薏苡秸秆制备燃料颗粒的工艺与效益：基于兴仁市娅康木材颗粒加工厂的实例
2021-04-27敖茂宏
敖茂宏
(贵州省农业科学院 亚热带作物研究所, 贵州 兴义 562400)
薏苡为禾本科薏苡属一年生或多年生 C4植物，植株高大，其根、茎、叶、麸皮、外壳等占总生物产量的近86%，存在资源化利用率较低、附加值不高等问题[1]。贵州省黔西南州作为我国薏苡种植面积居第一位的主产区,常年种植5.33万hm2左右，每年产生的薏苡秸秆有近150万t，但目前薏苡秸秆以生活燃料利用为主，产业化、集约化、循环化发展尚未形成规模[2]。为提高薏苡秸秆产业化、集约化利用水平，2020年兴仁市娅康木材颗粒加工厂建成了年产3万t生物质燃料颗粒生产线，构建了薏苡秸秆回收、生物质燃料颗粒生产工艺，取得了较好的经济、生态、社会效益。现将兴仁市娅康木材颗粒加工厂(以下简称“娅康”)薏苡秸秆制备生物质燃料颗粒工艺要点、产品特点、经济效益介绍如下，以期为各地薏苡秸秆制备生物质燃料颗粒提供参考。
1 “娅康”薏苡秸秆燃料颗粒制备工艺
1.1 燃料颗粒制备生产线构成
薏苡秸秆燃料颗粒制备设备主要有装载机、粉碎机、输送带、成型压块机、造粒机、烘干机、包装机等，并与其他设施设备配套构成包括上料系统、成型系统、出料系统、配电系统等在内的颗粒成型加工生产线。
1.2 燃料颗粒制备工艺流程
薏苡秸秆燃料颗粒制备工艺包括秸秆粉碎，粉碎秸秆筛选、干燥、分离、挤压制粒，颗粒冷却、筛分、包装等流程(图1)。
图1 薏苡秸秆燃料颗粒生产工艺流程
1.3 燃料颗粒制备工艺流程的操作要点
1) 粉碎：薏苡秸秆粉碎通过绞龙输送机输送到大功率筛分机进行。
2) 干燥：薏苡秸秆制备燃料颗粒对粉碎料的含水量有较严格的要求，须将筛选后的粉碎料通过绞龙输送机输送到滚筒式烘干机进行热风干燥。
3) 旋风分离：干燥后的粉碎料中还有较大的湿气存在，须通过旋风分离器将湿气排除，再输送到制粒机制粒。
4) 粉碎料输送：薏苡秸秆粉碎料采用螺旋输送机、绞龙输送机和提升机进行。
5) 制粒成型：薏苡秸秆燃料颗粒制备是工艺的关键一环，“娅康”采用的是经农业部鉴定的功率为96 kW、产能可达3 t/h、适于锯末、玉米秸秆、豆秸、棉秸和花生壳等不同粉碎料的485型生物质颗粒燃料制粒机。
6) 冷却：薏苡秸秆型粒出料时，温度高达80～90℃，且结构较松弛，容易破碎，须经过逆流式冷却系统降至常温后方可装袋入库或经皮带输送机和提升机送入筒仓。
7) 筛分：为确保薏苡秸秆燃料颗粒的质量，冷却后的燃料颗粒需采用振动筛将未达到标准的细碎燃料颗粒筛出进行再造粒。
8) 装袋入库：将筛选出的符合标准的燃料颗粒经提升机送入成品仓后，采用包装输送机进行计量和入袋包装，送入成品库。
2 “娅康”薏苡秸秆燃料颗粒性状
“娅康”生产制备的薏苡秸秆燃料颗粒为圆柱形，直径8 mm左右，长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%，密度达1.2 g/cm3，热值为14 321 kj/kg,各项指标均达到国家规定的生物质燃料颗粒标准。
3 “娅康”薏苡秸秆燃料颗粒制备的经济效益
根据2020年“娅康”薏苡秸秆收购和燃料颗粒生产工艺成本与产品售价核算，薏仁秸秆可新增经济效益218元/667m2。其中，薏苡秸秆产量约1 500 kg/667m2、收购价100元/667m2，薏苡秸秆燃料颗粒产出率为80%、可产成品燃料颗粒1 200 kg/667m2，薏苡秸秆燃料颗粒市场价为730元/t，薏苡秸秆燃料颗粒生产成本465元/t，收入扣除成本后薏仁秸秆可新增经济效益218元/667m2。
4 结论与讨论
薏苡光合效率高，生物量大，被称为“禾本科之王”，在我国有广泛的栽培驯化历史，其风干茎秆中粗纤维含量达43%以上[3]，挖掘薏苡秸秆燃料化利用方式是提高其利用率的有效手段。实践证明，利用特定的设备和工艺，在一定的压力、温度下，将薏苡秸秆压缩制备成柱状或其他形状的固化成型颗粒，具有密度高、热值大、硫磷含量低、灰渣少等特点，且运输与仓储成本较低，用以代替原煤、燃油以及木柴等作能源，不仅可降低直接燃烧对大气的污染，还能增加生产者经济效益和种植户的收入。更重要的是，在未来碳达峰、碳中和目标下，薏苡秸秆生物质燃料颗粒利用能对实现碳中和做出应有贡献。因此，强化薏苡秸秆制备燃料颗粒技术应用对于应对能源短缺、控制秸秆焚烧、保护环境、减少碳排放等有重大意义，是贵州及其他薏苡生产区可供借鉴使用的一种方式。
目前，我国秸秆能源化利用技术的研究和应用仍处在初级阶段，薏苡秸秆燃料颗粒技术还存在工艺技术不太成熟、生产效率较低、能耗较高、行业标准缺失、经济效益不明显等问题。因此，应加大对薏苡秸秆燃料颗粒制备工艺、设备的研究推广支持力度，加强科技攻关，尽快建立薏苡秸秆燃料颗粒标准，促进产业高效发展。
