奇思妙想提高秸秆燃烧利用率.doc

奇思妙想，提高秸秆燃烧利用率(2011-09-27 14:04:43)一、沼气秸秆作燃料一直是人们利用秸秆的主要用途之一。沼气是一种新型清洁能源。仅2008年，国家就追加了沼气建设投资30亿元。一个沼气池就相当于一个能源工厂，它最常见的原料是人和畜禽粪便。不过，由于现在我国的一些地区，搞养殖的散户越来越少，这样，沼气的原料就成了问题。现在很多人都想到利用秸秆来开发沼气方面并取得了成功。湖北武汉的方朝阳多年来致力于沼气研究，他把目光放在了秸秆上，在武汉、扬州等地搞起了秸秆沼气。据统计，仅在扬州，一年就有400万吨的秸秆。当地将近98万的农户，如果其中有1/3用上秸秆沼气的话，一年可以消耗秸秆100多万吨。过去有人利用传统的沼气池搞秸秆沼气生产，用的是很小的直径不超过25厘米的进料口，蓬松的秸秆很难放到沼气池里边，进料和出料都很困难，难以操作。方朝阳就打破常规，改用方形池，每个100立方米，建造出了大型的秸秆沼气池。这样，两个100立方米的沼气池就可以吞吐80吨的干秸秆，为100个农户集中供气。而且一次填料，可以连续使用半年。传统的利用畜禽粪便的沼气发酵叫做湿式发酵，而利用秸秆进行的沼气发酵被称作干式发酵。湿式发酵用的是人畜粪便，干物质仅占整个发酵物的6%。而利用干稻草、干玉米秆等进行的干式发酵，所使用的干物质比例就要比湿式发酵高很多，达到了20%。沼气发酵离不开甲烷菌。和粪便相比，秸秆并不是甲烷菌最好的营养源，所以在进沼气池之前，必须要有一个预处理过程，对秸秆进行堆沤。首先，要把秸秆铡碎，越小越好，破坏它的粗纤维。同时，还要加水湿润，搅拌均匀，让秸秆充分吸水。不过加水也要有个度，要加到手抓能滴水为宜，不能多也不要少。水加好后，要把秸秆封严，开始进行堆沤。封严一天后，还要在料堆上添加石灰水，破坏它的表面蜡质层和木质纤维素，让它尽快分解。另外，石灰水还可以用来调节料堆的酸碱度。甲烷菌最适应的酸碱度是7。低于6.5以下，甲烷菌受到抑制，也就不能发酵了。所以，在入池前把秸秆的酸碱度调整到7.5左右，这样，入池后随着堆沤过程中的酸化，酸碱度一降低，就正好适合甲烷菌的生长了。另外，甲烷菌的繁殖的碳氮比例，一般以2030：1较好。而秸秆碳氮营养不平衡，氮素明显不足，所以在对秸秆进行堆沤时，还要增加尿素，补充氮源。而且在自然状态下，秸秆里没有甲烷菌，所以在秸秆堆沤的时候要提前进行接种。最好的办法是利用现有的老沼气池，也可以从泥塘里泥沟底层的烂泥中抽取，或者把夏天的猪粪堆放一段时间也可以。把接种的液体均匀地泼洒在秸秆堆里，搅拌均匀，堆放、封好。堆沤的时间，夏天一般需要2、3天，冬天时间要长一些，一周左右。对于新启动的沼气池，进料的时候还要再次加入菌种。沼气池的密封很关键，因为甲烷菌只有在密闭条件下才能够迅速生长、繁殖，产生沼气。这大口的沼气池进出料非常方便，提高了工作效率。可这么大的口要密封好难度是相当大的。方朝阳从农村腌菜坛子上受到了启发。利用水封技术，同样也很方便地解决了大型沼气池的封口问题。不过，为了达到较好的密封效果，他还选用了耐酸、耐腐蚀、耐碱的高分子橡塑材料作为密封材料。方朝阳的这种大型沼气池的封池技术，在生产中得到了很好的应用，目前已经申请了国家发明专利。密封后一周左右，沼气就源源不断地出来了。不过，从沼气池里出来的气还要进行气水分离，才可以使用。方朝阳经过不断改进，发明了新型四功能调节器。沼气经过气水分离、脱硫、净化一系列过程，就到了临时储气罐里。而这种新型沼气池的前端不需要高压泵，只是在每个农户家的终端都安装了增压泵，把储气罐无压的气体抽过来增压送到农户的灶具。这样，管道压力小，自然就比较安全。不过这样的沼气池和传统的沼气池一样也有弊端。沼气发酵需要一定的温度，低于8基本就停止发酵。所以冬天在许多地区，沼气池是不能用的。方朝阳在开发新型沼气池的同时，开始研究沼气全年产气难的问题。