天津秸稈固化燃料技術(shù)現(xiàn)狀與應(yīng)用前景

劉玉華（天津市農(nóng)業(yè)機(jī)械試驗(yàn)鑒定站，天津 300192）

天津秸稈固化燃料技術(shù)現(xiàn)狀與應(yīng)用前景

劉玉華（天津市農(nóng)業(yè)機(jī)械試驗(yàn)鑒定站，天津 300192）

1 前言

秸稈是農(nóng)作物的重要副產(chǎn)品，是最豐富的農(nóng)業(yè)廢棄生物質(zhì)資源，根據(jù)農(nóng)業(yè)部2010年發(fā)布的《全國(guó)農(nóng)作物秸稈資源調(diào)查與評(píng)價(jià)報(bào)告》顯示：我國(guó)農(nóng)作物秸稈可收集資源量為6.87億噸，利用率達(dá)到69%。其中，作為飼料利用2.11億噸，占30.69%；作為燃料利用（含秸稈新型能源化利用）1.29億噸，占18.72%；作為肥料利用1.02億噸，占可收集資源量的14.78%；作為食用菌基料1500萬(wàn)噸，占2.14%；作為造紙等工業(yè)原料1600萬(wàn)噸，占2.37%。還有31%的秸稈未得到任何利用，如果能夠充分加工利用，可直接或間接大幅增加農(nóng)民收入。

2008年7月，國(guó)務(wù)院辦公廳《關(guān)于加快推進(jìn)農(nóng)作物秸稈綜合利用的意見》（國(guó)辦發(fā)【2008】105號(hào)）對(duì)秸稈綜合利用和禁燒工作提出明確要求。加快推進(jìn)秸稈綜合利用工作，形成多元化利用格局，重點(diǎn)發(fā)展秸稈肥料化、飼料化、基料化、原料化、燃料化利用，加快農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)和新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展，改善農(nóng)村居民生產(chǎn)生活條件，增加農(nóng)民收入，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，推動(dòng)社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)。

2 秸稈固化機(jī)械化技術(shù)現(xiàn)狀

天津市農(nóng)作物秸稈主要分布在武清區(qū)、薊縣、寶坻區(qū)、靜海縣、寧河縣、北辰區(qū)、津南區(qū)、西青區(qū)等農(nóng)業(yè)區(qū)縣。秸稈主要包括玉米秸稈、小麥秸稈、棉花秸稈等，天津市主要農(nóng)作物產(chǎn)量160萬(wàn)噸，根據(jù)草谷比計(jì)算秸稈產(chǎn)量為280萬(wàn)噸。除少部分秸稈用于還田、青貯飼料、秸稈氣化、造紙等以外，其余仍被丟棄于田間或者焚燒，不僅造成了資源浪費(fèi)，而且還帶來(lái)了嚴(yán)重的環(huán)境污染問題。

為了解決我市秸稈綜合利用問題，2009年天津農(nóng)機(jī)鑒定站引進(jìn)秸稈固化燃料技術(shù)，對(duì)農(nóng)作物秸稈及食用菌廢棄菌棒進(jìn)行固化處理，提高秸稈利用率，實(shí)現(xiàn)資源的循環(huán)利用。

3 秸稈固化燃料的主要技術(shù)

3.1 技術(shù)原理

秸稈固化燃料機(jī)械化技術(shù)是根據(jù)農(nóng)作物秸稈的結(jié)構(gòu)特性，將粉碎的農(nóng)作物秸稈與其他輔料按照一定的比例混合，應(yīng)用壓縮成型原理，壓縮成體積小、密度大、熱值高的燃料。經(jīng)檢測(cè)，固化后的秸稈燃料的熱值要比直接燃燒秸稈高20%，而且生產(chǎn)成本比燃煤低，因此可作為煤炭、石油等常規(guī)能源的替代品。

3.2 工藝流程

3.2.1 秸稈粉碎

根據(jù)秸稈固化設(shè)備的加工要求，將各種秸稈粉碎成適合的長(zhǎng)度。秸稈粉碎的大小和粉碎質(zhì)量直接影響壓縮成型效果、生產(chǎn)效率和動(dòng)力消耗，根據(jù)成型設(shè)備模孔的大小，壓塊成型的物料粉碎長(zhǎng)度一般要求4-6mm左右，顆粒成型的物料粉碎長(zhǎng)度為1-1.5mm左右為宜。

