第一篇:秸秆利用
秸秆焚烧屡禁不止的原因及对策
农水四班 110204042陈斌
摘要:近年来,秸秆焚烧屡禁不止,造成大气污染,威胁飞机降落,影响车辆行驶。因而,政府采取了秸秆禁烧的措施,想办法提高秸秆的综合利用率。虽然取得了不少成效,但目前焚烧秸秆行为依然很严重,并且利用率依然很低。随着农村经济的进一步发展,农民生活水平的再次提高,秸秆变成“废物”的区域越来越扩大,需要从根本上解决秸秆处理问题。
关键词:秸秆禁烧、环境、疏导、秸秆还田、秸秆气化
每年夏收、秋收时节,网上都会有各级政府部门的关于秸秆禁烧的新闻,今年徐州两镇长甚至因为秸秆禁烧不力被停职。由此,我们可以感到秸秆禁烧工作的重要性。但为什么以前没有禁止呢?为什么现在屡禁不止呢?
首先,我们要从秸秆的定义说起。秸秆是成熟农作物茎叶部分的总称。通常指小麦、水稻、玉米、薯类、油料、棉花、甘蔗和其他农作物在收获籽实后的剩余部分。我国是一个农业大国,农民对秸秆的利用有着悠久的历史。传统上,我国农民用秸秆烧火做饭、取暖、养殖、积肥还田。但近年来,随着农业水平的提高,作物秸秆总量大幅度增长,综合利用技术滞后。农民大都使用液化石油气或者煤球作为燃料。秸秆变得多余了,就被农民一把火给烧了。
但是焚烧秸秆会造成环境污染、影响交通,甚至还有可能引发火灾。其次,浪费资源。农作物光合作用的产物有一半以上存在于秸秆中。秸秆富含氮、磷、钾、钙、镁和有机质,是一种具有多用途的可再生的生物资源。所以,政府会让农民禁烧秸秆,而且将秸秆禁烧工作纳入干部考核。到夏收季节,市区乡村四级干部带着灭火器,实行包保责任制,24小时守在田间地头,市政府还补贴高温堆肥,补贴板材加工企业到田头收购农民秸秆,但实际效果并不尽如人意尽管如此,每年农作物收获时候,在田野和路旁,时常看到正在燃烧的秸秆升起滚滚浓烟。经过查阅一些资料和生活经验,我了解到其实农民也知道焚烧秸秆的害处,但“春争日,夏争时。”农民收了麦子,抢种秋粮,过去叫“双抢”,能早一个时辰把种子播下去,赶上一场透雨,秋收就多一分保障,农民最看重的还是沉甸甸的粮食。况且,农民还知道,秸秆焚烧以后,对农业生产还真有好处,草木灰有利于耕地疏松,增加了钾肥含量,烧死了虫卵和杂草籽种,减少了病虫草害,就这几项一亩地要减少成本开支二三十块钱。
所以,我觉得要想彻底解决焚烧秸秆的问题,需要我们站在农民的角度来思考这个问题。农民打一天工收入近百元,卖一百斤秸秆也就十块钱,“哪有那个闲工夫”,农民是最讲究实惠的,他们要算成本账。
首先,政府既要禁烧又要疏导,要更人性化些,多为农民着想,改变宣传方式。对屡教不改者先了解其情况,若是有意的,应给予相应的惩罚;若是无意的,应对其教育,让他们明白焚烧秸秆的坏处。但更重要的是,政府要拿出专项资金,在机械研发推广、实际操作环节发挥实实在在的主导作用。同时,对实行粉碎还田地区的农民,给予一定补贴,提高农民的积极性。积极鼓励秸秆的新型利用。要出台有关税收、贷款、奖励方面的政策,加强行政推动和重视市场开发相结合,支持有关企业和院校进行秸秆综合利用的研发及成果转化。还要加大规划,避免因分散经营、重复建设带来的不经济。
现在,有许多处理秸秆的方法,比如:1.秸秆还田。将秸秆发酵后施于农田中,或者将秸秆粉碎埋于农田中进行自然发酵,从而达到改善土壤的目的。目前,国内已生产出若干种机械化秸秆还田设备,并在一些地区应用。然而,秸秆还田存在很大的局限性。我国的人多耕地少,耕地不能采取轮作休耕制,而是一季接一季的耕种,将未发酵的干枯秸秆埋于农田中,没有发酵的时间,没腐烂的秸秆不但起不到肥田作用,反而影响作物出苗率。所以,这种做法不是最好的解决办法。
2.秸秆气化当燃料或者转变成生物油当燃料。把秸秆放在气化炉中不完全燃烧,获得以CO为主的低热值可燃气,供农民生活用气。或者把秸秆放在热解炉中进行隔绝空气干馏,获得以CH4、H2为主的中热值可燃气,供农民生活用气,同时获得人造木炭和木焦油等工业产品。还可以将秸秆气化获得可燃气,再通过燃气发电机发电。前不久,中科大研究人员将木屑、稻壳、玉米秆和棉花秆等多种原料进行热解液化和再加工,可变废为宝,将它们转化为生物油,其中木屑产油率60%以上,秸秆产油率50%以上,生物油热值16~18兆焦/千克。但目前所采取的在农村建设供100~200户管道燃气的秸秆气化系统,存在设备资金、运营亏损、安全管理、村镇建设等方面的问题。所以,也不是最可行的办法。至于转换为生物油,量毕竟是少的,实现产业化还需要很长一段时间。
鉴于此,我想提出一些不同的建议,希望对秸秆禁烧有所帮助。1.建设大型有机肥料生产厂
把秸秆粉碎,进行快速发酵制造有机肥料,是一项成熟的技术。如果在秸秆过剩地区建设年产10~50万t以秸秆为原料的有机肥料工厂,不但可以“消化”掉大量秸秆,同时可以获得可观的经济效益。在绿色食品越来越走俏的今天,有机肥料生产具有广阔的前景。
2.建设大型秸秆炭化工厂
如果在秸秆过剩地区建设年产碳10~50万t秸秆炭化厂,每年可“消化”35~165万t秸秆,同时可产中热值燃气0.3~1.2亿m3,可供中小城市居民用气;产木焦油3~15万t。
3.推广秸秆炭粉与化肥混合技术
把秸秆炭化获得炭粉,再将炭粉与化肥混合施于农田中,可减少化肥流失,提高化肥利用率,可使粮食增产。这是一项成熟的技术,不但“消化”大量秸秆,同时,减少化肥污染,提高粮食产量也是很明显的。
4.建设大型秸秆发电厂
