秸秆能源利用技术

农作物秸秆资源具有多功能性，可用作燃料、饲料、肥料、生物基料、工业原料等，与广大农民的生活和生产息息相关。高效开发和集约利用农作物秸秆资源，有利于改善农村生产生活条件，促进农业增效和农民增收，对发展循环经济，构建资源节约型社会，推进社会主义新农村建设等具有重要意义。被人们称之为改善农村生产生活条件的清洁工程，建立资源节约型社会的能源工程，减轻大气污染的环境工程，优化畜牧业结构的节粮工程，提高耕地综合生产能力的沃土工程，实现农业可持续发展的生态工程，增加农民收入的富民工程。 据不完全统计，我国每年主要农作物秸秆产量6亿吨以上，其中直接还田30％，过腹还田22％，剩余约3亿吨左右可作为能源加以开发与利用，折合标准煤1．5亿吨。农作物秸秆能源转化的主要方式有直接燃烧(包括通过省柴灶、节能炕、节煤炉燃烧及直燃发电)、?固化燃料(固体成型为颗粒、块状和棒状燃料)、气化燃料(包括生物质燃气、沼气)和液化燃料(包括燃料乙醇和生物原油)等。 农作物秸秆由于具有能量密度低、热值不高、原料种类繁多、难以收集运输等特性，在能源化利用过程中存在许多技术和管理方面的问题与障碍。比如，秸秆热解气化焦油处理不彻底，热值过低；秸秆生物气化配套设备有待进一步开发和完善；秸秆致密成型设备的关键部件寿命短，影响生产能力等，这些问题急需认真研究解决。

多年来，党中央和国务院一直非常重视农作物秸秆能源化利用工作，制定了相应政策措施，加大了资金投入，成效显著，受到了广大农民的热烈欢迎。到2005年底，已累计推广省柴节煤炉灶1．9亿户，普及率达到70％以上，热效率比20世纪80年代初期提高了10个百分点；推广节能炕2 000万铺，节约了大量的生物质资源，有效缓解了农村能源的紧张局面。已经建设了秸秆集中供气站539处，建立了一批秸秆固化成型示范点。截至2006年底，由国家和地方核准秸秆规模化发电项目近50处，总装机l 500兆瓦，其中，山东单县、江苏宿迁和河北威县3座发电站已投产发电，总装机容量8万千瓦。 虽然，我国在农作物秸秆能源化利用方面取得了一定的成绩，但是，长期以来人们一直把秸秆看作是农业的副产品，没有给予足够的重视，利用率低，浪费严重。随着现代农业和现代加工技术的发展，对农作物秸秆的认识应有一个转变，秸秆和籽实一样都是重要的农产品。加强农作物秸秆能源化利用，对加快农业农村经济发展具有重要作用。

我国作为一个发展中的农业大国，以家庭承包经营为主体的农村社会结构，决定了农作物秸秆利用必须立足于分散收集、小规模生产、就地利用的原则，走具有中国特色的秸秆能源化开发利用之路。今后一个时期，要对可获得农作物秸秆资源总量以及可利用资源的种类、分布、产量、利用途径等情况全面深入系统地进行调研，在此基础上，对秸秆资源进行全面、科学的评价，围绕拓展农业功能、发展循环农

业、促进农民增收，充分发挥资源和技术优势，通过加强科技创新、加大政策扶持、强化体系建设，引导、整合和利用社会力量广泛参与，在广大农村地区推广高效低排生物质炉、省柴灶、节能炕等农村生活节能技术和秸秆沼气技术，示范建设秸秆气化集中供气站和秸秆固化示范点，为农民提供方，燃料，提高农业资源利用效率，降低能源消耗，优化能源；少污染排放，为建设社会主义新农村、保障国家能源安全态环境作出积极贡献。 一、秸秆生物气化

秸秆生物气化技术又称秸秆沼气技术，是指以秸秆为原料，经微生物厌氧发酵作用生产可燃气体——沼气的秸秆技术。采用该项技术处理秸秆，能生产农村急需的高品质源，还能生产有机肥料，转化率高，经济效益好。按处理工艺可分为干法和湿法发酵两类，按规模可分为户用和工程化两类。

20世纪70年代末至80年代初，由于养殖业不发达，缺少粪便，户用沼气池普遍采用一次性进出料的“大换料”干法发酵工艺，秸秆用量在50％左右。目前户用沼气池基本采用人畜粪便为原料、连续进出料的湿法发酵工艺，基本不用秸秆。工程化和秸秆生物气化技术目前尚未进入大规模推广阶段。 (一)国内外技术研发现状

1．国外技术研发现状 由于秸秆含有大量的纤维素、半纤维素和木质素，并相互交织在一起，表面还包裹了一层蜡质，起支撑、保

护及避免微生物侵袭的作用，从而使秸秆降解极其缓慢，导致利用秸秆生产沼气存在启动慢、产气率低、结壳严重等问题。国外在秸秆的预处理、秸秆厌氧发酵工艺及产业化装备方面做了研究。 (1)秸秆预处理研究。

①化学法。Gh．HassanDar等使用l％浓度的氨水(NH4OH)预处理秸秆7天后，与禽畜粪便混合，厌氧消化能力和稳定性提高高。RuihongZhang等发现氨水预处理具有较多的优点，通过添加氨水，既增加了氮源，又无氨水排放。

②物理法。RuihongZhang等采用研磨和切碎两种物理预处理方法处理稻草，研磨比切碎的预处理方法在沼气产量上高12．5％。 ③生物法。A.Ghosh等使用白腐真菌(Phanerochaetechry—sosporium)和褐腐真菌(Polyporusostrei／ormis)预处理秸秆，沼气产量分别提高了34．73％～46．19％和21．12％～31．94％。 (2)秸秆厌氧发酵工艺试验。美国康奈尔大学的W．J．Jewell等在20世纪80年代初最早完成了多种农作物秸秆干发酵的工艺、反应器等系统研究，研究认为秸秆厌氧发酵产沼气是可行的，秸秆利用率可达50％。

(3)产业化设施装备的试验。德国于20世纪90年代起，开始进行以秸秆为主要原料的沼气间歇干法厌氧发酵技术及工业级装备的研发。目前欧洲可用于秸秆厌氧发酵处理的工艺主要有四种类型：车库型、气袋型、渗出液存贮桶型和干湿联合型。美国加州大学DAVIS分校研制的贮罐型装置也可用于秸秆厌氧发酵处理。2002年，德国B