Patrick Gall，因紐維克奧羅拉研究所技術(shù)開發(fā)經(jīng)理，站在因紐維克顆粒廠的造粒機(jī)和存儲(chǔ)筒倉旁邊。
四年前在美國新澤西州因紐維克開始的一個(gè)試點(diǎn)研究項(xiàng)目正在同時(shí)處理兩個(gè)當(dāng)?shù)仃P(guān)注的問題。第一是研究探索如何減少垃圾填埋場的廢紙板數(shù)量，估計(jì)每年有100噸;第二個(gè)與第一個(gè)相關(guān)，就是著眼于將紙板轉(zhuǎn)化為加熱的燃料。
在因紐維克奧羅拉研究所(Aurora Research Institute)技術(shù)開發(fā)經(jīng)理Patrick Gall的監(jiān)督下，用木質(zhì)顆粒設(shè)備生產(chǎn)紙板顆粒作為補(bǔ)充燃料，在日益增長的供暖市場顯示出了前景。
他說，這個(gè)概念是在討論如何減少因紐維克的垃圾填埋量時(shí)產(chǎn)生的。因紐維克地處偏遠(yuǎn)，用卡車將廢棄的紙板運(yùn)到回收中心是不現(xiàn)實(shí)的。最近的這類設(shè)施位于育空地區(qū)的道森市和懷特霍斯，這兩個(gè)地方都需要超過10個(gè)小時(shí)的運(yùn)輸時(shí)間，而且運(yùn)輸?shù)侥抢锏馁M(fèi)用也很高。
Gall說：“一些人熱衷于用硬紙板做燃料的想法，最終演變成將硬紙板造粒的想法，目的是將它與因紐維克現(xiàn)有的造粒基礎(chǔ)設(shè)施結(jié)合起來。”
在西北地區(qū)政府、加拿大經(jīng)濟(jì)合作組織和該地區(qū)的廢物減少和回收計(jì)劃的資助下，一項(xiàng)可行性研究被啟動(dòng)，為該研究項(xiàng)目的啟動(dòng)做準(zhǔn)備。計(jì)劃是進(jìn)行紙板樣品收集，擬定一份關(guān)于顆粒技術(shù)和紙板化學(xué)的綜述文獻(xiàn)，并進(jìn)行環(huán)境分析。
研究人員確定，只有瓦楞紙板材料——Gall將其定義為海運(yùn)集裝箱中使用的“經(jīng)典”紙板——才會(huì)用于該研究項(xiàng)目。紙板是從雜貨店、醫(yī)院和其他大型機(jī)構(gòu)獲得的，紙板上的訂書釘、塑料支架、標(biāo)簽和其他不需要的材料被剝離，然后稱重。紙板中的聚合物和非纖維材料的質(zhì)量也會(huì)被稱重，以更好地了解在紙板廢物流中的占比。
木質(zhì)顆粒vs紙板顆粒
Gall說，在關(guān)于廢物利用的最初討論中，最初的重點(diǎn)是塑料，后來才轉(zhuǎn)向紙板。
研究小組聯(lián)系了顆粒機(jī)制造商，以確定紙板造粒機(jī)能否在傳統(tǒng)造粒設(shè)備廠生產(chǎn)。
Gall解釋說：“我們知道這個(gè)過程在生產(chǎn)方面肯定是可行的。燃燒方面更具挑戰(zhàn)性。”
人們擔(dān)心產(chǎn)生的灰分，今天生產(chǎn)的紙板顆粒仍在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行測試，以“檢查一些問題”。Gall說，他收集的信息是“分散的”，但研究小組已經(jīng)能夠充分利用它們。團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在對項(xiàng)目的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境考慮有了更好的理解。
從制造的角度來看，木頭和紙板顆粒最大的區(qū)別在于，紙板最初是通過制漿的過程從木頭過渡到紙板纖維。這一過程會(huì)將大部分木質(zhì)素從木材中剝離出來，而木質(zhì)素是粘合木屑顆粒的主要物質(zhì)。紙板顆粒需要纖維素纖維來粘合。
Gall說，紙板顆粒的生產(chǎn)溫度略高于木屑顆粒生產(chǎn)所需的溫度。更大程度上依賴于纖維素纖維來保持紙板顆粒的形狀。
用廢木材生產(chǎn)木屑顆粒使用比紙板顆粒更高密度的原料。另一方面，碎紙板“超級蓬松”，他補(bǔ)充說，在干燥的氣候下，它會(huì)讓人擔(dān)心它可能沒有被充分壓縮。
“這與用鋸屑制造木屑顆粒截然不同，”他說。
在顆粒廠調(diào)試期間生產(chǎn)的紙板顆粒
測試結(jié)果
但是，紙板顆粒的制造過程與木屑顆粒的制造過程類似。一旦原始紙板被剝離掉所有訂書釘、塑料和其他不需要的材料，它就會(huì)在碎紙機(jī)中被粉碎，產(chǎn)生兩到三毫米大小的紙板碎片。