不论是将秸秆粉碎进行喷粉燃烧发电,还是将秸秆压块燃烧发电,技术上是成熟的。如果在秸秆过剩地区建设一座20万kW秸秆发电厂,不但每年可“消化”掉180万t秸秆,而且还可获得可观的经济效益。5.开发秸秆类煤化应用技术
我国对煤炭的应用是很广泛的,特别是大工业生产中用量很大。如果秸秆类煤化应用,其消耗量是相当大的。类煤化应用方法很多,目前可以采取掺混方法,将秸秆固化、颗粒化、粉末化后,掺入相当的煤炭进行利用。曾有试验表明,将10%的秸秆粉掺入煤炭炼焦中,可增加煤气产量,焦炭无明显变化。
6.建设大型秸秆固化装置
将秸秆粉碎,在高压力下制成密度大于1.0的人造棒的技术是成熟的。如果在秸秆过剩地区建立大型秸秆固化装置,可把松散的秸秆制成类木棒,便于保存,便于运输,便于进入大工业中利用。
关于秸秆收集和运输问题,只要形成了大规模应用,收集和运输也将随之形成专业化行业。我国煤炭的运输半径在800km以上,且在运输中易产生粉尘污染。而秸秆的运输半径比煤的要少,且不会产生污染。
参考文献及资料:[1].《南阳市农作物综合利用实施意见》2008.10
[2].邱红.我国农作物秸秆的利用现状及特点[J].农机使用与维修,2009,1,102-104.[3].南方都市报.2012-6-13 [4].中国新闻网.2012-6-19 [5].腾讯新闻网.2012-10-10
第二篇:秸秆利用现状
秸秆就其物质属性来说,是属于很好的可利用物质,从古至今,被广泛利用,可归纳为“五料”,即燃料、饲料、肥料、基料、原材料。
1.作燃料,是秸秆的主要用途。目前,就全国来说,秸秆仍然主要用于作燃料,占全国秸秆产量的50%以上,秸秆作燃料,仍然以直接燃烧为主,烟熏火燎,不卫生,能源利用率仅为13%。近几年出现了秸秆气化技术,通过对秸秆不完全燃烧或干馏,获得可燃气作燃料。也有将秸秆通过生物发酵产生沼气作燃料。这些生物质能转化技术可提高能源利用2~4倍,但应用很少。
2.秸秆做饲料,历史悠久。虽然随着农业机械化程度提高,耕畜减少。农用化肥被广泛利用后,传统的沤肥逐渐减少了。近些年来,在秸秆大量过剩的地区出现了秸秆还田。即把秸秆粉碎撒入田间。目前,做肥料所消耗的秸秆量占全国秸秆产生量15%左右。
3.秸秆做基料,目前主要用于养植食用菌,也有用于蚯蚓养殖和无土栽培的基床,基料所消耗的秸秆量微乎其微。
4.秸秆作原材料,主要用于造纸。还有少量用于制帘栅、餐盒、包装板、隔音板、保温材料、人造炭、活性炭等。用作化工原料就更少了,作原材料所消耗的秸秆量仅占全国产生量3%左右。
三、解决“秸秆焚烧问题”的出路
从秸秆的“五料”用途上看,要解决“秸秆焚烧问题”,只能在“作燃料”、“作肥料”上加大力度,因为这“两料”用量大。
1.秸秆气化做燃料
出现“秸秆焚烧问题”后,有关部门力图采取生物质能转化技术,提高燃料质量,从而提高使用秸秆作燃料的积极性。从“七·五”开始,国家有关部门加大了这方面的工作力度,相继建立了几百个秸秆气化示范点,其工艺路线可归纳为三种。第一种是空气氧化气化法,即把秸秆放在气化炉中不完全燃烧,获得以CO为主的低热值可燃气,供农民生活用气。第二种是干馏热解法,即把秸秆放在热解炉中进行隔绝空气干馏,获得以CH4、H2为主的中热值可燃气,供农民生活用气,同时获得人造木炭和木焦油等工业产品。第三种是气化发电法,即将秸秆气化获得可燃气,再通过燃气发电机发电。
秸秆气化技术是一种很好的生物质能转化技术,不失其为“消化”秸秆的好方法。然而,目前所采取的在农村建设供100~200户管道燃气的秸秆气化系统,存在很多问题,也解决不了“秸秆焚烧问题”。存在的主要问题如下:
1)用秸秆制造燃气与用煤制造煤气,在本质上是没有区别的。一个城市能否建设煤气供应系统,不是取决于有原料否,而是取决于该城市的经济发展状况,财政收入情况,市民的文化物质水平的高低等因素。在农村建设人工燃气管道供应系统,也是由这些因素所决定的。就全国农村来看,仍属于温饱型的,有些地区尚达不到温饱型。在一个相当长的历史时期,农村不可能大面积推广管道化秸秆气化工程。
2)经过对农村调查发现,农民有吃、穿保证之后,随着收入的提高,希望改善的生活条件顺序为房屋、电、自来水、电视、电话、交通工具、燃料。可见,燃料排在最后。这说明,就广大农村来说,目前对管道燃气的需求没达到相当的迫切程度。没有农民自身的积极性,靠国家补贴在农村建设管道燃气是不可取的。
3)由于财力有限,国家补贴也有限,目前所建的秸秆气化供气系统投资都偏低,隐患很多。可以说,在全国所建设的几百个秸秆气化站所制订的部门标准、地方标准,使其气化系统“合法化”,然而,降低了上百年总结出来的技术标准,只能是“削足适履”。隐患不除,事故将不断出现,不可能长期运行。
4)秸秆气化提高了能源利用率,如果用秸秆气化代替直接燃烧秸秆,不但不能“消化”掉秸秆,反而会增加秸秆过剩。再说,建设旨在为农民供气的秸秆气化系统,每户每年有2t
秸秆足够了,一个200户的气化站,每年也不过消耗400t秸秆,与大量过剩的秸秆相比太少了。
5)除了采取干馏热解法建设较大规模的秸秆气化供气系统可以做到微利运行外,所有氧化法气化系统都是没有经济效益的,既便是工程建成了,维修资金、运行亏损、安全管理等问题都解决不了。从目前已建立的几百个秸秆气化站看,基本上都是“国家补贴一部分投资,村里筹集一些资金,建成供气一段时间,不挣钱就停了下来”。
6)管道燃气的建设,是百年大计,必须与村镇建设规划一起考虑。目前农民分散居住,建设管道燃气系统是短期行为。我国耕地少、人口多,未来农村居住点必然是向集中型发展,有研究表明,30年后的中国农村居住点将不少于2000户。