3.2.2 秸稈菌化

秸稈菌化技術(shù)是將一定比例的復(fù)合菌加入秸稈粉料中進(jìn)行發(fā)酵，軟化秸稈中的纖維素和木質(zhì)素。

3.2.3 秸稈煤化

秸稈煤化技術(shù)是通過在秸稈粉料中加入煤化劑，達(dá)到增加秸稈固化燃料密度，延長(zhǎng)燃燒時(shí)間，并能起到增加熱值的作用。煤化劑由無(wú)毒、無(wú)味、無(wú)污染的化學(xué)粉劑混合而成，含有碳酸氫鈉、氯化鈉、碳酸鈉、氧化鐵、氧化鈣和六次甲基四銨等多種成分，以煤粉做載體，混合一定比例的鋸末等。

3.2.4 秸稈干燥

通過烘干設(shè)備減少秸稈粉料中的水分，含水率在15%-20%的粉料壓縮成型效果最好。

3.2.5 秸稈固化成型

通過機(jī)械設(shè)備將秸稈粉料擠壓成型,形成熱值高、密度小的塊狀燃料。

3.3 秸稈燃料的主要技術(shù)參數(shù)

3.3.1 密度

小麥、玉米、棉稈、廢棄菌棒壓制成型的燃料密度為1.24-1.32 g/cm3，其中棉稈和菌棒的密度較高，均達(dá)到1.3 g/cm3以上，木質(zhì)素越高的秸稈壓制成型后密度越高。

3.3.2 熱值

小麥、玉米、棉稈和廢棄菌棒未加入煤化劑進(jìn)行試驗(yàn)，熱值為16.12-18.76MJ/kg，加入煤化劑后熱值為18.27-21.15 MJ/kg。使用煤化技術(shù)后，壓制的燃料熱值提高12%以上。

3.4 秸稈固化燃料特點(diǎn)

3.4.1 原料來(lái)源廣，附加值高。

以秸稈、廢棄食用菌菌棒為原料，成本低廉，固化后的秸稈塊的價(jià)格比普通燃煤的價(jià)格低，具有價(jià)格優(yōu)勢(shì)，有利于在農(nóng)村、工廠鍋爐等進(jìn)行推廣應(yīng)用。

3.4.2 燃燒效果好，清潔環(huán)保。

應(yīng)用秸稈、廢棄食用菌菌棒壓制成的燃料塊，熱值高、燃燒效果好，而且比燃煤的含硫量低，煙塵少，減少環(huán)境污染，改變農(nóng)村因大量堆放秸稈、廢棄菌棒而形成的臟、亂、差局面，并減少農(nóng)村火災(zāi)隱患。

3.4.3 儲(chǔ)運(yùn)方便。

秸稈比重輕，體積大，存儲(chǔ)占用場(chǎng)地大，壓制后的秸稈塊密度在1.2噸/m3以上，占地少，方便運(yùn)輸和儲(chǔ)存。

4 存在問題

4.1 秸稈收集、儲(chǔ)存

秸稈資源分散，收集勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且秸稈具有很強(qiáng)的季節(jié)性，無(wú)法均衡收購(gòu)，要維持正常的運(yùn)轉(zhuǎn)，必須大量存儲(chǔ)秸稈，秸稈質(zhì)地疏松，存儲(chǔ)秸稈需要占用大量空間，而且新鮮秸稈含水量大，打包、堆垛后極易產(chǎn)生霉變，還需要進(jìn)行防雨、防潮、防火等措施，增加投資成本和維護(hù)費(fèi)用。秸稈收集和儲(chǔ)運(yùn)問題是農(nóng)作物秸稈綜合利用的首要問題，也是降低秸稈固化燃料生產(chǎn)成本、提高效益和促進(jìn)秸稈固化燃料的應(yīng)用和推廣的關(guān)鍵問題。

4.2 缺乏推廣力度

秸稈固化燃料是新型能源產(chǎn)品，產(chǎn)品的開發(fā)和推廣工作由中小企業(yè)承擔(dān)，他們處于起步階段，面臨資金緊張和缺少固有市場(chǎng)營(yíng)銷體系和技術(shù)推廣體系。

4.3 宣傳力度不夠，農(nóng)民對(duì)此認(rèn)識(shí)不足

秸稈固化燃料技術(shù)的宣傳力度不夠，終端消費(fèi)者農(nóng)村百姓對(duì)秸稈固化燃料的性價(jià)比不夠了解，對(duì)新型的能源接受起來(lái)比較慢。

