歐洲沼氣工程原料預(yù)處理裝備技術(shù)_圖文

1、收稿日期:2010 04 20 作者簡(jiǎn)介:陳永生(1964-,男,研究員,主要從事農(nóng)業(yè)廢棄物處理利用裝備技術(shù)研發(fā),E -m a i :l cys003si n a .com歐洲沼氣工程原料預(yù)處理裝備技術(shù)陳永生(農(nóng)業(yè)部南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所,江蘇南京 210014摘 要:文章結(jié)合歐洲沼氣工程中3種典型的原料預(yù)處理工藝分析,介紹了能源作物收獲機(jī)、漿料雜物切碎機(jī)、高固體含量物料輸送泵等幾種原料收貯、預(yù)處理裝備,指出我國(guó)的沼氣工程應(yīng)在處理模式的集中化、原料來(lái)源的多元化、收集作業(yè)的機(jī)械化、原料粒度控制的精細(xì)化等方面積極借鑒和吸收歐洲的先進(jìn)技術(shù),提高我國(guó)沼氣工程原料預(yù)處理裝備技術(shù)水平。關(guān)鍵詞:歐洲;沼氣工程

2、;預(yù)處理中圖分類(lèi)號(hào):S216.4;X 71 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B 文章編號(hào):1000-1166(201005-0018-062009年9月16日至27日,作者隨 生物燃?xì)猱a(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟 赴歐考察團(tuán)對(duì)德國(guó)、丹麥、瑞典三國(guó)的10個(gè)沼氣工廠進(jìn)行了考察訪問(wèn)。歐洲沼氣工程的規(guī)模大型化、操作機(jī)械化、控制自動(dòng)化、產(chǎn)能高效化代表了當(dāng)今世界沼氣工程的先進(jìn)水平,特別是在原料收集、轉(zhuǎn)運(yùn)、混合、勻漿、進(jìn)料等環(huán)節(jié)的原料預(yù)處理過(guò)程中,針對(duì)不同類(lèi)型的原料、不同的厭氧消化工藝裝置,使用了很多成熟的、標(biāo)準(zhǔn)化的裝備,留下了深刻的印象。本文意在借鑒歐洲沼氣工程原料預(yù)處理先進(jìn)工藝技術(shù)和裝備技術(shù)的同時(shí),結(jié)合國(guó)內(nèi)沼氣工程預(yù)處理的現(xiàn)狀及發(fā)

3、展,談點(diǎn)粗淺的體會(huì)。1 歐洲沼氣工程原料預(yù)處理典型工藝以德國(guó)為代表的歐洲沼氣工程技術(shù)以高濃度有機(jī)廢棄物聯(lián)合消化工藝(CSTR為主,絕大多數(shù)配備熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)。CSTR 工藝是先對(duì)各類(lèi)畜禽糞便及其它高產(chǎn)氣量的有機(jī)廢棄物進(jìn)行預(yù)處理,調(diào)整進(jìn)料濃度在10%左右,進(jìn)入帶有機(jī)械攪拌的CSTR 反應(yīng)器13。在歐洲,大約有94%的農(nóng)業(yè)廢棄物沼氣工程采用混合原料發(fā)酵4。但是根據(jù)其主要原料來(lái)源的不同,可把原料預(yù)處理工藝分為以下三種類(lèi)型:1 1 以能源植物為主的原料預(yù)處理工藝以位于德國(guó)Gustr ow ,號(hào)稱 世界上最大的沼氣工廠 的Na w aro 沼氣工廠為例,每年原料需求量總計(jì)有45萬(wàn)噸,其中:青貯玉米秸稈38