2.秸秆还田
将秸秆发酵后施于农田中,或者将秸秆粉碎埋于农田中进行自然发酵,都是改善土壤,保证土壤中有机质的好措施。目前,国内已生产出若干种机械化秸秆还田设备,并在一些地区应用。然而,秸秆还田存在很大的局限性。我国的人多耕地少,耕地不能采取轮作休耕制,而是一季接一季地耕种,将未发酵的干枯秸秆埋于农田中,没有发酵的时间,没腐烂的秸秆不但起不到肥田作用,反而影响作物出苗率。
四、解决“秸秆焚烧问题”的建议
1.建设大型有机肥料生产厂
把秸秆粉碎,进行快速发酵制造有机肥料,是一项成熟的技术。如果在秸秆过剩地区建设年产10~50万t以秸秆为原料的有机肥料工厂,不但可以“消化”掉大量秸秆,同时可以获得可观的经济效益。在绿色食品越来越走俏的今天,有机肥料生产具有广阔的前景。
2.建设大型秸秆炭化工厂
如果在秸秆过剩地区建设年产炭10~50万t秸秆炭化厂,每年可“消化”35~165万t秸秆,同时可产中热值燃气0.3~1.2亿m3,可供中小城市居民用气;产木焦油3~15万t。
3.推广秸秆炭粉与化肥混合技术
把秸秆炭化获得炭粉,再将炭粉与化肥混合施于农田中,可减少化肥流失,提高化肥利用率,可使粮食增产。这是一项成熟的技术,不但“消化”大量秸秆,同时,减少化肥污染,提高粮食产量也是很明显的。
4.建设大型秸秆发电厂
不论是将秸秆粉碎进行喷粉燃烧发电,还是将秸秆压块燃烧发电,技术上是成熟的。如果在秸秆过剩地区建设一座20万kW秸秆发电厂,不但每年可“消化”掉180万t秸秆,而且还可获得可观的经济效益。
5.开发秸秆类煤化应用技术
我国对煤炭的应用是很广泛的,特别是大工业生产中用量很大。如果秸秆类煤化应用,其消耗量是相当大的。类煤化应用方法很多,目前可以采取掺混方法,将秸秆固化、颗粒化、粉沫化后,掺入相当的煤炭进行利用。曾有试验表明,将10%的秸秆粉掺入煤炭炼焦中,可增加煤气产量,焦炭无明显变化。
6.建设大型秸秆固化装置
将秸秆粉碎,在高压力下制成密度大于1.0的人造棒的技术是成熟的。如果在秸秆过剩地区建立大型秸秆固化装置,可把松散的秸秆制成类木棒,便于保存,便于运输,便于进入大工业中利用。
关于秸秆收集和运输问题,只要形成了大规模应用,收集和运输也将随之形成专业化行业。我国煤炭的运输半径在800km以上,且在运输中易产生粉尘污染。而秸秆的运输半径比煤小得多,且不会产生污染
第三篇:秸秆利用情况调研报告
泾川县农作物秸秆综合利用情况
调 查 报 告
市农牧局:
根据平农函[2013]90文件精神,我们抽组县畜牧中心和乡镇
工作站共21人,对全县秸秆资源利用情况逐乡(镇)进行了专题调查,现将调查情况报告如下:
一、全县农区秸秆资源利用及畜牧发展现状:
1、秸秆资源利用现状:
经调查,2012年全县秸秆总产量为 28.66万吨。其中小麦秸
产量9.32万吨;玉米秸15.75万吨;豆类秸秆总产量0.96万吨;其它秸秆 2.63万吨。
2.秸秆综合利用情况:
2012年全县青贮氨化饲草11.66万吨,直接铡喂秸秆4.5万吨,秸秆利用率达到 56.4 %。
3、草食畜饲养现状:
截止2012年底,全县牛羊饲养总量达到20.88万头(只),2007年牧业产值完成 4.03亿元。人均牧业纯收入完成542.35元。
二、主要做法:
一是强化了宣传导向,引导农户发展畜牧饲草产业。县委、县政府高度重视草畜产业开发工作,多次召开全县草畜产业开发工作专题会议,对畜牧饲草产业的快速发展起到了强有力的推动作用。为了解决群众的思想认识问题,转变陈旧保守观念,各乡(镇)普遍采取“走出去,请进来”的方法,积极加大宣传引导力度,党原乡组织各村党支部书记、村主任和部分乡干部赴宁夏灵武市、中卫县和我省的临洮县、定西县考察学习了畜牧产业示范基地;丰台、芮丰、泾明、城关、窑店等乡(镇)都组织村社干
部、养殖大户赴县内外参观学习,让养殖户现身说法,辐射带动。县委、县政府主要领导和分管领导经常性地调研草畜产业发展中存在的困难和问题,多次召开办公会议研究制定产业发展优惠政策,协调金融部门落实贷款。
二是制定了优惠政策,扶持农户规模化开发。产业开发中,为了使产业发展由零星分散向规模化、集约化发展,县、乡、村千方百计在政策上予以倾斜。党原乡研究制定了《党原乡养殖业临时用地管理办法》和示范园区建设优惠政策,对进入园区发展养殖业的农户一律免征三年土地管理费和土地租赁费,统一配套水、电、路;在棚舍建设上,乡、村两级组织共同负责,投资部分机砖,协调部分贷款,止目前,共划拔规模化养殖区13处16.3万平方米,为养殖户从农行、信用社等部门协调贷款600多万元,无偿提供建棚用砖400多万块。埋压自来水管道5750米。芮丰乡采取为每个养殖户无偿提供建棚用地,每户划拨2—5亩草地,每户协调落实贷款1.18万元,统一销赊建棚机砖,通电、通水、通路、通话、通电视等扶持政策,在百烟村、三十梁村集中建办了暖棚养牛亮点工程。王村镇仅2012年上半年用于畜牧饲草产业发展的贷款68万元,占全镇支农贷款的40%。其它各乡(镇)都采取了灵活多样的扶持发展措施,加快了畜牧饲草产业开发步伐。
