浅谈生物质微米燃料在烧结砖隧道窑中的应用

静jing

浅谈生物质微米燃料在烧结砖隧道窑中的应用

摘要:介绍了一种新型生物质微米燃料新技术（霄）的特点、生产和使用方法，以及在砖瓦隧道窑中的应用效果，生物质能源的应用将会引发砖瓦工业的重大变革。

随着国家产业政策的调整，节能环保在各行业控制生产技术结构中被放在首位。砖瓦行业在项目投资评估时，环保技术指标是作为第一要求的首要条件。对现有生产砖瓦企业来说，环保要求的门槛越来越高，砖瓦行业生产所用的燃烧也会受到很多方面的制约，例如煤炭很多地方禁止使用，主要是排放不达标，含硫过大，而各类电、油、天然气价格较高，这肯定增加了砖瓦烧结生产成本。如何解决当前这一突出问题？下一步就面临着燃烧原料的变革，原来的高能耗、高污染的原料将被淘汰，需要提升换挡使用清洁燃料。中扬窑业与华中科技大学环境科学工程学院教授肖波博士生导师共同研发了应用于烧结砖瓦行业的一种新型生物质微米燃料新技术，已在烧结砖瓦隧道窑中的应用。从生产试用情况来看，大有推广价值，可供行业内的生产企业参考借鉴。下面笔者重点介绍有关生物质微米燃料的特点和意义及高温生物质新能源的生产和使用方法，生物质能源的经济效益环境效益与经济对比，它将是砖瓦隧道窑当中首选的一种新能源燃料。

1  高温生物质（霄）及其特点和意义

根据工业原理，火源，只有火源，才是工业文明的真正动力。“钻木取火”是最早人类为获得900℃的碳氢火源，它成为工业的启蒙，让人类进入舒适取暖时代；中国古代木材炼炭，将生物质的碳含量浓缩超过70%，为人类首创获得了1400℃以上的高温火源，超过了铜的熔点，达到了陶瓷的烧制温度，工业由此开始，中国由此缔造早期工业，将人类陆续带入陶瓷时代、青铜器时代、铁器时代。为了获得低成本的高温碳氢火源，满足大工业生产的需要，西方直接采矿天然浓缩生物质所形成的高温碳氢燃料——化石碳氢能源，将人类带入现代工业时代。化石能源如此重要，是因为化石能源是唯一达到1400℃以上的碳氢能源，离开了碳氢物资特性和1400℃以上的高温，工业社会立即冻结。化石能源的不可再造性，决定了当前以化石能源支撑的工业不可持续的命运。光电、风电、核能、水电等能源，不是碳氢物质，不能替代化石碳氢能源完整地支撑工业经济。为此人类的可持续发展，必须攻克碳氢含量不到50%的贫瘠能源生物质的直接燃烧温度达到1400℃以上的高温且低成本的转变为工业能源的这个几千年的科学难题。

在绿色发展的紧要关头，华中科技大学环境学院生态能源研究所攻克这个科学难题，率先为人类获得了能够独立驱动绿色工业的经济型“绿色高温火源”。这一“绿色高温火源”的科学发展的原理是，在粉尘爆炸高能燃烧的启发下，将生物质纤维材料制备成为生物质微米材料（粒径250μｍ以下，小于粉尘爆炸粒径400μｍ的极限），与空气按燃烧比混合成为粉尘云，通过连续稳定的粉尘云燃烧，生物质微米化燃料在0.1s内瞬间完全释放能量，形成高温效应。目前华中科技大学与中扬团队已经创造了生物质的直接燃烧温度达到1452℃的人类最高纪录，超过了水泥的烧制1400℃转变温度，达到了钢铁的熔炼温度。生物质通过微米化能源转变以后，完全脱离了固体燃料的燃烧特性，表现为一种高效、高能、高洁的气体燃烧特性，为此特将这种新碳氢能源取名为霄。这标志中国将农村广泛种植和收获的绿色生物质，转变为能够独立支撑工业系统的绿色工业能源，找到了绿色发展的基本道路。在环保和工业替代性方面，霄还有以下具体特点的优势：

a.高温促使霄无焦油、无炭黑的清洁燃烧，就连生物质中不可燃的无机物灰分也在高温下瞬间熔化，在燃烧室内就与烟气分离，成为液态炉渣，燃烧炉具有了除尘器的功能。

b.微米化减容后的生物质的能量密度得到极大提高，满足了工业能源的储备性要求。

c.使用时流态化输送，满足了工业能源自动化控制和精确温控的操作性要求。

d.取之不尽的生物质和有机垃圾等氢碳资源，可以通过低成本的高温热源霄外加热化学反应转化，低成本地成为氢能、燃油和燃气、优质合成气及其有机燃料，构建绿色生物质能源化工和绿色有机材料化工。

e.燃烧时瞬间转化气体燃烧，燃烧效率高、清洁，其高温气态室燃特性，满足工业能源的先进性要求，可以用于开发比燃煤先进，比天然气经济，更为低碳的工业方法和装备（包括冶金和化工工业），形成以绿色生物质为“经济发动机”的新工业。

就像当年英国将蒸汽直线喷射的热气流，转变为可控的轴向运动的机械能，由此发明工业动力蒸汽机改变工业世界一样，华中科技大学将生物质粉尘高能爆炸的危害，转化为稳定持续可控的1400℃以上的高温能源，由此将取之不尽的贫瘠生物质转变为能够独立驱动工业生产的绿色工业能源。因此高温碳氢燃料的燃烧特性决定基础工业装备和工业经济基础，所以绿色生物质微米化高温能源，将全面改变基于化石能源的高碳排放并不可持续的工业世界，中国将由此缔造领先世界的绿色新工业社会，重新引领绿色生态物质文明。

2  高温生物质（霄）的生产和使用方法

生产高温生物质新能源的原料是普通的生物质纤维原料，包括秸秆、林业生产和加工的剩余物、灌木、野草树根藤蔓枯枝落叶等所有植物生长物。高温生产物霄的生产方法以机械法为主，包括多级初破碎和精破碎，华中科技大学与中扬窑业集团共同开发了专门的烧成系统、烧成生产制造设备，作为烧成窑炉的燃烧系统。

霄燃料获得高温的方法是采用粉尘云高能然烧技术，华中科技大学与中扬窑业为其高温然烧开发了专用然烧反应器、粉尘云发生器、粉尘云精确输送和霄燃料的储运装备系统。

霄的使用是霄由料仓的精确给料、粉尘云发生、粉尘云输送、精确配风、流体输送控制、气体燃烧控制、温度控制和温度净化。

3  高温生物质能源的经济效益和环境效益

生物质的热值平均在4000kcal/kg,2.1kg生物质相当于1m3天然气的热值。霄的成本在800元/t，每公斤霄为0.9元，2.1kg霄的成本在1.89元以内，而天然气的平均成本在3.5元左右。可见，霄的燃料成本约相当于天然气的一半。当前霄比煤的价格高约25%，但是霄的能源利用效益比煤高10%~30%（视不同的领域而异）。霄的能源利用效益比煤高的原因是霄的燃料效率比块煤和生物质成型燃料高8%~13%，由于霄具有气态燃料的燃烧特性，霄的热能设备的能源利用效益比煤和生物质成型燃料高10%~25%。比如，霄工业锅炉的能源作用效益可达到天然气锅炉90%以上，而燃用煤块的工业锅炉的能源利用效益只有65%~72%，这就是霄的气态燃烧的燃性相对块煤和生物质成型燃料的绝对优势。

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