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时间:2019-12-09 05:20:41 作者:江西11选5 浏览量:20328

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  3.1生物质固体燃料在粮食干燥中的应用

  中国林业科学研究院林产化学工业研究所的蒋剑春等利用锥形流化床生物质气化技术在安徽舒城粮食加工厂建立了4683.84×104kK/h稻壳流化床气化供热机组,代替原来利用柴油远红外粮食干燥设备。气化供热系统运行8个多月,替代原有燃油装置,累计节省80t以上的液体燃料,运行效果良好,取得了明显的经济效益[24]。

  生物质燃气热值普遍较低,应用在燃气热风炉上比天然气困难。与传统的热传导和对流加热技术相比,红外辐射加热具有不需要任何媒介、热损失小、热流密度大、传热速度快、加热惯性小、可控性强等优点。

,见下图

  3.1.1生物质固体燃料的燃烧特性及经济性生物质固体燃料基本上由有机物组成,其主要组成是粗纤维(包括纤维素、半纤维素、木质素),还有少量的蛋白质、糖类和脂类物质[5],因此燃烧着火点低,如稻壳的燃点为350°C。和煤炭相比较,生物质固体燃料的挥发分含量要高的多,材料中焦碳的燃烧着火很大程度上是依靠挥发分燃烧放出的热量来实现的,这与煤粒的着火有很大区别。研究表明,生物质材料的挥发分析出迅速猛烈,而且在挥发分几乎完全燃烧后焦碳才开始燃烧。

  我国是世界上最大的粮食生产和消费的国家,最新报道显示,2013年我国粮食总产量已超过6亿t。目前我国广大地区的粮食干燥仍然以人工晾晒为主,每年机械化干燥的粮食约为3700万t。据不完全统计,我国干燥1t粮食消耗标准煤0.07t,所以仅粮食干燥一项每年就需耗用约260万t的标准煤[1]。我国是以煤作为主要能源的国家,粮食烘干机也多采用煤作为热源。若按照目前我国化石能源的污染物排放系数,消耗260万t标准煤会排放约700万tCO2,1.9万tSO2,2万tNOx和0.72万t烟尘。我国粮食干燥系统大多没有配备节能减排设备,燃料燃烧产生的CO2、SO2、Na等气体排放物直接排人大气,会对环境造成严重污染。可见粮食烘干是高能耗、高污染的作业,而且随着粮食机械化烘干规模的扩大,需要的能源更多,污染物的排放量会更大。

,见下图

  3.1.2生物质固体燃料在粮食干燥中的应用

王桂英1,吴文福2,徐岩2

,如下图

  2006年安徽金锡公司自主研制出了以砻糠、柴、秸秆等农作物废弃物为热源的节能环保型热风炉,为干燥机提供热源,温度可任意设定,热效率高达85%,配置自动恒温通风装置,能瞬间降低干燥层内温度,确保谷物品质,降低破碎率和使用成本,受到用户欢迎。

  中国林业科学研究院林产化学工业研究所的蒋剑春等利用锥形流化床生物质气化技术在安徽舒城粮食加工厂建立了4683.84×104kK/h稻壳流化床气化供热机组,代替原来利用柴油远红外粮食干燥设备。气化供热系统运行8个多月,替代原有燃油装置,累计节省80t以上的液体燃料,运行效果良好,取得了明显的经济效益[24]。

如下图

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  3.3.2.3其他形式

,见图

ag老虎机  [8]刘相东,于才渊,周德仁.常用工业干燥设备及应用[M].北京:化学工业出版社,2005.

  [16]苏俊林,王震坤,王巍.强化传热生物质燃料热风炉研究[[J].节能技术,2007,25(2):160-163.

  [5]朱文学.热风炉原理与技术[M].北京:化学工业出版社,2005.

  燃气式红外辐射器是一种低压引射式完全预混燃烧器,而火孔的设置,使得其同样适用于如低热值的生物质燃气。近年来,燃气红外辐射燃烧技术不断发展,李建设等采用全预混燃烧技术研制的大型金属纤维燃气红外辐射板、大功率燃气红外燃烧器等已突破沼气燃烧器稳定燃烧和安全自控问题的技术瓶颈,燃气辐射热效率达86%以上,烟气中CO和NOx均达到国家有关规定要求的家用燃气燃烧器具排放标准。这就为使用生物质燃气烘干粮食规模发展奠定了坚实的基础。目前,燃气式红外辐射器已广泛应用于锅炉、陶瓷生产、茶叶杀青、纸张烘干等方面。国外学者Niamnuy对燃气式红外辐射联合热空气振动干燥大豆进行了研究,结果表明燃气式红外辐射联合热空气振动干燥比热空气流化床干燥和过热蒸汽流化床干燥能获得更快的干燥速率和更短的干燥时间,大豆的营养成分损失最少[23]。

  [22]熊昌国,庹洪章,张芸.生物质燃气烘干粮食的试验和应用研究[J].四川农业与农机,2005(2):28-30.

