生物質燃料廠原料收集及儲存模式研究

曹秀容 北京盛昌綠能科技有限公司

生物質能源是可再生能源的重要組成部分，越來越受到民眾和政府的廣泛關注，生物質成型燃料在近幾年發展迅猛。然而，生物質成型燃料廠在運營過程中，各種農作物秸稈、林業剩余物的收集、儲存管理十分困難。本文從生物質成型燃料廠實際運行的原料（以秸稈）收集和儲存模式著手研究分析，為如何解決以上問題提出一些可操作的解決方案。

1 原料特性

生物質成型燃料原料主要來源于農林業廢棄物，包括農作物秸稈（玉米秸稈、小麥秸稈、大豆秸稈和棉花秸稈等），果園剪枝、木屑、花生殼等。

不同種類原料的性質有很大差別，其單位熱值以及其V、A、C、H等含量也會隨收獲后儲存期長短發生變化。因此，掌握原料收購時機以及科學地儲存、儲運對于其質量及熱能效的發揮是至關重要的。

實際情況表明，農作物秸稈在收獲其果實的季節仍屬后鮮期，水份含量比較高，特別是玉米秸稈在收獲果實后，水分含量高達60%，如采取田間打包，就地收購的方式，不僅成本高，而且未經風干的秸稈打包后極易發熱、變質，而影響其燃燒發熱值，如果將這種含水量大的打包原料再進行堆垛存儲，還容易發生自燃現象。所以，先期的項目建設單位（包括設計部門）如計劃采取上述方式進行原料采購和儲運工藝的，應充分考慮其實際問題和不足，盡量避免風險。

另外，與傳統化石燃料比較，農作物秸稈還具有密度小、體積大（堆積密度100～200kg/m3）等特點，裝車運輸的難度較大，存儲占地面積大。在收購的初期，由于均在千家萬戶的農村進行，很難實現機械化作業，也不適宜采用專業工人收購、采集的方式進行。因為農民在農閑時，如每天有20～30元的額外收入，他們便可進行這些秸稈的收集、裝車或運送作業，且沒有任何的附屬費用。

2 原料的收集

2.1 前期宣傳

(1)宣傳半徑：結合燃料廠生產能力，進行符合原料收集半徑的宣傳工作。一般要求宣傳半徑略大于原料最佳收集半徑，過大浪費宣傳成本，過小則影響宣傳效果。

式中:E--燃料廠年產量, t;

r--最佳收集半徑，km;

β--原料收集系數；

λ--原料生產利用效率， %；

η1--農田覆蓋率，%；

η2--產秸稈農作物覆蓋率，%；

A--單位面積農作物秸稈年產量，t/(km2·a) ;

(2)宣傳方式：結合農村商貿趕集特點，宣傳宜采用趕大集的方式。以工廠為中心，在宣傳半徑內調查所有的農貿大集，在農貿大集上散發原料收購宣傳單。這樣的宣傳方式直接、簡便、節約，效果好。據實際調查，一般農貿大集能聚集方圓十公里左右幾乎所有的農戶，時間證明，在大集散發宣傳單具有宣傳面廣，宣傳力度強的優點。

(3)宣傳內容：內容一定要直接，標明收購價格，收購日期、質量要求、到貨起點、結款方式等農民關心的具體信息。

2.2 收購模式

(1)“工廠+專業戶”模式：所謂“工廠 +專業戶”就是家里有車輛（農用貨車、農用三輪車等）的農民，在農閑時專門收集秸稈，然后銷售給燃料廠獲得利益，工廠對各專業戶分別登記立戶，便于聯系控制。這種模式化整為零，機動靈活，管理方便，節約成本。另外，農民利用農閑獲得額外利潤，積極性高，是工廠運用最廣的收集模式。

(2)“工廠+基地”模式：所謂“工廠+基地”模式就是在離工廠比較遠的地方，建立原料加工基地，對原料進行收集、鍘切預處理后，根據工廠生產需求對原料進行統一調配。該模式可以有效的延伸原料收集半徑，提高工廠生產能力。

