畜禽養殖廢棄物發電廠燃料設計及應用

摘 要 畜禽養殖廢棄物，作為燃料進行燃燒發電，熱電聯產，綜合利用，變廢為寶，是當前畜禽糞污處理的新模式。目前在燃料給料環節還存在很多不足，需要進行調研研究、分析總結，確保生物質燃燒發電的安全高效。

關鍵詞 給料設計 生物質發電 畜禽廢棄物

一、國內外畜禽養殖廢棄物發電廠的案例及背景

美國費博羅瓦特公司在1990年到1998年間在英國首先建立了3個利用家禽糞便作為燃料的生物質發電廠。2005年5月，日本宮崎縣川南町的一家生物發電廠開始運轉。國內的畜禽養殖廢棄物目前已經擁有3個，分布在福建省南平市所轄的2個縣城有2個雞糞生物質發電廠，黑龍江省鶴崗市綏濱縣1個養殖廢棄物生物質發電廠。

《第一次全國污染源普查公報》顯示，我國畜禽養殖業的化學需氧量、總氮和總磷分別占農業源的96%、38%和56%。畜禽養殖業快速發展帶來的廢棄物和污水排放量劇增，已成為農村三大面源污染之一。減少污染，變廢為寶，降低能耗，將養殖廢棄物進行可再生能源再次燃燒發電，循環利用，對深入實施我國生態的戰略目標，推進循環經濟發展具有重要意義。

二、畜禽養殖廢棄物發電廠的燃料收集及運輸問題

我國畜禽養殖業的快速發展，各個養殖的大型企業在供應大量雞蛋及肉類產品的同時，也有大量的養殖廢棄物伴隨而來。傳統的清理雞糞的方法一般是利用人工清掃、裝袋，再用人工裝車運走。這種方法費用龐大、成本高等原因，直接限制了大型養殖企業進一步擴大規模。

如何解決和突破該問題呢？一種批量清理雞糞的裝卸運輸模式應運而生，養殖周期完成后，開始清理養殖廢棄物，先在養殖的庫舍內利用小型鏟車進行收集收堆，然后在庫舍的門口處利用傾斜式、可升降、可收縮的皮帶傳送機設備，快捷地將庫舍內的養殖廢棄物輸送到運輸車廂內。運輸車裝載完成后，人工在車子頂部加蓋嚴密的篷布，可有限防止運輸車輛在運輸過程中產生飄落及臭味的傳播。運輸車輛進入發電廠后，利用8～10噸運輸車的自卸功能完成廢棄物的卸車環節，然后進入清潔消毒環節，確保防疫環節的安全。這樣就實現了廢棄物快捷收集及安全運輸，并且還能充分滿足運輸環節的環保要求。

三、畜禽糞污發電廠的燃料雜質篩選問題

畜禽養殖廢棄物進入生物質發電廠后，養殖廢棄物中不可避免地會有石塊、磚頭等雜物，這些雜物如果得不到篩選處理，便會進入燃燒的生物質鍋爐中，將直接造成鍋爐給料裝置卡澀、磨損等事件，也有可能堵塞給料落料管，這些雜物等也對生物質鍋爐的安全運行產生了嚴重的安全隱患，少量的雜物會使床料局部流化不良現象，較多的雜物則會造成排渣管堵塞現象，被迫停爐的事故也有可能發生，給養殖廢棄物發電廠的安全生產和經濟效益帶來巨大的影響。

如何避免這個問題呢？運用一種養殖廢棄物發電廠的廢棄物篩選預處理裝置，要引導電廠的調研人員進行全方位的思考。生物質鍋爐燃料粒徑一般要求0～10mm的顆粒度，篩分單元需要考慮大的石塊、磚塊篩分清理出來，并且不影響上料速度，廢棄物燃料不會從破碎單元溢出，未被篩分出來的小石塊、小磚塊能及時可靠的破碎，這些都是要統籌考慮的實際問題。做好燃料篩選雜物這個環節，養殖廢棄物燃料就能安全快速地進入燃料庫內，確保鍋爐的給料符合入爐燃燒的要求。

四、畜禽養殖廢棄物發電廠的燃料倉及密封問題

畜禽養殖廢棄物進入燃料倉后，燃料倉經常出現堵塞棚料、給料環節煙氣反竄問題。如何解決該問題呢？首先，燃料倉的容積根據鍋爐的蒸發量，以75噸/小時鍋爐為例，一般設計容積為120m3左右，能滿足鍋爐正常負荷的2～3個小時的生產。其次，燃料倉出口端部為上橫截面大、下橫截面小的棱臺形狀，每個角要保持75°以上的角度，保證燃料的正常流動。底部布置的輸送給料機用隔板隔開，輸出燃料時相對獨立，通過輸送機速度的調整，使燃料輸出比較完全。燃料倉出口端部靠近給料輸送機輸出端的一側板垂直于給料輸送機的輸送路徑，給料輸送機殼體的橫截面為U形，為了保證耐磨及抗腐蝕，U形殼體可以采用304不銹鋼材質，給料機內密封功能設有固定式阻煙板和懸掛式阻煙板，固定式阻煙板位于料倉的內壁;懸掛式阻煙板位于給料倉的外壁，開啟方向與燃料的給料輸送方向一致。鍋爐前的落料管上設置密封電動（或氣動）隔離閥，通過溫度測量裝置和聯動控制器實現超溫時自動關閉，落料管要配設不少于3道的密封風等密封措施，確保燃料倉的隔離和密封功能得到有力的保障，實現鍋爐給料環節安全可靠，避免了燃料倉內因鍋爐熱煙氣反竄發生燃燒冒煙現象。

五、建議

畜禽養殖廢棄物發電廠的燃料部分設計，在考慮鍋爐給料設備投資的同時，要兼顧鍋爐燃料及給料的安全性能;養殖廢棄物燃料的調研及元素分析要準確;項目所需的燃料供應能保障充足，季節對燃料水分波動的影響也需要考慮;燃料庫及料棚的異味環保污染問題要統籌考慮設計，必須高度重視，不違背國家環保法律法規;為了防止畜禽養殖廢棄物受行業影響，可補充的生物質燃料的替代資源也需要進行調研，避免出現養殖廢物燃料供應緊張時，養殖廢棄物發電廠停機待料的被動局面。

（作者單位為福建省圣新能源股份有限公司）

[作者簡介：張永亮（1973—），河南林州人，新能源高級工程師，兼任福建省陽光學院客座教授，中國管理科學研究院企業管理創新研究所新能源學術委員，主要從事生物質發電、熱電聯產、垃圾發電、養殖廢棄物資源開發及綜合利用的研究。]

參考文獻

[1] 田宜水.生物質發電[M].化學工業出版社，2010.

[2] 蔣大龍.生物質燃料干燥和燃燒特性研究[D].華北電力大學博士學位論文，2013.

[3] 李春雨.淺析生物質（雞糞）鍋爐設計與應用[J].中國新技術新產品，2016（05）：68.

[4] 張永亮.畜禽養殖廢棄物能源轉化的研究分析[J].中國高新區，2019（09）.