三是增强了产销服务,解决了农户发展中的关键环节。为了提高畜牧产业在市场经济中的生命力和抗风险能力,抑制大起大落,各乡(镇)从规模养殖本身挖潜力,走产供销一体化的路子,尤其注重在“销”字上作文章下功夫,党原、窑店等乡(镇)组织具有经济头脑、市场信息灵、善经营的群众成立养殖协会,在宁夏、兰州、西安、内蒙等地设立养殖市场信息网36个,指导贩运和养殖。全县新增黄牛冻配改良点4个,畜禽防疫服务站4个,饲料、药品、笼具等销售点6个,为全县畜牧养殖提供产前、产中、产后服务,推动全县畜牧养殖整体发展。
三、存在的困难和问题
1、畜禽养殖规模总量不足。从农户养殖的微观分析,户均养殖数量较小,养殖类型多,专业化生产程度不高。从全县客观分析,畜禽饲养总量没有大的突破,没有形成真正意义上的批量生产。
2、产业发展基础相对薄弱。饲草资源总量不足,直接限制了畜禽饲养规模的进一步扩张。全县饲草理论载畜量约70万个羊单位。目前已达到60多万个羊单位,稍遇干旱影响,饲草料缺乏问题明显凸现出来。
3、结构调整缺乏产业支撑。以开发饲草为主,进行种植业结构调整,缺乏养殖产业规模批量的生产转化;以养殖品种的更新换代,进行畜牧业结构调整,缺乏龙头企业和市场空间的支撑。
4、思想认识上有一定的误区。一是投资上主要靠国家投资扶持和贷款,没有真正形成农户自觉自筹资金投资发展的新机制。二是在种草上,以零星远山耕地种草为主,一部分乡(镇)还没有把种草作为产业来开发,规模化程度不高。
5、龙头企业辐射带动能力不强,产业链条短。现有畜产品产加销企业普遍存在起点不高,机制不活,经营规模小,经济实力弱等问题,产加销相互脱节,产业发展“肠梗阻”现象严重,尚未形成风险共担,利益共享的新机制,产业链相互分离,一些企业仍处于停产、半停产状态,窑店镇肉兔养殖由于没有龙头企业拉动,兔肉贮藏困难,呈现下滑萎缩趋势。
四、几点建议
1、提高认识,统一思想,扩张畜牧饲草产业规模总量。
首先要解决好认识问题。各乡(镇)都应把种草工作作为夯实畜牧业发展基础,培植新的经济增长点,实现农业可持续发展,调整优化农业内部结构的一件大事来对待,提上重要议事日程,通过算帐对比,加大对群众的宣传,按照商品型草畜业的思路,引导群众在满足养畜的基础上,尽快把草产业做大做强。其次要加强组织领导。指定专人负责,纳入目标管理,逐级建立健全目标管理责任制,做到领导到位,责任到位,措施到位,一级抓一级,抓到工作真正落实。再次要抓点示范培育典型。通过典型示范,让农民看到前景和希望,带动草产业规模化发展。坚持扩张总量与优化品质并举,提高质量和提升效益并重,提高畜牧业发展的集约化、专业化程度。
2、探索发展机制,制定优惠政策,扶持草食畜牧业发展。⑴建立畜牧饲草产业开发扶持政策。严格执行国家关于畜牧企业和饲料工业企业的有关优惠政策,按照谁开发、谁管理、谁受益的原则,鼓励养殖大户租赁、承包、开发荒山荒坡、荒沟荒滩,连片集中种植优质牧草,对种草大户除享受县上的扶持政策外,各乡(镇)可以采取以奖代补的办法扶持发展。按照科学规划,便于管理,方便农户的原则,适当划拨规模养殖的圈舍临时用地,同时在法律服务,政策措施等方面创造良好的发展氛围。⑵建立协调服务机制。水利、电力等部门要千方百计协调解决规模养殖村的用电、用水问题,畜牧部门要充分发挥职能作用和技术优势,搞好技术指导和协调服务。工商税务部门要对畜牧企业优先审批发证,减少中间环节,搞好协调服务。⑶建立有效的资金投入机制。财政、农行、信用社等部门要充分发挥国家财政周转资金和金融贷款的扶持导向作用,调动农户投资的积极性,建立以农户投入为主体,金融贷款投入为补充的资金投入机制,从资金上予以倾斜扶持,加快畜牧饲草产业的开发步伐。
3、建办龙头企业、发展协会、培育品牌、切实抓好产业化经营。
⑴办成一批龙头企业。目前,龙头企业少,牵动力不强已成为全县畜牧产业化发展的瓶颈问题,各乡(镇)要面向市场,多方调研论证新上一批项目,党原、荔堡、玉都、芮丰、太平要在饲草料加工、畜禽屠宰、分级、加工、贮藏、贩运上办企业,在订单养殖上作文章,按照“公司+基地+农户”的形式,建立“风险共担,利益均沾”的利益分配新机制。
⑵发展一批产业协会。在规范完善现有协会的基础上,以畜禽防疫、饲料加工、畜禽贩运等环节为着力点,集中发展一批协会,以“协会+农户”、“公司+农户”、“中介组织+农户”的形式,带领养殖户创市场,办产业,培育一批产业开发的领头雁。
⑶申办注册一批品牌。借鉴党原陇新牧业有限公司的发展模式,优选一批畜产品及其加工产品进行商标注册,申报品牌和绿色产品认证,提高市场占有率,带动发展。
⑷建立一批网络。加强农业信息咨询服务体系建设,依托政府上网工程,建立县、乡两级农业综合服务网络,实现计算机联网,做好信息的收集,分析和开发研究,制做草畜产业网页,为农民提供及时准确的国内外市场信息,帮助农民群众搞好生产销售,在重点城市设立办事窗口,承担县内草畜产品推销及市场信息的收集发布,让养殖户在正确把握市场信息的基础上,有目地地调整生产结构,产出适销对路的产品。
4、推动科技创新,加速科技转化,加快草食畜牧业科技进步。⑴着力推广牧草丰产、草产品生产加工、草场保护及秸秆饲料加工调制等关键技术,注重牧草增产和生物等先进高新技术的应用;积极争取申报国家、省、市有关科研示范推广和建设项目,依靠项目的基础、辐射带动作用推进科技进步。
⑵大力推广南德温、利木辛、夏洛来、德国黄牛、安格斯等良种肉牛;长白、大约克、杜洛克等瘦肉型猪;波尔山羊等肉用羊。努力完成好北京优质高产奶牛的胚胎移植工作,使这项技术在我县快速普及推广,全面提高我县奶牛的品质。
⑶加强技术培训,培养多层次多规格的实用人才。在加大开展科技宣传与培训工作力度的同时,安排专业技术干部走出去,学习外地发展草食畜牧业的先进经验,提高专业技术人员指导新型养殖的技术能力,不断加强技术交流与协作,开展科技攻关,努力提升科技兴牧水平。
