秸秆成型（精选8篇）
秸秆成型 篇1
摘要：本文从生物质秸秆的压缩成型技术的原理和现状出发, 对比了目前几种现有的成型压缩设备, 旨在为新型秸秆压缩机的研制提供参考。
关键词：秸秆,生物质,压缩,成型
0 引言
进入21世纪以来, 日趋减少的不可再生资源更显贫乏, 脆弱的环境问题日加严峻。从高效、优质和可持续发展的视角出发, 充分利用农作物秸秆可再生资源, 开发秸秆能源化利用设备是构建资源环境和谐发展、循环经济型社会的必然趋势。
我国生物质资源十分丰富, 拥有量居世界首位。据统计, 我国年产秸秆约7.8亿t。目前, 我国秸秆综合利用率仅为33%, 其中, 经过技术处理后利用的仅占2.6%。现阶段其用途主要为:秸秆还田、牲畜饲料、替代能源和工业原料, 约12.7%的剩余秸秆被就地焚烧, 引起了越来越严重的环境污染和社会问题。
农作物秸秆的能源化利用具有较大的发展潜力, 据专家估算, 可以作为发电利用的农作物秸秆资源量约为2.3 亿t标准煤, 农作物秸秆的能源化利用对提高可再生能源在我国能源结构中的比例, 促进能源结构改善和经济、环境可持的发展, 尤其是对提升我国农村经济发展水平和环境质量, 建设和谐社会具有重要的意义。
发达国家的成功经验表明:农作物秸秆用于肥料、饲料、基料、原料和燃料是其资源化的有效途径。生物质固化成型技术能使秸秆的燃烧效率达到90%, 比传统的燃烧效率高4倍, 更重要的是它不但可替代污染严重、资源有限的燃煤等化石能源, 而且这种固化燃料在燃烧的过程中产生的废气、废水、固体废弃物, 就连燃烧剩余物, 也可以用做最优质的钾肥。
1 原理及现状
生物质致密成型技术是指具有一定粒度的秸秆、稻壳、锯屑、树枝等干燥后在一定的压力作用下 (加热或不加热) , 可连续挤压制成棒状、粒状、块状等各种成型燃料的加工工艺。生物质主要由纤维素、半纤维素和木质素组成, 当温度达到70～100 ℃, 木质素开始软化, 并有一定的黏度。当达到200～300 ℃时, 呈熔融状, 黏度变高。此时若施加一定的外力, 可使它与纤维素紧密黏结, 使体积减少, 密度增加, 取消外力后, 由于非弹性纤维分子间的相互缠绕, 使其仍能保持给定形状, 冷却后强度进一步增加, 成为成型燃料。
早在20世纪30年代, 美国就开始研究压缩燃料成型技术, 并研制了螺旋式成型机。日本于20世纪50年代从国外引进成型技术并进行了改进, 80年代开始, 日本对生物质压缩成型燃料进行了探讨, 进一步改进了压缩成型燃料技术, 1984年日本的生物质压缩成型燃料生产总量达2.6×105 t。世界能源危机后, 西欧许多国家开始重视压缩成型燃料技术的研究。比利时研制成功的T117型螺旋压块机, 其设备的主要性能为:压块燃料出模温度180 ℃, 轴向压缩力大于686 kN, 压块移动速度1700～2500 mm/min, 耗能量45～55 kWh/t。联邦德国研制的KAHI系列压粒机可生产直径为3～40 mm的压缩粒, 所用电机的功率为20～400 kW, 能耗为15～40 kWh/t。
“七五”计划期间, 我国一些科研院所和企业开始对生物质致密成型机及生物质成型理论进行研究。但由于设备的运行成本及易损件的寿命和市场问题, 发展缓慢。进入21 世纪, 化石能源价格连续攀升, 环境污染日益加剧, 国家开始重视对各种可再生能源的开发, 生物质成型燃料进入良好发展阶段。
目前已研制成功的成型设备主要有螺旋挤压式成型机、活塞冲压式成型机和压辊式颗粒成型机。很多研究者仍然在对现有的成型设备进行改进和创新, 以实现产率高、能耗低的目的。黑龙江省农业机械工程科学研究院研制的9YK-1000型生物质压块设备就是一个高效、低耗的产品。
2 设备介绍及比较
我国目前己投放市场有代表性的几种模式的压缩成型设备主要有:
(1) 辽宁省能源研究所在国家科技攻关项目支持下研制成功的BIO-15 型螺旋挤压式生物质致密成型机组以木屑、秸秆、稻壳等生物质为原料生产中空棒状燃料, 棒状燃料经碳化后可制成优质木炭。主要技术指标都达到了国际先进水平, 单位产品能耗100 kWh/t 左右, 主要易损件寿命达到500 h 以上。
(2) 巩义市宇航机械厂、郑州市福华机械制造有限公司都是生产螺旋挤压式木炭机系列设备的专业厂家, 其设备主要技术指标都达到了国内领先水平, 单位产品能耗100 kWh/t 左右, 主要易损件寿命达到400 h 以上。
河南农业大学在科技部重大科技攻关项目和技术成果转化资金的支持下完成了4 代活塞液压式秸秆成型机的研制, 设备已转让洛阳恒生能源设备有限公司、江苏苏州工业开发区等四家企业生产。
(3) 洛阳恒生能源设备有限公司生产的HPB-Ⅳ型活塞液压式生物质成型机的主要技术指标都达到了国际先进水平, 特别是单位产品能耗已降至60 kWh/t 左右, 主要易损件寿命达1000 h 以上。
(4) 苏州恒辉生物能源开发有限公司的主要产品为HPB—V 型液压活塞式生物质成型机, 技术处于国内领先水平, 能耗80 kWh/t。
(5) 北京盛昌绿能科技有限公司研制开发的两个系列生物质颗粒成型设备处于国内领先水平, 环模寿命500 h以上, 生物质颗粒产量1～2 t/h, 单位生产能耗不大于70 kWh/t, 成型率大于90%, 设备经济寿命大于10 年。
(6) 上海申德机械有限公司专业从事饲料机械的设备生产, 目前已涉足木质颗粒生产领域, 辊模碾压式成型设备生产率1.2 t/h, 单位生产能耗不大于90 kWh/t, 成型率大于90%, 设备经济寿命大于10 年。
(7) 合肥天焱绿色能源开发有限公司是专业从事绿色能源开发及产品研究制造的高科技公司, 2004 年开发的机械冲压式生物质秸秆成型机产量1000 kg/h, 动力60 kW。棒料规格:直径75 mm, 棒料密度1.0～1.4 g/cm3。
