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中國生物質(zhì)成型燃料技術(shù)路線的選擇原則 木屑顆粒機(jī)|秸稈顆粒機(jī)|秸稈壓塊機(jī)|木屑制粒機(jī)|生物質(zhì)顆粒機(jī)|富通新能源 / 13-10-31

    中國生物質(zhì)成型設(shè)備的研究與生產(chǎn)已走過了20多年的歷史,其研究目標(biāo)一直是以解決農(nóng)業(yè)生物質(zhì)資源的能源利用問題為主線。20世紀(jì)70年代引進(jìn)了螺桿擠壓機(jī)型,80年代開展了棒狀液壓活塞沖壓成型機(jī)研制,21 世紀(jì)初多家企業(yè)開展了環(huán)模、平模成型機(jī)研制,2005年以后各類成型機(jī)并出,2008年組合式塊狀成型機(jī)在市場(chǎng)上占了上風(fēng),在漫長發(fā)展過程中,不少研究單位及企業(yè)停止了工作,極少數(shù)堅(jiān)持了下來,總結(jié)過去經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn),我們摸索出了中國規(guī);l(fā)展成型燃料的技術(shù)路線及應(yīng)堅(jiān)持的幾條基本原則。
1、資源許可原則
    中國生物質(zhì)中主要是農(nóng)林生物質(zhì)資源,每年農(nóng)業(yè)生物質(zhì)產(chǎn)生約7億t,其中允許作能源資源利用的資源,在目前經(jīng)濟(jì)和技術(shù)條件卜-有2億~3億t,林木采集、加工副產(chǎn)品是個(gè)變數(shù),每年產(chǎn)生的資源量也是3億t左右,可用來作能源資源使用的不到1億t。這是同家在2020年以前的大盤子,而且,這些資源也不可能全部供某一種生物質(zhì)轉(zhuǎn)化技術(shù)使用。因此具體劍某個(gè)企業(yè)組建生物質(zhì)成型燃料加丁廠時(shí),就必須首先考慮資源的供給數(shù)量和種類,數(shù)鼙是基礎(chǔ),種類是技術(shù)選擇的重要依據(jù)。
    我國地域遼闊,農(nóng)業(yè)怍物種類人不相同。東北玉米生長期較長,表層含木質(zhì)素較高,礦物質(zhì)也比較多,因此外先硬度大,內(nèi)芯水分多,玉米棒外苞纖維長而厚。這些特點(diǎn)都使它不易脫水,粉碎難度增大,粉碎耗能很高,有的甚至與成型耗能差不多。西部地區(qū),如甘肅、山西、河北西部、內(nèi)蒙古等地作物收獲后秸稈水分很低,白然干燥幾天就可以直接成型加工。南方作物資源進(jìn)行成型加工遇到的首要問題是水分高、空氣濕度大、脫水難,其次是稻谷秸稈纖維多。棉花稈也是如此,外皮纖維長,不能揉搓,內(nèi)部木質(zhì)素高。這些特點(diǎn)提示我們兩點(diǎn):一是任何生物質(zhì)燃料成型機(jī)都不能包打中國“天下”,中國的生物質(zhì)成型機(jī)必須在結(jié)構(gòu)上有地域適應(yīng)性;二是成型機(jī)的設(shè)計(jì)必須與粉碎機(jī)匹配,除了木質(zhì)顆粒外,原料一般要采取切斷法預(yù)處理,切段長度要由試驗(yàn)得出。壓塊狀成型機(jī)原料長度
一般為1~3 cm,顆粒狀成型機(jī)原料要經(jīng)切斷和揉搓兩道工序,長度1cm以下。
    中國的農(nóng)作物秸稈產(chǎn)量是按糧食產(chǎn)量計(jì)算出來的,預(yù)計(jì)中國2020年、2030年糧食總產(chǎn)量可能達(dá)到5.8億t和5.9億t,秸稈產(chǎn)量會(huì)達(dá)到8.24億t和8.38億t。2030年前秸稈產(chǎn)量每年會(huì)有所增加,但不會(huì)永遠(yuǎn)遞增;而林木采伐和加上剩余物潛力很大,會(huì)隨著森林覆蓋率的提高相應(yīng)增加。