二○一三年十月二十一日
第四篇:秸秆利用与现状
雾霾来源之一秸秆的综合利用现状
摘要:我国是秸秆产量大国,合理利用秸秆资源对于保护环境、缓解能源危机、促进社会发展具有重要意义。本文介绍了我国秸秆综合利用的几种方式,以及各种利用方式存在的优缺点,为我国秸秆资源的合理利用提供了一些参考。
关键词:作物秸秆;综合利用;利用方式
引言
秸秆是农作物子实收获后剩余的茎秆和残留的叶片。我国是产秸秆大国,秸秆种类有近30种。秸秆中隐藏着巨大的资源,作物吸收的养分有将近一半会留在秸秆中。高利伟等[1]研究表明2006年中国作物秸秆资源数量超过7.6亿t,其中蕴含的氮(N)、磷(P2O5)、钾(K2O)养分资源数量分别达到776万t、249万t、1342万t。但是一直以来人们都没能充分合理的利用它,大量的秸秆被丢弃、焚烧,不仅浪费资源还造成环境污染。近年来随着化石能源的日益枯竭和环境条件的日益恶化,秸秆资源的综合利用成为人们日益关注的话题。
我国各类农作物秸秆资源的综合利用方式,可归纳为4个方面:肥料、饲料、燃料、其它。秸秆还田
1.1 秸秆还田的方式
一般来说,秸秆还田的方式主要有以下几种: 1.1.1秸秆机械化还田
农作物秸秆机械化还田技术就是利用秸秆粉碎机将摘穗后的小麦、水稻、玉米、大豆、油菜、高粱等农作物秸秆就地粉碎,均匀地抛洒在地表,随即耕翻入土,使之腐烂分解,达到大面积培肥地力的一项农机化适用技术。1.1.2堆沤还田
堆沤还田就是指将农作物的秸秆制成堆肥或者是沤肥等,等待农作物的秸秆发酵到一定的程度以后,再将其施入土壤之中。1.1.3过腹还田
过腹还田,顾名思义,就是指借助于牛、马、猪或者羊等这些常见的家畜作为特殊的“中介”,将小麦、玉米、水稻秸秆等进行简单如切割之类的处理之后,作为饲料喂给家畜,然后将这些家畜的粪便施入种有农作物的土壤之中。这种方式最大的优点优点就是省时、简单,而且也是目前发现的最为科学和最具生态性的秸秆还田方式。
1.2 秸秆还田的优缺点
秸秆还田具有一定的优势,但是如果在实际应用中不注意的话,效果可能不明显,甚至会对农作物造成不良影响。1.2.1对土壤肥力的影响
秸秆中含有氮、磷、钾、镁、钙及硫等元素,这些正是农作物生长所必需的营养元素。李继福[2]等研究表明,短期秸秆还田条件下,高钾和中钾土壤田块,秸秆还田钾素可不同程度地替代部分化学钾肥施用。张静[3]等研究表明, 玉米秸秆还田可以增加土壤有机质和缓解土壤氮流失。陈冬林[4]等研究表明,秸秆还田显著提高土壤有效磷和速效钾含量,对土壤碱解氮含量的提高体现在水稻生育后期。秸秆还田不均匀,易引发由秸秆转化来的微生物与农作物之间的争夺养分现象,应及时补充施加相应肥料。秸秆直接还田的时候,一定要适当补充施加氮肥和磷肥,以保证农作物幼苗的健康成长。1.2.2对土壤结构的影响
秸秆还田可以增加土壤的孔隙度,改良土壤结构。同时可形成地面覆盖,具有抑制土壤水分蒸发,储存降水和提高地温的作用。李传友[5]等研究表明,粉碎并氨化秸秆施入土壤后, 能显著降低耕层土壤的体积质量, 增加土壤孔隙度, 但对耕层以下土壤体积质量及孔隙度改善效果不明显。张鹏[6]等研究表明,在宁南半干旱区采用秸秆还田对提高土壤团聚体含量具有明显作用。田慎重[7]等研究表明,免耕秸秆还田措施能显著提高土壤的水稳性团聚体的比例和稳定性。秸秆翻压或者压碎还田以后,就会导致土壤松弛,土壤孔隙的大小不均匀,尤其以大孔隙居多。土壤孔隙的增大往往会导致种子与土壤间的接触减少,从而在很大程度上会影响到种子的发芽与生长,尤其会对农作物根系的生长产生影响,严重的话会出现吊根现象。
1.2.3对土壤中微生物的影响。
秸秆中含有大量的能源物质,还田后生物激增,土壤生物活性强度提高,接触酶活性可增加47%。随着微生物繁殖力的增强,生物固氮增加,碱性降低,促进了土壤的酸碱平衡,养分结构趋于合理。杨滨娟[8]等研究表明,秸秆还田配施化肥各处理能够增加根际土壤总细菌、放线菌、真菌、氨氧化细菌、好气 性自生固氮菌、亚硝酸细菌、磷细菌和好气性纤维素分解菌的数量。秸秆还田后,由于秸秆本身吸水和微生物分解吸水,会降低土壤含水量,因此要做好的秸秆还田后的水分补充工作。由于秸秆还田会在一定程度上增加土壤微生物的活性,这种活性的增加不仅会对农作物的生长发挥积极的效用,同时也会大大加快除草剂等在土壤中的降解速度,最终导致除草剂有效期的大大缩短。秸秆直接还田,秸秆中携带的虫卵、菌体、杂草种子等就会留在土壤里,导致杂草和病虫害的发生。秸秆作饲料
秸秆中的粗纤维含量高,粗蛋白、粗脂肪、糖类含量低,直接饲喂期消化率低且营养价值差。一般在饲喂动物前要进行一定的处理,一般的处理方式主要分为物理法、化学法和生物法。
2.1物理法 秸秆的物理处理主要是通过机械、水、热等的作用,使饲料变碎、变柔软,便于家畜咀嚼和采食,同时清除其中混杂的泥土、沙、石等物质。目前常用的物理方法主要有切碎与粉碎、浸泡、蒸煮、碾青等。随着农业机械化程度的增加,近年来利用机械压粒(压块)和热喷处理在秸秆上的应用越来越多。还看到一些利用辐射来处理秸秆的报道。然而, 利用物理方法将秸秆颗粒的减小, 加快了秸秆在动物肠胃通道内通过的速度, 以致动物肠胃没有足够的时间去 收秸秆中的养分, 造成秸秆中养分的白白流失。因此, 要在秸秆颗粒的大小与其通过动物肠胃的速度之间寻求平衡, 以使秸秆中的营养物质被动物高效吸收利用。而利用机械处理秸秆又会增加投入,在小型的养殖户中不适用。