4、萬(wàn)噸,其他整稈植物6萬(wàn)噸,青草0.8萬(wàn)噸,谷類(lèi)0.1萬(wàn)噸。Na w aro 沼氣工廠每小時(shí)可生產(chǎn)出10000m 3的沼氣,并經(jīng)過(guò)提純后向天然氣管網(wǎng)輸送,相當(dāng)于每小時(shí)可產(chǎn)生22MW 的電能。圖1是以能源植物為主的原料預(yù)處理工藝圖。圖1 以能源植物為主的原料預(yù)處理工藝圖在歐洲,建設(shè)沼氣工程以獲取能源為主要目的,因此在降低運(yùn)行成本的同時(shí)追求原料產(chǎn)氣最大率是這些工程最為重要的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。從原料產(chǎn)氣率角度分析,玉米、甜菜等的干物質(zhì)產(chǎn)氣率可高達(dá)600m 3!t -1,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于動(dòng)物糞便的產(chǎn)氣率。由種植制度方面來(lái)看,一年一熟、連片種植的農(nóng)藝制度為能源作物收獲機(jī)械化創(chuàng)造了很好的條件,從而節(jié)省了大量的原料收集成本。

5、就原料保障機(jī)制而言,沼氣工廠與當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)場(chǎng)主簽訂長(zhǎng)期合作協(xié)議,農(nóng)場(chǎng)主提供秸稈等原料,使沼氣工廠有長(zhǎng)期而穩(wěn)定的原料供應(yīng)渠道,而沼氣工廠為農(nóng)場(chǎng)主提供腐熟的沼渣顆粒肥料和沼液,雙方互利互惠。針對(duì)秸稈沼氣工廠的需要,以青貯玉米為主的能源作物的收獲、切碎、轉(zhuǎn)運(yùn)全部實(shí)現(xiàn)機(jī)械化。聯(lián)合收獲機(jī)在田間就把玉米連稈帶穗全部切成10mm 長(zhǎng)的碎段,并拋集到專(zhuān)用運(yùn)草車(chē)的車(chē)箱中,再由運(yùn)草車(chē)送到工廠的堆貯場(chǎng)地上。切碎后的秸稈堆密度提高了,減少了堆貯空間,也便于進(jìn)行其他預(yù)處理。圖1所示的流程適合規(guī)模較大的沼氣工廠,秸稈原料和其他配料經(jīng)過(guò)調(diào)漿池調(diào)節(jié)濃度和加熱料溫,再向各個(gè)發(fā)酵罐輸送。為了防止零星的長(zhǎng)草引起的堵塞,加一道切割裝置。

6、對(duì)于規(guī)模小一點(diǎn)的沼氣工程,可把圖1中的調(diào)漿池直接用作發(fā)酵罐,借助攪拌裝置,碎秸稈直接在這個(gè)罐中與其他物料混合完成產(chǎn)氣過(guò)程?？疾熘凶⒁獾?從貯料箱到調(diào)漿池之間的碎秸稈的輸送裝置主要有刮板輸送鏈、螺旋輸送器(分為有軸螺旋和無(wú)軸螺旋兩種、皮帶輸送機(jī)等幾種形式,這一過(guò)程中的技術(shù)關(guān)鍵是確保貯料箱的原料要自動(dòng)定量、穩(wěn)定順暢地輸送出去,不能產(chǎn)生結(jié)拱、堵塞等現(xiàn)象。1 2 以畜禽糞便為主的原料預(yù)處理工藝規(guī)?；蒺B(yǎng)殖業(yè)發(fā)展迅速,伴隨而來(lái)的是大量的動(dòng)物糞便(主要是雞糞、豬糞和牛糞和相關(guān)的廢棄物,沼氣工程作為一項(xiàng)由多項(xiàng)技術(shù)優(yōu)化組合而成的實(shí)用工程系統(tǒng),目標(biāo)是追求較高的能源、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。在丹麥,沼氣原料以畜禽養(yǎng)殖業(yè)的

