生物質成型燃料技術在家具企業的應用

李健男　杜安磊　黃彥慧　孫彬　王迎

摘 要：家具企業是木材及人造板最大的消耗用戶，同時會產生大量的木質加工廢料，利用生物質成型燃料技術將這些廢料加工成木質成型燃料不僅能帶來可觀的經濟效益，更有積極的環保意義。

關鍵詞：家具企業；木質加工廢料；生物質成型燃料

生物質成型燃料是將木材加工剩余物、農作物秸稈等生物質原料粉碎到一定的粒度，在50-200MPa壓力和150-300℃加熱或不加熱的條件下，壓縮成棒狀、塊狀、粒狀等具有一定密實度的成型物，其密度能達到0.8g/cm3-1.35g/cm3，便于儲存運輸和處理[1]。木質材料在家具企業有雙重的作用，一方面可以制造家具，另一方面木質材料的加工廢料也是家具企業熱能的主要來源，但是這些廢料形狀、尺寸不規則，不利于儲存，一些小尺寸廢料，刨花、鋸屑等質地松散，堆積密度僅有0.15g/cm3-0.20g/cm3，不利于存儲和使用，采用生物質成型燃料技術將這些廢料加工成木質成型燃料，將大大改善其使用價值。

1 家具企業木質廢料處理現狀及問題

以Y家具企業為例，該家具企業生產美式家具，產生木質廢料的主要有“鋸、刨、銑、鉆、磨、車“六種加工設備，產生的木質廢料按照尺寸的大小可以分為按照尺寸可分為大型木質廢料（木塊、木條、板塊、板條）及小型木質廢料（鋸屑、片狀刨花、團狀刨花、粒狀木屑、木粉）。其中大型廢料需要人工清運，這部分廢料便于儲存和鍋爐直接燃燒，日均產量8.3噸；小型廢料主要靠車間的氣力運輸除塵設備進行收集，這部分廢料不利于儲存和使用，采用向外銷售的方法處理，日均產量8.5噸。該企業采用是型號為DZG-6-1.25-M蒸汽鍋爐。經查此蒸發量的燃煤鍋爐每小時耗煤量（5500大卡）為0.685噸[2]，木質加工廢料的熱值約為16MJ/kg[3]，經過換算可知該鍋爐每小時消耗木質廢料0.986噸。該企業每天生產時長為11小時，每年生產約330天，每年需要木質廢料3579噸。目前該公司鍋爐燃燒的主要是大型的木質廢料，這些廢料每天的產量約為8.3噸，每年還缺少840噸的大型木質廢料，雖然小型廢料的產量也較大，但是不利于儲存和使用，其他只能用煤炭代替。將松散的小型木質廢料加工成木質成型燃料不僅能補充該企業的能量缺口，還能將多余的燃料出售創造更多的利潤。

2 生產木質成型燃料經濟效益分析

生產木質成型燃料前，該企業以出售的方式處理掉小型木質廢料，出售價格約320元/噸，每年出售2800噸，收入89.6萬元/年；需要采購約600噸/年煤炭，煤炭價格550元/噸，支出33萬元/年，結余56.5萬元/年。

2800噸小型木質廢料可生產2500噸木質成型燃料，木質成型燃料的市場價為1050元/噸，生產木質成型燃料經濟效益分析如下：

2.1 設備折舊及維修費用

螺旋擠壓式成型設備適用于木質加工廢料并且該種設備價格較低[4]，河南鞏義市某機械設備廠的整套設備價格為16.08萬元，如表1，使用年限為10年，每年生產天數為330天，每天約生產7.58噸木質成型燃料，因此設備折舊為6.43元/噸；設備維修費用為10元/噸[5]。

