生物質成型燃料生產應用技術及經濟效益分(fèn)析
發布日期:2020-05-31
1 引(yǐn)言
生物質能(néng)是繼煤炭、石油(yóu)、天然氣後居世界能源消費(fèi)總量第4位的(de)可(kě)再生資源,在我國蘊涵了大量生物質能源。由於我國是一個農業大(dà)國,每年產生秸稈6億多噸,其中大約0.28億t用於造紙,1.13億t用作飼(sì)料,1.08億t還田,另外3.5億t用作燃料或就地荒燒(shāo),秸(jiē)稈纖維素作為豐富的生物質能源(yuán)具備了開發(fā)生物質成型燃料利用技術的條件。加之生物質成型燃(rán)料生產加工方便(biàn),使用及操作簡單,經濟效益可觀,無害無汙染,因此生物質成(chéng)型燃料的研究與推廣具(jù)有極大的(de)社會及經濟效益。
2、國內外生物質成型燃料技術發展現狀
3.1.2 生物質顆粒燃料(liào)固化係統
生物質顆粒燃料固化係統在我國處於研究(jiū)示範和試點階段,設(shè)備的技(jì)術(shù)原理(lǐ)比較先進,成本低廉,適合我國國(guó)情;但還存在著規模化和市場化程度不高、管理(lǐ)不規範、支持政策缺乏和推廣速度比較緩慢等問題。其設備大致分為環模擠壓成型機(jī)、平(píng)模擠壓成型(xíng)機(jī)、雙環模式顆粒成型機(jī)。
環模壓輥的原理是利用環模的(de)內部體(tǐ)係,通過壓輥由內向(xiàng)外施加壓(yā)力使得(dé)燃料(liào)成型擠出。其成型機是采用內環(huán)模壓輥擠壓成型顆粒燃料的設備。平模擠壓成型(xíng)是由飼料成型(xíng)設備改進而(ér)成,設備采用常溫成型,主要適用原料為木屑等,產品為顆粒狀。設備(bèi)生(shēng)產能力(lì)50~300kg/h,平模工作壽命約400
h。在國內有少量(liàng)應用。而雙環模對輥擠壓成型也是由飼(sì)料成型設備改進而來。設備采用常溫成型,適用原料為秸稈、木屑等各種農林廢棄物,原(yuán)料過於幹燥(zào)不易成型(xíng),成型後需要幹燥處理,有黏結劑(jì)易於成型,產品為顆粒狀。
如上所述,目(mù)前的顆粒燃料固化係統原理幾乎一致,顆粒成型設備(bèi)係統已經實現了(le)在(zài)實際生(shēng)產中的應(yīng)用(yòng)。但是(shì)其共同的缺點在於對原料的處理前的物理性質要求較高,如濕度、硬度等,因此如(rú)何攻克原(yuán)料的適應性(xìng)問題是未來要進一步深入研究的方向。
3.2生物質燃料應用技(jì)術
我國一些科研單位針對成型設備生產固體生物質燃料進行了大量(liàng)研究試驗,對設備的關鍵部件進行了改進,還對各類成型機進行比較分析,綜合其優點進行了設備改造。下一步應加快對生物(wù)質燃料使用技(jì)術進行專項研究,可以加大固化燃料深加工和專用燃燒鍋爐的研發步伐,從而推動壓縮成型技術的商業化(huà)發展。
3.2.1生物質成型燃料的深加工
經過同化成型的生物質燃(rán)料可繼續加工生產機製木炭,生產出來的木(mù)質炭可代替天然木炭作為燃料炭(tàn);炭中不含致癌物質,特別(bié)適合食品熏烤;對其進行二次活化加工,還可以生產出合(hé)格的工業(yè)活性炭(tàn),用於冶金還(hái)原物和(hé)滲碳劑;還可(kě)以作為吸附劑,用(yòng)於環保工業;用炭粉(fěn)施田,可以(yǐ)有效提高地溫、地力和防病蟲害。利用炭粉生產各種型炭,成(chéng)本較低,而且具有很強的市場競(jìng)爭力。
3.2.2生物(wù)質成型燃料的民用(yòng)
