薏苡秸稈制備燃料顆粒的工藝與效益：基于興仁市婭康木材顆粒加工廠的實例

敖茂宏

(貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 亞熱帶作物研究所, 貴州 興義 562400)

薏苡為禾本科薏苡屬一年生或多年生 C4植物，植株高大，其根、莖、葉、麩皮、外殼等占總生物產(chǎn)量的近86%，存在資源化利用率較低、附加值不高等問題[1]。貴州省黔西南州作為我國薏苡種植面積居第一位的主產(chǎn)區(qū),常年種植5.33萬hm2左右，每年產(chǎn)生的薏苡秸稈有近150萬t，但目前薏苡秸稈以生活燃料利用為主，產(chǎn)業(yè)化、集約化、循環(huán)化發(fā)展尚未形成規(guī)模[2]。為提高薏苡秸稈產(chǎn)業(yè)化、集約化利用水平，2020年興仁市婭康木材顆粒加工廠建成了年產(chǎn)3萬t生物質(zhì)燃料顆粒生產(chǎn)線，構(gòu)建了薏苡秸稈回收、生物質(zhì)燃料顆粒生產(chǎn)工藝，取得了較好的經(jīng)濟、生態(tài)、社會效益。現(xiàn)將興仁市婭康木材顆粒加工廠(以下簡稱“婭康”)薏苡秸稈制備生物質(zhì)燃料顆粒工藝要點、產(chǎn)品特點、經(jīng)濟效益介紹如下，以期為各地薏苡秸稈制備生物質(zhì)燃料顆粒提供參考。

1 “婭康”薏苡秸稈燃料顆粒制備工藝

1.1 燃料顆粒制備生產(chǎn)線構(gòu)成

薏苡秸稈燃料顆粒制備設(shè)備主要有裝載機、粉碎機、輸送帶、成型壓塊機、造粒機、烘干機、包裝機等，并與其他設(shè)施設(shè)備配套構(gòu)成包括上料系統(tǒng)、成型系統(tǒng)、出料系統(tǒng)、配電系統(tǒng)等在內(nèi)的顆粒成型加工生產(chǎn)線。

1.2 燃料顆粒制備工藝流程

薏苡秸稈燃料顆粒制備工藝包括秸稈粉碎，粉碎秸稈篩選、干燥、分離、擠壓制粒，顆粒冷卻、篩分、包裝等流程(圖1)。

圖1 薏苡秸稈燃料顆粒生產(chǎn)工藝流程

1.3 燃料顆粒制備工藝流程的操作要點

1) 粉碎：薏苡秸稈粉碎通過絞龍輸送機輸送到大功率篩分機進行。

2) 干燥：薏苡秸稈制備燃料顆粒對粉碎料的含水量有較嚴(yán)格的要求，須將篩選后的粉碎料通過絞龍輸送機輸送到滾筒式烘干機進行熱風(fēng)干燥。

3) 旋風(fēng)分離：干燥后的粉碎料中還有較大的濕氣存在，須通過旋風(fēng)分離器將濕氣排除，再輸送到制粒機制粒。

4) 粉碎料輸送：薏苡秸稈粉碎料采用螺旋輸送機、絞龍輸送機和提升機進行。

5) 制粒成型：薏苡秸稈燃料顆粒制備是工藝的關(guān)鍵一環(huán)，“婭康”采用的是經(jīng)農(nóng)業(yè)部鑒定的功率為96 kW、產(chǎn)能可達3 t/h、適于鋸末、玉米秸稈、豆秸、棉秸和花生殼等不同粉碎料的485型生物質(zhì)顆粒燃料制粒機。

6) 冷卻：薏苡秸稈型粒出料時，溫度高達80～90℃，且結(jié)構(gòu)較松弛，容易破碎，須經(jīng)過逆流式冷卻系統(tǒng)降至常溫后方可裝袋入庫或經(jīng)皮帶輸送機和提升機送入筒倉。

7) 篩分：為確保薏苡秸稈燃料顆粒的質(zhì)量，冷卻后的燃料顆粒需采用振動篩將未達到標(biāo)準(zhǔn)的細碎燃料顆粒篩出進行再造粒。

8) 裝袋入庫：將篩選出的符合標(biāo)準(zhǔn)的燃料顆粒經(jīng)提升機送入成品倉后，采用包裝輸送機進行計量和入袋包裝，送入成品庫。

2 “婭康”薏苡秸稈燃料顆粒性狀

“婭康”生產(chǎn)制備的薏苡秸稈燃料顆粒為圓柱形，直徑8 mm左右，長30 mm左右，破碎率低于2.0%，干基含水量低于15%，灰分含量低于1.5%，硫含量和氯含量均小于0.07%，氮含量小于0.5%，密度達1.2 g/cm3，熱值為14 321 kj/kg,各項指標(biāo)均達到國家規(guī)定的生物質(zhì)燃料顆粒標(biāo)準(zhǔn)。

3 “婭康”薏苡秸稈燃料顆粒制備的經(jīng)濟效益

根據(jù)2020年“婭康”薏苡秸稈收購和燃料顆粒生產(chǎn)工藝成本與產(chǎn)品售價核算，薏仁秸稈可新增經(jīng)濟效益218元/667m2。其中，薏苡秸稈產(chǎn)量約1 500 kg/667m2、收購價100元/667m2，薏苡秸稈燃料顆粒產(chǎn)出率為80%、可產(chǎn)成品燃料顆粒1 200 kg/667m2，薏苡秸稈燃料顆粒市場價為730元/t，薏苡秸稈燃料顆粒生產(chǎn)成本465元/t，收入扣除成本后薏仁秸稈可新增經(jīng)濟效益218元/667m2。

4 結(jié)論與討論

薏苡光合效率高，生物量大，被稱為“禾本科之王”，在我國有廣泛的栽培馴化歷史，其風(fēng)干莖稈中粗纖維含量達43%以上[3]，挖掘薏苡秸稈燃料化利用方式是提高其利用率的有效手段。實踐證明，利用特定的設(shè)備和工藝，在一定的壓力、溫度下，將薏苡秸稈壓縮制備成柱狀或其他形狀的固化成型顆粒，具有密度高、熱值大、硫磷含量低、灰渣少等特點，且運輸與倉儲成本較低，用以代替原煤、燃油以及木柴等作能源，不僅可降低直接燃燒對大氣的污染，還能增加生產(chǎn)者經(jīng)濟效益和種植戶的收入。更重要的是，在未來碳達峰、碳中和目標(biāo)下，薏苡秸稈生物質(zhì)燃料顆粒利用能對實現(xiàn)碳中和做出應(yīng)有貢獻。因此，強化薏苡秸稈制備燃料顆粒技術(shù)應(yīng)用對于應(yīng)對能源短缺、控制秸稈焚燒、保護環(huán)境、減少碳排放等有重大意義，是貴州及其他薏苡生產(chǎn)區(qū)可供借鑒使用的一種方式。

目前，我國秸稈能源化利用技術(shù)的研究和應(yīng)用仍處在初級階段，薏苡秸稈燃料顆粒技術(shù)還存在工藝技術(shù)不太成熟、生產(chǎn)效率較低、能耗較高、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)缺失、經(jīng)濟效益不明顯等問題。因此，應(yīng)加大對薏苡秸稈燃料顆粒制備工藝、設(shè)備的研究推廣支持力度，加強科技攻關(guān)，盡快建立薏苡秸稈燃料顆粒標(biāo)準(zhǔn)，促進產(chǎn)業(yè)高效發(fā)展。