    另外農(nóng)產(chǎn)品加工副物和部分牲畜糞便也是成型燃料的原料,中國2008年農(nóng)產(chǎn)品的加工的副產(chǎn)物總量為1.17億t,相當(dāng)于0.68億t標(biāo)準(zhǔn)煤;按告禽頭數(shù)計(jì)算生物質(zhì)排泄量是8. 75億t,含能量折合4. 52億t標(biāo)準(zhǔn)煤。但從實(shí)際出發(fā)決定我國畜禽糞便可利用量的足豬、牛、雞的排泄物,可能源化利用廢棄物干物質(zhì)達(dá)4. 68億t,含能量折合2. 82億t標(biāo)淮煤;中國每年還有近千萬噸的生物質(zhì)“熟料”(如酒糟、糠醛、醋糟等),也是良好的成型燃料原料?傮w看來中國的生物質(zhì)資源是豐富的,更主要的是它可以再生。
    生物質(zhì)資源的能源化的程度,取決于多種因素。目前中國農(nóng)業(yè)生物質(zhì)資源中21%用于農(nóng)村生活用能,36%用于還田,20%用于飼料,約3%用作工業(yè)原料,約20%被拋棄和焚燒。當(dāng)前成型燃料利用的最大量就是焚燒和生活用燃料的一部分,大約2億t。
2、生物質(zhì)技術(shù)發(fā)展程度原則
    技術(shù)發(fā)展程度原則是規(guī);l(fā)展程度的基本依據(jù)。長期實(shí)踐告訴我們,中國的農(nóng)業(yè)工程類產(chǎn)業(yè),應(yīng)特別重視高層突破,不能搞低水平擴(kuò)張,更不能一哄而起。也就是在技術(shù)處于工程化試驗(yàn)之前,不能一哄而起,大起必然大落,這是過去多年米我們沒有逾越的障礙,這既是管理問題,也是理念問題。目前我國的成型燃料生產(chǎn)已進(jìn)入推廣階段,但我們的工程化技術(shù)試驗(yàn)做得并不扎實(shí)。2008年前后一哄而起的問題依然發(fā)生,數(shù)百家企業(yè)同時(shí)興起,2010年后又有不少企業(yè)停產(chǎn)。主要問題表現(xiàn)為成型機(jī)快速磨損,生物質(zhì)燃燒鍋爐結(jié)渣和沉積腐蝕,規(guī);a(chǎn)企業(yè)的原料供給不足,儲(chǔ)存技術(shù)沒有解決。
3.能量投入產(chǎn)出比原則
    能量投入產(chǎn)出比(簡(jiǎn)稱能投比)是研究、生產(chǎn)各種能源第一位的評(píng)價(jià)指標(biāo)。它是能源中含有的能量與能源生產(chǎn)過程中所投入的化石能源所含能量的比值,它與能源產(chǎn)品的工藝和技術(shù)水平有直接關(guān)系,因此不同國家、不同時(shí)期的能量投入與產(chǎn)出比是不相同的,目前還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),也沒有統(tǒng)·的計(jì)算方法,但大都采用拿周期能牦計(jì)算方法。在目前的技術(shù)水平條件下中國幾種生物質(zhì)能源的能量投入與產(chǎn)出比見下表:
能源種類 能投比 說明
80.25 中質(zhì)煤,平均熱值16KJ/KG
生物質(zhì)成型燃料 53.67 原料設(shè)計(jì)做投入量,但加工成成型燃料后,因它是最終產(chǎn)品,所以按產(chǎn)品數(shù)量數(shù)量計(jì)算能量。
纖維乙醇 0.8~1.4 中國實(shí)驗(yàn)條件下
玉米乙醇 1.2~5.8 資料來源:2006年8月,美國能源部能源效率與可再生能源以及與美國阿爾貢國家能源實(shí)驗(yàn)室,含農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程投入
