第二章 秸秆的收集与预处理.doc
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1、第二章 秸秆的收集与预处理从上节课绪论中,我们已经了解到,我国每年的秸秆量为7亿吨左右,除一部分秸秆用于能源化、饲料化、肥料化外,仍有1/3秸秆尚未得到利用。这些未被利用的秸秆大部分采用简单的处理方式焚烧,而使大量的秸秆资源被浪费。秸秆焚烧不但不能给农民创益,而且会造成严重的大气污染以及空中、地面的交通问题,此外秸秆焚烧还容易引发火灾,威胁人们的生命财产安全以及破坏土壤结构,降低还田质量,不利于农村的可持续发展战略。我国农作物秸秆分布广、收获季节性强、即地保存性差、收集费时费工、堆放密度低、贮存占地面积大、易燃、易霉,目前依靠传统收集技术与手段, 已经无法实现秸秆的快速收集更难以满足工业化利用
2、的规模。现阶段我国秸秆收集储运机械化整体水平还比较低。关键技术环节和装备尚处于起步阶段,已经成为严重制约农作物秸秆规模化、商品化、产业化利用的主要瓶颈。无论是有机肥加工、造纸、饲料化处理、气化处理还是秸秆发电,农作物秸秆的综合利用首先需要解决的问题就是秸秆收集问题,无法提供有效的机械进行收集,秸秆的综合利用就无从谈起。所以,我们这里所要谈的秸秆的收集,是从国家工业化利用的角度提出的。一、秸秆的收集 1. 收集方式这里说的收集,是除了还田外,用来工业化生产的秸秆的收集。目前,农作物秸秆等生物质原料主要是靠人工收集的方法获得。对于水稻和小麦秸秆来说,在收获时,农作物籽粒和秸秆一起运回打晒场地,经过
3、人力或者机械对作物脱粒后,将秸秆码垛堆放。对玉米秸秆的收集,则是在大田里将玉米棒收获后,再将玉米秸秆收割后运回封存堆放。也可以采用机械化的方式,例如用联合收割机收获玉米后,再用运输工具将秸秆运回存放场地。2. 秸秆收集的特点(1)堆积密度小,要求储藏空间大;(2)收获期短。对于两季种植的地区来说,一般只有20天左右的时间收集,一遍翻整耕地;(3)分布广散不易收集。由于我国的农村制度,秸秆等生物质原料分布广且分散,不容易收集;(4)易霉变和引发火灾。3. 储藏方式根据秸秆收集的特点,我们可以采用分散储藏和集中储藏两种收集模式。(1)分散储藏收集模式。主要是对于燃料厂来说。大部分的秸秆原料由使用秸
4、秆能源燃料的农户分散和存放。事先同农户商议好,将秸秆原料折合为成型燃料价格的一部分,或者采用按比例交换的方式呢,鼓励燃料用户主动收集作物秸秆。分散收集的主要优点有:减小了燃料厂的投资,主要是对生产原料储存库房和场地的投资;降低了燃料价格。因为农户向燃料厂提供的农作物秸秆和燃料厂向农户提供的燃料可以按比例交换,相应的降低了燃料价格;减少火灾发生的可能性。农户分散存放,便于储存和管理,减少火灾发生的可能性。任何事物都是两面性的,分散收集的缺点:农户各自储存秸秆等生物质原料,会造成在农村居住区内无序堆放,对燃料厂来说,影响成型燃料生产规模扩大和产业化发展。(2)集中储藏收集模式。 燃料厂需要具有较大
5、的储藏空间,堆放从农户收集来的秸秆等生物质原料,一般来说是储存在库房或码垛堆放在露天场地。 集中储藏收集模式的要求是:对原料分类别及按工序堆放整齐,并能放雨、雪、风的侵害;原料中不允许有碎石、铁屑、砂土等杂质以保证加工设备的生产效率和使用寿命;无霉变,含水量要小于18%;原料厂周边禁止烟火。设置安全员,定时巡查原料厂,及时消除火灾隐患,保持原料厂消防车道的畅通和工具完备有效。4. 秸秆收获设备 (了解)青贮型玉米联合收获机、玉米秸秆青贮收获机、玉米秸秆收割机、小麦秸秆打捆机械等。具体同学们自己看一下书就可以了。二、秸秆的预处理 重点近几年,生物质技术得到了快速发展,应用领域逐渐扩大,如生物质气
