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顆粒飼料生產中的能量效率 木(mu)屑顆(ke)(ke)粒(li)機(ji)|秸(jie)稈顆(ke)(ke)粒(li)機(ji)|秸(jie)稈壓塊機(ji)|木(mu)屑制粒(li)機(ji)|生物(wu)質(zhi)顆(ke)(ke)粒(li)機(ji)|富通新能源 / 15-03-23

1、引言
    自80年代中期以來,世界范圍內飼料加工廠的能量效率有了顯著提高。然而,在同一時期,配合飼料工廠開發出需要能量更密集的加工產品—高脂肪、高副產品含量、顆粒質量高、無沙門氏桿菌的產品及其他產品。生產顆粒飼料時能量效率高仍然是極其重要的,特別是在家畜和家禽飼料所能獲得的利潤變得很低的情況下。顆粒機顆粒飼料機壓制的加蛋顆粒飼料
    80年代中期開始,改進的電動馬達和生產蒸氣的裝置使許多生產企業的能量效率得到了提高,這是飼料加工能量效率更高的主要原因。現在,工廠管理人員也更懂得如何購買能量,特別是電力。許多飼料加工廠重新制定運作時間表,在“非峰值”期間進行能量密集加工,以避免支付“高峰期”用電的附加費。
2、飼料加工廠的能量管理
    飼料加工廠對設計以及使用加工設備中,己更多地關注到能量的管理。電力一直是加工自動化中一個重要因素,尤其是在配料粉碎和顆粒制造方面,因為現在的機器能夠以接近最高電力負荷狀態運行。許多飼料加工廠定期分析它們的功率因數的變動狀況,以消除重型設備非連續運行所導致的用電峰值。飼料加工廠的熱能管理也有了很大改善。例如,改善加熱液體的保溫。具有代表性的是在溫帶氣候條件下對脂肪和糖蜜的保溫。設備制造商和飼料加工廠的設計人員在工廠的環流供暖和傳導供暖中對加工熱量也有了很好的利用。在熱加工設備中,特別是在常規蒸氣調節器和控制蒸氣質量的系統方面也有許多改進。在顆粒飼料生產后階段工序,如在逆流式“后調節”和顆料冷卻工藝中,用于加工產品的熱量也用于冷卻和干燥產品。這樣一來,許多工廠的管理者實現了每噸產品能量總消耗量降低,即使是能量更為密集的飼料加工也降低了能耗。他們的飼料加工廠現在可將更多的能量用于生產產品。然而,一般來說,他們是在粉料調節階段以蒸氣的形式使用了額外的能量,這些能量通常是在加工廠從化石燃料(例如石油和天然氣)產生的。他們傾向于避免增加電能密集的運作,例如在玉米是主要飼料成分的時候一般采用滾壓式粉碎而不采用錘式粉碎,在大多數國家,1kw蒸氣能的成本比1kw電能的成本要低得多,一般只有電能成本的1/2~1/8。
3、以蒸氣形式輸入更多的產品能量
    生產每t飼料時應用更多蒸氣能量的明顯工序是粉料調節。超級調節器,例如膨化器以及其它高溫短時間(HTST)調節設備成為歐洲和北美改建和新建飼料加工廠的標準設備。
    在北美,為了提高制粒能力,經常對超級調節器進行翻新改裝,實際是提高了工廠的生產能力和延遲安裝新的制粒生產線或建設新的飼料加工廠。相比之下,在歐洲主要是需要生產無菌的或者至少是無病原體的飼料,例如,無沙門氏桿菌、大腸桿菌或其它潛在有害細菌的飼料。其他包括能夠混合各種各樣原料,加入更多液體和改善顆粒質量。
4、法國的發展前景
    根據1985年至1995年期間對法國21個飼料加工廠的調查,Nantes的Tecaliman飼料技術研究所發現,在此期間,生產1 t飼料運轉電動機械需要的電能下降了9%。與此相對應的蒸氣生產所需要的電能下降了19%。1995年,能量成本占飼料生產成本的6%~12%。在此10年間,Tecaliman飼料技術研究所的研究人員還考查了可能有助于減少每t飼料所消耗能量的飼料加工廠以外的因素。首先他們注意到,在常規性的飼料配方中谷物的比例下降。他們指出,谷物比其他原料需要更多的蒸氣調節。
    然而,自90年代中期開始,在法國以及歐洲的大多數國家,配合飼料中使用的谷物趨向于增加。盡管1995年歐洲聯盟的小麥出口受到限制,飼用谷物較缺乏,但1997年谷物的使用量仍高于1995年的水平。另外,用作飼料的食品工業副產品量仍在增加。Tecaliman飼料技術研究所的研究人員指出,這樣的原料要制成顆粒經常要更多的能量,通常由于超級調節或在顆粒壓模中使用較高的壓力。一個很重要的原因,尤其是在家禽飼料方面,是需要對飼料進行滅菌或消毒,以減少成品受細菌污染的危險。