大豆乙醇 1.93 項(xiàng)目同上
甜高粱 3~4 中國實(shí)驗(yàn)條件下
秸稈氣化發(fā)電 8.25 秸稈能源和收集用能不能作為能量投入,如計(jì)入則為0.24
生物質(zhì)甲烷氣 4.4~6.5 中國實(shí)驗(yàn)條件下
煤甲醇 1.9 中國實(shí)驗(yàn)條件下
注:①中國各類原料及收集用能都沒有計(jì)入能量投入中去,僅計(jì)入化石能源,這是為了與煤比較。因?yàn)槊旱纳珊哪軣o法計(jì)算,只能從開采用能計(jì)算起。
        ②中國農(nóng)作物秸稈的田間生成耗能沒有計(jì)入,因?yàn)橹袊r(nóng)事能量投入應(yīng)計(jì)算的主要因素是機(jī)械犁、耕、耙、播、收,施肥、灌溉、除草,運(yùn)輸耗油,計(jì)人的能量應(yīng)是化石能源,中國除小麥外機(jī)耕水平還很低,差別也較大,秸稈資源能源化利用水平很低,小于原來計(jì)作荒燒、廢棄的資源數(shù)量。因此把田間能量投入計(jì)進(jìn)去,目前企業(yè)不易接收,也不準(zhǔn)確。
4、經(jīng)濟(jì)合算、投入許可原則
    在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下,企業(yè)是生物能源產(chǎn)業(yè)的主體,企業(yè)的投入是有條件的,就是經(jīng)濟(jì)上要合算;國家有公益投入的責(zé)任,有為國家、民族長遠(yuǎn)利益考慮的功能,因此只要符合國家長遠(yuǎn)利益就應(yīng)投入,但投資的數(shù)量、方式、時(shí)機(jī)等同樣要考慮當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)是否有承受能力。在目前對(duì)生物質(zhì)能的投入應(yīng)是戰(zhàn)略性的、基礎(chǔ)件的,以突破技術(shù)瓶頸的科學(xué)研究為主。因此經(jīng)濟(jì)條件是生物能源利用的決定性因素。
5、環(huán)境許可原則
    這里所指環(huán)境主要是生態(tài)環(huán)境。如前述我國每年允許秸稈能源化利用的數(shù)量約2億t,如果過量消費(fèi)能源必然帶來還田、飼料等消費(fèi)的減少,這樣就要影響當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)平衡,帶來嚴(yán)重的后果;另外,生物能源工業(yè)化生產(chǎn)系統(tǒng)中規(guī)模化儲(chǔ)存技術(shù)是等待解決的瓶頸,在儲(chǔ)存工程化技術(shù)不突破的情況下進(jìn)行規(guī);尚腿剂仙a(chǎn),就會(huì)出現(xiàn)三個(gè)問題。一是大面積占地;二是嚴(yán)重的安全問題;三是面源污染,風(fēng)吹雨淋使秸稈熱值降低,腐爛釋放出大量甲烷氣體,污染環(huán)境。如果生產(chǎn)環(huán)境條件不具備而簡(jiǎn)單上馬,帶來的效益就可能是負(fù)值,是不可持續(xù)的。
    三門峽富通新能源科技有限公司生產(chǎn)顆粒機(jī)、秸稈壓塊機(jī)、木屑顆粒機(jī)、秸稈顆粒機(jī)、飼料顆粒機(jī)等生物質(zhì)燃料飼料成行機(jī)械設(shè)備,同時(shí)我們還有大量的生物質(zhì)顆粒燃料出售,此外我們也銷售破碎機(jī)、粉碎機(jī)、烘干機(jī)、回轉(zhuǎn)窯等設(shè)備。

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