2.2 化学法
秸秆的化学处理主要包括碱化处理、氨化处理等。2.2.1秸秆的碱化处理
碱化处理主要是利用碱性化合物处理秸秆,打开纤维素、半纤维素与木质素之间对碱不稳定的酯键,溶解半纤维素和一部分木质素,使纤维素膨胀,从而使瘤胃液易于渗入。这样处理,可以提高秸秆的适口性,增加家畜的采食量,同时也提高了秸秆的消化率和含水量。
常用的碱化剂有:熟石灰、KOH、NaOH、NaHCO3等。湿法碱处理需要大量的水冲洗,会造成养分流失。干法碱处理更易应用于实践,但处理的秸秆中钠离子含量高,家畜饮水量大,且排除的粪尿中含有大量钠离子会污染环境。2.2.2 秸秆的氨化处理
氨化可提高秸秆的消化率、营养价值和适口性。常用的氨化剂有:氨水、液态氨、尿素、硫酸铵、碳酸氢铵等。由于氨有毒, 饲喂前应充分挥发, 以免产生毒害作用。但挥发氨会造成氨的损失和一定的环境污染。
2.3 生物法
生物处理是利用乳酸菌、酵母菌等有益微生物和酶,在适宜的条件下,分解秸秆中难于被家畜消化吸收的部分,增加菌体蛋白、维生素及其它对家畜有益的物质,并软化秸秆,改善味道,提高适口性。张立霞[9]等研究表明,用合理的微生物组合处理玉米秸秆可以有效提高其利用率。秸秆的生物处理法主要包括青贮、酶解和微生物分解等。青贮除了具有上诉优点外,还可以解决饲料作物和牧草季节性生产与全年稳定供应的矛盾,在生产中已经得到广泛的应用。秸秆能源化
农作物秸秆纤维中的碳占绝大部分,主要粮食作物小麦、玉米等秸秆的含碳量约占 40 % 以上。秸秆中的碳使秸秆具有燃料价值,目前对秸秆这一特性的应用主要集中在如下方面。3.1 秸秆直接燃烧。
我国农村长期以来利用秸秆做生活燃料。直接燃烧具有经济方便、成本低廉、易于推广的特点,可以为中小型企业、政府机关、巾小学校等提供生产、生活热水和用于冬季供暖。秸秆还可以替代部分煤来发电。
3.2 秸秆气化。
秸秆气化是在气化炉内完成的。秸秆是由碳、氢、氧等元素组成,其中含有一定量的水分。当秸秆被燃烧后,随着温度的升高,燃烧产生的气体通过还原区赤热的炭层反应,转换成含CO、H2、CH4等组分的可燃气体。秸秆气化经济方便、清洁卫生,但也存在着投入较高、燃气热值偏低和燃气中氮气和焦油含量偏高等问题。
3.3 秸秆发酵制沼气。
秸秆发酵制沼是多种微生物在厌氧条件下,将秸秆降解成沼气,并产生副产沼液和沼渣的过程。沼气含有50%—70%的甲烷,为清洁燃料。秸秆可直接投入沼气池,也可用做牲畜饲料转化成粪便投进沼气池。秸秆发酵后的沼渣可以用作肥料,产生的沼气无色无味且抗爆性能好。但是前期需要先修筑沼气池,并且常常后期的维护也跟不上。
3.4 秸秆固化成型及炭化。
将秸秆粉碎后,送入成型机械中,在外力作用下,压缩成块状、棒状或颗粒状等需要的形状,即可直接用作燃料直接燃烧。也可再利用炭化炉将其进一步加工处理便成为具有一定机械强度的“生物煤”秸秆成型燃料。
秸秆固化成型燃料比重大、热值高,可替代部分煤炭。同时其硫含量低、灰分小且可再生,是一种清洁能源。其还具有体积小便于储存和运输,应用范围广等优点。但其缺点也很明显,生产设备价格高,配件使用寿命短,缺少专用高效户用炉具等。
3.5 秸秆液化。
秸秆液化是指通过物理、化学或生物学方法,使秸秆中的木质素、纤维素等转化为醇类、可燃性油或其他化工原料。根据生物质液化方式的不同,主要分为直接液化、高温高压液化、微波液化3种形式。
直接液化是指在中低温、高压并有催化剂参与情况下,将生物质转化为液体的热化学反应过程,通常有还原性气体参与反应。根据液化目的不同,可将直接液化细分为两大类: 一类是反应产物保留植物纤维原料的大分子结构,主要目的是制备天然高分子材料;另一类是破坏原料的大分子结构,将植物纤维原料转化成小分子后再加以利用,如生产乙醇等。高温高压液化是指在高压下发生热化学反应的过程,典型的液化工艺是在较高的压力和温度以及在催化剂存在下进行的。此方式需要消耗大量的能量,同时对设备耐压要求较高,目前研究较多的主要有秸秆制柴油等技术。
微波液化是指利用微波辐射使小分子极性物质产生物理效应,从而加速反应、改变反应机理或启通新的反应通道的一项技术。
秸秆液化优点明显,但缺点也同样显著。目前国内外对秸秆液化机理和数学模型的研究还很欠缺,秸秆预处理技术有待发展,高效催化剂的筛选方面有待提高,液化产物的分离、提纯技术有待发展。其它应用
秸秆除被用作肥料、饲料、燃料之外,还有很多其它用途,如用作工业原料、用作基料、用作生产和建筑材料等。
4.1工业原料。
秸秆用作工业原料,主要利用了如下几个原理。利用微生物分解秸秆中的纤维素等大分子物质,并转化成小分子物质再加以利用,如生产乙醇、丁二酸等物质;还可以利用微生物分解秸秆但保留秸秆中的大分子结构,如利用麦秆制聚氨酯多元醇和利用玉米秸秆制备高吸水树脂等;也可以直接利用秸秆中的纤维素等结构物质,如造纸等。
4.2用作基料。
将秸秆粉碎并添加其它原料可以作为部分微生物的营养基质。目前生产中最常见的是栽培食用菌。除此之外,秸秆还可以作为其它一些微生物的基料,王月明[10]等利用玉米秸秆制备饲用乳酸菌培养基。
4.3生产和建筑材料。