由此可以看出, 螺旋热挤压式成型技术单位产品能耗高, 一般为100 kWh/t左右;螺杆首端承磨面磨损严重, 平均寿命仅有60～80 h, 采用特殊工艺强化处理后可达400～500 h, 但成本高, 用户难以接受;原料含水率难以控制, 适于加工木屑、稻壳、棉杆等木质生物质原料。可进一步碳化, 制成机制木炭。
活塞冲压式成型技术一般不用电加热。产品为实心燃料棒或燃料块, 密度稍低, 介于0.8～1.1 g/cm3之间, 容易松散;原料为丰富的农作物秸秆, 来源广泛;成型机对原料的粉碎要求低。要求范围为1～100 mm;但设备结构复杂, 运行稳定性差, 故障率高, 生产率不高, 产品质量不太稳定;单位能耗, 一般为60～80 kWh/t左右。
环模辗压技术是借鉴饲料机械技术发展而来的, 目前广泛应用于以木屑、玉米和棉花秸秆为原料的生物质颗粒燃料生产, 对原料水分的适应性也较强, 含水率15%～25%的物料都能被压缩成型, 自动化程度高, 单机产量大, 适于规模化生产。但投资规模较大, 环模、压辊易损件磨损严重。对稻草、麦草成型较为困难;单位能耗高, 一般为80～90 kWh/t左右
平模辗压成型技术结构简单、成本低廉、易于维修维护;但所配辅助设备相比环模制粒多;相对电耗多于环模;受模具限制, 产量低于环模机。
机械冲压成型技术比较国内其它生物质成型技术和设备, 结构简单, 操作简单, 原料适应性强, 易损件寿命长, 单位能耗低, 一般为60 kWh/t左右
TYK-1000A秸秆压块机可以将各种农作物秸秆和森林采伐剩余物经粉碎、除尘、压缩、定型等工序, 把松散的原料压缩成体积小、密度大的一种致密成型设备。该设备采用螺旋预压预热, 活塞冲压, 二级压缩工艺。解决了普遍压块机对物料含水率要求较高和模具易磨损的不足, 该设备具有能耗低、效率高、机械运行寿命长等特点。成品棒经高温压缩、杀虫灭菌、熟化使其组织结构和化学成分发生变化, 作牛、羊、鹿等反刍动物的粗饲料, 适口性好、易消化。成品棒也可替代煤、油等常规能源、应用于供热采暖及生物质发电厂的发电原料。该设备已获国家专利。
本成型机采用了先预压后冲压的二级压缩方式, 物料在螺旋输送机的强制推动下送入主机预压室, 使物料密度达到0.2～0.25 g/cm3, 同时降低了冲压成型的负荷和行程, 便于下一步的冲压成型。然后由曲柄连杆机构带动的双活塞式冲压系统将两个预压室内的物料进行交替冲压, 同时冲模上增加了自动控温的加热装置, 自动控制技术的应用使成型机能够根据不同原料的物理特性, 选择相应的加热温度、进料速度和冲压频率, 使设备运行平稳可靠, 加快木质素软化和黏结速度, 进一步降低成型能耗, 提高成型质量;使物料连续不断地从成型系统的型孔中挤出, 最后经过冷却保型形成直径75 mm的压块。
目前使用的冲模型孔直径和长度都是固定的, 因此压缩比也是固定的, 这样的型孔设计无法满足多种物料在不同含水率下的成型需要。压缩比设计过大, 会造成物料无法从型孔中挤出, 并且会损坏机器;压缩比设计过小会造成压缩密度不够, 成型困难, 易松散等缺陷。所以本课题创新设计了一种压缩比可调节的新型冲模型孔结构, 该型孔结构将原来型孔的直孔部分从中间水平剖开, 然后再用上下两个压板压上, 并用螺栓紧固, 随着螺栓压紧程度的不同改变孔径的形状及大小, 从而实现改变压缩比的目的。
通过采取上述措施, 使设备运行平稳、可靠, 提高了生产效率及原料适应性, 提高了压块质量;同时大幅提高了设备使用寿命, 冲头寿命达1000 h以上;降低了设备单位能耗, 经现场实际测试其能耗仅为25 kWh/t, 考虑到不同物料的影响其综合单位能耗应在30～40 kWh/t。
3 结论
TYK-1000A秸秆压块机通过先螺旋挤压进行预压缩, 再由机械冲头完成冲压, 中间配以自动控温的加热装置, 实现了降低单位能耗, 提高使用寿命的目的;由于采用了压缩比可调节的新型冲模型孔结构, 使设备对原料的适应性, 有了大的提高。同时可以看出该设备毕竟是新研制的, 还缺乏长时间的使用考核。
参考文献
[1]郭英州, 曾庆辉, 徐冬, 等.9YK-1000型生物质压块设备的研究[J].农机化研究, 2011, 33 (5) :119-122.
[2]梁莉, 李玉萍, 郭玉明.小麦茎秆粘弹性力学性质试验研究[J].农机化研究, 2011, 33 (5) :174-177.
秸秆成型 篇2
关键词:玉米秸秆;冷态压缩成型;含水率
中图分类号:S216 文献标识码:A 文章编号:1000-8136(2009)21-0001-02
1引 言
生物质是一种年产量相对稳定的可再生能源。全世界总能耗约14%来自生物质能,在发展中国家它占总能耗的35%,我国农村所占比例更大,约为71%。[1]我国每年产出的农作物秸秆达6亿多t,居世界首位。[2]在秸秆中玉米秸秆占有较大比例。吉林省地处世界黄金玉米带,61%的耕地种植玉米。2008年统计,玉米秸秆产量达2 250万t。[3]
玉米秸秆收获期含水率较高,且含水率是其压缩成型过程中需要控制的一个重要参数。因此,本试验主要研究的是含水率对颗粒成型、成型块品质的影响,为粉碎玉米秸秆压缩成型提供一定参考。
2材料与方法
2.1试样准备
本试验采用吉林市郊区提供的本年度成熟玉米秸秆。其步骤是:首先进行自然干燥,在实验室放置两周;然后利用5Fs-50型粉碎机进行粉碎,并将粉碎后的秸秆颗粒进一步自然风干20天左右,达到含水量17.5%以下;再对粉碎秸秆进行筛分,使切碎秸秆的粒度大小为5mm～10mm;最后进行配水实验,取原料30g,通过计算每次加水量,使原料含水率分别控制在8%、12%、16%、20%和24%,然后按照物料含水率分别封存于写有标记的黑塑料袋内。
2.2试验装置
本实验采用济南试金集团有限公司制造(如图1所示)WDW-5微机控制电子式万能试验机,根据实验需要选择不同类型探头,力和位移可通过力传感器(型号分别为GS-1A和SSLY-50)和位移传感器实施采集并传至微机,精度±0.1%,实验压力测量范围为1kN～50kN。
试验采用自行设计的钢质圆筒模具,内径分别为15 cm,模具长径比为4.16,模具开口锥度为45°。
