生物質(zhì)燃料廠原料收集及儲(chǔ)存模式研究

曹秀容 北京盛昌綠能科技有限公司

生物質(zhì)能源是可再生能源的重要組成部分，越來(lái)越受到民眾和政府的廣泛關(guān)注，生物質(zhì)成型燃料在近幾年發(fā)展迅猛。然而，生物質(zhì)成型燃料廠在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，各種農(nóng)作物秸稈、林業(yè)剩余物的收集、儲(chǔ)存管理十分困難。本文從生物質(zhì)成型燃料廠實(shí)際運(yùn)行的原料（以秸稈）收集和儲(chǔ)存模式著手研究分析，為如何解決以上問(wèn)題提出一些可操作的解決方案。

1 原料特性

生物質(zhì)成型燃料原料主要來(lái)源于農(nóng)林業(yè)廢棄物，包括農(nóng)作物秸稈（玉米秸稈、小麥秸稈、大豆秸稈和棉花秸稈等），果園剪枝、木屑、花生殼等。

不同種類(lèi)原料的性質(zhì)有很大差別，其單位熱值以及其V、A、C、H等含量也會(huì)隨收獲后儲(chǔ)存期長(zhǎng)短發(fā)生變化。因此，掌握原料收購(gòu)時(shí)機(jī)以及科學(xué)地儲(chǔ)存、儲(chǔ)運(yùn)對(duì)于其質(zhì)量及熱能效的發(fā)揮是至關(guān)重要的。

實(shí)際情況表明，農(nóng)作物秸稈在收獲其果實(shí)的季節(jié)仍屬后鮮期，水份含量比較高，特別是玉米秸稈在收獲果實(shí)后，水分含量高達(dá)60%，如采取田間打包，就地收購(gòu)的方式，不僅成本高，而且未經(jīng)風(fēng)干的秸稈打包后極易發(fā)熱、變質(zhì)，而影響其燃燒發(fā)熱值，如果將這種含水量大的打包原料再進(jìn)行堆垛存儲(chǔ)，還容易發(fā)生自燃現(xiàn)象。所以，先期的項(xiàng)目建設(shè)單位（包括設(shè)計(jì)部門(mén)）如計(jì)劃采取上述方式進(jìn)行原料采購(gòu)和儲(chǔ)運(yùn)工藝的，應(yīng)充分考慮其實(shí)際問(wèn)題和不足，盡量避免風(fēng)險(xiǎn)。

另外，與傳統(tǒng)化石燃料比較，農(nóng)作物秸稈還具有密度小、體積大（堆積密度100～200kg/m3）等特點(diǎn)，裝車(chē)運(yùn)輸?shù)碾y度較大，存儲(chǔ)占地面積大。在收購(gòu)的初期，由于均在千家萬(wàn)戶(hù)的農(nóng)村進(jìn)行，很難實(shí)現(xiàn)機(jī)械化作業(yè)，也不適宜采用專(zhuān)業(yè)工人收購(gòu)、采集的方式進(jìn)行。因?yàn)檗r(nóng)民在農(nóng)閑時(shí)，如每天有20～30元的額外收入，他們便可進(jìn)行這些秸稈的收集、裝車(chē)或運(yùn)送作業(yè)，且沒(méi)有任何的附屬費(fèi)用。

2 原料的收集

2.1 前期宣傳

(1)宣傳半徑：結(jié)合燃料廠生產(chǎn)能力，進(jìn)行符合原料收集半徑的宣傳工作。一般要求宣傳半徑略大于原料最佳收集半徑，過(guò)大浪費(fèi)宣傳成本，過(guò)小則影響宣傳效果。

式中:E--燃料廠年產(chǎn)量, t;

r--最佳收集半徑，km;

β--原料收集系數(shù)；

λ--原料生產(chǎn)利用效率， %；

η1--農(nóng)田覆蓋率，%；

η2--產(chǎn)秸稈農(nóng)作物覆蓋率，%；

A--單位面積農(nóng)作物秸稈年產(chǎn)量，t/(km2·a) ;

(2)宣傳方式：結(jié)合農(nóng)村商貿(mào)趕集特點(diǎn)，宣傳宜采用趕大集的方式。以工廠為中心，在宣傳半徑內(nèi)調(diào)查所有的農(nóng)貿(mào)大集，在農(nóng)貿(mào)大集上散發(fā)原料收購(gòu)宣傳單。這樣的宣傳方式直接、簡(jiǎn)便、節(jié)約，效果好。據(jù)實(shí)際調(diào)查，一般農(nóng)貿(mào)大集能聚集方圓十公里左右?guī)缀跛械霓r(nóng)戶(hù)，時(shí)間證明，在大集散發(fā)宣傳單具有宣傳面廣，宣傳力度強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。

