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“秸秆压块”燃料在烟叶烘烤上的应用研究 木屑颗粒机|秸秆颗粒机|秸秆压块机|木屑制粒机|生物质颗粒机|富通新能源 / 13-11-04

      能源已成为一个制约我国经济迅速发展的瓶颈,可再生能源市场显示出了巨大的发展潜力。走可持续发展的道路,是中国迈向21世纪的与科教兴国相并列的两大发展战略之一。二战后,欧洲各国便对农作物秸秆进行综合利用,秸秆经处理后,可用于生物质气化,生产液体燃料,制生物蛋白,以及用于工业原料等。秸秆固化成型技术,也称秸秆压块技术,就是将秸秆粉碎后,根据不同用途,采用专用机械设备的方法,压缩成块状或颗粒状的一种技术。秸秆压块既可作固体燃料,也可作为动物饲料,富通新能源生产销售的秸秆压块机秸秆颗粒机等生物质成型机械设备。
    近年来,由于煤炭涨价,原煤及其制品质量低劣,导致烤烟成本上升和质量下降,种烟效益低于粮食,极大地影响了烟农种烟的积极性。2005年,在烤烟生产中进行了“秸秆压块”替代煤炭烤烟的试验。
1、“秸秆压块”技术先容
    “秸秆压块”是指以农林固体废弃物为原料,经粉碎加压,增密成型的新型固体燃料,其密度为1.0~1.2t/m3,一般(稻壳除外)热值在15880-17550kj/kg之间,灰分在5%左右,含硫量在5‰以下,挥发份约70%,固定碳为18%~20%。
    “秸秆压块”燃烧既具有气体燃料的燃烧特性,又具有固体燃料的燃烧特性。它在200℃温度下挥发份开始析出,在300~350℃有氧气氛中开始支链燃烧,其时燃烧生成热较低(亦称为冷焰燃烧)。当与二次空气相遇时,挥发份进行二次燃烧,释放出大量热能,其火力强度达1100℃左右。
    “秸秆压块”中的固定炭在500 cc的条件才开始着火燃烧,在合理配风的条件下(空气过剩系数在1.1~1,3之间),其火力强度亦可达1100℃。
2实验材料
2.1秸秆压块
2.1.1  玉米秸秆压块  玉米秸秆经粉碎增压致密成型,密度为1.1t/m3,热值为16000kj/kg,挥发份约70%,固定炭20%,灰分5%,硫1.1‰,加工成本300元/t,销售价350元/t。
2.1.2稻壳秸秆压块稻壳挤压成型,密度为1.2 t/m3,热值为12540kl/kg,挥发份约58%,固定碳18%,灰分20%,硫小于1%,其加工成本为250元/t,销售价为300元/t。
2.2蜂窝煤球
    19孔125型(当地产),热值约14630 kjkg。每块重量1.25 kg(其中净煤约Ot875kg),售价0.45元/块。
3实验方法
    整个实验分空载和有负荷两个阶段进行。
3.1“秸秆压块”在AH密集型烤房上与蜂窝煤球进行空载燃烧对比试验
    试验于2005年4月18日在利辛县柴胡农场进行。选择两座结构完全相同的密集烤房,分别装入62.5 kg玉米秸秆压块和∮125 mm.19孔的蜂窝煤球,
采用上点火方式点火,试验持续l2 h。试验过程中,通过调节进风口调节风门和观察孔二次进风量,控制“压块”燃速度和燃烧炉内的温度,进而调节烤房内的温度。
3.2“秸秆压块”替代煤炭在非标准的AH密集烤房上进行烤烟负荷对比试验
    试验于2005年7月6日在利辛县程集乡进行,烘烤下部烟叶,于变黄期和干筋期进行对比试验。试验烤房为两座非标准的密集型烤房,装烟240杆,悬浮式燃烧炉,未设观察孔。烤房通风系统并列配备三台小型轴流风机,采用等截面变风速上送下回式循环通风供热系统。
3.3“玉米秸秆压块”在AH密集烤房上烤烟试验
    试验于2005年8月13日在利辛县柴胡农场进行,烘烤上部烟叶。