民用爐(lú)灶是以燃燒顆粒燃(rán)料(liào)為主,在設計中以小型半氣化取暖爐和炊事爐具(jù)為主。在氣化區,利用空氣(qì)使顆粒成型燃料轉(zhuǎn)變為可燃性氣體(木煤氣),空氣中的氧與炭相互作用。
為保證得到高質(zhì)量的木煤氣,在設計(jì)氣化爐灶(zào)時,必須充分考慮應有足夠灼熱炭層,使式(shì)(1)產生的C02通過式(3)反應,轉變成CO。
顆粒(lì)成型燃料民用爐灶與普通爐灶相比,無論使用顆粒或成型(xíng)燃料還是木片(piàn)作為燃燒原(yuán)料,其熱效(xiào)率都顯著提高。
3.3.3生物質(zhì)成型燃料的鍋(guō)爐應(yīng)用
大部(bù)分生產出來的生物質固化燃料都(dōu)可以直接或與煤混燃,並不需(xū)要改造鍋(guō)爐。有少部分燒(shāo)煤鍋爐由於鼓(gǔ)風、溫度、燃燒(shāo)形式等原因須經改造方可進行生(shēng)物燃料使用。
4、生物質成型燃料的經(jīng)濟效益分析
以應用遼寧省能(néng)源研究(jiū)所BI0-37型生物質固化成型機,年產(chǎn)1萬t玉米秸稈顆粒燃料的一條生產線為例,進行其經濟效益分析。
由表(biǎo)1可見,一條年產1萬t的玉米秸稈(gǎn)顆粒燃料的生產線年(nián)利稅可達到149.5萬元,經濟效益非常可觀。與燒製木炭燃料(liào)相(xiàng)比,其能源利用率比其高10%以上。
經過成型燃料生產技術把低能量密度的生(shēng)物質原料生(shēng)產成高能量密(mì)度的固(gù)化燃料,提高了能源利用(yòng)率,使(shǐ)能源得到充分利用。表2中列出了以0.5
t鍋爐用能時,每噸(dūn)成型燃料、刨花木屑、煤(méi)能源利(lì)用分析,經過實際測定的熱效率,使用成型燃料的熱效率比煤高11%,比刨花木屑高10.7%。
從表2看出,當使用刨花木屑直接燃燒時,產生相當於每噸成型燃料(在扣除生(shēng)產每噸成型燃料(liào)能量後)的有效能量,則要(yào)多消耗98
kg刨花(huā)木屑,多了近10%,這是由(yóu)於使用成型燃料時改變了燃燒性能,提高了熱效率的緣故。也就是為得到刨花木(mù)屑同(tóng)樣的有效能量,使用成型燃料可節省近10%的燃料(liào)。這就意味著,如在我國廣大農村或林區逐步推廣使用成型燃料,可減少生物質能源(yuán)消耗,對改善我國生態平衡將起到積極作用。此外,成(chéng)型(xíng)燃料與煤相比,燃燒時(shí)不僅提高丁熱(rè)效率,而且不(bú)產生S02,不汙染環境,屬於“清潔燃料”。
5、結語
本文就目前生物質燃(rán)料(liào)生產技術的兩大類別,生物質棒狀固化成型燃料生產技術和生物(wù)質顆粒燃料生產技術(shù)進行了技術及應用分析,並介紹了生物質固化燃料的應用。雖然還有一(yī)些顆粒燃料的(de)物理性質(zhì)尚待設備的(de)完善得以改進提(tí)高,但通過對目前應用BIO生物(wù)質固化設(shè)備(bèi)生產(chǎn)線的實際效益進行分析,表明生產1萬t玉米秸稈顆(kē)粒燃料具有(yǒu)可觀的經濟及環境(jìng)效(xiào)益。
生物質成型燃料具有燃燒效果好、無汙染、可持續發(fā)展等特點。隨著生物質成型燃料技術的進步,其經濟效益會隨之優化,隨著一次性(xìng)能源的逐漸減少,生物質成型(xíng)燃料將會進一步得到推廣應用(yòng)。
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