称重采用上海天平仪器厂生产的型号为HANGPING JA5003的电子分析天平。
2.3试验方法与过程
压缩成型试验在常温下进行,试样未添加粘合剂,压缩速度为20 mm/min(恒速),并获得相应的最大压缩密度,保压2min～3 min。
将套筒模具置于压力机下空间平台上,用电子天平称出相应含水率的粉碎玉米秸秆颗粒的质量,然后将其慢慢倒入套筒模具中。待装满后,打开电子万能试验机,点击电脑上数据采集系统,将压缩速度设置为20 mm/min。依次对五种不同含水率的试样进行压缩试验,每次实验连续加压至设定的额定压力。
3试验结果与分析
采用Matlab软件,对不同含水率的粉碎玉米秸秆的压缩成型试验数据进行拟合,获得图2所示的压强与变形之间的变化曲线。
由压缩成型曲线可得出:含水率越低,最大压强越大,比能耗也越大。这是由于当含水率较低时,颗粒相互结合受到的阻力较大,故比能耗较大。
在压缩成型的初期,粉碎玉米秸秆颗粒之间有较大的空隙,在压力的作用下颗粒相互填充空隙并相互移动,同时内部的空气与水被挤出,在此阶段压强与变形呈线性关系;中间阶段,物料发生弹性变形并占主导地位,较大的颗粒受压发生破裂现象,变成了更小的颗粒,所以此阶段压强与变形呈指数关系;在最后阶段压力下降,主要是由于摩擦力性质转变和发生应力松弛现象的综合结果。
4结 论
粉碎玉米秸秆颗粒含水率是影响压缩成型的质量的因素之一。通过对不同含水率的粉碎玉米秸秆压缩成型试验,得到了含水率与成型压力的关系。试验结果还表明:在模具一定的情况下,含水率越低,比能耗也越大;含水率过高,压缩成型时有水被挤出,影响成型质量。此数据为玉米秸秆冷态成型机理的进一步研究及冷压成型样机的研制提供了依据。
* 基金项目:北华大学校管科研项目(北华大学科合字[2007]工科第40号)
参考文献
1 张百良、李保谦.HPB－I型生物质成型机的应用研究［J］.太阳能学报，1999.20（3）：234～238
2 杨建队.农作物秸秆综合利用探讨［J］.农业技术与装备，2007（6）：40～41
3 http://www.came.agri.gov.cn/news/2008125/215/32375.html
The Effect of Percentage of Moisture of Chopped Corn
Stalks to The Force of Cold State Compaction
Liu Xiaoyong，Li Rongli，Zhang Zhanguo，Sun Lixia，Lv Xiangyan
Abstract：The experiments on cold state compaction of chopped corn stalks with different percentage of moisture were conducted by WDW－5 electron universal testing machine. The curves of compression moulding were obtained; the experimental datas and results were analysed, and the results show that the smaller the percentage of moisture, the bigger the intensity of pressure and consumed energy correspondingly. All of these are the basis parameters for further research on cold state compaction of corn stalks.
秸秆压块成型技术研究分析 篇3
农作物秸秆是指在农业生产中, 谷物收获后留下的茎叶等副产品, 主要包括玉米、水稻、小麦、油菜、黄豆、棉花、花生等秸秆。根据农产品产量测算, 全国每年秸秆资源总量约6.8亿t。江苏省秸秆年产量达4 000万t左右, 其中稻麦秸秆占70%以上, 利用量约2 400万t, 综合利用率达60%, 尚有1 600万t未合理利用。为将秸秆资源充分利用, 人们开发了秸秆压块成型燃料技术。秸秆压块成型燃料技术是生物质能源开发利用技术的主要发展方向之一, 压缩成型后的秸秆燃料体积与膨松状态相比缩小6~8倍, 密度可达1 000 kg/m3左右, 含水率在20%以下。秸秆成型燃料热性能优于木材, 单位体积发热量与中质煤相当, 热值可达16 000 kJ/kg左右, 不仅可以为家庭提供炊事、取暖用能, 也可以作为工业锅炉和电厂的燃料, 可部分替代煤、天然气、燃料油等矿石能源, 近年来日益受到人们的广泛关注。
1 秸秆压块成型机理研究
农作物秸秆由有机物、少量的无机盐和水构成。有机物主要成分是纤维类碳水化合物, 其次还含有少量粗蛋白和粗脂肪。碳水化合物由纤维素类物质和可溶性糖类组成。纤维素类物质是植物细胞壁主要成分, 包括纤维素、半纤维素和木质素等。纤维素是植物细胞壁的主要成分;半纤维素是戊糖、己糖和多糖醛酸及其甲酯的缩合物, 其主要成分是戊聚糖, 在秸秆木质部分含量很高;木质素是以苯丙烷及其衍生物为基本单位构成的高分子芳香醇, 秸秆中含量为14%~25%, 在植物细胞中, 有增强细胞壁、粘合纤维的作用。木质素在常温下, 主要部分不溶于任何溶剂, 没有熔点, 但有软化点。当温度达到70℃~110℃时, 木质素开始软化, 并具有了一定的黏度, 粘结力增加。在200℃~300℃的高温条件下, 木质素将软化、液化, 呈熔融状, 黏度变高, 此时若施加一定的压力, 再加上秸秆所含少量淀粉及糖分的辅助粘合作用, 秸秆内部相邻生物质颗粒间相互胶合, 外部将析出焦油或焦化, 秸秆体积大大减少, 密度显著增加, 取消外力后, 由于非弹性纤维分子间的相互缠绕, 仍能保持给定形状, 冷却后强度进一步增加。秸秆这种结构组成和化学特性, 使其在一定外部条件作用下固化成型有了可能。