2.2 電費

生產時設備功率為130.8kW/h，當地（廣東省汕頭市）電價為0.805元/千瓦時，每天生產時長為8h，電能消耗成本為111.13元/噸。

2.3 人工費

該木質成型燃料生產線需要6名工人，每名工人工資為120元/天，人工成本為94.99元/噸。生產木質成型燃料成本為222.55元/噸，總成本為56萬元/年；每年鍋爐需要消耗840噸木質成型燃料，生產時烘干機的熱風爐每天需要消耗1.2噸成型燃料，該企業每年自身消耗木質成型燃料1236噸，可以出售1264噸，可以收入132.72萬元/年，成本支出為55.94萬元/年，可以盈利76.78萬元/年，相對于將木質廢料直接出售提高了35.6%盈利，經濟效益還是比較明顯的。

3 生產工藝流程介紹

3.1 設備的準備工作

生產前備好足夠一個生產日需要的原料，按照該企業工作時間規定，每天生產10小時，除去每天生產前的準備工作、生產中更換成型機的螺旋桿及生產后的清理工作成型機的工作時間約為8h，結合成型機產量150kg/h-220kg/h，需要備料8噸左右。在生產中是以小型的碎料為主，因此這部分碎料不需要木材粉碎機及滾筒篩的加工。接通各個設備的電源，檢查是否能正常運轉。打開成型機的加熱圈進行預熱，溫度調節到340℃-350℃之間。點燃氣流干燥機的熱風爐，待火勢穩定后打開風機對蛇形管進行預熱。

3.2 木質成型燃料的生產作業

將木質廢料從原料入口加入，保證上料速度為800kg/h-1000kg/h；原料經過上料機進入兩孔粉料器，原料經分料器進入干燥機的進料口，要保證熱風爐的火勢，如果火勢過大則原料經干燥后太干，火勢太小則原料的濕度達不到要求，熱氣流溫度要控制在220℃-300℃之間；原料隨熱氣流進入蛇形管，與氣流混合進行干燥，隨后經過風機進入到旋風分離器，水蒸氣隨熱氣流從上方煙道排出，原料從下方出料口流出，進入下一個上料機的上料口，保證此時的原料含水率為（6±1）%；原料被送到五孔分料器，分料器將原料均分到成型機的進料口；成型螺旋桿將原料帶入成型筒內擠壓成型，待成型燃料能順利擠出時，將成型溫度調至320℃，如果生產中需要更換成型機的螺旋桿則要停機斷電后才能進行；成型燃料達到一定長度時（約40cm）被輸送機上的擋板卡斷掉落到平板輸送機的皮帶上被輸送到指定位置。

3.3 生產完成后的清理工作

每日生產結束后切斷所有設備電源；清理成型機內剩余的原料并點燃成型套筒內殘余的成型燃料，火焰熄滅后，接通成型機電源并讓螺旋軸反轉數圈，保證成型套筒內沒有堵塞；熄滅熱風爐內的火焰，并保證不留火星；最后再次檢查生產現場有無沒有熄滅的火源。

4 結束語

家具企業產生的木質廢料，利用生物質成型燃料技術加工成木質成型燃料，不但能解決自身的能源問題，還能帶來可觀的經濟效益。木質成型燃料代替化石燃料的使用可以減少二氧化硫和二氧化碳的排放，對環境保護有積極意義。因此生物質成型燃料技術是一種家具企業木質廢料有效利用的新方法。

參考文獻

[1]劉石彩，蔣劍春.生物質能源轉化技術與應用（Ⅱ）[J].生物質化學工程，2007，41（4）：59-63.

[2]河南遠大鍋爐有限公司.6t燃煤蒸汽鍋爐耗煤量[EB/OL]http：//www.cn噸rades.com/tradeinfo/chanpin_detail_733106.html.

[3]顧煉百，李大綱.木廢料作能源的高溫水木材干燥設備[J].林產工業，1999（2）：33-35.

[4]張百良.生物質成型燃料技術與工程化[M].北京：科學出版社，2012.

[5]李美華.生物質燃料致密成型參數的研究[D].北京林業大學，2005.