東北地區是我國重要的商品糧生産基地,每年在提供大量的商品糧的同時,也産生着大量的稭稈,露天焚燒稭稈導緻環境污染的問題已經引起全社會的關注,如何有效處理稭稈是多年來困擾百姓和政府的難題,稭稈有效開發利用迫在眉睫。
根據國家發改委、國家能源局等九部門聯合印發的《“十四五”可再生能源發展規劃》,要求“合理發展以農林生物質、生物質成型燃料等為主的生物質鍋爐供暖,鼓勵采用大中型鍋爐,在城鎮等人口聚集區進行集中供暖。”稭稈打捆直燃鍋爐可應用在糧食烘幹和冬季供暖等方面,燃料采用整捆稭稈進行氣化燃燒,燃料成本更低,可有效解決居民冬季供暖、稭稈露天焚燒等問題,一舉多得。
一、稭稈捆包燃料
我國稭稈種類繁多,以玉米稭稈産量最大。目前,由于各地實際使用的稭稈打包機械規格不同,稭稈捆規格随之不同,大體上分為方捆和圓捆兩種。方捆中常見的規格為寬450mm,高350mm,長600 ~800mm,單捆重量約12~20kg;圓捆中常見的規格為直徑1250mm,長1200~1400mm,單捆重量約200~250kg。
稭稈捆包燃料
在稭稈燃料化方面,除了将整捆稭稈直接作為燃料,還有将稭稈壓縮制作為顆粒或壓塊燃料,但在其加工和運輸等流程中需要消耗大量的運輸、電力、人力成本,價格也随之升高。而将整捆稭稈作為燃料,隻需經過機械打包-運輸-周轉存儲,即可直接利用。稭稈顆粒或壓塊燃料市場價格在500~700元/噸,而整捆稭稈燃料價格僅需150~260元/噸,在成本上有着巨大優勢。
稭稈作為燃料使用,其熱值大約為2500~3000kcal,在實際應用中,可以按照每2t稭稈等同于1t标煤的熱值來估算燃料消耗量。
不同稭稈燃燒熱值與散煤對比(單位MJ/kg)
綜合來看,稭稈打捆直燃具有如下特點:成本低廉,成本僅需150~260元/噸,考慮到各地普遍對稭稈打包、收儲、綜合利用等環節有一定補貼,實際應用中使用成本會進一步降低;與燃煤相比相對環保,農作物稭稈在燃燒中基本不産生硫,且鍋爐燃盡的燃料灰可以作為土地肥料或工業原料,形成産業閉環;稭稈捆包燃料中稭稈水分一般較高(30%左右),且存在一定的雜土(一般在10%左右),在設計稭稈打捆直燃鍋爐時需綜合考慮;由于其本身的物性特點,稭稈捆包燃料不适宜遠距離運輸,稭稈打捆直燃鍋爐更适合分布式利用。
二、稭稈打捆直燃鍋爐
稭稈打捆直燃鍋爐将稭稈包由自動給料裝置輸送至鍋爐進料口。在進料口前設置有幹燥區,降低水分以減少 NOx 排放。預熱後稭稈在爐内破包,然後通過二次燃燒和分區分級分相燃燒技術,配合合理的煙氣流速,最終實現高效燃燒。稭稈打捆直燃鍋爐熱效率一般可達83%-88%。在稭稈直燃鍋爐尾部配套淨化裝置,煙氣通過除塵、脫硫、脫氮,淨化達标後排入大氣,符合國家大氣污染物排放相關要求。
稭稈打捆直燃鍋爐
三、稭稈打捆直燃鍋爐項目應用
以黑龍江省某鄉鎮供暖公司項目為例,該供暖公司在2020年安裝了一台10噸生物質稭稈直燃鍋爐,總供暖面積約為9萬平方米。稭稈直燃鍋爐每年消耗稭稈大約6500噸,按照稭稈260元/噸計算,每年燃燒稭稈成本約為169萬元。而該供暖公司往年燒煤需要4000噸,每噸二類煙煤運到鍋爐房大約需要1200元,共計480萬元。
稭稈打捆直燃熱水鍋爐與燃煤供暖成本對比
該項目進行生物質稭稈打捆直燃鍋爐替代後,由于稭稈捆包燃料成本上的巨大優勢,每年要比燃煤鍋爐節約311萬元。且該整捆稭稈直燃氣化熱水鍋爐排放指标符合要求,灰渣可以直接還田,得到了用戶的高度認可。
稭稈打捆直燃鍋爐供熱站燃料存儲
綜上所述,稭稈打捆直燃鍋爐可廣泛應用于東北地區以種植業為主的鄉鎮村屯,由于稭稈資源豐富、原料易獲得、稭稈打包收儲較便捷,燃料成本十分低廉,可為住宅小區、公共服務設施、企事業單位等進行集中供熱,為供熱公司帶來可觀的經濟效益,同時解決了當地稭稈處理難題,避免露天焚燒稭稈的環境污染,實現了散煤取暖,切實改善農村人居環境。
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