  目前用于粮食干燥的生物质燃料主要有3类:①固体燃料,如秸秆、稻壳、成型生物质燃料等;②液体燃料,如生物柴油;③生物质燃气,如沼气、稻壳煤气、生物质发酵制取氢气等气体燃料。

  国外生物质成型燃料的生产制造技术已商品化和规模化,设备制造规范性强,但普遍价格昂贵,能耗较高,生物质成型燃料也转向了生产应用。而我国从20世纪80年代引进螺旋推进式秸秆成型机开始,对固体生物质燃料成型技术和成型设备进行研究和开发已有近30年的历史。虽然对生物质固体成型燃料有一定的研究,而且成功开发出挤压式、液压冲击式、螺杆式等成型燃料生产设备,但目前企业具备的生物质成型燃料和成型机的生产制造能力比较弱,技术不成熟,缺乏行业标准。我国生物质成型燃料和成型机的研究开发能力有待进一步提高,对使用成型生物质燃料的热风炉,并将其用于粮食干燥,有学者进行了初步的研究。

  2006年安徽金锡公司自主研制出了以砻糠、柴、秸秆等农作物废弃物为热源的节能环保型热风炉,为干燥机提供热源,温度可任意设定,热效率高达85%,配置自动恒温通风装置,能瞬间降低干燥层内温度,确保谷物品质,降低破碎率和使用成本,受到用户欢迎。

  在目前人类社会正面临着能源危机与环境污染的双重压力下,世界各国都提倡节能减排、低碳环保,如何开发利用清洁能源用于粮食烘干是农业生产的重要议题,生物质燃料是由此应用而生的具有成本低、污染小、可再生的新能源。

  [参考文献]

  3.1.2.3使用成型生物质燃料的热风炉

  (1)随着粮食烘干机械化的发展,粮食烘干作业趋向于农村种粮大户的个体行为,热源的选择应该因地制宜;因此生物质燃料是农民比较便利、低成本的选择。

  生物质燃料是一种可再生的新型清洁能源,具有环保节能、低碳减排等特点,用于粮食干燥的热源有广阔的发展前景。

  3.3.1生物质气体燃料的特性分析及气化技术

  目前用于粮食干燥的生物质燃料主要有3类:①固体燃料,如秸秆、稻壳、成型生物质燃料等;②液体燃料,如生物柴油;③生物质燃气,如沼气、稻壳煤气、生物质发酵制取氢气等气体燃料。

ag老虎机  (2)我国在生物质燃料用于粮食烘干上的研究起步较晚,与发达国家相比有一定差距。虽然一些直接燃烧秸秆、稻壳的热风炉技术相对比较成熟,尤以安徽中联重科的旋浮式稻壳炉、三久公司的稻壳炉以及三升公司的太阳全自动稻壳炉为代表,但是由于技术的原因,使用燃油炉和燃气炉用于粮食烘干机的热源装置并不多见。

  (2)我国在生物质燃料用于粮食烘干上的研究起步较晚,与发达国家相比有一定差距。虽然一些直接燃烧秸秆、稻壳的热风炉技术相对比较成熟,尤以安徽中联重科的旋浮式稻壳炉、三久公司的稻壳炉以及三升公司的太阳全自动稻壳炉为代表,但是由于技术的原因,使用燃油炉和燃气炉用于粮食烘干机的热源装置并不多见。

  [24]蒋剑春,应浩,戴伟娣,等.锥形流化床生物质气化技术和工程[J].农业工程学报,2006(sl):219-224.

  [16]苏俊林,王震坤,王巍.强化传热生物质燃料热风炉研究[[J].节能技术,2007,25(2):160-163.

  生物质燃气来源广泛,我国目前农村建有大量的沼气工程,我国小型沼气技术及其利用,从技术水平到使用范围,乃至应用数量,在国际上都处于领先地位。因此,将沼气燃气作为烘干粮食的气源可以从农村现有沼气工程或略加改造直接获取,我国稻壳资源丰富,稻壳气化作为烘干能源是将劣质固体燃料转化为优质气体燃料的积极措施。我国以稻壳煤气作为能源用于发电的技术在国际上处于领先地位,将富余稻壳煤气用于粮食供干也是一种有效的利用途径。用生物质燃气作为热源的粮食烘干装置主要有以下几种实现形式。

1.  (1)随着粮食烘干机械化的发展,粮食烘干作业趋向于农村种粮大户的个体行为,热源的选择应该因地制宜;因此生物质燃料是农民比较便利、低成本的选择。

  液态生物质燃料是指采用生物质原料生产的、用于替代汽油和柴油的燃料乙醇和生物柴油。生物柴油是指以油料作物、野生油料植物和工程微藻等水生植物的油脂以及动物脂肪、餐饮废油等为原料,通过酯交换工艺制成的,可代替柴油的一种清洁的可再生燃料。生物柴油环保性能突出,含硫量很低,可减少约30%(有催化剂时为70%)的二氧化硫及硫化物的排放。检测表明,与普通柴油相比,使用生物柴油可降低90%的空气毒性,可降低94%的患癌率。由于生物柴油含氧量高,使其燃烧时排烟少,一氧化碳的排放与柴油相比减少约10%(有催化剂时为95%),生物柴油的生物降解性高[20]。我国具有国际领先水平的生物柴油合成技术,2007年全国已建成20家万吨级生物柴油加工企业,年产量约为30万t,我国生物柴油进人了准备推广阶段;但是,用作燃料来烘干粮食最大的阻力是其价格较高,而随着科技的进步和产业化规模的扩大,生物柴油的价格将逐渐降低,使用普通柴油的谷物烘干机就可以改用生物柴油。一些发达国家如美国、日本、俄罗斯在燃油烘干机利用上有着多年的经验,其技术比较成熟先进,可以借鉴。

