自溫室氣體導(dǎo)致全球性變暖,引起一系列氣候異常。雖然關(guān)于這個命題存在激烈爭論,但節(jié)能降耗、低碳減排、綠色環(huán)保等已經(jīng)成為共識。開發(fā)太陽能、風能,水能、潮汐能等可再生能源成為能源開發(fā)的熱點,其中當然包括生物質(zhì)再生能源。目前我國作為一農(nóng)業(yè)大國,收獲農(nóng)作物(糧食、棉花和油料等)之后,有大量秸稈類廢棄物,實際上是豐富的生物質(zhì)資源,有資料介紹我國每年生產(chǎn)秸稈類生物質(zhì)廢棄物7.15億t。這些生物質(zhì)資源除少部分用作工業(yè)原料和飼料外,大部分用作能源消耗,雖然如此,但利用極不合理,大部分采用直接燃燒,剩余部分多采用燒荒,前者熱利用率低,后者則是一種能源無謂消耗,并且這兩種秸稈的燃燒都嚴重污染環(huán)境,在機場附近地區(qū)的燒荒,常影響到飛機的起降,影響到機場的正常工作,甚致釀成事故。將這些秸稈類廢棄物和類似的生物質(zhì)資源變廢為寶,轉(zhuǎn)變?yōu)閮?yōu)質(zhì)燃料,不僅綠色環(huán)保,節(jié)能減排,而且可促進農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。將秸稈類廢棄物轉(zhuǎn)變?yōu)閮?yōu)質(zhì)燃料目前采用多種方法:(D氣化法,包括沼氣方法,是將這些秸稈類生物質(zhì),還包括生活垃圾、人畜糞便、污水在特定環(huán)境下,經(jīng)細菌、發(fā)酵之后生成可燃氣;在特種生成爐內(nèi),在高溫、厭氧(有時還有高壓)條件下,秸稈類生物質(zhì)發(fā)生裂解,干熘生成c0、H2等為主的燃氣和焦油。②液化法,利用水解技術(shù)和隨后發(fā)酵技術(shù),在催化劑作用下,生成生物酒精。這種生物酒精可以代替石油;生物質(zhì)在一定環(huán)境如高溫高壓(250—325C;5~20MPa)和催化劑存在條件下,生物質(zhì)裂解生成液態(tài)燃油。③壓縮固化法,生物質(zhì)比重小、體積大,如棉稈等自然堆積密度200~250kg/m3;稻殼90kg/m3;秸稈30~50kg/m3;這對于運輸和存放都帶來巨大同題。在歐美等發(fā)達國家,運用秸稈類生物質(zhì)發(fā)電,被認為零排放、綠色環(huán)保的發(fā)電技術(shù),丹麥因為采用這種技術(shù),竟然擺脫了石油進口。但是采用秸稈類生物質(zhì)發(fā)電,尤其是直接燃燒秸稈類生物質(zhì)發(fā)電,要求解決秸稈類生物質(zhì)運輸和存放問題。所以無論是將秸稈類廢棄物轉(zhuǎn)變?yōu)閮?yōu)質(zhì)燃料,或是運用秸稈類生物質(zhì)發(fā)電,都要求將其壓縮、固化,這是既解決運輸也解決存放問題的方法。
秸稈類生物質(zhì)成型的工藝:①成熟秸稈類生物質(zhì)自然干燥:使其含水量在15%以下;②削片,粉碎:形成粒度0—5和0~10mm3,試驗表明差別不大;③烘干:使其含水量在10%以下,還有建議含水量在4%一18%.此含水量在自然干燥下即可達到。而且認為適當含水量在加壓成型時壓強較;④送料;⑤混料;⑥預(yù)壓;(D壓制成型;⑧卸料:將成型塊卸下,有的要求碼垛或包裝。
富通新能源生產(chǎn)銷售秸稈顆粒機、秸稈壓塊機等農(nóng)作物秸稈成型機械設(shè)備。
目前所看到的壓縮固化設(shè)備,包括了烘干、送料、混料、預(yù)壓、壓制成型各工藝工序,有的還包括削片,粉碎。這類成套設(shè)備主要有以下幾種輸送、預(yù)壓、壓制成型方法。
1、北京延慶等單位研制的秸稈成型機
近年來在有關(guān)單位參與下,延慶縣農(nóng)委系統(tǒng)研制成功的秸稈壓塊機,是利用粉碎成10mm3的秸稈類生物質(zhì)進行加工的。它由傾斜成45。的螺旋輸送機(輸送機的螺旋外徑200mm,螺距120mm,生產(chǎn)率0.72~1t/h)把粉碎好的秸稈類生物質(zhì)進行輸送和預(yù)壓。經(jīng)過預(yù)壓粉碎的秸稈先被送到并聯(lián)垂直向下輸送原料的螺旋輸送機,經(jīng)進一步預(yù)壓,被推人活塞往復(fù)運動的缸腔內(nèi),完成最后的擠壓,呈圓柱形直徑30~50mm(根據(jù)要求壓縮密度不同而不同)的壓塊被擠出。該機主要性能指標:生產(chǎn)率:0.7~1t/h;主機功率:30kw;450螺旋輸送機功率:1.5kw;垂直螺旋輸送機功率:1.0kw;產(chǎn)品(秸稈塊)密度:0.7~1.0t/m3。
2、大連莊河干溝村秸稈壓縮機
該機安裝于手扶拖拉機上,它分為:動力單元:秸稈送料單元;秸稈軋輥單元。其軋輥單元包括一對軋輥上設(shè)有三角形壓片的軋輥;一對切輥,切輥上配有切刀。
