我國秸稈能源化利用問題與發(fā)展方向

1、我國秸稈能源化利用問題與開展方向 我國秸稈能源化利用問題與開展方向 摘要：我國秸稈資源豐富，但目前秸稈能源化利用率不高。本文綜述了我國目前秸稈能源化利用所面臨的主要問題，包括技術(shù)因素和經(jīng)濟因素，同時展望了今后我國秸稈能源化利用的主要方向。 關(guān)鍵詞：秸稈；能源化；利用 Abstract: China"s straw is rich in resources, but the straw energy utilization rate is not high. This paper introduced the major issues of China straw energy fac

2、ing, including the technical and economic factors, and prospects of straw in the future energy utilization of the main directions. Key words: straw; energy; 中圖分類號：S216.2 文獻標(biāo)識碼：A文章編號：2095-2104202106-0020-02 引言 我國是農(nóng)業(yè)大國，每年產(chǎn)農(nóng)作物秸稈7億t以上【1】。2021年財政部表示，在保障適度還田和滿足飼料需求前提下，能源化利用應(yīng)作為我國剩余秸稈綜合利用的主要方向。今后國家將通過財政補貼及稅

3、收優(yōu)惠，引導(dǎo)農(nóng)民收集剩余秸稈。通過現(xiàn)代技術(shù)手段將其轉(zhuǎn)化為適應(yīng)現(xiàn)代社會需求的清潔能源，變廢為寶【2】。同時生物質(zhì)利用過程中SO2、NOX的排放較少，造成的空氣污染和酸雨現(xiàn)象會明顯降低。每利用1萬噸秸稈替代煤炭，將減少二氧化碳排放1.4萬t，二氧化硫排放40t，煙塵排放100t【3】。因此，秸稈是一種理想的清潔能源，開發(fā)利用秸稈對轉(zhuǎn)變能源結(jié)構(gòu)及環(huán)境保護都有巨大的現(xiàn)實和深遠(yuǎn)的社會意義。 1 我國農(nóng)作物秸稈資源概況 我國農(nóng)作物秸稈年產(chǎn)量有7億t左右，除局部作為造紙原料、炊事燃料、飼料肥料和秸稈還田之外，可作為能源用途的秸稈約4億t，折合1.8億t標(biāo)準(zhǔn)煤，可以轉(zhuǎn)化為1億t燃料酒精或5000萬t生物柴油。

4、到2021年秸稈總量將達(dá)7.26億t，相當(dāng)于5億t標(biāo)準(zhǔn)煤【4】。然而秸稈每年利用率缺乏10。因此，我國農(nóng)業(yè)秸稈資源具有巨大的應(yīng)用潛力。 2 秸稈利用所面臨的主要問題 2.1 技術(shù)因素 (1)秸稈體積密度和能量密度低，加上運輸、儲存費用都相對較高，這限制了大型電廠對秸稈能源的有效利用。提高秸稈的體積、能量密度是秸稈能源化利用的重要研究方向。目前采用的主要技術(shù)有打包、制作高壓成型塊或焦碳。 (2)纖維素含量高，不易粉碎以及加料設(shè)備易阻塞。針對這一系列的困難，應(yīng)開發(fā)大型、高效率的秸稈能源轉(zhuǎn)化利用技術(shù)，如秸稈的低溫?zé)峤饧泄?；熱解液化制生物油等?2.2 經(jīng)濟因素 秸稈資源分布分散，難以使用集中處理

5、技術(shù)，而分散處理技術(shù)效率較低，這也是目前秸稈大規(guī)模推廣使用的主要難題。同時秸稈生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換技術(shù)的商業(yè)化開展過程仍然面臨諸多障礙和問題。這些障礙和問題主要來自經(jīng)濟因素，例如液體生物油，它具有可再生、低污染等諸多優(yōu)點，但其本錢通常比礦物油高1O100%，且需要專用的燃料處理設(shè)備，這些因素在經(jīng)濟上的制約都阻礙了它的廣泛應(yīng)用。當(dāng)前秸稈能源化利用研究重點在于開發(fā)經(jīng)濟性合理的應(yīng)用技術(shù)與工藝。 3 秸稈能源化利用技術(shù)圖解 秸稈轉(zhuǎn)化利用圖解見圖1： 圖1 秸稈轉(zhuǎn)化利用圖解 固化成型技術(shù)原理是將經(jīng)過粉碎、具有一定粒度的秸稈，放入擠壓成型機中，在一定壓力和溫度的作用下制成棒狀、塊狀或粒狀物的加工工藝，成型后再采用