(3)宣傳內(nèi)容：內(nèi)容一定要直接，標(biāo)明收購(gòu)價(jià)格，收購(gòu)日期、質(zhì)量要求、到貨起點(diǎn)、結(jié)款方式等農(nóng)民關(guān)心的具體信息。

2.2 收購(gòu)模式

(1)“工廠+專(zhuān)業(yè)戶(hù)”模式：所謂“工廠 +專(zhuān)業(yè)戶(hù)”就是家里有車(chē)輛（農(nóng)用貨車(chē)、農(nóng)用三輪車(chē)等）的農(nóng)民，在農(nóng)閑時(shí)專(zhuān)門(mén)收集秸稈，然后銷(xiāo)售給燃料廠獲得利益，工廠對(duì)各專(zhuān)業(yè)戶(hù)分別登記立戶(hù)，便于聯(lián)系控制。這種模式化整為零，機(jī)動(dòng)靈活，管理方便，節(jié)約成本。另外，農(nóng)民利用農(nóng)閑獲得額外利潤(rùn)，積極性高，是工廠運(yùn)用最廣的收集模式。

(2)“工廠+基地”模式：所謂“工廠+基地”模式就是在離工廠比較遠(yuǎn)的地方，建立原料加工基地，對(duì)原料進(jìn)行收集、鍘切預(yù)處理后，根據(jù)工廠生產(chǎn)需求對(duì)原料進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)配。該模式可以有效的延伸原料收集半徑，提高工廠生產(chǎn)能力。

2.3 價(jià)格標(biāo)定

秸稈商品化程度低，沒(méi)有現(xiàn)行的價(jià)格模式可循。本文根據(jù)權(quán)衡秸稈專(zhuān)業(yè)戶(hù)“單人日獲利”與“當(dāng)?shù)仄胀と招健?，勞?dòng)量與勞動(dòng)環(huán)境總結(jié)出以下方程式：

1.5≤I＜3Y

式中：Y--當(dāng)?shù)仄胀と招剑?元/日；

I--秸稈專(zhuān)業(yè)戶(hù)“單人日獲利”，元/月；

其中：T--每車(chē)裝載的秸稈重量，t/車(chē)；

M--每日原料運(yùn)輸?shù)綇S的數(shù)量，車(chē)/d；

P1--原料進(jìn)廠價(jià)格，元/t；

L--車(chē)耗油量，l/km；

a--柴油市價(jià)，元/l；

r--運(yùn)輸半徑，km；

P2--供應(yīng)戶(hù)購(gòu)買(mǎi)價(jià)格，元/t；

n--每車(chē)工作人數(shù)，人/車(chē)。

2.4 進(jìn)場(chǎng)流程

進(jìn)場(chǎng)流程在原料收購(gòu)中十分重要，控制不好會(huì)降低收購(gòu)工作效率、錯(cuò)過(guò)原料收購(gòu)黃金期，有時(shí)甚至?xí)鸹靵y。

原料進(jìn)廠流程包括：①運(yùn)輸進(jìn)廠；②一次質(zhì)檢，質(zhì)檢員對(duì)水分、雜質(zhì)進(jìn)行快速檢測(cè)，其中水分利用電子測(cè)水儀檢測(cè)，雜質(zhì)根據(jù)對(duì)比圖片估測(cè)；③稱(chēng)重開(kāi)票，一次質(zhì)檢合格后，客戶(hù)憑質(zhì)檢單對(duì)原料進(jìn)行過(guò)磅稱(chēng)毛重（車(chē)皮原料總和）、開(kāi)票；④卸貨，客戶(hù)拿到質(zhì)檢單和毛重票據(jù)后，在疏導(dǎo)員的協(xié)調(diào)下制定位置卸貨；⑤二次質(zhì)檢，卸貨時(shí)貨場(chǎng)質(zhì)檢員同時(shí)對(duì)原料進(jìn)行二次質(zhì)檢，并開(kāi)入庫(kù)質(zhì)檢單，如發(fā)現(xiàn)原料有表里不一，惡意參雜現(xiàn)象根據(jù)相關(guān)規(guī)定給予處罰；⑥空車(chē)稱(chēng)重，卸貨完畢空車(chē)回皮，開(kāi)票；⑦開(kāi)入庫(kù)單，客戶(hù)憑借以上單據(jù)到料場(chǎng)庫(kù)管開(kāi)入庫(kù)單；⑧定期結(jié)算，客戶(hù)憑借所有單據(jù)定期結(jié)算現(xiàn)金。

3 原料儲(chǔ)存

3.1 原料預(yù)處理

原料的預(yù)處理，主要包括：鍘切和打捆。鍘切就是利用鍘草機(jī)進(jìn)行鍘切揉搓，鍘切后的秸稈呈片狀和絲狀，破換了秸稈表皮角質(zhì)層，利于風(fēng)干；同時(shí)，鍘切后原料提高了其堆積密度，便于進(jìn)一步處理。打捆就是根據(jù)生產(chǎn)需要，利用秸稈打捆機(jī)，對(duì)秸稈壓實(shí)打捆；打捆后的原料密實(shí)、形體分明，便于儲(chǔ)存和管理。

