畜禽養(yǎng)殖廢棄物發(fā)電廠燃料設(shè)計(jì)及應(yīng)用

摘 要 畜禽養(yǎng)殖廢棄物，作為燃料進(jìn)行燃燒發(fā)電，熱電聯(lián)產(chǎn)，綜合利用，變廢為寶，是當(dāng)前畜禽糞污處理的新模式。目前在燃料給料環(huán)節(jié)還存在很多不足，需要進(jìn)行調(diào)研研究、分析總結(jié)，確保生物質(zhì)燃燒發(fā)電的安全高效。

關(guān)鍵詞 給料設(shè)計(jì) 生物質(zhì)發(fā)電 畜禽廢棄物

一、國(guó)內(nèi)外畜禽養(yǎng)殖廢棄物發(fā)電廠的案例及背景

美國(guó)費(fèi)博羅瓦特公司在1990年到1998年間在英國(guó)首先建立了3個(gè)利用家禽糞便作為燃料的生物質(zhì)發(fā)電廠。2005年5月，日本宮崎縣川南町的一家生物發(fā)電廠開始運(yùn)轉(zhuǎn)。國(guó)內(nèi)的畜禽養(yǎng)殖廢棄物目前已經(jīng)擁有3個(gè)，分布在福建省南平市所轄的2個(gè)縣城有2個(gè)雞糞生物質(zhì)發(fā)電廠，黑龍江省鶴崗市綏濱縣1個(gè)養(yǎng)殖廢棄物生物質(zhì)發(fā)電廠。

《第一次全國(guó)污染源普查公報(bào)》顯示，我國(guó)畜禽養(yǎng)殖業(yè)的化學(xué)需氧量、總氮和總磷分別占農(nóng)業(yè)源的96%、38%和56%。畜禽養(yǎng)殖業(yè)快速發(fā)展帶來的廢棄物和污水排放量劇增，已成為農(nóng)村三大面源污染之一。減少污染，變廢為寶，降低能耗，將養(yǎng)殖廢棄物進(jìn)行可再生能源再次燃燒發(fā)電，循環(huán)利用，對(duì)深入實(shí)施我國(guó)生態(tài)的戰(zhàn)略目標(biāo)，推進(jìn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義。

二、畜禽養(yǎng)殖廢棄物發(fā)電廠的燃料收集及運(yùn)輸問題

我國(guó)畜禽養(yǎng)殖業(yè)的快速發(fā)展，各個(gè)養(yǎng)殖的大型企業(yè)在供應(yīng)大量雞蛋及肉類產(chǎn)品的同時(shí)，也有大量的養(yǎng)殖廢棄物伴隨而來。傳統(tǒng)的清理雞糞的方法一般是利用人工清掃、裝袋，再用人工裝車運(yùn)走。這種方法費(fèi)用龐大、成本高等原因，直接限制了大型養(yǎng)殖企業(yè)進(jìn)一步擴(kuò)大規(guī)模。

如何解決和突破該問題呢？一種批量清理雞糞的裝卸運(yùn)輸模式應(yīng)運(yùn)而生，養(yǎng)殖周期完成后，開始清理養(yǎng)殖廢棄物，先在養(yǎng)殖的庫(kù)舍內(nèi)利用小型鏟車進(jìn)行收集收堆，然后在庫(kù)舍的門口處利用傾斜式、可升降、可收縮的皮帶傳送機(jī)設(shè)備，快捷地將庫(kù)舍內(nèi)的養(yǎng)殖廢棄物輸送到運(yùn)輸車廂內(nèi)。運(yùn)輸車裝載完成后，人工在車子頂部加蓋嚴(yán)密的篷布，可有限防止運(yùn)輸車輛在運(yùn)輸過程中產(chǎn)生飄落及臭味的傳播。運(yùn)輸車輛進(jìn)入發(fā)電廠后，利用8～10噸運(yùn)輸車的自卸功能完成廢棄物的卸車環(huán)節(jié)，然后進(jìn)入清潔消毒環(huán)節(jié)，確保防疫環(huán)節(jié)的安全。這樣就實(shí)現(xiàn)了廢棄物快捷收集及安全運(yùn)輸，并且還能充分滿足運(yùn)輸環(huán)節(jié)的環(huán)保要求。

三、畜禽糞污發(fā)電廠的燃料雜質(zhì)篩選問題

畜禽養(yǎng)殖廢棄物進(jìn)入生物質(zhì)發(fā)電廠后，養(yǎng)殖廢棄物中不可避免地會(huì)有石塊、磚頭等雜物，這些雜物如果得不到篩選處理，便會(huì)進(jìn)入燃燒的生物質(zhì)鍋爐中，將直接造成鍋爐給料裝置卡澀、磨損等事件，也有可能堵塞給料落料管，這些雜物等也對(duì)生物質(zhì)鍋爐的安全運(yùn)行產(chǎn)生了嚴(yán)重的安全隱患，少量的雜物會(huì)使床料局部流化不良現(xiàn)象，較多的雜物則會(huì)造成排渣管堵塞現(xiàn)象，被迫停爐的事故也有可能發(fā)生，給養(yǎng)殖廢棄物發(fā)電廠的安全生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益帶來巨大的影響。