7、糞便和農(nóng)產(chǎn)品加工廠的有機(jī)廢棄物、污泥、餐余為主。一般情況下,原料是用罐車(chē)從附近的農(nóng)場(chǎng)直接運(yùn)送過(guò)來(lái),部分采用管道輸送到沼氣工廠。以位于丹麥北內(nèi)伯爾的B l a ab jerg 沼氣工廠為例,每年處理原料110萬(wàn)噸,其中:80%是牛糞,20%是其他的廢料,有20萬(wàn)噸的液態(tài)原料用管道輸送到工廠,另外90萬(wàn)噸固態(tài)原料通過(guò)專(zhuān)用車(chē)運(yùn)送。B laab j e rg 沼氣工廠每天可以生產(chǎn)出8500m 3的沼氣。圖2是以畜禽糞便為主的原料預(yù)處理工藝示意圖。 圖2 以畜禽糞便為主的原料預(yù)處理工藝示意圖在B laabjerg 沼氣工廠中,首先是將糞便和其他廢料在勻漿池中攪拌、勻漿。為了防止原料結(jié)塊以及纖維狀物質(zhì)給泵

8、、閥、外部設(shè)備和中心控制以及其它下游設(shè)備帶來(lái)問(wèn)題,采用切碎機(jī)對(duì)勻漿后的原料進(jìn)行切割破碎。有的工程在勻漿池和調(diào)漿池后分別配備一臺(tái)粗切碎機(jī)和細(xì)切碎機(jī)。第一道切碎機(jī)控制原料粒度在40mm 左右,第二道在10mm 左右。混合原料在調(diào)漿池中經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)濃度和加熱料溫后,即可送入發(fā)酵罐了。1 3 以有機(jī)垃圾為主的原料預(yù)處理工藝位于德國(guó)斯圖加特市近郊Leonberg 的有機(jī)垃圾處理廠作為一個(gè)有代表性的實(shí)例,采用的是OW S 公司的Dranco 工藝。其進(jìn)料系統(tǒng)的核心設(shè)備是一臺(tái)排量達(dá)150m 3!h -1的液壓固體輸送泵5,流程示意見(jiàn)圖3。 圖3 以生活垃圾為主的原料預(yù)處理工藝圖由于垃圾中含有大量的非有機(jī)成分,垃

9、圾需要經(jīng)過(guò)破碎、轉(zhuǎn)鼓篩分和磁力分選等預(yù)處理工序。經(jīng)過(guò)預(yù)處理后的有機(jī)垃圾與蒸汽及消化后物料經(jīng)混合后采用液壓驅(qū)動(dòng)固體泵通過(guò)密封的管道從上方輸送到消化罐內(nèi),新料與舊料的混合比例約為61,進(jìn)料的TS 濃度超過(guò)20%。這種消化罐的底部呈錐形,便于消化物料的流出。2 歐洲沼氣工程原料收貯、預(yù)處理中幾種主要裝備2 1 能源作物切碎收獲機(jī)CSTR 工藝中對(duì)原料的粒度控制較嚴(yán)格,能源作物的切碎長(zhǎng)度在10mm 左右?？疾熘形覀円灿^察到很多沼氣工廠的原料堆貯場(chǎng)地上的秸稈粒度很整齊,目測(cè)來(lái)看,粒徑大于2030mm 的比例不超過(guò)10%。據(jù)了解,歐洲普遍使用大型的秸稈青貯聯(lián)合收獲機(jī),配套大型的專(zhuān)用運(yùn)草車(chē),收獲、切碎、轉(zhuǎn)運(yùn)

10、秸稈一條龍作業(yè),不僅效率高,收獲成本也低。 圖4 約翰!迪爾青貯收獲切碎機(jī)的切碎工作部件圖4是約翰!迪爾玉米聯(lián)合收割機(jī)上的一種甩刀式莖稈切碎器,主要由切碎滾筒、刀架、動(dòng)刀片(甩刀、定刀片組成切碎器主體。動(dòng)刀座嚴(yán)格按螺旋線配置焊在切碎器滾筒上,保證動(dòng)刀片工作時(shí)載荷均勻,波動(dòng)小,從而減小機(jī)器的振動(dòng)。動(dòng)刀片用銷(xiāo)軸與動(dòng)刀座相連。定刀架由底板上沿切碎器長(zhǎng)度方向均勻加工的長(zhǎng)孔和一根定刀梁組成,定刀片穿過(guò)長(zhǎng)孔固定在定刀梁上,定刀片的間距可根據(jù)作物的不同及需要獲得的不同莖稈切碎長(zhǎng)度而調(diào)整6。2 2 漿料雜物切碎機(jī)在沼氣工程中,原料來(lái)源廣泛,主要是能源作物秸稈、青草、谷類(lèi)、動(dòng)物的糞便、垃圾等,它們中混有各種粒度