其工作過程是將手扶拖拉機開到收獲后的地里,將地里不堆垛、不捆扎的秸稈由輸送帶送人機器,壓軋成帶有溝槽的板,經(jīng)切斷后,輕輕搬開,捆札成長方形捆。其軋制壓強0.7t/cm-,出料密度接近一般板材。壓縮比為l/14,加工It秸稈耗用1.5L柴油。
3、雙環(huán)形壓模秸稈顆粒成型機
和上述設(shè)備類似,是用帶有雙環(huán)形模槽的軋輥,空心的軋輥面上開有整齊排列的表面大,內(nèi)小的錐形孔,小孔和直圓柱孔相連,所用秸稈原料(高粱、玉米、水稻、小麥,棉花、大豆等的秸稈)要求粉碎成1mm3的粉料,被軋擠從直柱孔呈顆粒排出,落在空心的軋輥內(nèi)置的出料導(dǎo)向板上,而排出。最后產(chǎn)品約計1—6mm直徑的顆粒。
以上兩類軋輥擠壓的成型機器都具有單位能耗大、設(shè)備磨損嚴重的缺點。
4、螺旋擠壓成型機
這種在歐美應(yīng)用得比較多的秸稈擠壓成型機,它也是在秸稈經(jīng)自然干燥、粉碎、混料等預(yù)處理后輸送進入機器,和許多螺旋擠壓成型機器(如焊條壓涂機)原理一樣。在秸稈螺旋擠壓成型機中,為防止物料和進行擠壓的螺旋軸一起旋轉(zhuǎn),螺旋擠壓成型機的外管內(nèi)表面開lOmm的槽.螺旋軸的螺旋片外徑可逐漸減小形成擠壓錐,也可螺旋軸徑逐漸加大形成擠壓錐,可見螺旋擠壓軸加工比較精細,要求比較高。螺旋擠壓成型機的外管常纏繞電熱絲,以便供加熱用。目前,這種機器仍然存在單位能耗過高,有的高達125kwh/t。更重要的是機器的螺旋軸磨損嚴重,壽命不高,通常只有60-80h,而且加工制造成本高。即使如此,這種機器仍是廣泛應(yīng)用的秸稈壓縮成型機。
5、液壓秸稈成型機
這種設(shè)備目前有多種申請專利的形式。以北京海淀區(qū)蘇州街技術(shù)促進中小的專利為例:
其壓制秸稈類生物質(zhì)產(chǎn)品呈蜂窩狀圓塊。其成套設(shè)備包括了破碎機(采用飛刀切碎)、混料機(具有使切碎的秸稈物料混合和‘熟化’過程)、壓制成型機和輸送裝置。
其主機,即液壓的壓制成型機有3個工位,在第1個工位,混合和‘熟化’的切碎的秸稈物料被從上往下充滿在該位的缸腔內(nèi),然后轉(zhuǎn)到第2個工位,被液壓驅(qū)動的活塞擠壓,活塞上有圓柱頭,以便在壓成的秸稈成型園塊上形成蜂窩狀孔,轉(zhuǎn)到第3個工位,呈蜂窩狀圓塊的秸稈類生物質(zhì)產(chǎn)品被推出。據(jù)資料介紹:壓制成本50元/t;物料加工前不需烘干和加熱,綜合成本不大于250元/t,比煤炭價格低40%:生產(chǎn)率:生產(chǎn)線班產(chǎn)達4~5t;熱值:3500—4500kcaUkg (lcal=4.1868J即相當于14653.8—18840.6kj/kg);據(jù)說在做經(jīng)濟分析時,統(tǒng)計用2塊該秸稈類生物質(zhì)蜂窩狀壓塊,在生物質(zhì)燃爐(專門爐具)中,可燃50分鐘,夠做3kg米飯、4菜1湯。剩余產(chǎn)品是0.5kg炭。與之類似還有雙頭液壓壓制成型機。
從以上介紹多種類的秸稈類生物質(zhì)壓縮成型設(shè)備看出,首先是設(shè)備不易出故障,目前液壓技術(shù)比較成熟,市場易于提供成套液壓件。而螺旋擠壓軸加工比較精細,要求比較高,必須有專門企業(yè)加工,而且它還易于磨損;而第1種類型設(shè)備如果磨損了(如第1種在調(diào)試壓縮比過程中,發(fā)生出料口導(dǎo)管擠裂情況,在使用過程中,發(fā)生這種情況,就需到專門廠家配件),是相當麻煩的;第2和3種類型設(shè)備其軋輥磨損,亦須要專門廠家配修。其次要求低的單位消耗功率.這就決定了產(chǎn)品的成本,前列的幾種,在相當?shù)募庸つ芰l件下,裝機功率都在35kw左右;液壓秸稈成型要低,因此才會有較低的綜合成本。第三,從前分析可知能否降低運輸成本,是利用秸稈類生物質(zhì)用作燃料或用來發(fā)電的關(guān)鍵之一,為此,通常使秸稈類生物質(zhì)加工范圍不超過2~3km。這就要求成套設(shè)備能簡單化,能裝載在一輛汽車拖掛車上,可以在一片地方進行加工完后,隨時移動到另一加工點。
秸稈類生物質(zhì)利用通常要進行壓縮固化,以便用作燃料,解決農(nóng)村、農(nóng)民家用,或供專門發(fā)電站用作燃料。這是一項綠色環(huán)保,開發(fā)可再生能源的極具潛力的途徑。也不失為農(nóng)民兄弟一種就業(yè)途徑。所列秸稈類生物質(zhì)固化方法都是可行的,但相比較液壓秸稈成型設(shè)備更有優(yōu)勢.這方面希望國家根據(jù)《國家可再生能源法》給予進一步實踐支持,使7.15億t的秸稈類生物質(zhì)真正充分利用起來。