  国外生物质成型燃料的生产制造技术已商品化和规模化,设备制造规范性强,但普遍价格昂贵,能耗较高,生物质成型燃料也转向了生产应用。而我国从20世纪80年代引进螺旋推进式秸秆成型机开始,对固体生物质燃料成型技术和成型设备进行研究和开发已有近30年的历史。虽然对生物质固体成型燃料有一定的研究,而且成功开发出挤压式、液压冲击式、螺杆式等成型燃料生产设备,但目前企业具备的生物质成型燃料和成型机的生产制造能力比较弱,技术不成熟,缺乏行业标准。我国生物质成型燃料和成型机的研究开发能力有待进一步提高,对使用成型生物质燃料的热风炉,并将其用于粮食干燥,有学者进行了初步的研究。

  [19]张云硕.一种新型节能环保热风炉的可行性研究[C]//吉林省科学技术协会.低碳经济与科学发展——吉林省第六届科学技术学术年会论文集.长春:吉林省科学技术协会学会学术部,2010.

  2006年安徽金锡公司自主研制出了以砻糠、柴、秸秆等农作物废弃物为热源的节能环保型热风炉,为干燥机提供热源,温度可任意设定,热效率高达85%,配置自动恒温通风装置,能瞬间降低干燥层内温度,确保谷物品质,降低破碎率和使用成本,受到用户欢迎。

  [19]张云硕.一种新型节能环保热风炉的可行性研究[C]//吉林省科学技术协会.低碳经济与科学发展——吉林省第六届科学技术学术年会论文集.长春:吉林省科学技术协会学会学术部,2010.

  [24]蒋剑春,应浩,戴伟娣,等.锥形流化床生物质气化技术和工程[J].农业工程学报,2006(sl):219-224.

  2.1粮食干燥工艺

  [6]朱文学,张仲欣,刘建学,等.我国干燥用热源的研究和应用现状分析[J].粮食储藏,2005(4):40-46.

2.

  生物质燃料是生物质能的载体,将太阳能转化为化学能的形式贮存[2]。所谓生物质能,就是太阳能以化学能形式储存在生物质中的能量形式,即以生物质为载体的能量。它直接或间接来源于绿色植物的光合作用,可转化为常规的固态、液态和气态燃料,取之不尽,用之不竭[3]。

3.  2粮食千燥

  3.1.2生物质固体燃料在粮食干燥中的应用

  [11]史艳珍,任广跃,段续,等.小型移动式粮食干燥机的设计[J].干燥技术与设备,2013,11(6):3-7.

4.

  气化炉原理是生物质在高温缺氧条件下,产生热化学反应的能量转化过程,物质中的碳、氢、氧等元素的原子,在反应条件下按照化学键的成键原理,生成一氧化碳、甲烷、氢气等可燃性气体。气体燃料高效、清洁、方便,生物质气化技术的研究和开发在国内外取得一定的进展,低热值秸秆汽化技术已初步实现了商品化和产业化,我国已生产出各种类型的气化炉。

  燃烧生物质固体燃料的热风炉主要是秸秆燃烧炉和稻壳炉。由于秸秆、稻壳等燃料含水率大,而且成分复杂,变化大,随机性大,不同品种、不同地区、不同季节的秸秆成分不会完全一致,这要求热风炉具有更高的适应性。另外生物废料在燃烧过程中,可能发生烧结现象,影响热风炉的正常运行,烧结与温度、风速和气氛有关,温度是最主要因素,每种生物质燃料都有一定的烧结温度。在设计热风炉时这些因素均应考虑在内。

王桂英1,吴文福2,徐岩2

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  黑龙江农垦学院农业工程研究所主持研制的CL-40秸秆燃烧炉,可作为通风干燥仓和干燥机的配套能源设备,该炉单位热量燃料费低,仅相当于煤的1/3,柴油的1/7[8]。稻壳热风炉在粮食干燥方面有很好的应用价值,按照降水5.5个百分点计算,使用稻壳热风炉的干燥机与使用燃油炉相比,干燥1t稻谷可以节省6/7左右的能耗成本[9]。佳木斯科佳干燥设备厂开发出了适应燃烧稻壳的5LWI-240型燃稻壳热风炉[10]。河南科技大学食品与生物工程学院的史艳珍等设计的小型移动式粮食干燥机,是以秸秆、稻壳为燃料的生物质热风炉提供热源的粮食干燥机,经性能试验,可满足粮食干燥要求[11]。

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