2.3 價格標定

秸稈商品化程度低，沒有現行的價格模式可循。本文根據權衡秸稈專業戶“單人日獲利”與“當地普通力工日薪”，勞動量與勞動環境總結出以下方程式：

1.5≤I＜3Y

式中：Y--當地普通力工日薪， 元/日；

I--秸稈專業戶“單人日獲利”，元/月；

其中：T--每車裝載的秸稈重量，t/車；

M--每日原料運輸到廠的數量，車/d；

P1--原料進廠價格，元/t；

L--車耗油量，l/km；

a--柴油市價，元/l；

r--運輸半徑，km；

P2--供應戶購買價格，元/t；

n--每車工作人數，人/車。

2.4 進場流程

進場流程在原料收購中十分重要，控制不好會降低收購工作效率、錯過原料收購黃金期，有時甚至會引起混亂。

原料進廠流程包括：①運輸進廠；②一次質檢，質檢員對水分、雜質進行快速檢測，其中水分利用電子測水儀檢測，雜質根據對比圖片估測；③稱重開票，一次質檢合格后，客戶憑質檢單對原料進行過磅稱毛重（車皮原料總和）、開票；④卸貨，客戶拿到質檢單和毛重票據后，在疏導員的協調下制定位置卸貨；⑤二次質檢，卸貨時貨場質檢員同時對原料進行二次質檢，并開入庫質檢單，如發現原料有表里不一，惡意參雜現象根據相關規定給予處罰；⑥空車稱重，卸貨完畢空車回皮，開票；⑦開入庫單，客戶憑借以上單據到料場庫管開入庫單；⑧定期結算，客戶憑借所有單據定期結算現金。

3 原料儲存

3.1 原料預處理

原料的預處理，主要包括：鍘切和打捆。鍘切就是利用鍘草機進行鍘切揉搓，鍘切后的秸稈呈片狀和絲狀，破換了秸稈表皮角質層，利于風干；同時，鍘切后原料提高了其堆積密度，便于進一步處理。打捆就是根據生產需要，利用秸稈打捆機，對秸稈壓實打捆；打捆后的原料密實、形體分明，便于儲存和管理。

3.2 原料存儲

為確保生物質成型燃料廠生產的正常、連續運行，工廠需建設一定面積的原料堆場，預備一個月以上的原料需求，原因理由如下：

①南方每年三季，中原每年二季，北方每年一季的農忙期，均會對原料供應產生很大的影響，每個收獲季均將近一個月時間因勞動力緊張而導致數量大為減少。

②北方遇大雪，南方遇梅雨天氣造成原料較長時間無法運輸的情況也是經常發生的。

③傳統的節假日亦會連續長時間的影響原料收購和供應。

④遇市場發生原料緊缺，中間商聯合抬價中斷原料供應也是常有的事。

⑤不同的季節所收購原料的價格會成倍上升。只有在農作物收獲后的幾個月中進行收購是價格最低的時機（遇每季農作物收獲之前，農民都需將儲存在地頭的秸稈處理掉，以便騰出場地進行下一季播種）。以小麥秸稈為例，其在春節期間以及上半年里所收購原料的價格，將會比其它時間高出一倍之多。所以，應有盡量大的料場，在低價時備足原料，則可大幅降低原料收購成本。

為提高單位面積原料存儲數量，建議采用機械堆垛。

以年產1萬t的生物質成型燃料工廠為例，收購秸稈的高峰期日作業量按照200～300t計算，可以選用機械進行卸車堆垛，根據每日堆垛量的要求，設備要求滿足每小時卸車堆垛量15～20t，一次抓取量1.2～1.5t，對于1～2t的送量料車輛，一次或最多二次可全部卸完上垛。

堆垛的垛寬在8～10m之間，垛高9～12m，垛與垛的間距為9～10m（以便送料車輛的進出和設備實行機械化作業）。

儲存的原料在拆垛滿足生產需要時，用設備直接從原料垛上抓取原料進行拆垛，將原料放至地面上再用抓草機抓運喂料；待原料垛被拆到3～4m的高度時，直接用抓草機拆垛抓運喂料。

在方圓80m的范圍各設380v動力電源，以便作業時采用電力作業。

3.3 原料干燥

由于在制粒的過程中對原料的含水率有較嚴格的要求，而我們收購的原材料的含水率存在很大差異，如果用晾曬的方法則需要很大的場地及人力，如通過加熱烘干來調整含水率則需要耗費很多能源，所以研發建造一座陽光大棚是很有必要的。

根據實際經驗，陽光大棚設計可以采用以下結構：三面圍墻，前低后高，前面用鍘切機將秸稈鍘切成一定的長度，然后用液壓缸帶動刮板做往復運動，將鍘切后的秸稈運送到高墻一邊，在此過程中，從地下有送風裝置向上吹風，使其原料在陽光及風機的作用下蒸發水分，達到我們所需要的含水率，再通過高墻端的輸送帶、絞龍等裝置送入下一工序的機器中。該技術不但能夠使秸稈的含水率能夠達到制粒工藝的要求，提高生產率，也能夠增加儲料數量，同時使生物質成型燃料連續生產成為可能。