11、較大的雜物,如雞糞中的雞毛、牛糞中的長(zhǎng)草和沙礫等。因此,要采用切碎機(jī)對(duì)其進(jìn)行切割、破碎,以保證下游泵和其它機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行安全,提高使用壽命。切碎機(jī)通常設(shè)置在混料勻漿池和調(diào)漿暫貯池(發(fā)酵罐間的輸送環(huán)節(jié),通過(guò)管道安裝在輸送泵前,依靠泵的抽吸作用使?jié){料通過(guò)切碎機(jī)。有的切碎機(jī)為了防止比重大的物料損壞切碎機(jī)工作部件,把切碎機(jī)進(jìn)料側(cè)容腔設(shè)計(jì)得較大,此處的介質(zhì)流速較低,比重大的物料就會(huì)沉降,并可定期由人工取出。按照切碎機(jī)工作部件結(jié)構(gòu)的不同,目前歐洲沼氣工程中常用的切碎機(jī)主要有以下兩種類(lèi)型:(1刀片#孔盤(pán)組合式切碎機(jī)這種形式的切碎機(jī)的破碎部件包括開(kāi)有很多小孔的固定式孔盤(pán)和緊貼在孔盤(pán)上旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)刀片。漿料中的長(zhǎng)

12、雜在通過(guò)刀盤(pán)上的小孔時(shí)被旋轉(zhuǎn)刀片切割。通過(guò)調(diào)整刀片轉(zhuǎn)速和刀盤(pán)孔徑,就可以控制漿料中切碎后雜物的粒度。圖5是一種典型的刀片#孔盤(pán)組合式漿料雜物切碎機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。 1.切割刀片;2.殼體;3.電機(jī);4.減速機(jī);5.進(jìn)出料口連接法蘭;6.重雜沉降室端蓋;7.孔盤(pán);8.刀片壓緊螺帽;9.切割室端蓋圖5 刀片#孔盤(pán)組合式切碎機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖刀片#孔盤(pán)組合式切碎機(jī)在歐洲沼氣工程中應(yīng)用較多的主要有德國(guó)的耐馳(netzsch、福格森(V o ge lsang、西派克(seepex等品牌。(2對(duì)滾剪切式切碎機(jī) 這種切碎機(jī)是基于旋轉(zhuǎn)凸輪泵的雙轉(zhuǎn)子的設(shè)計(jì)理念而設(shè)計(jì)的,不同于泵的旋轉(zhuǎn)凸輪轉(zhuǎn)子,切碎機(jī)使用的是相對(duì)滾切的二組

13、圓盤(pán)刀。通過(guò)調(diào)整每組圓盤(pán)刀相鄰刀片之間的間距,以及選擇不同的刀片形式可以達(dá)到不同的切碎效果。 1.傳動(dòng)箱;2.殼體;3.進(jìn)出料口連接法蘭;4.密封墊;5.切割盤(pán);6.切割盤(pán)間隔調(diào)整墊片;78.刀盤(pán)壓緊用螺釘、墊圈;9.刀盤(pán)主軸;10.切割室端蓋圖6 對(duì)滾剪切式切碎機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖對(duì)滾剪切式切碎機(jī)主要由德國(guó)的博格(boerg er公司、英國(guó)的莫諾(MONO 公司生產(chǎn),流量每小時(shí)可達(dá)300立方,流向可逆,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)緊湊,能夠長(zhǎng)時(shí)間無(wú)障礙運(yùn)行。切碎機(jī)不僅能夠與泵或其他外部設(shè)備串聯(lián),而且還能獨(dú)立進(jìn)行工作。不同的組裝形式包括:切碎機(jī)+螺旋輸送機(jī)+旋轉(zhuǎn)凸輪泵;進(jìn)料漏斗+垂直安裝的切碎機(jī)+旋轉(zhuǎn)凸輪泵;有破碎效果的