2 平模压块成型技术分析
秸秆能够被挤压成型, 必须满足其所需的苛刻外部条件, 如合适的压力、湿度及温度等。目前主要实现的技术类型有环模压辊、平模压辊、机械活塞、液压活塞、螺旋挤压等, 其中平模压辊型秸秆压块成型设备相对简单, 制造成本较低, 现以平模压辊型秸秆压块成型技术为研究对象。平模压辊型秸秆压块成型机采用水平圆盘压模与压辊挤压秸秆成型, 整个秸秆压块成型过程细化为四个阶段, 分别是:
(1) 将秸秆由平模盘压入模孔。在辊轮作用下, 膨松的秸秆从平模盘上被压进模孔上部的圆锥形孔内。
(2) 秸秆在模孔上部弹性变形。进入模孔中的秸秆越来越多, 彼此相互挤压, 秸秆粒子不断填入原来粒子之间的空隙, 秸秆粒子位置不断更新, 秸秆产生形变。
(3) 秸秆在模孔中部塑性变形成块。秸秆受到的压力继续增加, 进一步被挤压, 在压力最大方向上不断延展产生位移, 并与模孔内壁间产生磨擦, 在巨大磨擦力作用下, 秸秆温度迅速升高, 秸秆中的木质素不断软化、液化, 秸秆粒子间产生粘合力, 秸秆逐渐被挤压成型。
(4) 秸秆在模孔中下部固化成型出料。秸秆压块成型过程中会产生内应力, 在内应力的作用下秸秆块粘合得不很稳定, 在此阶段, 成型秸秆块消除内应力, 保型出料。
2.1 秸秆在平模盘上受力分析 (见图1)
辊轮为自由轮, 在平模盘上有纯滚动、纯滑动和边滚动边滑动三种可能运动形式, 秸秆质点S在平模盘上受辊轮挤压时, 分别受到重力G、辊轮压力T的作用, 平模盘上表面会对秸秆产生水平方向磨擦力, 方向与其相对运动方向相反。当辊轮有滑动时, 辊轮对秸秆产生与压力T垂直、方向向上的磨擦力。辊轮稳定工作时, 在水平和竖直两个方向上合力作用效果对秸秆产生挤压作用。
秸秆物料喂入过程是在其重力作用下自然下落的过程, 不需要强制压入, 秸秆原料将直接到达平模上表面, 考虑到秸秆成型技术每一环节的成型工艺要求, 作为压块成型设备的核心部件, 平模的模孔结构设计将对压块成型产生很大的影响。
模板的孔环面积比、模孔长径比等成为决定压块成型效果的重要因素。
2.2 平模孔环面积比
平模压块成型设备工作面是辊轮与圆环状平模孔盘。为使辊轮对秸秆挤压效果达到最佳, 平模盘与辊轮之间设计间隙很小, 约为1.5 mm。为了提高成型设备生产效率, 在平模上制成内外两排模孔环同时出料, 相应的辊轮轴制成十字型, 4只辊轮绕辊轮轴转动的同时可在平模盘上滚动, 为自由轮。秸秆在重力的作用下落在模孔盘面上。模孔上方的秸秆在辊轮压力及重力合力作用下被压进模孔;位于两相邻模孔之间的秸秆将不能直接被压进模孔, 而是在辊轮碾压作用下, 在平模盘面上形成有一定强度的秸秆块。秸秆块有一定高度后将影响辊轮工作, 严重时会引起成型设备阻塞和辊轮轴的变形。
通过以上分析可知, 平模孔盘结构设计时, 应尽量增加平模盘上模孔的面积, 以减少在平模盘面形成秸秆块的可能。将模孔面积与平模盘面积之比定义为孔环比§, 采用图2所示的模孔可获得最大孔环比。
秸秆本身携带泥土和砂粒等硬质颗粒, 因此压块成型设备的平模盘及模孔工作在高压、多粉尘等恶劣环境下, 磨损严重。为了提高平模盘利用率, 将其设计为正反对称结构, 两面使用。同样模孔内表面也会因干磨擦严重磨损。同时不直接在平模上加工模孔, 而采用平模孔盘内嵌模套结构, 模套磨损报废后直接更换。图2所示的模孔结构复杂, 加工难度很大, 实际中采用图3所示模孔模套结构。
图3所示的平模孔盘, 平模盘内圈直径D1、外圈直径D2, 均布模孔直径D3, 孔个数为N, 则孔环比§=N (D3×D3) / (D2×D2-D1×D1) 。
2.3 模孔长径比研究
秸秆在模孔中要完成整个成型过程, 必须产生高温软化木质素。秸秆与模孔内表面磨擦可升温, 但要达到高温, 需要秸秆粒子在模孔中相对运动一定距离, 但相对运动距离过长又会对生产效率产生影响。将模孔直径与长度之比定义为长径比, 在选择合适长径比时, 采用模孔直径均为30 cm、长度不等的模套进行试验, 成型效果见表1。
从试验结果可看出, 长度为77 cm、80 cm的模套能达到比较好的成型效果, 据此计算长径比分别为77/30=2.57, 80/30=2.67。选用合适的长径比约为2.6。
3 秸秆压块成型技术前景
3.1 秸秆资源丰富
我国有着丰富的农作物秸秆资源, 目前总体利用率不高, 秸秆资源可开发利用潜力十分巨大。秸秆易取、价廉、资源丰富, 只要有绿色植物年复一年地生长, 这一资源就不会枯竭。原来作为废弃物直接焚烧处理的农作物秸秆, 按照目前秸秆收购价格每亩80~100元, 也可成为农民一个新的收入增长点。
3.2 国家政策支持
研究开发秸秆压块成型技术符合我国能源、环保及建设节约型社会的要求, 也是整个农业可持续发展的一项战略措施。秸秆成型技术的推广应用, 对缓解能源紧张, 治理有机废弃物污染, 保护生态环境, 促进人与自然和谐发展都具有重要意义。因此国家和地方各级政府积极支持和鼓励秸秆压块成型产业发展, 《国务院办公厅关于加快推进农作物秸秆综合利用的意见》下发后, 江苏省人大常委会审议通过了《关于促进农作物秸秆综合利用的决定》, 这些指导性文件的颁布实施, 为秸秆压块成型技术的推广应用提供了有力的政策支持。
4 结束语
节约能源, 创造可再生生物资源的技术, 已是一个国际性的话题, 利用秸秆原料作为燃料的技术在这两年得到快速的发展。通过对秸秆压块成型技术研究并加以应用, 将改善成型设备的性能, 提高成型设备生产效率, 促进其产业化进程。
参考文献
[1]肖宏儒, 宋卫东, 钟成义, 秦广明.生物质成型燃料加工技术与装备的研究[J].农业工程技术.新能源产业, 2009, (10) :16-23.
[2]赵明杰, 吴德胜.平模制粒机加工生物质燃料的工作特性分析.[EB/OL]http://www.china5e.com/show.phpcontentid=97809.
