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(主持人)每年的這個時候,北方大部分地方的小麥都已經收割完畢了。這麥子是進倉庫了,這地裏大量的麥稈該怎麼辦呢?今天,就給您介紹一項新技術,這項新技術的最大特點就是,能把沒用的秸稈變成有用的燃料,甚至能替代生活中所用的煤。
從放進機器裏開始,大約經過三到五分鐘,麥稈就會變成這種表面黑乎乎的棒狀材料,它真的能替代煤嗎?
(採訪)河南省孟津縣薄姬嶺村村民黃枝:“燒水做飯用煤得兩三塊,用這個一根就行了,用這個燒水做飯比燒煤快,像這一鍋水有十幾斤重,用這秸稈七八分鐘就燒開了,如果是用煤得半個小時。”
這種用麥稈加工成的棒子,燒開一鍋水的時間比煙煤快了三倍不止。而且燒的時候不冒黑煙,燒後的渣子還能肥田……看來用它來替代農家常用的煙煤,有譜!可是,普通的麥稈一燒就完,要燒開一鍋水很費勁,為啥改頭換面成了這種燃料棒,燒水比煙煤還好使呢?
因為它比煙煤的熱量利用率更高。要解釋這個問題,我們可以從燒煤煙常常出現的煤煙説起。
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煤塊在燃燒過程中,裏邊一些受熱不均或者供氧不足的部分,會從煤塊上裂解出來,變成我們常見的煙塵和煤黑。
也就是説,這些原本也能變成熱量的部分,卻因為燃燒不夠充分,並沒有轉化成熱量。打個比方説,一塊煤原有的熱量是10,現在因為有那麼一部分燃燒得不充分變成了煤煙,那可以利用的熱量就變成9或者8了。
而秸稈棒呢,在燃燒的過程中就沒有煤煙。
(採訪)河南省孟津縣薄姬嶺村村委會主任鄭石獻:“用這秸稈還有就是不會有煙,這鍋底沒有煙,用煤鍋底都是黑的。”
(採訪)河南省孟津縣薄姬嶺村村民黃枝:“燒剩的渣子還是草木灰,可以直接上到地裏,不臟。”
燃燒時沒有煤煙,説明它燃燒得很充分,沒有像煤煙那樣的損失。熱量利用率高,所以比煤煙燒水燒得快。那秸稈棒又是怎麼做到這一點的呢?因為,它的燃燒過程,比煙煤多了一個步驟。
(採訪)河南農業大學博士樊峰鳴:“這種燃燒棒在燃燒時,先進行的是氣化燃燒,然後才是碳化燃燒。”
碳化燃燒很好理解,就是秸稈棒中焦炭的燃燒,那什麼叫氣化燃燒呢?就是燃料中可燃氣體,比如一氧化碳、氫氣、甲烷等等的燃燒。
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這些氣體是怎麼來的呢?
原來,當燃燒棒在爐火的高溫炙烤下,內部溫度達到700攝氏度的時候,燃料棒開始膨脹,並出現一些空隙或者裂紋,少量的氧氣會滲到這些空隙或者裂紋裏面,跟燃料棒裏的碳物質發生化學反應,釋放出一氧化碳、氫氣、甲烷等可燃氣體,並且很快燃燒起來。因為這種反應是在高溫缺氧的條件下進行的,所以它的全稱又叫:“厭氧氣化反應。”。
因為多了這麼一個氣化燃燒過程,所以秸稈棒燃燒得很充分,幾乎所有的熱量都利用上了,沒有損失,所以既不會冒黑煙,燒水也燒得更快。
而煙煤卻缺少上面所説的氣化過程。煙煤的結構比秸稈棒要緻密的多,即使受到高溫炙烤,內部也不會裂開縫隙,沒有縫隙,外部的氧氣就不可能進入縫隙,也就不能發生厭氧氣化反應了。
秸稈棒技術能把廢棄秸稈變成燃料,但一定要掌握好秸稈棒的密度。河南洛陽有個叫張德生的人,幾年前聽説河南農業大學正在試驗:“把秸稈變成燃料的技術。”,通過和專家溝通,他得知這項技術的原理很簡單。
(採訪)河南農業大學機電工程學院教授李保謙:“就是秸稈裏面的木質素在180~250攝氏度會軟化,在這個時候加入一定的壓力,就會粘結在一起,形成秸稈棒。”
秸稈中的木質素在一定溫度範圍內會軟化,把秸稈粘結在一起,在加上適當的壓力,在壓縮管裏把相互粘連的秸稈擠壓在一起。