14、雙軸螺旋輸送機(jī)+切碎機(jī)+旋轉(zhuǎn)凸輪泵等。以上介紹的兩種切碎機(jī)所適應(yīng)的場(chǎng)合有所側(cè)重,刀片#孔盤(pán)組合式切碎機(jī)偏重于對(duì)細(xì)長(zhǎng)纖維性雜物的切割,而對(duì)滾剪切式切碎機(jī)更適合于對(duì)個(gè)體較大的塊狀類(lèi)雜物的破碎。2 3 漿料輸送泵在CSTR 工藝中,發(fā)酵原料性狀的多樣性、高濃度對(duì)原料輸送泵帶來(lái)了更高的要求。螺桿泵是目前國(guó)內(nèi)外沼氣工程中應(yīng)用最廣泛的輸送泵。但是螺桿泵也存在維修費(fèi)用高、能耗高的缺點(diǎn),對(duì)于TS 濃度超過(guò)25%的原料輸送也無(wú)能為力,針對(duì)這些情況,目前在歐洲有的沼氣工程中采用了凸輪轉(zhuǎn)子泵和高密度固體泵。下面著重介紹這二種輸送泵。(1凸輪轉(zhuǎn)子泵凸輪轉(zhuǎn)子泵是自吸、無(wú)閥、正排泵,流量與轉(zhuǎn)速成正比,可以輸送各種粘稠或含

15、有顆粒物的介質(zhì),結(jié)構(gòu)緊湊,對(duì)介質(zhì)剪切小,運(yùn)行震動(dòng)小。凸輪泵完全對(duì)稱設(shè)計(jì)允許在任何情況下逆向運(yùn)轉(zhuǎn),只需要改變轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向即可,這樣就可以實(shí)現(xiàn)由一臺(tái)泵完成儲(chǔ)罐的裝和卸兩項(xiàng)工作。1.傳動(dòng)箱;2.殼體;3.進(jìn)出料口連接法蘭;4.可更換襯板;5.軸封;6.轉(zhuǎn)子;7.端蓋圖7 凸輪轉(zhuǎn)子泵的結(jié)構(gòu)示意圖雖然凸輪轉(zhuǎn)子泵的整機(jī)造價(jià)較高,但與螺桿泵相比,其主要易損件的使用壽命長(zhǎng)、費(fèi)用低,能效比高,因此從長(zhǎng)期使用的角度來(lái)看,凸輪轉(zhuǎn)子泵還是具有運(yùn)行成本低的優(yōu)勢(shì)。此外,凸輪轉(zhuǎn)子泵還具有結(jié)構(gòu)緊湊,占用空間小的特點(diǎn)。(2高密度固體泵前文已在介紹以生活垃圾為主要原料的全混式沼氣發(fā)酵工藝中提及了一種可輸送高密度垃圾的固體輸送泵。使

16、用這類(lèi)固體泵主要有三大優(yōu)勢(shì):一是適應(yīng)原料廣,可以正常輸送2/3管徑大小的雜物,如當(dāng)輸送管線直徑為200mm 時(shí),物料中允許存在的最大雜物粒徑可達(dá)130mm;二是物料濃度高,輸送物料的TS 可達(dá)到25%40%;三是輸送距離長(zhǎng),可達(dá)200米。德國(guó)普茨邁斯特(PUTZ M E I STER 公司開(kāi)發(fā)的KOS 固體泵采用液壓驅(qū)動(dòng),固體泵配備專(zhuān)用的進(jìn)料裝置+帶攪拌功能的液壓雙軸螺旋給料機(jī),混合后的物料被螺旋推進(jìn)后,進(jìn)入KOS 固體泵的輸送缸,輸送缸在液壓油缸的驅(qū)動(dòng)下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。S 型擺管配合輸送缸的運(yùn)動(dòng),輸送缸內(nèi)的物料通過(guò)活塞推進(jìn)S 擺管,并經(jīng)過(guò)S 擺管進(jìn)入輸送管道。圖8 KO S 高密度固體輸送泵固體泵