5 應(yīng)用前景

5.1 有利于改善農(nóng)民生產(chǎn)生活條件，扎實(shí)推進(jìn)社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)

目前，天津市農(nóng)村經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展水平較低，基礎(chǔ)設(shè)施落后，環(huán)境衛(wèi)生條件差，有一部分農(nóng)戶生活用能主要采用直接燃燒秸稈、薪柴等落后方式，影響了廣大農(nóng)民群眾的生活質(zhì)量和身體健康。積極發(fā)展秸稈固化燃料機(jī)械化技術(shù)，推動(dòng)秸稈固化燃料大范圍的應(yīng)用，可以逐步改變農(nóng)村幾千年來(lái)煙熏火燎的用能方式，提高農(nóng)村能源利用效率，改善農(nóng)村衛(wèi)生狀況和農(nóng)民生產(chǎn)生活條件，是提高農(nóng)民生活質(zhì)量、降低生活成本、改變農(nóng)村落后面貌、建設(shè)社會(huì)主義新農(nóng)村的有力措施。

5.2 可以為天津市農(nóng)戶冬季取暖提供原材料，降低農(nóng)戶取暖成本

天津市地處我國(guó)的華北地區(qū)，冬季的溫度保持在-15°～5°之間，冬季的供暖期為4個(gè)月。天津市農(nóng)戶的冬季取暖主要采用燃燒煤，每個(gè)農(nóng)戶一個(gè)冬天大約使用2噸煤炭，平均費(fèi)用大約在2000元～3000元左右。燃燒煤炭不僅費(fèi)用比較高，而且煤炭的燃燒會(huì)產(chǎn)生大量的有害氣體，給使用者帶來(lái)一定的危險(xiǎn)。使用秸稈固化燃料機(jī)械化技術(shù)生產(chǎn)的燃料每噸的售價(jià)為600元左右，大大節(jié)約了農(nóng)戶的取暖成本。

5.3 有利于發(fā)揮農(nóng)業(yè)對(duì)能源的支持作用，緩解能源供應(yīng)緊張局面

我國(guó)能源資源總量較為豐富，但人均占有量低，人均煤炭、石油和天然氣儲(chǔ)量?jī)H為世界平均水平的56.3%、7.7%和7.1%。近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，能源需求持續(xù)增長(zhǎng)，供求矛盾日益突出，如果充分利用我國(guó)目前的農(nóng)業(yè)生物質(zhì)能資源，對(duì)緩解化石能源供應(yīng)緊張局面，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，保障天津能源安全，建立穩(wěn)定的能源供應(yīng)體系具有一定的意義。目前天津市共有622萬(wàn)畝耕地，年產(chǎn)秸稈超過300萬(wàn)噸，除一部分用來(lái)加工青貯飼料、秸稈制氣外，仍然有相當(dāng)一部分完全可以用來(lái)秸稈固化燃料的生產(chǎn)，并且利用和推廣價(jià)值非常大。

5.4 有利于拓展農(nóng)業(yè)功能，促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展和農(nóng)民增收

發(fā)展農(nóng)業(yè)生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)，突破傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的局限，利用農(nóng)產(chǎn)品及其廢棄物生產(chǎn)新型能源，拓展了農(nóng)產(chǎn)品的原料用途和加工途徑，為農(nóng)業(yè)提供了一個(gè)產(chǎn)品附加值高和市場(chǎng)潛力無(wú)限的平臺(tái)，有利于轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)增長(zhǎng)方式，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，延伸農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈條，提高農(nóng)業(yè)效益，拓展農(nóng)村剩余勞動(dòng)力轉(zhuǎn)移空間，在促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展、增加農(nóng)民收入等方面大有可為。

5.5 有利于保護(hù)和改善生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展

我國(guó)是世界上第二大能源生產(chǎn)和消費(fèi)國(guó)，化石能源造成的環(huán)境污染相當(dāng)嚴(yán)重。如煤炭占能源消費(fèi)總量的比例高達(dá)69%，煤煙型污染程度一直較高。積極發(fā)展秸稈固化燃料機(jī)械化技術(shù)，可以有效替代高污染、高排放的化石能源，降低環(huán)境污染，是推動(dòng)節(jié)能減排的戰(zhàn)略舉措，是保護(hù)生態(tài)環(huán)境的重要途徑，有利于建立資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會(huì)，促進(jìn)人與自然和諧發(fā)展與經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。