人类使用农业秸秆纤维建造房屋至少有上百年的历史,近年来随着人们环保意识的不断加强,秸秆作为生产和建筑材料应用再次被重视。传统的秸秆利用,一般作为墙体和屋面的建筑材料。现在对秸秆的利用方式更加多样,周定国[11]报道了关于稻秸人造板的一些问题,郑凤山[12]等进行了关于玉米秸秆制造刨花板的实验研究。这些秸秆人造板具有无醛环保的,但是也存在成本高、价格高的缺点。,可以制造无醛家具、建筑和室内装饰。陈海涛[13]等研究了秸秆纤维地膜覆盖栽培作物性能,发现秸秆纤维地膜覆盖栽培哈椒的植株高度和产量显著高于裸地,与传统塑料地膜无显著差异。李霞[14]等总结了秸秆绿色环保餐具与传统的一次性餐具的比较优势。无论是秸秆纤维地膜还是秸秆绿色环保餐具,都具有无毒无害、绿色环保、易被环境降解的优点,可减少生产和生活中白色污染的产生。结语
中国是世界第一秸秆大国,由于人们的认识不足和秸秆综合利用成本高等原因,我国的秸秆表现为过剩,造成秸秆的焚烧污染环境和资源浪费的现象。近年来随着人们对秸秆资源关注度的日益提高,我国的秸秆资源综合利用工作开始全面展开。随着工作的深入,我们一定会做到既有效利用资源,又保护好环境,实现经济和环境的双丰收。
参考文献
[1] 高利伟,马 林,张卫峰,等,中国作物秸秆养分资源数量估算及其利用状况[J].农业工程学报,2009,25(7):173-178.[2] 李继福,鲁剑巍,任 涛,等,稻田不同供钾能力条件下秸秆还田替代钾肥效果[J].中国农业科学,2014,47(2):292-302.[3] 张 静,温晓霞,廖允成,等,不同玉米秸秆还田量对土壤肥力及冬小麦产量的影响[J].植物营养与肥料学报.[4] 陈冬林,易镇邪,周文新,等,不同土壤耕作方式下秸秆还田量对晚稻土壤养分与微生物的影响[J].环境科学学报.[5] 李传友,杨立国,熊 波,等,秸秆还田方式对农田土壤结构及冬小麦产量的影响[J].中国生态农业学报.[6] 张 鹏,贾志宽,王 维,等,秸秆还田对宁南半干旱地区土壤团聚体特征的影响[J].中国农业科学,2012,45(8):1513-1520.[7] 田慎重,王 瑜,李 娜,等,耕作方式和秸秆还田对华北地区农田土壤水稳性团聚体分布及稳定性的影响[J].生态学报,2013,33(22):7116-7124.[8] 杨滨娟,黄国勤,钱海燕,等,秸秆还田配施化肥对土壤温度、根际微生物及酶活性的影响[J].土壤学报,2014,51(1):150-157.[9] 张立霞,屠
焰,李艳玲,等,不同微生物菌株及其组合处理对玉米秸秆瘤胃降解率的影响[J].动物营养学报2014,26(8).[10] 王月明,刘宇峰,张正海,等,玉米秸秆制备饲用乳酸菌培养基的研究[J].安徽农业科学,2015,23.[11] 周定国,关于稻秸秆人造板的几个问题[J].林产工业,2008,35(1):3-6.[12] 郑凤山,李月芬,丁占来,玉米秸秆制造刨花板的实验研究[J].人造板通讯,2002,12:9-10.[13] 陈海涛,张 颖,陈泓睿,等,秸秆纤维地膜覆盖栽培哈椒试验研究[J].东北农业大学学报,2014,45(11):1-6.
第五篇:秸秆利用现状及技术综述
秸秆利用现状及技术综述
一 秸秆利用现状.............................................................................................3 1.1 秸秆缘何成为雾霾“祸因”.......................................................................3 1.2 秸秆综合利用意义重大..........................................................................3 1.3 秸秆综合利用面临五大难题..................................................................4 1.4 内蒙古安兴萌正打造秸秆产业示范基地..............................................4 二 秸秆综合利用技术推广需因地制宜...............................................................4 三 河北省处理秸秆案例.......................................................................................7
3.1 肥料化利用..............................................................................................7 3.2 饲料化利用..............................................................................................8 3.3 能源化利用..............................................................................................9 3.4 秸秆生物化..............................................................................................9 四 