生物质燃料厂原料收集及储存模式研究

曹秀容 北京盛昌绿能科技有限公司

生物质能源是可再生能源的重要组成部分，越来越受到民众和政府的广泛关注，生物质成型燃料在近几年发展迅猛。然而，生物质成型燃料厂在运营过程中，各种农作物秸秆、林业剩余物的收集、储存管理十分困难。本文从生物质成型燃料厂实际运行的原料（以秸秆）收集和储存模式着手研究分析，为如何解决以上问题提出一些可操作的解决方案。

1 原料特性

生物质成型燃料原料主要来源于农林业废弃物，包括农作物秸秆（玉米秸秆、小麦秸秆、大豆秸秆和棉花秸秆等），果园剪枝、木屑、花生壳等。

不同种类原料的性质有很大差别，其单位热值以及其V、A、C、H等含量也会随收获后储存期长短发生变化。因此，掌握原料收购时机以及科学地储存、储运对于其质量及热能效的发挥是至关重要的。

实际情况表明，农作物秸秆在收获其果实的季节仍属后鲜期，水份含量比较高，特别是玉米秸秆在收获果实后，水分含量高达60%，如采取田间打包，就地收购的方式，不仅成本高，而且未经风干的秸秆打包后极易发热、变质，而影响其燃烧发热值，如果将这种含水量大的打包原料再进行堆垛存储，还容易发生自燃现象。所以，先期的项目建设单位（包括设计部门）如计划采取上述方式进行原料采购和储运工艺的，应充分考虑其实际问题和不足，尽量避免风险。

另外，与传统化石燃料比较，农作物秸秆还具有密度小、体积大（堆积密度100～200kg/m3）等特点，装车运输的难度较大，存储占地面积大。在收购的初期，由于均在千家万户的农村进行，很难实现机械化作业，也不适宜采用专业工人收购、采集的方式进行。因为农民在农闲时，如每天有20～30元的额外收入，他们便可进行这些秸秆的收集、装车或运送作业，且没有任何的附属费用。

2 原料的收集

2.1 前期宣传

(1)宣传半径：结合燃料厂生产能力，进行符合原料收集半径的宣传工作。一般要求宣传半径略大于原料最佳收集半径，过大浪费宣传成本，过小则影响宣传效果。

式中:E--燃料厂年产量, t;

r--最佳收集半径，km;

β--原料收集系数；

λ--原料生产利用效率， %；

η1--农田覆盖率，%；

η2--产秸秆农作物覆盖率，%；

A--单位面积农作物秸秆年产量，t/(km2·a) ;

(2)宣传方式：结合农村商贸赶集特点，宣传宜采用赶大集的方式。以工厂为中心，在宣传半径内调查所有的农贸大集，在农贸大集上散发原料收购宣传单。这样的宣传方式直接、简便、节约，效果好。据实际调查，一般农贸大集能聚集方圆十公里左右几乎所有的农户，时间证明，在大集散发宣传单具有宣传面广，宣传力度强的优点。

(3)宣传内容：内容一定要直接，标明收购价格，收购日期、质量要求、到货起点、结款方式等农民关心的具体信息。

2.2 收购模式

(1)“工厂+专业户”模式：所谓“工厂 +专业户”就是家里有车辆（农用货车、农用三轮车等）的农民，在农闲时专门收集秸秆，然后销售给燃料厂获得利益，工厂对各专业户分别登记立户，便于联系控制。这种模式化整为零，机动灵活，管理方便，节约成本。另外，农民利用农闲获得额外利润，积极性高，是工厂运用最广的收集模式。

(2)“工厂+基地”模式：所谓“工厂+基地”模式就是在离工厂比较远的地方，建立原料加工基地，对原料进行收集、铡切预处理后，根据工厂生产需求对原料进行统一调配。该模式可以有效的延伸原料收集半径，提高工厂生产能力。