3.4秸秆压块和煤燃料烘烤烟叶的内在品质分析
3 ,4.1样品烟的制备  分别将两种烘烤方法的烟叶按标准要求切丝,然后将烟丝放人烘箱内,于30℃一40℃下平衡24 h后卷制成卷烟小样。
3 .4.2烟叶常规化学分析  按烟草行业标准方法测定烟叶中的总糖、还原糖、总氮、烟碱,计算蛋白质、糖碱比、施木克值,2次重复。
3 .4.3评吸方法按国家标准组织评吸。
4结果与分析
4.1“秸秆压块”与蜂窝煤球在AH密集烤房上进行空载燃烧对比试验
    试验结果见表l,“秸秆压块”具有着火温度低,点火容易,升温速度快,火力强度高等特性;在AH型燃烧炉内燃烧可控性强,温度调节灵敏度高;采用“顶火反烧”技术和科学配风,合理操作可较长时间持续燃烧。
4.2“秸秆压块”替代煤炭在非标准的AH烤房上进行烤烟负荷对比试验
4.2.1不同燃料的用量及成本  19孔煤球共用636个,单价0.45元/块,折合人民币286.2元,烤后于烟共计228 kg,每千克干烟的燃料成本为1.256元。
    稻壳压块共用812 kg,单价0.30元/kg,折合人民币243.6元,烤后干烟共计235.2 kg,每千克干烟的燃料成本1.036元。
    每千克干烟节约成本0.22,元。一炕烤烟(240杆)可节约燃料费用54.6元。
4.2.2升温效果l9孔煤球,引火后需要3,5h才能看到火茁;而采用压缩稻壳燃料,煤球引火后只需要0.5 h就能看到火苗,采用明火引火后即刻就能看到压缩秸秆燃烧,可见压缩秸秆升温速度远远快于煤球升温速度。
4,2.3燃烧特性  压缩秸秆起火快,燃烧迅速,但燃烧时问短,适宜在下筋期使用。
4.2.4操作难易程度  定色期每加入一次煤球,可维持所须温度12 h左右;每加入一次稻壳压块,只可维持所须温度5h左右,可见,使用压缩秸秆劳动强度大大增加。
4.3“玉米秸秆压块”在AH密集烤房上烤烟试验
    试验烤房共装烟354杆,烤干烟326 kg,共用“玉米秸秆压块”360kg,点火煤球24块,烤烟燃料成本为0.4804元/kg。对比的燃煤烤房装娴380杆,烤干烟350 kg,共耗煤球640块,烤烟燃料成本为0.7314元/kg。两者相比,使用秸秆压块烤烟每千克干烟可降低燃料成本0.251元,一炕干烟350 kg可节约燃料费87,85元。使用玉米秸秆压块在定色期烤烟,一次装料,可连续燃烧9h,可见劳动量增加有限。
4.4“秸秆压块”在AH密集烤房上的应用
4.4.1“秸秆压块”的“点火”与燃烧  “秸秆压块”为高挥发性的有机固体燃料,宜采用“上点火”“顶火返烧”技术。将“秸秆压块”先装入悬浮炉的燃料筐内,再将燃着的点火煤球置于“压块”上部。燃烧的点火煤球以辐射和传导的方式将热能传递给靠近的“秸秆压块”,当“压块”表面温度达200℃时,挥发份开始析出,在上升过程中遇到卜面的高温点火煤球,即刻着火进行低温燃烧。脱去支链的碳氢化合物与观察孔进入的二次风相遇马上进行猛烈燃烧,释放出大量热能。热烟气通过悬浮炉上的换热器将热能以对流方式(风扇强迫通风)传递给烤房内的烟叶及围炉结构。
4.4.2  “秸秆压块”在悬浮炉内的燃烧控制  由“压块”燃烧操作可知,只要控制好一次风(悬浮炉下部进风口)和二次风(观察孔进风)就可以灵活控制“秸秆压块”燃烧速度和燃烧温度。例如,将一、二次风门调节阀全部打开,就能实现快速升温;若需控制升温速度,只要调节一次风门开启度,就可调节“压块”中的挥发份析出速度,从而达到控制挥发份的析出量和单位时间的发热量;若要完全停止供热,只要彻底关闭1、2次风门调节阀即可。
4.4.3对AH密集烤房的几点要求
    (1)需设2次进风口(观察孔可当作2次进风口使用),且1、2次进风口需装有密闭性能较好的调节阀门;