    法國的飼料公司既使用雙重制粒系統又使用超級調節系統,包括使用膨化器。Tecaliman的研究人員發現,這些系統能使顆粒飼料產量提高20%~90%,同時改善了顆粒的耐久性。但與常規蒸氣調節的、單一的制粒系統相比,使這些系統顆粒的能量消耗只增加5%~35%。因此,法國飼料加工廠的經驗似乎確認了美國采用超級調節的基本原理,即提高制粒的能力。
5、電力與蒸氣能量成本的比較
    Tecaliman的研究發現,電力平均占所調查的法國飼料加工廠能量消耗預算的80%和使用能量的60%。以1995年的貨幣值為基礎,沒有自己的發電機的飼料加工廠的平均電力成本約為0.411法國法郎/kWh,或者約為0.069美元/kWh。蒸氣成本平均占能量預算的20%和使用能量的40%,其成本取決于燃料種類,從柴油的0.082法國法郎(0.014美元)/kW h到天然氣的0.144法國法郎(0.024美元)/kW h不等。
    因此,每t成品飼料,機械的電力成本大約為18.69法國法郎(3.12美元)/kW h,蒸氣能成本為4.53法國法郎(0.76美元)。在所調查的飼料加工廠中,生產1t飼養動物飼料的總能量成本平均為23. 23法國法郎(3.87美元)。
    然而,Tecaliman的研究人員認為,這些結果不是固定的,因為飼料配合工序能量成本的預測必須考慮到制造成品飼料中所要使用原料的類型和加工程度。
6、飼料加工的能量需要
    法國的研究人員發現,油籽餅(向日葵、大豆、花生和菜籽餅)的磨碎所需的能量平均為3.5~7kW/t.。相比之下,完整種子的磨碎,例如大麥、小麥、玉米和豌豆,需要的能量平均為7~15kW/t。另外,還發現,不同禽畜的飼料在制粒之前進行蒸氣調節所用的蒸氣量差異更大。蒸氣能量占用于產品的總能量的比例為12%~72%,比例大小取決于所采用的配方:(1)家禽飼料需要加入大量蒸氣,以便使淀粉凝結,方便進行制粒和粉碎,以及在某些情況下對飼料產品進行消毒;(2)豬飼料也需要大量蒸氣,以便達到凝結和使微粒粘結,尤其是在脂肪含量高(有時高于5%)再加上淀粉比例高的配方中,這些配方如沒有經過適當的調節將使通過制粒壓模的通道太潤滑;(3)典型的牛飼料中谷物含量低,液體成分含量高,例如糖蜜,這就需要投入較高的電能和加入較少的蒸氣;(4)兔飼料需要投入的蒸氣能也較少,因大量的纖維素,特別是苜蓿或紫花苜蓿,限制了對蒸氣的吸收。但顆粒壓模需要較高水平的電能,以便制顆粒時產生磨擦和壓縮。對于能量消耗較高的碎的“空氣掃除”或抽吸馬達的功率應在額定粉碎功率的15%~20%。
7、飼料原料和制粒輔助劑的影響
    配方中原料的類型以及蒸氣調節程度和壓模中的壓力,是影響壓制顆粒的電能消耗的主要因素。Tecaliman的專家指出,不用蒸氣調節將一些飼料制成顆粒是可能的,添加的蒸氣通常也在2%~4.5%的范圍內。這樣的飼料也許不含谷物,但含水量高,在壓模處需要更多的磨擦壓縮能量。
    在法國,飼料級小麥(不是玉米)是大多數豬和家禽飼料最常見的能量組分。這些飼料的殘余顆粒質量相當高,而并未添加顆粒粘合劑,因為小麥含有各種谷朊,這些谷朊起天然粘合劑的作用。然而,法國的牛飼料和兔飼料中幾乎不含小麥,更有可能摻合粘合劑。除了使用木素磺酸鹽、礦物粘土和其他類型的粘合劑之外,也有另外一些粘合劑具有減少制粒所需要的能量的作用。例如,鋁酸鈣具有粘合作用,但不像其他粘合劑,它也有潤滑作用。原料流過制粒壓模時阻力較小,能減少制顆粒所需的電能。
    添加脂肪或植物油也是一種有效的顆粒壓模潤滑劑,但通常會降低壓模內的壓力,因為微粒上覆蓋了一層防水膜,這一層防水膜能阻止自然粘合。因此,一般情況下顆粒質量較低。現在可以買到可溶性植物膠作為添加劑,對制粒壓模有潤滑作用,同時不影響飼料微粒之間的粘合。
    只加水幾乎不能增加顆粒壓模的潤滑或減少使用的能量。但在許多配方中,用于調節飼料原料,以蒸氣形式出現的水分和熱量的確具有潤滑作用。美國堪薩斯州立大學的飼料科學家是首批探索玉米一大豆日糧中這種現象的科學家之一。他們發現,通過增加蒸氣調節的粉料溫度,有可能減少制粒需要的能量。實際上,顆粒壓制對每t飼料所做的功很少,這有助于解釋增加的制粒能力有可能是通過膨化器和其他超級調節器而實現的。
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