17、可以長(zhǎng)時(shí)間無(wú)故障工作,全封閉系統(tǒng),對(duì)物料的適應(yīng)能力強(qiáng),低維護(hù)、低磨損。在德國(guó)斯圖加特附近的LEONBERG 、我國(guó)上海普陀區(qū)和北京董村等幾個(gè)生活垃圾綜合處理廠的沼氣工程中都有應(yīng)用。但是,普茨邁斯特公司的這種固體輸送泵輸送系統(tǒng)的投資還較高,一套包括液壓?jiǎn)卧?、螺旋喂料裝置、固體輸送泵裝置在內(nèi),輸送能力為150m 3!h-1的固體輸送泵系統(tǒng)在中國(guó)市場(chǎng)的銷(xiāo)售價(jià)格約在75萬(wàn)歐元左右。如果能使造價(jià)方面有較大降低的話,其在沼氣工程方面的應(yīng)用前景還是十分看好的。3 對(duì)我國(guó)沼氣工程原料預(yù)處理的幾點(diǎn)建議通過(guò)以上對(duì)歐洲沼氣工程原料預(yù)處理工藝及裝備的簡(jiǎn)單介紹,不難發(fā)現(xiàn),歐洲沼氣工程在運(yùn)行模式的集中化、原料來(lái)源的多元化

18、、收集作業(yè)的機(jī)械化、原料粒度控制的精細(xì)化等方面有很多值得我國(guó)沼氣業(yè)界借鑒的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)。在此對(duì)我國(guó)沼氣工程特別是秸稈沼氣工程中原料的預(yù)處理談幾點(diǎn)建議。3 1 探索原料集中收集處理模式,推進(jìn)沼氣工程的大型化據(jù)我國(guó)農(nóng)業(yè)部的統(tǒng)計(jì),截至2006年年底,全國(guó)累計(jì)建造處理畜禽糞污沼氣工程17475處(其中規(guī)?；託夤こ?278處,養(yǎng)殖大戶小型沼氣工程12197處7。與德國(guó)、丹麥等歐洲的沼氣工程相比,就沼氣工程的規(guī)模而言,我國(guó)的農(nóng)業(yè)沼氣工程平均池容只有283m 3,而德國(guó)沼氣工程的平均池容約1000m 3,池容規(guī)模是德國(guó)28.3%;就沼氣產(chǎn)量而言主,中國(guó)農(nóng)業(yè)沼氣工程的沼氣年總產(chǎn)量只有德國(guó)的17.6%;就沼氣工

19、程發(fā)電的情況而言,我國(guó)沼氣發(fā)電工程數(shù)量約占總數(shù)的1%,總裝機(jī)容量17.8MW 。至2009年年底,我國(guó)已建成的農(nóng)業(yè)沼氣發(fā)電上網(wǎng)工程只有3處,即裝機(jī)容量1MW 的蒙牛奧亞牧場(chǎng)大型沼氣工程,2MW 的北京德青源雞糞處理沼氣發(fā)電工程以及3MW 的山東民和牧業(yè)雞糞處理沼氣發(fā)電工程。在德國(guó),至2005年年底,處理農(nóng)業(yè)廢棄物的沼氣發(fā)電工程裝機(jī)容量已達(dá)到約650MW 。從上述的一些對(duì)比中,很容易發(fā)現(xiàn),我國(guó)的農(nóng)業(yè)沼氣工程在規(guī)模、產(chǎn)氣效率、運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性等方面與國(guó)外先進(jìn)水平的差距還是很大的。國(guó)外的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)告訴我們,沼氣工程適度的規(guī)模性是維持沼氣工程穩(wěn)定運(yùn)行的必要條件之一。我國(guó)應(yīng)鼓勵(lì)根據(jù)各地的實(shí)情,重視原料的多元化利

