原料对生物质颗粒燃料产品品质及经济效益影响的研究与应用.doc

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原料对生物质颗粒燃料产品品质及经济效益影响的研究与应用

摘要：根据富阳市以农林废弃物为主要生物质原料的来源，设计对比试验，研究不同类型、不同配比原料对生物质颗粒燃料产品品质及经济效益的影响。结果表明：以100%竹屑为原料生产的产品低位发热量最高、品质最佳；原料配比为80%竹屑+20%果树枝条或油菜杆时，生产的产品在满足一定品质要求下经济效益最佳，在当地推广应用以80%竹屑+20%果树枝条或油菜杆的原料配比生产生物质颗粒燃料产品，取得了良好的经济效益，同时也获得了一定的社会效益和生态效益。

随着规模化农林产业的发展，在生产过程和加工过程中产生的农林废弃物也越来越多。虽然目前开发和利用农林废弃物等生物质能已经引起了人们的广泛关注，但是在很多地方处理农林废弃物的方法仍然是焚烧和填埋等，农林废弃物的利用率普遍较低。而制取生物质颗粒燃料是目前农林废弃物利用的主要方式之一，因此有效提高颗粒燃料产品的品质就成了提高农林废弃物利用率的主要方法。

鉴于此，本课题选择富阳市当地比较常见的竹屑、木屑（主要为果树枝条）、油菜杆、稻秆4种类型的农林废弃物作为制取生物质颗粒燃料的原料，研究不同类型不同配比原料对颗粒燃料产品品质及经济效益的影响，寻找产品品质及综合效益最优的原料配比，以便在杭州地区推广应用[1]。

1材料与方法

1.1试验材料

根据富阳市农林废弃物的种类及产生量，此次试验选择的原材料有4种类型，分别为竹屑、木屑、油菜杆和稻秆，其中竹屑样品来自于竹制品加工企业的生产废弃物，含水率40%~50%；木屑样品为梨树等果树枝条，来源于果树苗木种植的分散收集，含水率在45%左右；油菜杆以及稻秆样品一般来源于当地农业种植的分散收集，含水率在20%左右。

1.2试验方法

此次试验采用冷压成型工艺，主要设备为环模式颗粒燃料成型机（型号JWZLH420T），粉碎机（型号HX-800）、三回转螺旋式烘干机、传动设备和除尘设备等。其主要工艺流程见图1。

收集的原料堆放在专用仓库内，按试验设计要求分别配比混合，经粉碎和烘干后，由颗粒成型机挤压成型作为生物质颗粒燃料。按照取样的要求，抽取不同配比原料生产制备的颗粒燃料样品，由浙江省煤炭地质勘查院煤炭质量检测中心进行检测，以各检测指标为评价产品品质的主要依据。

试验按照表1的要求分别设置10个处理，每个处理选取经配比后的原料75t、测试3d，每天2次重复，每次试验12.5t原料，共计6次试验，即10个处理6次重复，共计30d完成测试试验。控制粉碎后原料的颗粒粒径在7mm左右，烘干后原料的含水率在12%左右，最后的产品规格为直径10mm、长度30~60mm，记录每个处理颗粒燃料产品的产量及生产过程中各环节的能耗数值。

1.3产品品质及经济效益分析指标

颗粒燃料产品品质分析指标主要根据样品的工业分析和元素分析指标确定，具体技术指标有全水分（Mt）、灰分（Aad）、挥发分（Vad）、固定碳（FCad）、全硫（St，ad）以及低位发热量（Qnet）。

经济效益指标主要包括原料收购成本、劳动力成本、机械损耗折旧成本、产品生产过程能耗、产品销售价格及销售量等。其中，劳动力成本和机械损耗折旧成本对于10个处理来说差别不大，可忽略，产品销售价格为1000元/t（热值大于17572.8kJ/kg），故此次试验主要考虑的经济效益指标为原料收购成本及产品生产过程能耗。原料收购价为竹屑250元/t，木屑（果树枝条）200元/t，油菜杆150元/t，稻秆400元/t。

2结果与分析

2.1颗粒燃料产品品质指标分析

2.1.1颗粒燃料工业分析技术指标情况分析。从表2、图2可以看出，颗粒燃料的全水分含量随着竹屑在原料中配比的减少而增加，以100%竹屑为原料生产的产品（处理1）全水分含量只有5.84%，而处理10的全水分含量最高，达7.53%。产品全水分含量跟竹屑在原料中的含量成反比。

处理2、5、8的固定碳和灰分的含量相比其他样品要低，从原料配比看，3个处理都配比了一定量的木屑原料，由此可知，木屑的固定碳和灰分含量低于油菜杆等其他生物质原料。

10个处理挥发分含量在74%~78%，而且随原料配比的不同呈不规律变化，即原料的配比对挥发分的影响不大。

2.1.2低位发热量情况分析。由图3、表2可以看出，处理1的低位发热量最高，达到了18978.62kJ/kg，处理10的低位发热量最低，为16635.58kJ/kg，即随着原料中竹屑含量的减少低位发热量随之降低。

2.1.3颗粒燃料元素分析全硫含量指标分析。从表2、图4可以看出，全硫含量随着原料中油菜杆和稻秆含量的增加呈微弱上升趋势，但都在0.25%以下，样品的全硫含量相对较低，对环境的影响较小。

综上所述