他们不仅给沼气池搭上了大棚膜，而且还给沼气池盖上了保温毯，上面又多加上了一个吸热、增温，保温效果好的双层阳光板。既可以吸热，又起到了很好的保温作用，比单层的薄膜效果要好很多。不过，阳光板和沼气池之间的缝隙，一定要封严，以免影响保温效果。为了冬季沼气池正常产气，还要充分利用太阳能，这时太阳能热水器就派上了用场。像我们常见的暖气片，通过水循环保证了沼气池的温度不会太低。这样，通过多种保温措施，如今在扬州，即便是大冬天，这种大型沼气池照样能够正常供气了。通过几年的摸索、实践，方朝阳不断完善大型秸秆沼气池的建造工艺，这种新工艺在江苏、湖北等地得到了很好的推广和应用。不过，这种大型沼气池适合居住比较集中的村庄，对于一些地方居住比较分散的农户，这种大型沼气池就不太适用了。山东商河县的宋刚对户用型秸秆沼气池的进行了开发。他的原料也是秸秆。不过沼气罐比较小，一个只有610立方米，很适合单户使用。和大型秸秆沼气池一样，秸秆在入罐以前也需要堆沤发酵处理。沼气罐填上一次料以后，同样可以连续产气67个月。这种沼气罐造价低、安装方便、密封性好。另外，这种沼气罐的进料口比传统沼气池的要大一些，有50厘米，进料还可以，不过出料时要装入编织袋，这样就可以避免料径小出料困难的现象。传统的沼气池，在结构和造型不需要任何改动的情况下，就可以利用秸秆产沼气了，方便又实用。很好地解决了农村沼气原料不足的难题，受到了广大农户的欢迎。沼气作为新型清洁能源，在农村有着广阔的市场，国家对沼气的支持力度也越来越大。有了国家的好政策，再加上沼气工艺的不断革新，相信沼气这一朝阳产业会得到更快的发展，农村的秸秆也会派上更大的用场。二、秸秆煤除了沼气以外，把没用的秸秆变成有用的燃料，如今又出现了一种新型的甚至可以替代煤的一种发明秸秆煤。棒状的秸秆煤比烟煤的热量利用率更高，这是因为它在燃烧的过程中没有煤烟。在燃烧过程中，一些受热不均或者供氧不足的部分，会从煤块上裂解出来，变成我们常见的烟尘和煤黑。而这些煤块由于燃烧不够充分，能量也就损失了。而没有煤烟的秸秆棒，燃烧得很充分，因此也就比煤烟的热量利用率高。秸秆棒之所以能做到这一点，就是因为它的燃烧比烟煤多了一个步骤，在燃烧时，先进行的是气化燃烧，然后才是碳化燃烧。碳化燃烧指的是秸秆棒中焦炭的燃烧，而气化燃烧却是燃料中的可燃气体，比如一氧化碳、氢气、甲烷等等的燃烧。原来，当燃烧棒在炉火的高温炙烤下，内部温度达到700摄氏度的时候，燃料棒开始膨胀，并出现一些空隙或者裂纹，少量的氧气会渗到这些空隙或者裂纹里面，跟燃料棒里的碳物质发生化学反应，释放出一氧化碳、氢气、甲烷等可燃气体，并且很快燃烧起来。因为这种反应是在高温缺氧的条件下进行的，所以它的全称又叫“厌氧气化反应”。因为多了这么一个气化燃烧过程，所以秸秆棒燃烧得很充分，几乎所有的热量都利用上了，没有损失，所以既不会冒黑烟，烧水也烧得更快。秸秆里面的木质素在180250摄氏度会软化，在这个时候加入一定的压力，在压缩管里把相互粘连的秸秆挤压在一起，就可以形成秸秆棒。提高秸秆煤的产量，降低每吨秸秆棒的成本，比每吨烟煤的价格低，才有可能有市场。可是，怎样来增加产量呢？增加压缩管口径，使秸秆棒变粗，产量也就上来了，可是，压缩管的直径跟管子里秸秆受力的大小有很大关系，在机器压力不变的情况下，压缩管的直径越大，秸秆受到的压力就越小，秸秆棒的密度也就越小。而燃料棒的密度跟燃烧效果有着紧密的联系。只有当燃料棒的密度在0.81.0吨/立方米时，燃烧最好；而密度大于1.0吨/立方米时，燃料棒过于致密，就会影响气化反应的进行，且对着火的温度要求高，不易点火。相反，当密度低于0.8吨/立方米时，易松散、破碎，不易存储和运输，燃烧气化效果不理想，会产生黑烟，燃烧时间也不能长久。所以，在保证质量的前提下，提高秸秆棒的产量，不仅要增大压缩管的直径，而且还要相应的增加压力，让秸