薏苡秸稈制備燃料顆粒的工藝與效益：基于興仁市婭康木材顆粒加工廠的實例

敖茂宏

(貴州省農業科學院 亞熱帶作物研究所, 貴州 興義 562400)

薏苡為禾本科薏苡屬一年生或多年生 C4植物，植株高大，其根、莖、葉、麩皮、外殼等占總生物產量的近86%，存在資源化利用率較低、附加值不高等問題[1]。貴州省黔西南州作為我國薏苡種植面積居第一位的主產區,常年種植5.33萬hm2左右，每年產生的薏苡秸稈有近150萬t，但目前薏苡秸稈以生活燃料利用為主，產業化、集約化、循環化發展尚未形成規模[2]。為提高薏苡秸稈產業化、集約化利用水平，2020年興仁市婭康木材顆粒加工廠建成了年產3萬t生物質燃料顆粒生產線，構建了薏苡秸稈回收、生物質燃料顆粒生產工藝，取得了較好的經濟、生態、社會效益?，F將興仁市婭康木材顆粒加工廠(以下簡稱“婭康”)薏苡秸稈制備生物質燃料顆粒工藝要點、產品特點、經濟效益介紹如下，以期為各地薏苡秸稈制備生物質燃料顆粒提供參考。

1 “婭康”薏苡秸稈燃料顆粒制備工藝

1.1 燃料顆粒制備生產線構成

薏苡秸稈燃料顆粒制備設備主要有裝載機、粉碎機、輸送帶、成型壓塊機、造粒機、烘干機、包裝機等，并與其他設施設備配套構成包括上料系統、成型系統、出料系統、配電系統等在內的顆粒成型加工生產線。

1.2 燃料顆粒制備工藝流程

薏苡秸稈燃料顆粒制備工藝包括秸稈粉碎，粉碎秸稈篩選、干燥、分離、擠壓制粒，顆粒冷卻、篩分、包裝等流程(圖1)。

圖1 薏苡秸稈燃料顆粒生產工藝流程

1.3 燃料顆粒制備工藝流程的操作要點

1) 粉碎：薏苡秸稈粉碎通過絞龍輸送機輸送到大功率篩分機進行。

2) 干燥：薏苡秸稈制備燃料顆粒對粉碎料的含水量有較嚴格的要求，須將篩選后的粉碎料通過絞龍輸送機輸送到滾筒式烘干機進行熱風干燥。

3) 旋風分離：干燥后的粉碎料中還有較大的濕氣存在，須通過旋風分離器將濕氣排除，再輸送到制粒機制粒。

4) 粉碎料輸送：薏苡秸稈粉碎料采用螺旋輸送機、絞龍輸送機和提升機進行。

5) 制粒成型：薏苡秸稈燃料顆粒制備是工藝的關鍵一環，“婭康”采用的是經農業部鑒定的功率為96 kW、產能可達3 t/h、適于鋸末、玉米秸稈、豆秸、棉秸和花生殼等不同粉碎料的485型生物質顆粒燃料制粒機。

6) 冷卻：薏苡秸稈型粒出料時，溫度高達80～90℃，且結構較松弛，容易破碎，須經過逆流式冷卻系統降至常溫后方可裝袋入庫或經皮帶輸送機和提升機送入筒倉。

7) 篩分：為確保薏苡秸稈燃料顆粒的質量，冷卻后的燃料顆粒需采用振動篩將未達到標準的細碎燃料顆粒篩出進行再造粒。

8) 裝袋入庫：將篩選出的符合標準的燃料顆粒經提升機送入成品倉后，采用包裝輸送機進行計量和入袋包裝，送入成品庫。

2 “婭康”薏苡秸稈燃料顆粒性狀

“婭康”生產制備的薏苡秸稈燃料顆粒為圓柱形，直徑8 mm左右，長30 mm左右，破碎率低于2.0%，干基含水量低于15%，灰分含量低于1.5%，硫含量和氯含量均小于0.07%，氮含量小于0.5%，密度達1.2 g/cm3，熱值為14 321 kj/kg,各項指標均達到國家規定的生物質燃料顆粒標準。

3 “婭康”薏苡秸稈燃料顆粒制備的經濟效益

根據2020年“婭康”薏苡秸稈收購和燃料顆粒生產工藝成本與產品售價核算，薏仁秸稈可新增經濟效益218元/667m2。其中，薏苡秸稈產量約1 500 kg/667m2、收購價100元/667m2，薏苡秸稈燃料顆粒產出率為80%、可產成品燃料顆粒1 200 kg/667m2，薏苡秸稈燃料顆粒市場價為730元/t，薏苡秸稈燃料顆粒生產成本465元/t，收入扣除成本后薏仁秸稈可新增經濟效益218元/667m2。

4 結論與討論

薏苡光合效率高，生物量大，被稱為“禾本科之王”，在我國有廣泛的栽培馴化歷史，其風干莖稈中粗纖維含量達43%以上[3]，挖掘薏苡秸稈燃料化利用方式是提高其利用率的有效手段。實踐證明，利用特定的設備和工藝，在一定的壓力、溫度下，將薏苡秸稈壓縮制備成柱狀或其他形狀的固化成型顆粒，具有密度高、熱值大、硫磷含量低、灰渣少等特點，且運輸與倉儲成本較低，用以代替原煤、燃油以及木柴等作能源，不僅可降低直接燃燒對大氣的污染，還能增加生產者經濟效益和種植戶的收入。更重要的是，在未來碳達峰、碳中和目標下，薏苡秸稈生物質燃料顆粒利用能對實現碳中和做出應有貢獻。因此，強化薏苡秸稈制備燃料顆粒技術應用對于應對能源短缺、控制秸稈焚燒、保護環境、減少碳排放等有重大意義，是貴州及其他薏苡生產區可供借鑒使用的一種方式。

目前，我國秸稈能源化利用技術的研究和應用仍處在初級階段，薏苡秸稈燃料顆粒技術還存在工藝技術不太成熟、生產效率較低、能耗較高、行業標準缺失、經濟效益不明顯等問題。因此，應加大對薏苡秸稈燃料顆粒制備工藝、設備的研究推廣支持力度，加強科技攻關，盡快建立薏苡秸稈燃料顆粒標準，促進產業高效發展。