20、用,探索原料集中收集處理模式,積極推進(jìn)沼氣工程的大型化。3 2 秸稈沼氣工程在追求產(chǎn)能最大化的同時(shí)要兼顧降低原料預(yù)處理成本在秸稈沼氣工程中,對(duì)秸稈進(jìn)行破碎處理無(wú)疑會(huì)提高產(chǎn)氣率,而且不同的消化工藝及消化器形式對(duì)秸稈破碎粒度的要求都不一樣。但毋庸置疑的是,秸稈破碎粒度越小,耗能就越多,預(yù)處理成本就要增加。秸稈破碎的能耗除了與破碎的粒度要求有關(guān)外,還與秸稈原料的種類(lèi)、干枯的程度(含水量、破碎方式等有關(guān)。一般來(lái)說(shuō),在玉米秸稈、麥稈和稻草三種原料中,玉米秸稈最易破碎,而稻草則因?yàn)轫g性好而不易被破碎;秸稈在青綠的時(shí)候要比在干枯的時(shí)候容易破碎;對(duì)青綠的秸稈宜采用鍘切的方式,而對(duì)干枯的秸稈則宜采用錘擊、揉搓的

21、方式。所以如果是把青綠的玉米秸稈切成10mm 左右的草段,其加工能耗大約在5k W h !t -1左右,而如果是把干枯的稻麥秸稈粉碎成10mm 左右的草段,其能耗要達(dá)到20k W h !t -1左右。事實(shí)上,除了秸稈破碎的能耗因素之外,秸稈沼氣工程在原料的準(zhǔn)備過(guò)程中還要考慮到勞動(dòng)強(qiáng)度、料場(chǎng)設(shè)施等因素。3 3 秸稈原料收貯模式要兼顧沼氣工程特點(diǎn)和當(dāng)?shù)氐馁Y源特點(diǎn)與歐美地區(qū)農(nóng)場(chǎng)式經(jīng)營(yíng)、規(guī)?；a(chǎn)、單一化作物等種植方式不同,我國(guó)的秸稈利用要考慮的各種因素要復(fù)雜得多。當(dāng)一個(gè)秸稈沼氣工程達(dá)到一定規(guī)模,既要保證原料供應(yīng)穩(wěn)定,又要降低貯運(yùn)成本,其秸稈原料收貯模式一定要兼顧沼氣工程特點(diǎn),并與各地千差萬(wàn)別的秸稈資

22、源特點(diǎn)相結(jié)合,探索適合自身需要的秸稈原料收貯模式。中國(guó)沼氣 China B iogas 2010 , 28( 5 以一個(gè)原料主要是玉米秸稈 ( 非青貯玉米 的 CSTR 沼氣工程為例, 其對(duì)秸稈原料粒徑的要求較 高 ( 10 mm 左右 , 對(duì)原料的水分要求則很低。從減 少堆貯空間的角度來(lái)說(shuō), 把秸稈切碎后再堆貯最有 利 , 從減少切碎能耗的角度來(lái)說(shuō) , 在玉米稈還是青 綠的時(shí)候就收獲最有利。那么 , 玉米秸稈的收集可 有以下幾種模式可供選擇 : 模式一也稱一次聯(lián)合收獲模式 , 這是一種用一 臺(tái)聯(lián)合收獲機(jī)和集草車(chē)配套, 一次性地同時(shí)完成玉 米摘穗、 剝皮、 集穗、 秸稈切碎、 回收裝車(chē)的聯(lián)合作

