孟黎鵬， 李季平， 崔鐵花， 付曉霞， 孫 偉， 劉鑫榮， 劉 冰

(吉林省林業(yè)科學研究院木材所，吉林 長春 130032)

吉林省秸稈資源豐富，秸稈產出量10.87噸/公頃，排全國第一位，近5年的秸稈產量大約平均為4 500萬噸/年，可利用資源十分豐富，如果充分得以利用，對吉林省的生態(tài)環(huán)境和經濟發(fā)展都將具有重要意義[1]。因此，本文將對吉林省的農作物剩余物資源進行研究，分析探討秸稈剩余物用于顆粒燃料加工時的區(qū)域性和種類性差異。

1 試驗分析依據

顆粒燃料具有兩個重要指標，灰分值和燃燒值?；曳种翟降停剂先紵髿埩舻臍堅缴?，清理爐膛的頻次越低；燃燒值越高，燃料越抗燃燒，燃燒后產生的熱能越高[2-4]。一般來說，灰分值越高，燃燒值相應的會降低。為了對比方便，試驗中的燃燒值和灰分值均為絕干狀態(tài)下測量。

樣品處理方式：將采集回來的農作物剩余物和木材進行清洗，去除泥土等雜質，烘箱干燥后粉碎到30目，烘箱烘絕干，封袋保存，待試驗。

樣品種類：玉米、大豆、水稻、高粱、花生、楊木、刺槐和雜木粉。農作物剩余物采集于吉林省東部(延吉、敦化、安圖)、西部(大安)、中北部(長春、農安、德惠、九臺、扶余)和南部(四平)；木材采于吉林省林科院院內。

儀器設備為馬弗爐(濟南精銳SX2-8-10T)、微機全自動量熱儀(鶴壁銀華ZDHW-6000)。

2 數據及分析

2.1 區(qū)域性差異

選擇四平市山門鎮(zhèn)山門村和大安市良種場兩個村子，從每個村子的不同地塊分別采集6個和3個批次的玉米秸稈。不同地區(qū)同一村子玉米秸稈樣品結果見表1。

表1 不同地區(qū)同一村子玉米秸稈樣品結果

(1)同一個村子的燃燒值也具有一定的差異，如山門村的燃燒值范圍是4 083～4 438 cal/g之間，最大差異率達到了9%；灰分值的范圍是3.7%～10.8%，差異顯著，最大差異率達到了192%。大安地區(qū)良種場村也存在著同樣的狀況。

(2)兩個地區(qū)的燃燒值平均值分別為4 285 cal/g和4 337 cal/g，總體差異不大；灰分值分別為6.8和4.2，具有一定的差異性。

(3)兩個地區(qū)燃燒值和灰分值的平均值差異不大。農作物屬于自然生長物，剩余物與其長勢、土地及氣候條件有關，會產生一定的差異，總體來說，燃燒值差異比較小，灰分值具有一定的差異。

2.2 不同種類農作物秸稈性能研究

以區(qū)域為劃分，在不同的地區(qū)采集不同種類的農作物秸稈，玉米、大豆和水稻為吉林省主要種植作物，分布普遍，玉米采樣批次24個，大豆和水稻采樣批次在5個以上，高粱和花生采樣批次在3個以上。不同地區(qū)不同種類的秸稈剩余物的燃燒值、灰分值和總平均值見表2。

表2 不同地區(qū)不同種類的秸稈剩余物的燃燒值、灰分值和總平均值

(1)受生長條件等因素影響，不同區(qū)域內的同種農作物秸稈的燃燒值和灰分值略有差異，總體來說，燃燒值差異并不明顯，基本可看做一致，灰分值各地區(qū)會有一定的差異。

(2)總體趨勢是灰分值高的地區(qū)，燃燒值會略低，灰分值和燃燒值的呈負相關。

(3)玉米、大豆、高粱和花生殼的燃燒值差別不大，平均值均在4 300 cal/g左右，沒有顯著的差異。

(4)水稻的燃燒值和灰分值和其他4類作物具有明顯的差異性，由于水稻秸稈為中空管狀結構，管壁上附著有蠟質層，蠟質層中硅類物質較多。因此，稻草的灰分值較高，燃燒值較低。

3類木材的燃燒值、灰分值和平均值見表3。

表3 3類木材的燃燒值、灰分值和平均值

2.3 農作物剩余物和木材的差異

將3種木材按照同樣的方法進行檢測，將木材的平均值和農業(yè)剩余物的總平均值進行對比。

(1)木材類的燃燒值平均4 680 cal/g，玉米、大豆、高粱和花生在4 300 cal/g左右，燃燒值相當于木材的90%以上；灰分值也均在5%左右，基本一致。

(2)水稻的燃燒值相對較低，只有木材的80%左右，燃燒后產生的灰分是木材的3倍左右。

(3)從理論上講，玉米、大豆、高粱和花生完全可以替代木材用于顆粒燃料加工，水稻還有一定的差距。

3 總結與討論

(1)農作物秸稈屬于天然資源，吉林省內不同地區(qū)，同一個村不同地塊的相同作物剩余物也會有燃燒值和灰分的差異。總體來說，燃燒值相差不大，灰分值差異明顯。

(2)吉林省內農作物的灰分值和燃燒值整體呈現(xiàn)出負相關趨勢，灰分值越高，燃燒值越低。

(3)吉林省內各地不同作物中，玉米、大豆、高粱和花生殼類物質燃燒值相差不大，平均值均在4 300左右，灰分值相差也不大，在4%～6%的范圍之內。

(4)水稻剩余物由于水稻秸稈為中空結構，稻草秸稈僅僅是一層管狀壁，管壁外側為光滑的蠟質層，富含硅類灰分物質，因此，水稻的燃燒值較低，灰分值較高。

(5)玉米、大豆、高粱和花生類物質的燃燒值相當于木材的90%，灰分值基本一致，完全可以替代木材用于顆粒燃料生產。稻草燃燒熱量相當于木材的80%，但是燃燒后的灰分物質是木材的3倍，在燃燒過程中，清理爐膛的頻率顯著增加，燃燒性能要稍差于其他幾類作物剩余物。