3.2 原料存儲(chǔ)

為確保生物質(zhì)成型燃料廠生產(chǎn)的正常、連續(xù)運(yùn)行，工廠需建設(shè)一定面積的原料堆場(chǎng)，預(yù)備一個(gè)月以上的原料需求，原因理由如下：

①南方每年三季，中原每年二季，北方每年一季的農(nóng)忙期，均會(huì)對(duì)原料供應(yīng)產(chǎn)生很大的影響，每個(gè)收獲季均將近一個(gè)月時(shí)間因勞動(dòng)力緊張而導(dǎo)致數(shù)量大為減少。

②北方遇大雪，南方遇梅雨天氣造成原料較長(zhǎng)時(shí)間無(wú)法運(yùn)輸?shù)那闆r也是經(jīng)常發(fā)生的。

③傳統(tǒng)的節(jié)假日亦會(huì)連續(xù)長(zhǎng)時(shí)間的影響原料收購(gòu)和供應(yīng)。

④遇市場(chǎng)發(fā)生原料緊缺，中間商聯(lián)合抬價(jià)中斷原料供應(yīng)也是常有的事。

⑤不同的季節(jié)所收購(gòu)原料的價(jià)格會(huì)成倍上升。只有在農(nóng)作物收獲后的幾個(gè)月中進(jìn)行收購(gòu)是價(jià)格最低的時(shí)機(jī)（遇每季農(nóng)作物收獲之前，農(nóng)民都需將儲(chǔ)存在地頭的秸稈處理掉，以便騰出場(chǎng)地進(jìn)行下一季播種）。以小麥秸稈為例，其在春節(jié)期間以及上半年里所收購(gòu)原料的價(jià)格，將會(huì)比其它時(shí)間高出一倍之多。所以，應(yīng)有盡量大的料場(chǎng)，在低價(jià)時(shí)備足原料，則可大幅降低原料收購(gòu)成本。

為提高單位面積原料存儲(chǔ)數(shù)量，建議采用機(jī)械堆垛。

以年產(chǎn)1萬(wàn)t的生物質(zhì)成型燃料工廠為例，收購(gòu)秸稈的高峰期日作業(yè)量按照200～300t計(jì)算，可以選用機(jī)械進(jìn)行卸車(chē)堆垛，根據(jù)每日堆垛量的要求，設(shè)備要求滿足每小時(shí)卸車(chē)堆垛量15～20t，一次抓取量1.2～1.5t，對(duì)于1～2t的送量料車(chē)輛，一次或最多二次可全部卸完上垛。

堆垛的垛寬在8～10m之間，垛高9～12m，垛與垛的間距為9～10m（以便送料車(chē)輛的進(jìn)出和設(shè)備實(shí)行機(jī)械化作業(yè)）。

儲(chǔ)存的原料在拆垛滿足生產(chǎn)需要時(shí)，用設(shè)備直接從原料垛上抓取原料進(jìn)行拆垛，將原料放至地面上再用抓草機(jī)抓運(yùn)喂料；待原料垛被拆到3～4m的高度時(shí)，直接用抓草機(jī)拆垛抓運(yùn)喂料。

在方圓80m的范圍各設(shè)380v動(dòng)力電源，以便作業(yè)時(shí)采用電力作業(yè)。

3.3 原料干燥

由于在制粒的過(guò)程中對(duì)原料的含水率有較嚴(yán)格的要求，而我們收購(gòu)的原材料的含水率存在很大差異，如果用晾曬的方法則需要很大的場(chǎng)地及人力，如通過(guò)加熱烘干來(lái)調(diào)整含水率則需要耗費(fèi)很多能源，所以研發(fā)建造一座陽(yáng)光大棚是很有必要的。

根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，陽(yáng)光大棚設(shè)計(jì)可以采用以下結(jié)構(gòu)：三面圍墻，前低后高，前面用鍘切機(jī)將秸稈鍘切成一定的長(zhǎng)度，然后用液壓缸帶動(dòng)刮板做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，將鍘切后的秸稈運(yùn)送到高墻一邊，在此過(guò)程中，從地下有送風(fēng)裝置向上吹風(fēng)，使其原料在陽(yáng)光及風(fēng)機(jī)的作用下蒸發(fā)水分，達(dá)到我們所需要的含水率，再通過(guò)高墻端的輸送帶、絞龍等裝置送入下一工序的機(jī)器中。該技術(shù)不但能夠使秸稈的含水率能夠達(dá)到制粒工藝的要求，提高生產(chǎn)率，也能夠增加儲(chǔ)料數(shù)量，同時(shí)使生物質(zhì)成型燃料連續(xù)生產(chǎn)成為可能。