Patrick Gall，因紐維克奧羅拉研究所技術開發經理，站在因紐維克顆粒廠的造粒機和存儲筒倉旁邊。

四年前在美國新澤西州因紐維克開始的一個試點研究項目正在同時處理兩個當地關注的問題。第一是研究探索如何減少垃圾填埋場的廢紙板數量，估計每年有100噸;第二個與第一個相關，就是著眼于將紙板轉化為加熱的燃料。

在因紐維克奧羅拉研究所(Aurora Research Institute)技術開發經理Patrick Gall的監督下，用木質顆粒設備生產紙板顆粒作為補充燃料，在日益增長的供暖市場顯示出了前景。

他說，這個概念是在討論如何減少因紐維克的垃圾填埋量時產生的。因紐維克地處偏遠，用卡車將廢棄的紙板運到回收中心是不現實的。最近的這類設施位于育空地區的道森市和懷特霍斯，這兩個地方都需要超過10個小時的運輸時間，而且運輸到那里的費用也很高。

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有的造粒基礎設施結合起來。”

在西北地區政府、加拿大經濟合作組織和該地區的廢物減少和回收計劃的資助下，一項可行性研究被啟動，為該研究項目的啟動做準備。計劃是進行紙板樣品收集，擬定一份關于顆粒技術和紙板化學的綜述文獻，并進行環境分析。

研究人員確定，只有瓦楞紙板材料——Gall將其定義為海運集裝箱中使用的“經典”紙板——才會用于該研究項目。紙板是從雜貨店、醫院和其他大型機構獲得的，紙板上的訂書釘、塑料支架、標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量也會被稱重，以更好地了解在紙板廢物流中的占比。

木質顆粒vs紙板顆粒

Gall說，在關于廢物利用的最初討論中，最初的重點是塑料，后來才轉向紙板。

研究小組聯系了顆粒機制造商，以確定紙板造粒機能否在傳統造粒設備廠生產。

Gall解釋說：“我們知道這個過程在生產方面肯定是可行的。燃燒方面更具挑戰性。”

人們擔心產生的灰分，今天生產的紙板顆粒仍在實驗室進行測試，以“檢查一些問題”。Gall說，他收集的信息是“分散的”，但研究小組已經能夠充分利用它們。團隊現在對項目的技術、經濟和環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。這一過程會將大部分木質素從木材中剝離出來，而木質素是粘合木屑顆粒的主要物質。紙板顆粒需要纖維素纖維來粘合。

Gall說，紙板顆粒的生產溫度略高于木屑顆粒生產所需的溫度。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”，他補充說，在干燥的氣候下，它會讓人擔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。

在顆粒廠調試期間生產的紙板顆粒

測試結果

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，它就會在碎紙機中被粉碎，產生兩到三毫米大小的紙板碎片。

Gall說：“(由Shini美國工業公司生產的)碎紙機比同等的木屑切碎機/造粒機組合更加耐用。”

粉碎的紙板被送入顆粒成型機，在那里它們受到相當大的熱量和壓力。造粒室內部溫度可達150℃，而壓輥下的壓力可達每平方英寸數千磅。

Gall說，顆粒成型機中沒有加熱器，但施加給原料的壓力產生了足夠的內摩擦，從而產生了快速的溫度上升。

他說，用于研究項目的因紐維克顆粒成型機是為一個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，能夠容納一臺碎紙機，存儲筒倉和制粒設備。這個裝置每小時可以生產200到250磅(90.7-113.4公斤)的顆粒。

Gall說：“這對我們現在的實驗來說是完美的，而且我們這里回收的廢棄紙板一點也不少。”

燃燒數據表明，5%的紙板顆粒與木屑顆粒混合將產生最理想的熱量和灰分結果。

為了讓紙板充分燃燒，它需要比木屑顆粒多一點空氣。大多數顆粒鍋爐都有一個強制空氣系統，但其設置被相應地調整，以確保混合燃料燃燒效率最高。

Gall說，數據預測，如果包含紙板顆粒，灰分會更高。使用該值，可以確定紙板顆粒的灰分質量為10%，而木質顆粒的灰分質量在1%到3%之間。建議用于該項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值的想法，但我們從未期望灰分含量超過5%，”Gall說，并補充說研究人員與負責的工廠操作員進行了定期溝通，他們同意5%的紙板顆粒含量是最好的。

當壓縮成顆粒狀燃燒時，紙板的性能會提高。

但是，他說，控制鍋爐中的灰分是一個主要問題。

研究還確定，紙板顆粒的熱值比木質顆粒低15%。這些信息被用來計算出與木質顆粒相當的價格，使研究團隊能夠了解他們的制造成本是超過還是低于該價格。他們發現，如果能夠引入補貼制度或城市垃圾分流制度，他們至少可以實現收支平衡或有機會盈利。

潛在影響

收集廢紙板的成本可能很高，但Gall表示，許多社區企業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。

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，但Gall指出，將其中約60%的硬紙板轉移出來，每年就能獲得60噸以上的可用原料。

奧羅拉研究所在這個項目上與Delta Enterprises開展合作，Delta Enterprises是Gwich'in擁有的一家當地私營公司，該公司提供了進入其車間安裝顆粒機的機會。Delta準備最終接管基礎設施的商業運營。

Gall說：“我們正在訓練他們，教他們如何使用制粒機，同時解決我們的研究問題。”

為了支付研究項目的費用，由加拿大皇家土著關系和北方事務部提供的Northern REACHE(社區健康和電力的負責任能源方法)提供了95,000美元的贈款。固定成本包括維持每小時250磅的處理速度所需的7.5萬美元的設備。這筆贈款除了支付碎紙機、筒倉和制粒機的費用外，還用于支付電力和服務升級的費用。

該項目的預期效益包括創造本地就業機會、節省垃圾填埋場空間，以及減少因紙板垃圾不均勻分解而產生的甲烷氣體排放。

(原文來自：生物質雜志 51生物質顆粒交易網，新能源網綜合)