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技術原理簡單,又能變廢為寶,張德生於是把這項技術引了回來。之後又收集了大量的麥稈,製作出了第一批秸稈棒。這第一批秸稈棒在農戶家裏試用的效果非常好,可是等到他計算製作成本的時候,卻嚇了一跳——每噸秸稈棒的製作成本跟當地每噸煙煤的價格幾乎一樣!如果沒有明顯的價格優勢,這秸稈棒是很難被農戶接受的。要想讓秸稈棒物美價廉,必須降低成本。經過分析,張德生發現,造成成本過高的主要原因是生産效率太低。
(採訪)河南省洛陽市瀍河區發明人張德生:“那個時候,每小時只能生産50~80公斤的秸稈棒。”
經過反復推算,張德生認為,只要每小時的産量能超過120公斤,每噸秸稈棒的成本就會比每噸煙煤的價格低一百多塊錢。可是,怎樣來增加産量呢?他想到了一個辦法。
(採訪)河南省洛陽市瀍河區發明人張德生:“以前的管子直徑太小,我就決定換大一些的管子,這管子大了,吃進去的秸稈就多,出的就多了。”
張德生把壓縮管口徑從以前的60毫米換成了75毫米,壓縮管口徑大了以後,每次出來的秸稈棒就變得粗了,産量也就上來了,可是等他試燒的時候,又發現了另一個問題——這些新的粗秸稈棒遠沒有以前的耐燒,燒開一鍋相同重量的水,這粗的要比以前的多用將近一倍!通過向專家請教,張德生知道了其中原因。
(採訪)張德生:“如果無止境的增大直徑,密度就達不到要求。”
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原來,壓縮管的直徑跟管子裏秸稈受力的大小有很大關係,在機器壓力不變的情況下,壓縮管的直徑越大,秸稈受到的壓力就越小,秸稈棒的密度就越小。專家告訴張德生,燃料棒的密度跟燃燒效果有著緊密的聯絡,當燃料棒的密度在0.8~1.0噸/立方米時,燃燒最好,當密度大於1.0噸/立方米時,燃料棒就會過於緻密,影響氣化反應的進行,並且對著火的溫度要求高,不易點火。相反,當密度低於0.8噸/立方米時,易鬆散、破碎,不易存儲和運輸,燃燒氣化效果不理想,會産生黑煙,燃燒時間不能長久。
要提高秸稈棒的産量,壓縮管的直徑一定得增大;直徑增大了,這壓力也得相應地增加,讓秸稈棒的密度保持在燃燒所要求的最佳狀態:0.8-1.0噸/立方米。這個改進的方法説起來很容易,但是要找到合適的壓力和恰當的壓縮管口徑,是需要無數次的實驗的,為此,張德生又進行了長期的反復試驗。
(採訪)河南省洛陽市瀍河區發明人張德生:“現在,我的技術已經能夠每小時生産180公斤。”
秸稈變燃料技術,已經能夠在一小時裏輕鬆生産上百公斤的秸稈棒,每噸秸稈棒的生産成本也降到了只有煙煤一半價格的程度,用秸稈棒燒水做飯,不僅比煙煤快,乾淨,還比煙煤更便宜。
(採訪)河南省洛陽市農機局長裴萬贏:“這種秸稈的利用方式比秸稈還田,比過腹還田更直接,得到了老百姓的認可,為秸稈的再循環利用提供了其實和借鑒。”
(主持人)怎麼合理、科學地利用農作物秸稈,一直是各級政府和科研部門都很關注的事,先不説張德生的新技術,能為秸稈的綜合利用做出多大的貢獻,單單是他十幾年如一日的鑽研精神,就值得我們每個人學習,我們真誠的希望有更多的人,像張德生這樣投身到秸稈再利用的研究中,為秸稈找到更多的出路。
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河南省洛陽市的張德生經過近十年的摸索,發明了一項把麥稈轉化成燃料棒的技術,張德生的這項技術已經在洛陽的農村地區廣泛使用,這種用秸稈製成的燃燒棒已經走進了農家,已經取代了煙煤的使用,並且成本只有煙煤的一半,更重要的是,這種燃料在燃燒時沒有煙塵的出現,已經獲得了國家環保部的科技進步獎。
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責編:劉岩
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