如何避免這個(gè)問題呢？運(yùn)用一種養(yǎng)殖廢棄物發(fā)電廠的廢棄物篩選預(yù)處理裝置，要引導(dǎo)電廠的調(diào)研人員進(jìn)行全方位的思考。生物質(zhì)鍋爐燃料粒徑一般要求0～10mm的顆粒度，篩分單元需要考慮大的石塊、磚塊篩分清理出來，并且不影響上料速度，廢棄物燃料不會(huì)從破碎單元溢出，未被篩分出來的小石塊、小磚塊能及時(shí)可靠的破碎，這些都是要統(tǒng)籌考慮的實(shí)際問題。做好燃料篩選雜物這個(gè)環(huán)節(jié)，養(yǎng)殖廢棄物燃料就能安全快速地進(jìn)入燃料庫(kù)內(nèi)，確保鍋爐的給料符合入爐燃燒的要求。

四、畜禽養(yǎng)殖廢棄物發(fā)電廠的燃料倉(cāng)及密封問題

畜禽養(yǎng)殖廢棄物進(jìn)入燃料倉(cāng)后，燃料倉(cāng)經(jīng)常出現(xiàn)堵塞棚料、給料環(huán)節(jié)煙氣反竄問題。如何解決該問題呢？首先，燃料倉(cāng)的容積根據(jù)鍋爐的蒸發(fā)量，以75噸/小時(shí)鍋爐為例，一般設(shè)計(jì)容積為120m3左右，能滿足鍋爐正常負(fù)荷的2～3個(gè)小時(shí)的生產(chǎn)。其次，燃料倉(cāng)出口端部為上橫截面大、下橫截面小的棱臺(tái)形狀，每個(gè)角要保持75°以上的角度，保證燃料的正常流動(dòng)。底部布置的輸送給料機(jī)用隔板隔開，輸出燃料時(shí)相對(duì)獨(dú)立，通過輸送機(jī)速度的調(diào)整，使燃料輸出比較完全。燃料倉(cāng)出口端部靠近給料輸送機(jī)輸出端的一側(cè)板垂直于給料輸送機(jī)的輸送路徑，給料輸送機(jī)殼體的橫截面為U形，為了保證耐磨及抗腐蝕，U形殼體可以采用304不銹鋼材質(zhì)，給料機(jī)內(nèi)密封功能設(shè)有固定式阻煙板和懸掛式阻煙板，固定式阻煙板位于料倉(cāng)的內(nèi)壁;懸掛式阻煙板位于給料倉(cāng)的外壁，開啟方向與燃料的給料輸送方向一致。鍋爐前的落料管上設(shè)置密封電動(dòng)（或氣動(dòng)）隔離閥，通過溫度測(cè)量裝置和聯(lián)動(dòng)控制器實(shí)現(xiàn)超溫時(shí)自動(dòng)關(guān)閉，落料管要配設(shè)不少于3道的密封風(fēng)等密封措施，確保燃料倉(cāng)的隔離和密封功能得到有力的保障，實(shí)現(xiàn)鍋爐給料環(huán)節(jié)安全可靠，避免了燃料倉(cāng)內(nèi)因鍋爐熱煙氣反竄發(fā)生燃燒冒煙現(xiàn)象。

五、建議

畜禽養(yǎng)殖廢棄物發(fā)電廠的燃料部分設(shè)計(jì)，在考慮鍋爐給料設(shè)備投資的同時(shí)，要兼顧鍋爐燃料及給料的安全性能;養(yǎng)殖廢棄物燃料的調(diào)研及元素分析要準(zhǔn)確;項(xiàng)目所需的燃料供應(yīng)能保障充足，季節(jié)對(duì)燃料水分波動(dòng)的影響也需要考慮;燃料庫(kù)及料棚的異味環(huán)保污染問題要統(tǒng)籌考慮設(shè)計(jì)，必須高度重視，不違背國(guó)家環(huán)保法律法規(guī);為了防止畜禽養(yǎng)殖廢棄物受行業(yè)影響，可補(bǔ)充的生物質(zhì)燃料的替代資源也需要進(jìn)行調(diào)研，避免出現(xiàn)養(yǎng)殖廢物燃料供應(yīng)緊張時(shí)，養(yǎng)殖廢棄物發(fā)電廠停機(jī)待料的被動(dòng)局面。

（作者單位為福建省圣新能源股份有限公司）

[作者簡(jiǎn)介：張永亮（1973—），河南林州人，新能源高級(jí)工程師，兼任福建省陽(yáng)光學(xué)院客座教授，中國(guó)管理科學(xué)研究院企業(yè)管理創(chuàng)新研究所新能源學(xué)術(shù)委員，主要從事生物質(zhì)發(fā)電、熱電聯(lián)產(chǎn)、垃圾發(fā)電、養(yǎng)殖廢棄物資源開發(fā)及綜合利用的研究。]

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