淮安市秸秆固化成型利用初探 篇4
秸秆固化成型是利用专用设备, 将秸秆等压缩变成清洁固体成型燃料或秸秆块。这种燃料无任何添加剂和清洁剂, 是新兴的生物质发电和生物质锅炉用燃料, 可以代替传统的煤炭, 俗称“秸秆煤”。秸秆固化利用有着明显的优势和良好的前景。
(1) 秸秆固化成型技术和设备已经基本成熟。多年的研发和试验示范结果表明, 该技术设备普遍适用于水稻和玉米等秸秆固化成型。
(2) 秸秆固化成型利用可以就地就近大量消耗秸秆。一套秸秆固化成型利用设备可就地消耗秸秆3 000 t, 可以解决500 hm2耕地的秸秆利用问题。一般规模乡镇布局6～10台套设备即可基本解决本地稻秸秆利用问题。
(3) 秸秆固化成型利用效益显著。每条标准生产流水线年收入可达10万元以上。就农民来说, 每亩秸秆的售出收益大约60～80元, 相当于一亩地机收的成本费用。一条生产流水线可解决4个以上的农民就业问题。同时, 秸秆经过热压成型后再燃烧, 可提高燃烧温度和热利用率, 清洁卫生, 价格低廉, 炉渣少, 易清理, 零排放, 可再生。
(4) 秸秆固化成型利用是国家大力扶持发展的新兴产业。国家对“企业注册资本金在1 000万元以上、企业秸秆能源化利用符合本地区秸秆综合利用规划、企业年消耗秸秆量在1万t以上 (含1万t) 、产品实现销售并拥有稳定用户”的秸秆能源化生产企业给予扶持。江苏省专设了秸秆还田和综合利用示范县、推进县项目资金, 目前已经列入购置补贴范围的秸秆固化成型设备有数十个型号, 补贴额度大约占设备价格的30%。加快推进秸秆固化利用的条件日趋成熟。
2 淮安市秸秆固化成型利用现状
秸秆机械化切碎还田有效解决了麦秸秆的出路问题, 但是水稻秸秆由于量大、秆粗, 切碎难, 还田难, 其出路问题一直备受关注。如果长期采取一年两季的稻麦秸秆全部还田, 还需要考虑土壤自身对秸秆的“消化”能力。如何有效解决稻秸秆的出路问题成为农机部门需要攻克的难题。在确定用工业化的理念解决稻秸秆利用问题的基本思路以后, 经过考察、对比和学习, 淮安市首先在盱眙、洪泽等地尝试引进龙头企业布点示范秸秆固化技术。从2010年底开始, 该市农机部门对项目可行性进行了认真的调研, 做了大量深入细致的工作。通过多年的努力, 全市现已建成并投产了121条秸秆固化生产线 (其中2011年完成88条) , 形成了近30万t秸秆煤的生产能力;另外还有31条生产线选址待建。
目前, 淮安市确立了“夏季突出还田, 秋季主攻利用”的秸秆综合利用基本思路, 在江苏省率先探索形成了具有淮安特色的秸秆利用“2+X”模式, 开创了秸秆固化成型利用工作的新局面。盱眙、涟水等地采取政府引导、企业主导、部门指导、社会倡导的“四导”措施, 取得了“企业发展、农户得实惠, 环境优美、政府得民心”的良好成效。江苏国绿生物质燃料有限公司、江苏奥科瑞丰公司等企业落户淮安, 全市目前累计项目投资超过3个亿。良好的社会经济效益不但吸引了企业投资, 也充分调动了广大农户的参与积极性, 有的农户参与承包企业示范点生产, 有的农户主动充当示范点收草经纪人。农作物秸秆固化利用已成为淮安市秸秆的新出路, 为在“十二五”期间实现生态市、生态县、生态乡 (镇) 、生态村建设全覆盖提供了强有力的支撑。
3 推进秸秆固化利用的主要措施
(1) 提升装备性能。秸秆固化成型设备品种繁多, 品牌鱼龙混杂, 产品质量参差不齐。为保证选型设备质量, 该市农机部门组织各有关方面的技术力量, 广泛考察目前我国秸秆固化成型设备的性能和生产厂家实力, 了解先行上马公司的设备选用情况, 组织部分厂家设备到淮安本地开展生产疲劳性试验, 防止盲目选购设备。为有效改良北方地区以玉米秸秆固化成型为主的设备性能, 使其全面适应淮安地区种植特色, 该市重点扶持在盱眙建厂的江苏国绿生物质燃料有限公司与河南昌田重工联姻, 研制生产出适应本地的秸秆固化成型生产设备;同时加大对该公司的技术支持和业务指导力度, 加速其产品鉴定、示范推广和纳入推广目录、补贴目录的进程。
(2) 优化运行机制。秸秆固化作为秸秆商品化生产项目, 离不开市场主导和企业化运作。该市着力扶持、优先发展“龙头企业+合作组织+经纪人+大户”的运作方式, 使一批企业、大户、经纪人茁壮成长。位于淮阴区渔沟镇的淮安市绿原生物质秸秆加工有限公司, 占地面积2 hm2, 3条生产线一字排开, 2011年收购秸秆2.6万t, 实现销售728万元、利润67万元;2012年上半年收购秸秆1万t, 实现销售230万元、利润20万元, 该公司与楚州、泗阳生物质电厂建立了长期合作关系, 已签订单1.1万t。涟水县红窑镇三村农民杨开国停办了经营多年的木材加工厂, 腾出场地投资新上了秸秆固化项目, 每天生产秸秆固化产品12 t。另外, 涟水、金湖等县许多农机大户承包了龙头企业建好的示范点进行加工生产, 一批农户主动充当示范点收草经纪人。广大农户的加入和积极参与, 不但加速了该项技术推广普及的进程, 加大了秸秆固化利用的产业链, 而且夯实了全市秸秆禁烧、禁抛和综合利用的群众基础。
(3) 做好基础性工作。秸秆固化利用是一件新事物, 没有成功的做法和现成的标准可供借鉴。该市在广泛征求使用者、厂家、专家、学者等各方面意见的基础上, 制定了《淮安市秸秆固化成型加工点选址建设指导性意见》。同时联系一批龙头企业来淮洽谈, 多次邀请厂家召开调研分析会和专项推进会, 完善了《淮安市秸秆固化成型利用工作2011-2015年发展规划》, 会同市财政、农委等部门制定出台了《淮安市秸秆固化成型利用工作考核奖励暂行办法》, 开展了全市秸秆固化成型利用申报考核以及奖补等工作。
4 存在问题及对策
秸秆固化成型利用技术是国家大力扶持发展的新兴产业, 具有显著的经济效益, 不仅可以就地大量消耗秸秆, 还能够吸引大量社会资本进入, 形成新的富民产业, 吸纳农村劳动力就业。这是值得推进的政府满意、群众受益、企业赢利的好项目。虽然推广工作取得初步成效, 但是也存在县区发展不平衡, 前期推进快、持续推动力度不足, 少数示范点秸秆利用能力不强等问题。要进一步推进这项工作, 需要做好以下四个方面的工作:
(1) 发挥龙头企业的引领作用。秸秆固化作为秸秆商品化生产项目, 企业主导和市场化运作是该市在实践中得到的成功经验。江苏国绿生物质燃料有限公司充分利用政府在用地、用电、科学布点和提供优质服务等方面的支持, 继2010年在盱眙县快速推进秸秆固化成型布点生产后, 2011年又在涟水县积极布点示范, 目前在全市拥有秸秆固化成型加工点32个, 年处理秸秆15万t以上, 固化产品远销浙江、苏南等地, 与许多客户建立了长久的合作关系, 市场前景看好。盱眙县正是通过鼓励该企业改进生产技术, 稳定产品质量, 开拓市场, 不断提高秸秆固化产品和设备的竞争力和市场占有率, 从而推动全县秸秆固化产业做大做强。
(2) 加强村级集体的组织作用。秸秆固化利用示范点布点到村, 只有充分发展村级集体在筹备建设、选址布局、收草储运、用工服务和矛盾协调等方面的作用, 才能将农户收获秸秆、经纪人收运秸秆、村级加工成型、专业车队运输等环节组合成完整的秸秆利用产业链。要充分发挥村委会的组织作用, 按照企业生产计划和加工需求实现原料均衡供给, 按照农户分散储草、经纪人集中收草和加工点规模储草相结合的原则, 提前制订秸秆收储方案, 从源头解决秸秆产业化推进中的难题。
(3) 发挥科学规划的规范作用。秸秆固化成型加工点的选址, 要求做到交通便捷、场地开阔、设施配套、水源靠近、电压稳定、安全保障。按照666.67 hm2 (1万亩) 农田面积建设1个秸秆加工点的基本要求, 科学规划, 合理布局。市级有关部门也要根据国家和省、市优惠政策拟定全市发展战略, 以县域为单位, 切实加大统筹协调和合力推进力度, 争取用2年时间初步建成全市秸秆固化利用产业化生产体系。同时, 以投产或规划建设的秸秆固化示范点为中心, 周边5 km范围内提倡秸秆少切碎、适量还田, 鼓励秸秆收集、集中堆放;周边2 km范围内的稻草可以直送示范点储藏。对离固化加工点2～5 km范围的, 以村为单位设立临时堆放点, 确保收割期过后有草可用。
秸秆成型机操作注意事项 篇5
下面结合实际, 谈谈使用秸秆成型机时应注意的几个方面:
(1) 操作人员使用前应先阅读设备使用说明书, 了解设备的工作原理、结构、操作维护以及安全注意事项, 经过技术培训合格后, 方可上岗操作。
(2) 秸秆压制成型前须先进行切碎 (粉碎、揉丝) 至使用说明书中规定长度, 纯小麦秸秆效果不佳, 若进行麦秸秆压制时须加入不低于30%的稻秸秆、玉米秸秆或其他易于成型的物料。切碎 (粉碎、揉丝) 机应由生产厂配备或在其指导下选配, 否则会影响秸秆成型效果。
(3) 为保证机器成型效果, 物料切碎 (粉碎、揉丝) 或成型前须检查物料含水率情况, 物料含水率须在15%~25%, 若含水率过高, 则须晾干至符合要求;如含水率过低则在物料上均匀适量喷水, 混匀并堆放8小时以上再检查含水率情况, 直至符合含水率要求方可进行作业。
(4) 机器作业前, 操作者应做好防尘措施, 戴好防尘罩和穿好长袖工作服进行有效防尘, 并做好防护措施, 集中精力操作机器, 如发现异常应立即切断电源, 排除故障后方可继续作业。
(5) 作业前应先进行检查: (1) 物料、机器内部是否有硬物混入, 并及时清理; (2) 控制柜和电动机接线是否安全合理可靠, 是否有效接地; (3) 压轮与压辊间隙是否在规定范围内, 并及时进行调整。
(6) 对有加热功能的成型设备, 作业时首先按下电加热开关, 对模具进行加热, 待温度达到预定温度 (根据原料不同, 温度一般在80 C°~200 C°之间) , 空车运转2~3分钟, 待电机运转正常后, 再启动上料输送机。
(7) 开始喂料时要均匀连续地进料, 不要时多时少。在上料过程中要目视控制柜上的电流表, 尽量使电流稳定在电机规定的额定电流之内 (即37.7~45A, 在电压正常的情况下) , 使投料量与电机负荷相一致, 防止超负载工作, 以免物料堵塞或烧坏电机。
(8) 成型机因堵塞不能转动时, 严禁强行启动电机, 待料仓内的物料清除干净后方可重新启动电机。
(9) 结束工作停机前, 为使下一次机器作业模孔正常出料, 准备30kg左右的物料, 均匀喷洒水使其含水率在25%~40%, 倒入料箱压制, 直到出散料为止。
(10) 停机。停止投料, 空转2~3分钟, 待将机内的剩余物料全部挤出后, 关掉电机运转开关。
秸秆致密成型过程比能耗分析研究 篇6
关键词：秸秆,比能耗,致密成型
秸秆作为一种我国农业生产的副产品,产量大、分布广。我国未来的能源短缺问题非常严重,开发和利用秸秆能源可以改变传统的能源生产和消费方式,对建立可持续的能源系统,促进国民经济发展和环境保护具有重大意义[1]。
目前,秸秆致密成型理论基础薄弱导致成型设备的成本高、能耗大,使其难以产业化。通过对秸秆致密成型过程能耗的分析,以期加快秸秆致密成型的产业化进程。
1 秸秆成型机理
秸秆致密成型燃料,是指把松散的没有形状的秸秆,经过高温高压,压缩成型为一定形状、密度较大、热值较高的致密成型燃料,并可实现CO2的零排放[2]。其能源密度相当于中质烟煤,火力持久,燃烧性能好,可代替煤炭作为家庭生活燃料、工业或服务业小锅炉和秸秆电厂的发电燃料。秸秆致密成型燃料燃烧热值约为3 700～4 200kcal/kg、密度为800～1 100kg/m3、灰分为6%～20%、水分不大于12%、CO2为0、NO2为14mg/m3、SO2为46mg/m3、烟尘不大于127mg/m3。
秸秆成型工艺流程如图1所示。首先对秸秆进行收集、粉碎、干燥,还要对粉碎后即将加入成型机的秸秆进行除杂、添加水分和粘结剂等辅助工序,最后致密成型阶段主要是喂料、成型和成品收集。从秸秆成型工艺流程各个环节分析得到,秸秆致密过程消耗能量最多。
1.1 秸秆的化学性质
秸秆主要由纤维素、半纤维素和木质素3部分组成[3]。木质素是通过光合作用形成的天然聚合物,具有复杂的三维结构,在秸秆成型过程中充当粘结剂的作用。木质素属于非晶体物质,没有熔点,只有当温度达到70～100℃时开始软化,并具有一定的粘度[4]。温度继续升高达到200℃左右则熔融成胶体物质,经一定压力作用,使其与秸秆颗粒粘结,形成体积小、密度大的秸秆成型燃料。半纤维素、纤维素则起到“骨架”的作用,半纤维素也可转化出木质素来充当粘结剂。
1.2 秸秆成型过程粘结机理
