畜禽养殖废弃物发电厂燃料设计及应用

摘 要 畜禽养殖废弃物，作为燃料进行燃烧发电，热电联产，综合利用，变废为宝，是当前畜禽粪污处理的新模式。目前在燃料给料环节还存在很多不足，需要进行调研研究、分析总结，确保生物质燃烧发电的安全高效。

关键词 给料设计 生物质发电 畜禽废弃物

一、国内外畜禽养殖废弃物发电厂的案例及背景

美国费博罗瓦特公司在1990年到1998年间在英国首先建立了3个利用家禽粪便作为燃料的生物质发电厂。2005年5月，日本宫崎县川南町的一家生物发电厂开始运转。国内的畜禽养殖废弃物目前已经拥有3个，分布在福建省南平市所辖的2个县城有2个鸡粪生物质发电厂，黑龙江省鹤岗市绥滨县1个养殖废弃物生物质发电厂。

《第一次全国污染源普查公报》显示，我国畜禽养殖业的化学需氧量、总氮和总磷分别占农业源的96%、38%和56%。畜禽养殖业快速发展带来的废弃物和污水排放量剧增，已成为农村三大面源污染之一。减少污染，变废为宝，降低能耗，将养殖废弃物进行可再生能源再次燃烧发电，循环利用，对深入实施我国生态的战略目标，推进循环经济发展具有重要意义。

二、畜禽养殖废弃物发电厂的燃料收集及运输问题

我国畜禽养殖业的快速发展，各个养殖的大型企业在供应大量鸡蛋及肉类产品的同时，也有大量的养殖废弃物伴随而来。传统的清理鸡粪的方法一般是利用人工清扫、装袋，再用人工装车运走。这种方法费用庞大、成本高等原因，直接限制了大型养殖企业进一步扩大规模。

如何解决和突破该问题呢？一种批量清理鸡粪的装卸运输模式应运而生，养殖周期完成后，开始清理养殖废弃物，先在养殖的库舍内利用小型铲车进行收集收堆，然后在库舍的门口处利用倾斜式、可升降、可收缩的皮带传送机设备，快捷地将库舍内的养殖废弃物输送到运输车厢内。运输车装载完成后，人工在车子顶部加盖严密的篷布，可有限防止运输车辆在运输过程中产生飘落及臭味的传播。运输车辆进入发电厂后，利用8～10吨运输车的自卸功能完成废弃物的卸车环节，然后进入清洁消毒环节，确保防疫环节的安全。这样就实现了废弃物快捷收集及安全運输，并且还能充分满足运输环节的环保要求。

三、畜禽粪污发电厂的燃料杂质筛选问题

畜禽养殖废弃物进入生物质发电厂后，养殖废弃物中不可避免地会有石块、砖头等杂物，这些杂物如果得不到筛选处理，便会进入燃烧的生物质锅炉中，将直接造成锅炉给料装置卡涩、磨损等事件，也有可能堵塞给料落料管，这些杂物等也对生物质锅炉的安全运行产生了严重的安全隐患，少量的杂物会使床料局部流化不良现象，较多的杂物则会造成排渣管堵塞现象，被迫停炉的事故也有可能发生，给养殖废弃物发电厂的安全生产和经济效益带来巨大的影响。

如何避免这个问题呢？运用一种养殖废弃物发电厂的废弃物筛选预处理装置，要引导电厂的调研人员进行全方位的思考。生物质锅炉燃料粒径一般要求0～10mm的颗粒度，筛分单元需要考虑大的石块、砖块筛分清理出来，并且不影响上料速度，废弃物燃料不会从破碎单元溢出，未被筛分出来的小石块、小砖块能及时可靠的破碎，这些都是要统筹考虑的实际问题。做好燃料筛选杂物这个环节，养殖废弃物燃料就能安全快速地进入燃料库内，确保锅炉的给料符合入炉燃烧的要求。

四、畜禽养殖废弃物发电厂的燃料仓及密封问题

畜禽养殖废弃物进入燃料仓后，燃料仓经常出现堵塞棚料、给料环节烟气反窜问题。如何解决该问题呢？首先，燃料仓的容积根据锅炉的蒸发量，以75吨/小时锅炉为例，一般设计容积为120m3左右，能满足锅炉正常负荷的2～3个小时的生产。其次，燃料仓出口端部为上横截面大、下横截面小的棱台形状，每个角要保持75°以上的角度，保证燃料的正常流动。底部布置的输送给料机用隔板隔开，输出燃料时相对独立，通过输送机速度的调整，使燃料输出比较完全。燃料仓出口端部靠近给料输送机输出端的一侧板垂直于给料输送机的输送路径，给料输送机壳体的横截面为U形，为了保证耐磨及抗腐蚀，U形壳体可以采用304不锈钢材质，给料机内密封功能设有固定式阻烟板和悬挂式阻烟板，固定式阻烟板位于料仓的内壁;悬挂式阻烟板位于给料仓的外壁，开启方向与燃料的给料输送方向一致。锅炉前的落料管上设置密封电动（或气动）隔离阀，通过温度测量装置和联动控制器实现超温时自动关闭，落料管要配设不少于3道的密封风等密封措施，确保燃料仓的隔离和密封功能得到有力的保障，实现锅炉给料环节安全可靠，避免了燃料仓内因锅炉热烟气反窜发生燃烧冒烟现象。

五、建议

畜禽养殖废弃物发电厂的燃料部分设计，在考虑锅炉给料设备投资的同时，要兼顾锅炉燃料及给料的安全性能;养殖废弃物燃料的调研及元素分析要准确;项目所需的燃料供应能保障充足，季节对燃料水分波动的影响也需要考虑;燃料库及料棚的异味环保污染问题要统筹考虑设计，必须高度重视，不违背国家环保法律法规;为了防止畜禽养殖废弃物受行业影响，可补充的生物质燃料的替代资源也需要进行调研，避免出现养殖废物燃料供应紧张时，养殖废弃物发电厂停机待料的被动局面。

（作者单位为福建省圣新能源股份有限公司）

[作者简介：张永亮（1973—），河南林州人，新能源高级工程师，兼任福建省阳光学院客座教授，中国管理科学研究院企业管理创新研究所新能源学术委员，主要从事生物质发电、热电联产、垃圾发电、养殖废弃物资源开发及综合利用的研究。]

参考文献

[1] 田宜水.生物质发电[M].化学工业出版社，2010.

[2] 蒋大龙.生物质燃料干燥和燃烧特性研究[D].华北电力大学博士学位论文，2013.

[3] 李春雨.浅析生物质（鸡粪）锅炉设计与应用[J].中国新技术新产品，2016（05）：68.

[4] 张永亮.畜禽养殖废弃物能源转化的研究分析[J].中国高新区，2019（09）.