6、化发电、生物质制油、生物质制氢等等。不同的技术设备对秸秆原料的要求也不同,如秸秆的湿度、粒度、密度等因素对秸秆气化的影响很大。为了满足不同技术的需要,对生物质秸秆应采用不同的预处理技术。生物质预处理技术是为了满足某种工艺的特殊需要而对生物质所做的技术处理,就是对天然生物质的一个优化处理。通过预处理,可以改变天然生物质的一些特性,如硬度、颗粒度、密度以及一些化学特性等。由于生物质的种类繁多,形态各异,在某些特性方面千差万别,不同的处理工艺对生物质原料也有不同的要求,因此生物质预处理技术也就比较复杂。根据不同的工艺过程,可将秸秆预处理步骤分为清洗处理、干燥处理、切割处理、粉碎处理、制粒处理、固化成
7、型处理。(一)秸秆清洗处理 秸秆清洗的目的主要是使腐蚀性物质减少,保护燃烧设备。 咱们家里用秸秆的时候呢,一般都会让秸秆放置于农田一段时间经雨淋变灰之后再用,这是为什么呢?这是因为,秸秆经雨淋浸泡后,其中的腐蚀性物质如氯化物和钾的含量会降低,黄色秸秆会变成“灰色”。由于腐蚀锅炉壁面和管道表面的部分物质被清除了,所以灰色的秸秆更适合作为锅炉燃料,而且热值还比黄色秸秆高。大家看一下表2-2。.常规认为呢,氯化物和钾在高温条件下才可去除,但有数据显示,氯化物和钾低温时也能被清洗掉。目前认为5060清洗秸秆是最经济的。但迄今为止,由于清洗秸秆仍是比较昂贵的,秸秆清洗也仅是小规模实行。(二)秸秆的干燥处
8、理1.原料的干燥机理利用热能使原料中的水分气化,并将产生的水蒸气从原料中排除的过程。其实质是将原料中的水分从固相转移到气相的过程。简单来说就是加热湿物料,从而使水分气化的过程。2.原料干燥的影响因素(1)热能:在原料的干燥过程中,必须提供充足的热能使原料中的水分蒸发。在自然界中呢,热能来源于太阳能。在干燥设备中,热能来源于电能、机械能。(2)介质:在干燥过程中,必须具有能把水分带走的因子,即介质。自然界中干燥且流动的空气即为干燥介质;在干燥设备内,干燥的热空气、蒸汽、热辐射等为干燥介质。为了将原料中蒸发出来的水分带走,必须配备抽风设备。(3)含水率:具体指在固体成型技术中,含水率很重要,含水率
9、过高,易产生爆炸,含水率过低,难以成型。秸秆固体成型原料需要经过干燥处理,严格控制原料的含水率达到10%18%。3.生物质原料的干燥特性(1)收获时间比较集中,不能久存,数量比较大。(2)生物质原料挥发分含量较高,易分解,自身温度不能超过150,且干品易燃。4.干燥方法与设备生物质水分变化范围较大,影响因素包括燃料的种类、当地气候状况、收获的时间和预处理方式等。根据是否使用热源,可将生物质干燥技术分为自然干燥和人工干燥两种方式。自然干燥一般没有什么特殊要求,但是人工干燥就需要很好地控制干燥温度。秸秆中含有大量的纤维素、半纤维素、木质素等物质。在较高温度下,木质素开始软化,并具有粘性,所以干燥中
10、必须考虑到木素的软化问题。秸秆的着火点很低,高温容易发生火灾危险,干燥温度控制在80左右比较适宜。(1)自然干燥:利用空气流通或太阳能对生物质进行干燥的方法。这是最古老、最简单、最实用的一种秸秆干燥方法。原料最终水分含量与当地的气候有直接关系,是由大气中水分含量决定的。例如农作物秸秆在打捆前,遗留在农田内在日光下晾晒一段时间可以降低含水率。自然干燥法不需要特殊的设备,成本低,但易受自然气候条件的制约,劳动强度大、效率低,含水量难以控制。根据我国的气候情况,秸秆自然干燥水分一般在8%左右。一般来说,如果没有特殊要求,对于生物质秸秆的干燥还是倾向于采用自然干燥技术。(2)人工干燥:利用一定的干燥设
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