给结构比较疏松,密度较小的秸秆原料施加一定的外部压力后,秸秆颗粒经历的阶段为:重新排列位置关系、颗粒机械变形及塑性流变等阶段。由于纤维分子之间的相互缠绕及绞合,残余在秸秆颗粒内部的应力使得秸秆颗粒间结合更牢固,秸秆颗粒密度慢慢增大,体积明显减小[5]。预压时,成型压力的方向与预压的受力方向垂直,压力较小,粒子间的相互位置不断改变,相互绞合,使一部分纤维粒子进入它们之间的空隙内,直至粒子间所有较大的空隙都被粒子占据,继续增加压力,粒子通过自己发生变形来充满粒子间的空隙,如图2所示。当温度达到200℃左右时,使被木质素夹盖的纤维素分子团相互错位、变形、产生延展,相邻相嵌、重新组合最后使松散的秸秆成型。
1.3 环模秸秆成型机工作原理
笔者引用的环模成型机为立式结构(图3),工作时环模静止而压辊转动。粉碎的秸秆加入成型机后,压辊架在电机的带动下转动,由于受到摩擦力的作用,安在压辊架上的3个压辊跟着转动,将秸秆颗粒挤压入环模孔中,在挤压力作用下,新的秸秆颗粒不断被挤入而成型的秸秆被挤出[6]。
秸秆致密成型要经过加料、压紧、压实、成型、保型及出料等程序。秸秆颗粒加入成型机时,处于松散区,不受挤压力的作用处于松散状态;压辊转动,在摩擦力的作用下带动秸秆进入压辊与环模组成的楔形区域,挤压力逐渐增大,秸秆体积大大减小;秸秆被压入压实区,体积变化缓慢但内部结构遭到破坏;增大挤压力,压实的秸秆进入保型区,外部秸秆不断挤入,在径向力的作用下形成成型燃料,从环模孔挤出。
2 影响秸秆成型比能耗的因素
比能耗是秸秆成型的一个重要性能指标,即在秸秆成型过程中,单位时间内生产成型燃料所消耗的能量与该段时间内生产的成型燃料质量的比值[7],即:
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式中 E——比能耗,kJ/kg;
E1 ——单位时间内总能耗,kJ;
W1 ——单位时间内成型总质量,kg。
秸秆致密过程中,能量消耗主要为物料与成型机成型部件之间摩擦所消耗的能量和克服物料发生形变所消耗的能量。
影响秸秆成型比能耗的因素主要有:原料特性、成型设备性能参数和成型成品指标[8]。
原料的物理特性中影响秸秆成型的因素主要包括原料种类、原料含水量和原料粒度。原料的种类不同,其内部组织结构也各不相同。水分在秸秆致密成型过程中起润滑和溶剂的作用,水分可以与胶质类物质溶融,提高粘结效果[9]。原料粒度越小越容易成型,粒度过大则难以成型,粒度小时,空隙容易填充,需要的压力就小,但过小则对秸秆纤维形成“骨架”、扭曲、嵌合有影响。
成型设备的性能参数对成型也起着至关重要的作用。致密速度的大小会对秸秆成型有影响,致密速度小,秸秆有较多的时间进行填充、变形、嵌合,致密阻力也变小,但产生的热量较少,影响秸秆的粘结效果,致密速度过大则会导致颗粒填充、排列不充分,致密阻力也会增大;成型压力是致密成型的基本条件,当压力达到一定值,成型密度的增加就不再明显,因此控制压力的大小可以对控制能耗起作用;环模长径比过小则难以成型,保型时间相对较长则有助于成型,长径比过大则不易出料。另外,还有环模开口角度、压辊与环模之间间隙等因素。
成型燃料产品指标主要是成型密度,成型密度和成型压力是呈线性关系的,但当成型密度达到临界值时,成型压力增大而成型密度却变化很小,成型比能耗还在迅速增长[10]。临界值对能耗的控制非常有益。成型密度过小则会导致成型松弛,成型率也会降低。适当地降低成型密度,对成型燃料的热值和燃烧效率影响不大,却可以大大降低秸秆成型能耗。
3 各因素对秸秆成型过程比能耗优化分析
3.1 试验准备
本试验采用哈尔滨附近农村成熟玉米秸秆。去除根部,自然风干后,置于自然环境中,粉碎,去除物料里的杂质,使粒度大小为5～7mm。在烘干箱105℃条件下干燥24h,待物料温度降至室温时,使含水率分别为14%、15%、16%、17%。自行设计的模具如图4所示,模具长径比为4～6。
3.2 秸秆粒度对比能耗的影响
小粒度的秸秆虽然容易致密,但不易成型,因此成型需要消耗多余的能量;大粒度的秸秆致密时则需要额外的能量来克服阻力,还需要额外的能量破坏秸秆的内部结构。在其他因素确定的情况下,相应秸秆粒度值对应的比能耗见表1。
秸秆粒度在6.0mm左右时,秸秆成型比能耗最为适宜,秸秆粒度大于或小于这个值都会引起成型能耗的增加,从表1可以看到,在秸秆粒度超过这个适宜值后,能耗的增加更加明显。
3.3 秸秆含水量对比能耗的影响
适当的含水量能够降低致密能耗。含水量过低,水分在致密时的润滑作用降低,内部胶质物粘结作用也降低,秸秆致密克服摩擦做功所需能量增大,同时还需要更多的热量来溶融粘结剂;含水量过高时,内部多余的水分被挤出,使秸秆颗粒之间不易相互结合,在内部形成电势层使颗粒之间互斥。在其他因素确定的情况下,秸秆致密过程中,相应秸秆含水量值对应的成型比能耗见表2。
通过上面分析,秸秆含水量约为16.0%时,秸秆成型比能耗最低,含水量过高或过低都不利于秸秆成型的能耗控制。
3.4 环模孔长径比对比能耗的影响
长径比小,在致密时能减小摩擦能耗,但没有足够的保型时间,需要更大的压力来提高成型密度,产生热量帮助秸秆粘结成型;大的长径比可增加秸秆致密的保型时间,有助于降低成型能耗,但过大的长径比则增大了秸秆在保型腔内的摩擦能耗。在其他因素确定的条件下,相应环模孔长径比对应的成型比能耗见表3。
由表2分析得到,环模孔长径比为5.5左右时,比能耗达到最低值。
4 结束语
试验中对影响比能耗的重要因素做了分析,但在致密过程中,是许多个影响因素共同作用,各因素相互影响。在以后的研究中还有待对多因素交互作用进一步研究。笔者主要从成型原料、成型设备和成型质量3方面对秸秆成型的影响因素作分析,进而分析各因素对成型比能耗的影响,尤其对秸秆含水量、秸秆粒度和环模孔长径比三要素进行量化分析,得出在秸秆粒度为6.0mm、秸秆含水量为16%、环模孔长径比为5.5时秸秆成型比能耗降到最低。
参考文献
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秸秆成型 篇7