Gall說：“(由Shini美國工業(yè)公司生產(chǎn)的)碎紙機(jī)比同等的木屑切碎機(jī)/造粒機(jī)組合更加耐用。”
粉碎的紙板被送入顆粒成型機(jī)，在那里它們受到相當(dāng)大的熱量和壓力。造粒室內(nèi)部溫度可達(dá)150℃，而壓輥下的壓力可達(dá)每平方英寸數(shù)千磅。
Gall說，顆粒成型機(jī)中沒有加熱器，但施加給原料的壓力產(chǎn)生了足夠的內(nèi)摩擦，從而產(chǎn)生了快速的溫度上升。
他說，用于研究項(xiàng)目的因紐維克顆粒成型機(jī)是為一個(gè)中型工場量身定制的。工作空間約40英尺(12.2米)長，10英尺(3米)寬，能夠容納一臺(tái)碎紙機(jī)，存儲(chǔ)筒倉和制粒設(shè)備。這個(gè)裝置每小時(shí)可以生產(chǎn)200到250磅(90.7-113.4公斤)的顆粒。
Gall說：“這對我們現(xiàn)在的實(shí)驗(yàn)來說是完美的，而且我們這里回收的廢棄紙板一點(diǎn)也不少。”
燃燒數(shù)據(jù)表明，5%的紙板顆粒與木屑顆粒混合將產(chǎn)生最理想的熱量和灰分結(jié)果。
為了讓紙板充分燃燒，它需要比木屑顆粒多一點(diǎn)空氣。大多數(shù)顆粒鍋爐都有一個(gè)強(qiáng)制空氣系統(tǒng)，但其設(shè)置被相應(yīng)地調(diào)整，以確保混合燃料燃燒效率最高。
Gall說，數(shù)據(jù)預(yù)測，如果包含紙板顆粒，灰分會(huì)更高。使用該值，可以確定紙板顆粒的灰分質(zhì)量為10%，而木質(zhì)顆粒的灰分質(zhì)量在1%到3%之間。建議用于該項(xiàng)目的鍋爐灰分不超過5%。
“我們提出了將紙板顆粒與木顆粒混合以稍微放大價(jià)值的想法，但我們從未期望灰分含量超過5%，”Gall說，并補(bǔ)充說研究人員與負(fù)責(zé)的工廠操作員進(jìn)行了定期溝通，他們同意5%的紙板顆粒含量是最好的。
當(dāng)壓縮成顆粒狀燃燒時(shí)，紙板的性能會(huì)提高。
但是，他說，控制鍋爐中的灰分是一個(gè)主要問題。
研究還確定，紙板顆粒的熱值比木質(zhì)顆粒低15%。這些信息被用來計(jì)算出與木質(zhì)顆粒相當(dāng)?shù)膬r(jià)格，使研究團(tuán)隊(duì)能夠了解他們的制造成本是超過還是低于該價(jià)格。他們發(fā)現(xiàn)，如果能夠引入補(bǔ)貼制度或城市垃圾分流制度，他們至少可以實(shí)現(xiàn)收支平衡或有機(jī)會(huì)盈利。
潛在影響
收集廢紙板的成本可能很高，但Gall表示，許多社區(qū)企業(yè)和組織都渴望直接將他們不需要的紙板垃圾送到工廠，以避免支付垃圾填埋場傾卸費(fèi)。
大部分送往垃圾填埋場的硬紙板要么臟了，要么損壞了，幾乎無法用于顆粒生產(chǎn)，但Gall指出，將其中約60%的硬紙板轉(zhuǎn)移出來，每年就能獲得60噸以上的可用原料。
奧羅拉研究所在這個(gè)項(xiàng)目上與Delta Enterprises開展合作，Delta Enterprises是Gwich'in擁有的一家當(dāng)?shù)厮綘I公司，該公司提供了進(jìn)入其車間安裝顆粒機(jī)的機(jī)會(huì)。Delta準(zhǔn)備最終接管基礎(chǔ)設(shè)施的商業(yè)運(yùn)營。
Gall說：“我們正在訓(xùn)練他們，教他們?nèi)绾问褂弥屏C(jī)，同時(shí)解決我們的研究問題。”
為了支付研究項(xiàng)目的費(fèi)用，由加拿大皇家土著關(guān)系和北方事務(wù)部提供的Northern REACHE(社區(qū)健康和電力的負(fù)責(zé)任能源方法)提供了95,000美元的贈(zèng)款。固定成本包括維持每小時(shí)250磅的處理速度所需的7.5萬美元的設(shè)備。這筆贈(zèng)款除了支付碎紙機(jī)、筒倉和制粒機(jī)的費(fèi)用外，還用于支付電力和服務(wù)升級的費(fèi)用。
該項(xiàng)目的預(yù)期效益包括創(chuàng)造本地就業(yè)機(jī)會(huì)、節(jié)省垃圾填埋場空間，以及減少因紙板垃圾不均勻分解而產(chǎn)生的甲烷氣體排放。
(原文來自：生物質(zhì)雜志 51生物質(zhì)顆粒交易網(wǎng)，新能源網(wǎng)綜合)