    (2)悬浮炉的密闭门必须密闭不漏烟;    (3)悬浮炉的排气烟囱要有足够高度,使悬浮炉在
微负压状态下运行;
    (4)炕房墙体要有足够的保温性能,应尽量减少墙体散热损失;
    (5)烤房排气孔要有封闭可控制的密闭门。
4.5  烟叶化学成分分析
    据中国科学技术大学烟草与健康研究中心检测,烟叶化学成分分析见表2。可见:经秸秆燃烧烘烤的烟叶,其总糖和还原糖含量高于煤燃料烘烤的烟叶,且总糖与还原糖的差值小于煤燃料烘烤的烟叶,这对提高烟叶内在品质、改善吸味品质起重要作用;另外,经秸秆燃烧烘烤的烟叶,蛋白质含量低,说明大分子物质在调制过程中得以充分分解,而其施木克值和糖碱比均较高,则显示烟叶化学成分较协调。
4.6烟叶内在质量评吸
    中国科学技术大学烟草与健康研究中心组织评吸,评吸结果见表3。可知:采用煤燃料烘烤和秸秆燃料烘烤对烟叶的内在品质有一定的影响。从第二批样品烟叶(J-2)来看,秸秆燃料烘烤的烟叶,其香气质好于煤燃料,且香气量较允足,余味明显改善,刺激性减小,杂气减轻,评吸结果最好。结果显示:采用秸秆燃料烘烤烟叶,其烟叶的内在品质得以提高。
    综合而言:
    1、采用秸秆燃料烘烤,能降低烟叶中含氮化合物(包括总氮、蛋白质)含量和提高烟叶中总糖、还原糖的作用。说明秸秆燃料烘烤有利于改善烟叶化学成分的掷调性。
    2、采用秸秆燃料燃烧,有降低烟气刺激性、减轻杂气和改善杂味的趋势,说明秸秆燃料有利于提高烟叶的内在品质。
5、讨论
    通过大家的试验发现:“秸秆压块”替代煤炭及其制品在AH密集烤房烤烟是完全可行的,可以进行扩大试验示范;“秸秆压块”点火容易,升温快,火力强,温度调节灵敏度高,可以满足烤烟工艺要求;“秸秆压块”烤烟能够降低烤烟成本;秸秆燃料烘烤,能提高烟叶中总糖、还原糖含量,有降低烟气刺激性,减轻杂气和改善余味的趋势,有利于提高烟叶内在品质。
    从压缩秸秆原料来源来看,即使不用玉米、水稻、小麦等秸秆,而充分利用烟叶秸秆,0.067hm2烟叶的秸秆就可以保证同等面积烟叶的烘烤燃料。据中国科学技术大学热科学和能源工程系李业发教授于2005年10月20日主持的对亳州烟区送检烟叶秸秆的测定结果,烟叶秸秆低位发热量为16128 kj/kg,与玉米秸秆相近,远高于稻壳,接近杨术枝条。按目前全国规范种植密度,0.067 hm2田块种植烟叶1200株左右,一株烟杆按0.2g计算,0.067 hm2田块可提供240 kg左右烟杆,压块后按每千克干烟耗压缩秸秆1.1 kg计算,秸秆加工过程中的损耗率按20%计算,则可烘烤烟叶174 kg,而一般烟田的产量不会超过这一数值,所以,充分利用烟田秸秆可以满足烟叶烘烤的需要。
    按照目前安徽烟叶生产水平和市场煤炭价格状况,产干烟叶2062.5 kg/hm2(1875—2250 kg/hm2),需煤炭275 kg(以500元/T计),加工成蜂窝煤262块(∮12.5 cm,重1.05 kg),计2062.5元/hm2;需秸秆压块206.25 kg(以400元/t计),1237.5元/hm2,降低成本825元/hm2。以此测算,若在安徽(现每年种植烤烟2万hm2)进行推广应用,可为烟农节支1650万元,为国家节约煤炭10余万t。同时,如以每0.067 hm2产200~ 250 kg烟秸秆收购加工成压块,以0.2元/kg计,则可让全省烟农增收1800万元,另外,应用秸秆压块还具有环保等诸多社会效应,富通新能源生产销售的秸秆颗粒机秸秆压块机是养殖户们生产生物质颗粒燃料最佳的选择。

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