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我国农作物秸秆能源化利用技术

作者:秸秆综合处理交流网 浏览: 发表时间:2021-05-12 21:15:58

我国农作物秸秆能源化利用技术

一 秸秆固化成型技术
    





     (一)技术原理
    秸秆主要由纤维素、半纤维素和木质素组成。木质素为光合作用形成的天然聚合体,在植物中的含量一般为15%~30%。木质素不是晶体,没有熔点但有软化点,
当温度为70℃~110℃时开始软化,具有一定的粘度;在200℃~300℃时,呈熔融状、粘度高,此时施加一定的压力,增强分子间的内聚力,可将它与纤维素紧密粘接,并与相邻颗粒互相粘结,使植物体变得致密均匀,体积大幅度减少,密度显著增加。秸秆固体成型燃料就是利用木质素充当粘合剂将松散的秸秆等农林剩余物挤压成颗粒、块状和棒状等成型燃料。秸秆固化成型燃料是一种优质燃料,具有高效、洁净、点火容易、二氧化碳零排放、便于贮运和运输、易于实现产业化生产和规模应用等优点。秸秆固化成型后,燃烧特性可得到明显改善,使用时火力持久,炉膛温度高,可为农村居民提供炊事、取暖用能,也可以作为农产品加工业(粮食烘干、蔬菜、烟叶等)、设施农业(温室)、养殖业等不同规模的区域供热燃料,另外也可以作为工业锅炉和电厂的燃料,替代煤等化石能源。
    (二)技术流程
    农林废弃物的固体成型技术按生产工艺分为粘结成型、压缩颗粒燃料和热固体成型工艺,可制成棒状、块状、颗粒状等各种形状。固体成型的工艺流程主要是将回收的农作物秸秆粉碎、堆放软化(含水率控制在15%~35%之间)、经上料机将物料送进生物质燃料成型机内模压成型、冷却、定量包装。
    (三)适宜区域
    生物质固体成型燃料适用于粮食主产区或农产品加工厂附近,即农作物秸秆或农产品加工废弃物资源量大的区域。此外,亦可用于林业资源丰富的区域,木材加工厂附近区域等。
    (四)技术操作要点
    1. 干燥。生物质的含水率在20%~40%之间,通过自然晾晒或烘干方法进行干燥,滚筒干燥机进行烘干,将原料的含水率降低至8%~10%。原料太干,压缩过程中颗粒表面的碳化和龟裂有可能会引起自燃;而原料水分过高时,加热过程中产生的水蒸汽就不能顺利排出,会增加体积,降低机械强度。
    2. 粉碎。秸秆类原料需通过粉碎机进行粉碎处理,通常使用锤片式粉碎机,粉碎的粒度由成型燃料的尺寸和成型工艺所决定。
    3. 调湿。加入一定量的水分后,可以使原料表面覆盖薄薄的一层液体,增加粘结力,便于固体成型。
    4. 成型。生物质通过固体成型,一般不使用添加剂,此时木质素充当了粘合剂。
    (五)注意事项
    1. 与煤相比,生物质具有较高的挥发分含量
    农作物秸秆中的挥发分一般在76%~86%之间,其存储了超过2/3的热量,且一般在200℃~300℃时开始析出。如果此时无法提供足够的助燃空气,则未燃尽的挥发分被气流带出,形成黑烟,传统的燃煤锅炉设计方法和操作规程并不适合于农作物秸秆。
    2. 灰分含量高
    由于秸秆类生物质中的灰分含量通常较高,因此,颗粒燃料的灰分沉积速度一般大大超过煤的燃烧,有的甚至超出煤炭大约一个数量级。此外,积灰中通常存在大量的KCl等氯化物,也是需要注意的一个问题。
    3. 结渣现象严重
    在秸秆生长过程中,会吸收包含一定含量的碱金属元素(包括K、Na、Cl、S、Ca、Si、P等),其以盐或者氧化物的形式存在于生物质机体内部或者灰分等杂质中。当秸秆类生物质固体成型燃料燃烧时达到的温度远远高于灰熔点温度范围,导致炉底的秸秆灰在800℃~900℃时就开始软化,温度过高时灰分会全部或者部分发生熔化,导致结渣率较高,试验表明玉米秸秆颗粒燃料的结渣率在50%以上。这不仅影响燃烧设备的热性能,而且会危及燃烧设备的安全。
    4. NOx排放量较高
    生物质燃烧设备产生的NOx主要是由燃料中的N元素氧化产生的,既来自气相燃烧也来自固定碳燃烧过程。其他NOx可能是某些特定条件下由空气中的N元素形成的。生物质燃烧排放的最主要NOx是NO,它在大气中会转变为NO2。

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