6、傳統(tǒng)的燃煤設(shè)備燃用【5】。秸稈氣化是通過秸稈的大分子結(jié)構(gòu)在高溫(700900)下與氣化劑(如空氣、氧氣或水蒸汽)反響，分解、斷裂或重整產(chǎn)生輕質(zhì)可燃?xì)怏w燃料。氣化后的產(chǎn)物是H2、CO和CH4等低分子烴類的可燃?xì)怏w【6】。催化熱解和共熱解技術(shù)原理是秸稈在反響器中完全缺氧或只提供有限氧和不加催化劑條件下，高溫分解為生物炭、生物油和可燃?xì)獾臒峄瘜W(xué)反響過程【7】。熱裂解工藝有以下3種類型：低溫慢速熱解(燒炭法)；常規(guī)熱解；快速熱解。秸稈熱化學(xué)轉(zhuǎn)化制生物原油或燃料油的高壓液化技術(shù)，一般在溫度為250400、壓力為520MPa的條件下進行，通常是在催化劑存在下轉(zhuǎn)化為液體燃料，作為汽車用燃料或進一步別離加工成

7、化工產(chǎn)品【8】。厭氧干發(fā)酵制沼氣技術(shù)原理是水稻、玉米、花生等農(nóng)作物秸稈作為原料，經(jīng)過粉碎并添加發(fā)酵菌劑做堆漚等預(yù)處理后，參加沼氣池進行厭氧發(fā)酵來生產(chǎn)沼氣和有機肥料。發(fā)酵制乙醇制備過程是先將秸稈碾碎，通過化學(xué)水解或催化酶作用將纖維素、半纖維素轉(zhuǎn)化成多糖，再用發(fā)酵劑將糖轉(zhuǎn)化為乙醇，得到乙醇體積分?jǐn)?shù)較低的產(chǎn)品，蒸餾除去水分和一些雜質(zhì)，最后濃縮的乙醇冷凝得到液體。 4 秸稈能源化利用展望 我國秸稈能源化研究取得的進展有目共睹，但很多研究成果尚在實驗階段，離普及推廣應(yīng)用為時甚遠(yuǎn)。產(chǎn)業(yè)化開展比擬快的將會是秸稈氣化(供氣、供熱、發(fā)電)，開發(fā)秸稈高效氣化裝置和燃?xì)鈨艋夹g(shù)，尤其是熱電聯(lián)供系統(tǒng)，將會引起人們的重

8、視。固化成型技術(shù)在我國開展比擬快，在已經(jīng)研究開發(fā)成功的棒狀和顆粒狀成型燃料生產(chǎn)技術(shù)根底上，將重點開發(fā)低能耗的成型技術(shù)和設(shè)備。今后我國將大力加強以下幾方面的研究：大中型高效沼氣和發(fā)電工程系統(tǒng)的研究；秸稈生產(chǎn)燃料酒精工藝與關(guān)鍵技術(shù)的研究(高效水解工藝與設(shè)備；高效纖維素水解酶的篩選和改造；先進的乙醇發(fā)酵與精制工藝和設(shè)備)；熱裂解液化開發(fā)燃料油的工藝和設(shè)備的研究；間接液化生產(chǎn)合成甲醇和其它副產(chǎn)物綜合利用技術(shù)的研究。 生物質(zhì)科研工作者是開展生物質(zhì)能源研究的主體，政策的傾向和制度的建立對其發(fā)揮自身作用起著關(guān)鍵作用，所以應(yīng)從政策與制度上給予支持。同時設(shè)立獎罰清楚的鼓勵機制，充分調(diào)動科研技術(shù)人員的科研積極性。

9、生物質(zhì)科研工作者應(yīng)轉(zhuǎn)變觀念，努力提高自身素質(zhì)，完善知識結(jié)構(gòu)，不斷提高解決生物質(zhì)科研工作問題的能力。 參考文獻： 【1】 楊立,張婷,王永澤,王金華. 不同秸稈厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣效果的比擬J. 可再生能源.2021,26(5):46. 【2】 國務(wù)院辦公廳關(guān)于加快推進農(nóng)作物秸稈綜合利用的意見國發(fā)辦2021105號 【3】 Xianyang Zeng, Yitai Ma, Lirong Ma. Utilization of straw in biomass energy in ChinaJ. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2007(11):976987. 【4】 趙軍,王述洋. 我國生物質(zhì)能資源與利用J. 太陽能學(xué)報. 2021,29(1):90-95. 【5】 袁振宏,吳創(chuàng)之,馬隆龍,等編著. 生物質(zhì)能利用原理與技術(shù)M. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社, 2005:34. 【6】 吳創(chuàng)之,馬隆龍主編. 生物質(zhì)能現(xiàn)代化利用技術(shù)M. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社, 2003:50. 【7】 姚向君, 田宜水編著. 生物質(zhì)能資源清潔轉(zhuǎn)化利用技術(shù)M. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社, 2