農作物秸稈能源化利用技術模式

秸稈打捆現場作業

多年來，遼寧地區以種植玉米、水稻等經濟作物為主，農作物秸稈產量豐富。2021 年遼寧農作物秸稈年產量約2667.38 萬噸，可收集量約2387.37 萬噸，利用量約2194.40 萬噸，秸稈綜合利用率達91%以上，燃料化利用約593.66 萬噸（約占比22%）。在秸稈“五化”利用中，秸稈能源化在遼寧地區發展呈增長趨勢，對比其他利用方式的“飽和”狀態，消耗本地區剩余秸稈的潛力巨大。為此，應通過發掘本地區適用技術模式，推動秸稈能源化利用，發揮生物質能在農業農村綠色低碳發展中的積極作用。

一、主要技術模式

（一）秸稈固化成型技術

秸稈固化成型技術是將秸稈等進行物理轉化的技術。在一定條件下，將秸稈等生物質收撿加工，壓縮打捆成塊（包）狀、棒狀、顆粒狀等成型燃料，用于生物質戶用采暖炊事爐具或專用集中供熱鍋爐使用。秸稈固化成型技術主要流程為：秸稈→粉碎壓塊（撿拾捆包）→制備成型燃料（顆粒、圓包、方包）→燃燒（供熱）→達標排放。生物質固體成型燃料具有生物質資源豐富，制備技術成熟、成本適中；熱值在3500 ～5000 千卡，比傳統燃料的燃燒效率高3 ～4倍，與散秸稈相比，體積縮小了6 ～8 倍，密度可達到每立方米800 ～1400 千克，便于存儲和運輸；污染物排放濃度較低，燃燒后剩下的灰分還可回收作肥料。

（二）秸稈熱解氣化技術

秸稈熱解氣化技術是將秸稈等進行化學轉化的技術。秸稈等生物質燃料在高溫及缺氧條件下，熱解產生以一氧化碳、氫和甲烷為主要成分的可燃氣體。秸稈熱解氣化技術主要流程為：秸稈→熱解氣化制氣→燃氣二次燃燒→除塵凈化處理→廢氣排放管→達標排放。熱解氣化過程中溫度在300 ～400℃時，生物質就可以釋放出70%左右的揮發組分，主要產物是可燃的低分子化合物，經檢測廢氣、煙氣等均符合環保要求，生物質灰渣還可直接還田。

（三）秸稈沼氣綜合利用技術

秸稈沼氣綜合利用技術是將秸稈等進行生物轉化的技術。以秸稈等為原料，加入含氮元素原料，通過特定發酵設備，利用微生物混合厭氧消化過程，回收生物質能。秸稈沼氣綜合利用技術主要流程為：秸稈→加入糞污（原料+添加劑）→厭氧發酵→產氣產肥。其中，發酵方式分為干式與濕式，發酵過程中可增加翻拋機翻；秸稈與糞污接種比為0.5 時產氣率最高。此外，可通過優化協同發酵條件，達到厭氧消化功效，降低畜牧業甲烷排放。

二、應用路線

（一）農村戶用炊事取暖

近年來，秸稈固化成型技術正逐步形成地區規模化、產業化，使用生物質成型燃料的清潔爐具不僅燃燒充分且無煙無塵，還節省空間，一次投料可較長時間燃燒，大大增強農戶炊事、取暖便利性。成型燃料生產廠家一般在縣域生產經營，秸稈等生物質材料供給穩定，農戶購買便捷、使用意愿強，形成良性用能循環。此外，將節能炊事采暖爐具、新型節能炕、水暖空調、暖氣打包形成了“四位一體”立體供暖模式，徹底解決了炕熱屋冷的狀況，四者結合可使室內溫度迅速升到20℃以上。

（二）農村村鎮集中供熱供氣

隨著農村城鎮化發展，為解決村鎮集中供熱需求，以秸稈等生物質成型燃料的打捆直燃集中供熱技術被廣泛應用，不僅為鄉鎮樓房場所等提供集中供暖，還用于糧食烘干、種植養殖、飼料等多種生產經營。同時，通過探索秸稈收儲運體系建設，完善縣域市場化運作模式，打造出“供暖企業+合作社運管+農戶參與”模式，合理兼顧各方利益，實現多方互利共贏。此外，受政策補貼影響，以秸稈為主的生物質發電項目并網運行，大多電廠收購秸稈捆包用于減少傳統火力發電，同時降低自身“碳排放指標”。

（三）農村固體廢棄物熱處理

除秸稈氣化運營外，秸稈熱解氣化技術更多用于農業作物秸稈、尾菜、農村可燃生活垃圾等可燃固體廢棄物熱處理。對比傳統處理方式為填埋和焚燒，實現了“村頭地塊”熱處理。秸稈等不需破碎，直接裝入熱解氣化焚燒處理裝備內進行熱解氣化制氣和燃氣二次燃燒處理，避免了因收集、運輸、破碎等產生的消耗。同時減少了環境污染及疾病傳播、火災等安全隱患，是秸稈能源化在新時期改善農村人居環境的新利用方式。

（四）農村規模“氣肥”聯產

農村規模“氣肥”聯產是沼氣綜合利用轉變應用思路的成果，結合畜牧業規模養殖，利用秸稈等與糞污進行厭氧發酵產生“氣肥”處理大量畜禽糞污，達到無害化處理利用。以CSTR（全混合厭氧反應）工藝，加裝發電機組，通過產生生物質氣及有機肥，實現秸稈能源化利用，主要為區域村屯農戶供氣，并向田地輸送沼液等有機肥。

三、發展前景分析

秸稈固化成型技術在遼寧地區既可滿足農戶日常采暖、炊事，又能為村鎮集中供熱供氣，配套新型節能爐具類型多樣，安全環保可靠，成型燃料（秸稈含水量35%以下）均可正常燃燒，熱效率達85%以上。同時，秸稈成型燃料燃燒的碳排放基本等同于作物生長期吸收量，是農業農村領域減排固碳的可行方式之一，能夠處理遼寧地區秸稈利用潛力所在。秸稈熱解氣化技術在遼寧地區克服了生物質氣化技術對物料的規格要求（粒徑50 ～100 毫米）和氣化物料種類單一（單類秸稈）問題，實現了處理能力0.5 ～50噸/天，氣化物料無粒徑要求（不需破碎），氣化物料種類多樣化，氣化率達70%以上。在農村用能發生巨大轉變的新時期，常見的秸稈氣化站已逐漸淘汰，該技術可在處理農村生活垃圾、改善農村人居環境方面加以應用。秸稈沼氣綜合利用技術在遼寧地區推廣應用較早，但受北方地區氣候寒冷、沼氣發酵原料限制、農村勞動力不足等因素的影響，遼寧戶用沼氣池及沼氣工程保有量逐年下降，大量停用、廢棄。近年來隨著畜禽養殖集約化發展，該技術主要用于大中型沼氣工程項目和規模化養殖場的畜禽糞污處理，是生物質能在遼寧農村地區的一種補充。

總之，秸稈能源化開發利用應遵循“屬地就近就便生產利用”原則，圍繞農村農戶實際需求，明確本地區技術模式發展方向和目標，提升技術水平，建立服務體系。