加。因地制宜開發(fā)秸稈成型燃料，將有利于提高農(nóng)民收入，促進農(nóng)業(yè)資源循環(huán)利用，保護生態(tài)環(huán)境，構(gòu)建資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會。隨著國家對以秸稈為主的生物質(zhì)能開發(fā)利用的不斷重視，人們環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展意識不斷提高，以及成型燃料技術(shù)的不斷改進，生物質(zhì)成型燃料將會得到又一段發(fā)展，逐步成為農(nóng)村和工業(yè)用能的一個重要來源。
轉(zhuǎn)載請注明：富通新能源秸稈顆粒機
m.basi2.com
顆粒燃料生產(chǎn)視頻如下所示：