23、業(yè) 方式, 其作業(yè)效率最高。但是 , 目前國(guó)內(nèi)相關(guān)裝備 的技術(shù)性能還有待進(jìn)一步完善提高。 模式二也稱分段收獲模式 , 先由玉米收獲機(jī)完 成摘穗和莖稈割倒鋪放作業(yè), 再由秸稈撿拾切碎機(jī) 完成玉米莖稈的撿拾和切碎作業(yè)。此種分段收獲模 式所對(duì)應(yīng)的玉米收獲機(jī)和秸稈撿拾切碎機(jī)都有較成 熟的產(chǎn)品可選擇。 模式三也稱場(chǎng)地粉碎模式 , 是在場(chǎng)地上采用固 定式或流動(dòng)式的秸稈粉碎機(jī)對(duì)秸稈進(jìn)行粉碎。這種 方式不受作物栽培 茬口的影 響, 生產(chǎn)時(shí) 間可以很 長(zhǎng) , 但是如何從田間把秸稈收集到場(chǎng)地上來(lái)則要面 臨很多問(wèn)題。 與德國(guó)秸稈沼氣工廠采用一種玉米青貯秸稈收 集模式就解決問(wèn)題的情況不同 , 我國(guó)的秸稈沼氣工 廠可能

24、更多地要考慮如何把上述幾種模式有機(jī)地組 合起來(lái) , 才能確保原料的供應(yīng)。 3 4 沼氣工程原料預(yù)處理裝備要積極借鑒吸收國(guó) 外新技術(shù) 23 目前國(guó)內(nèi)的秸稈切碎裝置多是從青貯飼料和秸 稈電廠的角度考慮, 秸稈切碎的長(zhǎng)度還不適合秸稈 沼氣 CSTR 工藝 的要求 , 需要 開(kāi)發(fā)收 獲切 碎效 率 高、 能耗低、 質(zhì)量好的秸稈切碎裝置。 歐洲沼氣工程在混合原料處理階段廣泛使用的 漿料雜物切碎技術(shù)、 高效輸送技術(shù)、 沼液余熱和發(fā)電 機(jī)余熱高效利用技術(shù)等都值 得我們認(rèn)真研究 和借 鑒, 應(yīng)組織力量通過(guò)引進(jìn)消化吸收再創(chuàng)新, 盡快形 成我國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)化、 系列化產(chǎn)品。 參考文獻(xiàn) : 1 2 3 4 5 6 7 顏

25、 麗 , 鄧良偉 , 等 . 聚焦 中德沼氣產(chǎn) 業(yè)發(fā)展現(xiàn) 狀 J. 農(nóng)業(yè)工程技術(shù) ( 新能源產(chǎn)業(yè) , 2007( 4: 44- 48. 鄧良偉 , 陳子愛(ài) . 歐洲沼氣工程發(fā)展現(xiàn)狀 J. 中國(guó)沼 氣 , 2007( 5: 23- 31. 楊世關(guān) , 張百良 . 德國(guó)沼 氣工程 技術(shù)考 察及思考 J. 農(nóng)業(yè)工程技術(shù) ( 新能源產(chǎn)業(yè) , 2007( 1: 62- 65. 鄧良偉 , 陳子愛(ài) , 龔 建軍 . 中德 沼氣 工程比 較 J. 可 再生能源 , 26 ( 1: 110- 114. 秦 鵬 . 液壓驅(qū) 動(dòng)固體 泵對(duì)有 機(jī)廢物 的輸 送 J. 環(huán)境 衛(wèi)生工程 , 2009( 6: 31- 35. 潘 杰 , 朱天義 , 孫葉強(qiáng) . 約翰 ! 迪爾佳聯(lián)聯(lián)合 收割機(jī) 莖稈切碎器簡(jiǎn)介 J. 農(nóng)機(jī)市場(chǎng) , 2007( 1: 43- 44. 中國(guó)可再生能源規(guī)?；l(fā)展辦公室 . 農(nóng)林剩余物能源化 利用技術(shù)及裝備調(diào)研報(bào)告 EB /OL . http: / /www. cresp . org . cn/ ch inese / conten. t asp? id= 982 . 2008- 09- 16 . ( 上接第 17 頁(yè) 16 m in> 12 m in > 8 m in 。前者的原因可能是發(fā)酵