丢糟制作生物质燃料棒

摘 要:本文探讨了利用酿酒废弃酒糟制作生物质燃料棒的工艺并对其燃烧性能加以分析,介绍了工艺流程中的要点,提出了一条丢糟再利用的出路,有利于节能减排,技术应用前景广阔。

关键词:丢糟 生物质 燃料棒 节能减排

中图分类号:TK6文献标识码:A文章编号:1674-098X(2011)02(b)-0104-01

目前国内白酒企业酿酒生产后有大量废弃酒糟需作处理,如果任由丢糟堆积而不加以处理或处理不及时,酸腐后的废弃丢糟将严重污染周边土壤、水体和空气,滋生有害细菌。但如果将丢糟用作燃料,不仅拥有较好的燃烧性能,同时对环境污染较小,还可以解决酒糟的处理难题,可谓一举三得。本文就将丢糟成型燃料棒的燃烧性能进行分析,并提出丢糟成型制作生物质燃料棒的工艺,从而提供一种新的酒糟处理途径。

1 引言

生物质遍布世界各地,生物质能是太阳能贮存在生物中的一种能量形式。属于清洁可再生能源,其与原煤相比,能大幅降低对环境的污染破坏,有效达成节能减排目标。丢糟可以通过干燥成型转化为生物质燃料棒,燃烧试验结果表明成型后燃料棒具备优良的燃烧性能,完全可以大规模推广应用。目前全国燃煤锅炉污染重,节能减排潜力大,为此“十一五”十大重点节能工程实施意见中要求“示范应用洁净煤、优质生物质固硫型煤替代原煤作为锅炉用煤,提高效率,减少污染。”

2 丢糟燃料棒生产工艺过程

丢糟燃料棒的生产工艺过程包括酸碱中和、热风干燥、热压成型、风冷干燥和输送入库五个步骤。同时,生产的燃料棒可作为燃料直接参与锅炉燃烧,产生的烟气又可作为热风干燥的能源,灰烬可用作有机原粮基地的肥料。

2.1 工艺流程控制要点

(1)酸碱中和:采用生石灰拌料,降低物料酸性,避免燃烧产生酸性气体。

(2)热风干燥:采用废糟锅炉排放的经过净化的烟道尾气或者废糟锅炉产生的高温蒸汽经换热器产生的热风(可作为烟道气热量不足时的能量补充)对鲜糟进行干燥,有利于后期成型。

(3)热压成型:利用物料中木质素的存在,在一定温度及含水率控制下热压成型。

2.2 热压成型控制要点

(1)成型温度:经试验可以得出,丢糟成型温度在140～200℃时,成型压强为4～8MPa。成型温度升高,成型压强降低的并不明显,但会使成型套筒材料产生退火现象,使用寿命降低。成型温度过低,热量不足以使木质素塑化,由此可见,适宜的成型温度为140～180℃。

(2)物料含水率:经试验,物料的含水率在7%～14%之间均有良好的成型效果,所需压力也较小。

(3)成型套锥角与锥长:成型套锥角与锥长的大小直接影响每次喂入物料前后的体积之比、成型压强及成型棒的密度。用于丢糟成型的成型机宜选用的锥角为4°～20°,锥长为17～74mm。

3 丢糟燃料棒相关性能分析

3.1 丢糟与秸秆类生物质燃料原料的比较

丢糟与秸秆相比较具有颗粒均匀、直径较小,一般不需要再进行前期破碎整理,更易于成型,同时含有大量的稻壳等可燃分,燃料利用价值较高。

3.2 丢糟直接燃烧与成型燃烧性能比较

含水率在20%以内的丢糟目前可以在专用的锅炉内燃烧,但因为其分散的特性使其燃烧极不充分,燃烧初期可燃挥发分含量高,在360℃左右可燃挥发分就能释放出超过80%,这一过程锅炉不能提供足量空气助燃,大量有机挥发物被气流带走产生黑烟。待挥发物将完全逸出时,气流运动使剩余炭的骨架结构解体,将之裹入烟道产生飞扬黑絮,当挥发物和炭逐渐烧完时过剩空气又带走一部分热量,整个燃烧过程的大起大落使燃烧效率难以提高。此方式下产生的大量废气对环境造成极大污染的同时也加大了后期尾气处理的难度。

从燃烧学原理看,丢糟成型燃料燃烧性能有根本改观是因为密度增大,更近似于“理想颗粒燃烧模型”,成型燃料密度大, 限制了挥发物逸出速度,结构密实的燃料着火后燃烧反应大部分只在表面进行,增长了挥发物燃烧时间,挥发物损失减小,黑烟减轻。由于密实作用挥发物逸出后剩余炭的结构紧密,运动气流无法使之解体, 炭的燃烧热可充分利用。在成型丢糟燃料棒燃烧过程中可清楚观察到炭的燃烧过程:蓝色火焰包裹着明亮炭块,使炉温提高到850℃以上。整个燃烧时间明显延长燃烧过程中需氧量没有大起大落,燃烧过程比较稳定。能量利用大大提高,而尾气排放情况也有了明显改善。

3.3 丢糟燃料棒特性

燃丢糟锅炉运行热效率＞85%,燃烧效率＞94%;可在型煤锅炉、链排炉、层煤炉里燃烧,还可以用于民用生活炉具,无需使用散烧专用锅炉,燃烧后固硫率＞60%～90%;

经过燃烧测试,废弃丢糟燃烧具有热值较高(接近烟煤),达到4200kCal/kg,锅炉热效率高、尾气排放对环境污染最小、燃料成本最低等优点,是理想的原煤替代燃料。

成型后的丢糟燃料棒,在流化床锅炉和小型蒸汽锅炉中混合使用,从实践情况来看,目前掺烧量可达30%～40%,连续运行经热力试验,测试结果表明:掺烧30%丢糟时,锅炉各项运行参数基本正常,锅炉效率为88.93%,比纯燃煤时锅炉效率仅下降了1.43%。同时通对不同比例的成型燃料棒与煤在循环流化床中进行混合燃烧,混合后的燃料可大大改变原煤的燃烧特性,包括降低着火温度、改善着火性能、提高了循环流化床锅炉的热利用率等。作为生物质原料的燃料丢糟棒与煤之间燃烧特性的优势互补。颗粒混烧量最高可达到80%,二氧化硫排放量减少50%。氮的氧化物排放量可减少30%。

丢糟燃料棒应用于再生资源能源领域是研究节煤、高效、环保等技术发展中一场新的技术革命,对我国燃能和再生资源利用结构调整具有重要的意义。同时针对现有白酒企业废弃酒糟难以处理,对环境存在污染,对企业存在负担的现状,本技术加工废弃酒糟成型燃烧,即能作为社会能源的补充,同时降低了对环境的污染以及企业本身的处理负担。

参考文献

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