本技术提出的工艺路线包括生产流程中的原料粉碎、干燥、 输送、混配、喂料、成型、切断、冷却、计量包装等工序。选择的成型工艺为压块成型,由环模压块成型机将原料挤压成型,秸秆等生物质原料通过压缩成型,不使用添加剂,此时木质素充当了粘合剂。成型机内装有倾斜挡板,将挤压出的长颗粒按照设计的尺寸折断,便于贮运。建设年产9 000t生物质成型燃料(块状)生产线1条,可为4 000户农民提供居民炊事和取暖燃料。
2技术推广的背景
能源是人类赖以生存的物质基础,是国民经济的基本支撑。我国是能源消费大国,能源供应主要依靠煤炭、石油和天然气等化石能源,而化石能源资源的有限性及其开发利用过程对环境生态造成的巨大压力,严重制约着经济社会的可持续发展。在这种形势下,开发清洁的可再生能源已成为我国能源领域的一个紧迫课题。开发利用生物质能源是一项利国利垦利民的伟大工程,其经济效益、社会效益和生态效益显著。
秸秆固成型燃料技术,就是在一定温度和压力作用下,利用木质素充当粘结剂将松散的秸秆压缩成棒状、块状或颗粒等成型的燃料。压缩后的成型燃料体积缩小6-8倍,能源密度相当于中质烟煤,提高了运输和贮存能力,燃烧特性明显得到了改善,提高了利用效率,是生物质能开发利用技术的主要发展方向之一,可为农村居民提供炊事、取暖用能,也可作为工业锅炉和电厂的燃料,替代煤等化石能源,近年来越来越受到人们的广泛关注。
3技术内容
3.1土建工程
3.1.1原料处理车间。根据生产设备的具体尺寸和生产工艺,并考虑原料成品流向以及人员车辆进出等要求,需要建设原料预处理(粉碎)车间,建筑面积一般在900~1 000m2。
3.1.2生产车间。根据生产工艺流程,建设生产车间,建筑面积为700m2。
3.1.3成品仓库。主要用于临时存放成品,防止雨淋潮湿等。建筑面积1 000m2。
3.2仪器设备
仪器设备包括主要包括秸秆粉碎机、装载机、烘干机、冷却机、搅拌机、秸秆压块机以及输送机等设备。
4秸秆(固化)成型工艺
秸秆固化成型燃料即是在一定温度和压力作用下,将各类分散的、没有一定形状的农林生物质经过收集、干燥、粉碎等预处理后,利用特殊的生物质固化成型设备挤压成规则的、密度较大的棒状、块状或颗粒状等成型燃料,从而提高其运输和贮存能力,改善秸秆燃烧性能,提高利用效率,扩大应用范围。从广义上将生物质压缩成型工艺划分为湿压成型,热压成型、常温成型、碳化成型等。此次利用的是热压成型工艺,是目前普遍采用的生物质固化成型工艺。成型温度通常调整在150~300℃之间。其工艺流程为:原料粉碎—干燥混合—加压成型—冷却包装。
5技术指标与效益
密度:0.8~1.2g/cm3,外形尺寸:圆柱形或块状,直径:6~8mm或方形32mm*32mm,长度:20~50mm,热值:15 500~20930k J/kg(3 700~5 000大卡/kg),灰分:小于10%,水分:小于14%。
效益分析:按一台4t锅炉年燃煤3 600t计算,生物质燃料比燃煤节约74万元,比天然气节约276.8万元(表1)。
小结:秸秆固化成型燃料技术的应用,不仅提高了秸秆利用率,减少秸秆废弃燃烧污染,而且促进秸秆利用产业化的发展,为农村新能源再利用探索创造有效途径。
参考文献
[1]穆伟航,陶雷,戚锁红.秸秆固化燃料技术现状与应用前景[J].农机科技推广,2009,(3):41.
秸秆固化成型机使用经济效益分析 篇8
水稻和小麦是我国的主要粮食作物。近年来, 随着农村经济和农业机械化的发展, 农作物秸秆的有效利用率急剧下降。除少部分用作牲畜饲料和燃料外, 大部分秸秆被散弃到田间地头、沟旁路边、家前屋后或在田间被焚烧。这不仅浪费了秸秆资源, 污染了环境, 也对土壤造成了破坏, 加剧了土壤熟化和干旱的进程, 严重影响了农作物的生长。为了解决农作物秸秆焚烧问题, 各级政府和相关部门下发了禁烧令, 并采取了一系列的补贴措施, 农机部门也在全力研究、推广秸秆还田机。
9JGC-400型秸秆固化成型机是由徐州市农机技术推广站自主创新设计的一种新产品, 该机是用于加工玉米、小麦、水稻等农作物秸秆或牧草压块的专用设备。该设备可将农作物秸秆压制成截面直径尺寸为30 mm左右、长度为20~100 mm的固化成型块。秸秆压缩后, 体积缩小20~30倍, 密度达到1 000 kg/m3左右, 便于长期存放和运输, 既可作为燃料, 又可作为饲料, 是一种高挥发性的优质固体燃料。其热值可达14.63~25.08 k J, 并具有易燃、灰分少、成本低等特点, 可替代木柴、原煤、燃气等燃料, 广泛用于取暖、生活炉灶、锅炉、发电厂、气化炉等。由于在固化成型过程中产生高温、高压, 因此可以灭除秸秆中的细菌, 使压块不易发霉;而作为牲畜饲料, 压块有浓郁的糊香味, 适口性好, 牛羊采食率达100%。同时也将其营养成分从2%~3%提高至8%~12%, 所含粗蛋白由30%~45%提高至60%~65%, 有利于动物消化。因此, 广泛应用农作物秸秆固化成型技术, 可避免因秸秆焚烧问题所造成的大气环境污染, 实现变废为宝;同时节省燃料、饲料、资源, 增加农民、秸秆加工专业户及牲畜养殖专业户的收益。既是一种良性循环农业的新型发展模式, 又是一条农作物秸秆综合利用的有效途径。
2 购机户经济效益
农户购置一台9JGC-400型秸秆固化成型机需4.85万元。购机户使用该机作业, 生产率为1 t/h, 农作物秸秆收购价为200元/t左右。一般来讲, 加工1t秸秆需用人工费20元、电费20元、折旧费20元、管理费10元、运输费约50元 (按100 km计) , 合计生产成本约为120元/t。售价400元/t, 所以加工秸秆即可创收80元/t。1台机器每年可工作80 d左右, 1 d工作10 h, 即1年可加工800 t秸秆固化成型块, 则1台机器每年可创收6.4万元。购机户不但当年可收回投资成本, 还可获得相当可观的经济效益。
3 农户收益
3.1 减少秸秆焚烧对土壤的破坏, 避免焚烧所引起
的土壤熟化、烧焦、土壤表层水分烧干等一系列问题, 有利于保护土壤。
3.2 直接获得经济效益:
一般来说, 每667 m2地每年可产1 t农作物秸秆。农户把秸秆收集并运输到当地秸秆压块点销售, 秸秆售价0.20元/kg, 即农户每667 m2每年可增加200元左右的秸秆收入。
4 社会效益