2.3 价格标定

秸秆商品化程度低，没有现行的价格模式可循。本文根据权衡秸秆专业户“单人日获利”与“当地普通力工日薪”，劳动量与劳动环境总结出以下方程式：

1.5≤I＜3Y

式中：Y--当地普通力工日薪， 元/日；

I--秸秆专业户“单人日获利”，元/月；

其中：T--每车装载的秸秆重量，t/车；

M--每日原料运输到厂的数量，车/d；

P1--原料进厂价格，元/t；

L--车耗油量，l/km；

a--柴油市价，元/l；

r--运输半径，km；

P2--供应户购买价格，元/t；

n--每车工作人数，人/车。

2.4 进场流程

进场流程在原料收购中十分重要，控制不好会降低收购工作效率、错过原料收购黄金期，有时甚至会引起混乱。

原料进厂流程包括：①运输进厂；②一次质检，质检员对水分、杂质进行快速检测，其中水分利用电子测水仪检测，杂质根据对比图片估测；③称重开票，一次质检合格后，客户凭质检单对原料进行过磅称毛重（车皮原料总和）、开票；④卸货，客户拿到质检单和毛重票据后，在疏导员的协调下制定位置卸货；⑤二次质检，卸货时货场质检员同时对原料进行二次质检，并开入库质检单，如发现原料有表里不一，恶意参杂现象根据相关规定给予处罚；⑥空车称重，卸货完毕空车回皮，开票；⑦开入库单，客户凭借以上单据到料场库管开入库单；⑧定期结算，客户凭借所有单据定期结算现金。

3 原料储存

3.1 原料预处理

原料的预处理，主要包括：铡切和打捆。铡切就是利用铡草机进行铡切揉搓，铡切后的秸秆呈片状和丝状，破换了秸秆表皮角质层，利于风干；同时，铡切后原料提高了其堆积密度，便于进一步处理。打捆就是根据生产需要，利用秸秆打捆机，对秸秆压实打捆；打捆后的原料密实、形体分明，便于储存和管理。

3.2 原料存储

为确保生物质成型燃料厂生产的正常、连续运行，工厂需建设一定面积的原料堆场，预备一个月以上的原料需求，原因理由如下：

①南方每年三季，中原每年二季，北方每年一季的农忙期，均会对原料供应产生很大的影响，每个收获季均将近一个月时间因劳动力紧张而导致数量大为减少。

②北方遇大雪，南方遇梅雨天气造成原料较长时间无法运输的情况也是经常发生的。

③传统的节假日亦会连续长时间的影响原料收购和供应。

④遇市场发生原料紧缺，中间商联合抬价中断原料供应也是常有的事。

⑤不同的季节所收购原料的价格会成倍上升。只有在农作物收获后的几个月中进行收购是价格最低的时机（遇每季农作物收获之前，农民都需将储存在地头的秸秆处理掉，以便腾出场地进行下一季播种）。以小麦秸秆为例，其在春节期间以及上半年里所收购原料的价格，将会比其它时间高出一倍之多。所以，应有尽量大的料场，在低价时备足原料，则可大幅降低原料收购成本。

为提高单位面积原料存储数量，建议采用机械堆垛。

以年产1万t的生物质成型燃料工厂为例，收购秸秆的高峰期日作业量按照200～300t计算，可以选用机械进行卸车堆垛，根据每日堆垛量的要求，设备要求满足每小时卸车堆垛量15～20t，一次抓取量1.2～1.5t，对于1～2t的送量料车辆，一次或最多二次可全部卸完上垛。

堆垛的垛宽在8～10m之间，垛高9～12m，垛与垛的间距为9～10m（以便送料车辆的进出和设备实行机械化作业）。

储存的原料在拆垛满足生产需要时，用设备直接从原料垛上抓取原料进行拆垛，将原料放至地面上再用抓草机抓运喂料；待原料垛被拆到3～4m的高度时，直接用抓草机拆垛抓运喂料。

在方圆80m的范围各设380v动力电源，以便作业时采用电力作业。

3.3 原料干燥

由于在制粒的过程中对原料的含水率有较严格的要求，而我们收购的原材料的含水率存在很大差异，如果用晾晒的方法则需要很大的场地及人力，如通过加热烘干来调整含水率则需要耗费很多能源，所以研发建造一座阳光大棚是很有必要的。

根据实际经验，阳光大棚设计可以采用以下结构：三面围墙，前低后高，前面用铡切机将秸秆铡切成一定的长度，然后用液压缸带动刮板做往复运动，将铡切后的秸秆运送到高墙一边，在此过程中，从地下有送风装置向上吹风，使其原料在阳光及风机的作用下蒸发水分，达到我们所需要的含水率，再通过高墙端的输送带、绞龙等装置送入下一工序的机器中。该技术不但能够使秸秆的含水率能够达到制粒工艺的要求，提高生产率，也能够增加储料数量，同时使生物质成型燃料连续生产成为可能。