技术要点.........................................................................................................10 4.1 粉粹还田技术........................................................................................10 4.1.1 容易出现的问题...................................................................10 4.1.2 技术要求......................................................................................10 1.1.3 在同一块田里是否可以进行秸秆连年还田..............................11 4.2 秸秆饲料技术........................................................................................11 4.2.1 秸秆物理处理技术......................................................................11 4.2.2 秸秆生物处理技术......................................................................11 4.2.3 秸秆化学处理技术......................................................................12 4.3 秸秆燃料技术........................................................................................12 4.3.1 秸秆致密成型技术......................................................................12 4.3.1.1 螺旋挤压式成型技术........................................................12 4.3.1.2 机械或液压活塞式压块成型技术....................................12 4.3.1.3 压辊碾压式颗粒成型技术................................................13 4.3.1.4 生物质致密成型技术存在的问题....................................13 4.3.2 秸秆燃气技术..............................................................................14 4.3.2.1 秸秆气化技术....................................................................14
3.2.2 秸秆沼气技术..............................................................................14 4.4 秸秆发电技术........................................................................................14 4.4.1 秸秆直燃发电技术......................................................................14 4.4.2 秸秆气化发电技术......................................................................15
秸秆作为农业生产中的副产品和重要资源,秸秆资源化和商业化利用前景广阔。传统上的刀耕火种,秸秆焚烧和闲置现象在粮食主产区和沿海地带普遍存在,秸秆焚烧可以消灭一部分杂草种子和细菌虫卵,燃烧秸秆剩下的草木灰作为有机肥还可以有效增加地力。虽然国家及地方政府出台相关的法律文件,禁止秸秆焚烧,积极推广秸秆还田技术、过腹还田技术及食用菌栽培技术等,引导和扶持秸秆制板、秸秆发电、秸秆沼气等综合利用项目,但是,秸秆利用率低、产业链短、产业布局不合理等问题还远未解决。
一 秸秆利用现状
秸秆是宝贵的农业资源,有机质含量平均约为15%,还有氮、磷、钾、镁、钙及硫等多种农作物生长元素。目前我国每年生产秸秆6亿吨,含氮300多万吨,含磷70多万吨,含钾700多万吨,相当于我国目前化肥施用总量的四分之一以上,付之一炬实在可惜。
1.1 秸秆缘何成为雾霾“祸因”
中国循环经济与环境评估预测研究中心主任齐建国指出,过去农民收入水平低,秸秆是家庭能源的重要来源,用于做饭取暖。随着农民收入提高,秸秆越来越不适合直接作为家庭能源使用。“特别是工业化和城市化的发展使得从事农业生产的青壮年劳动力越来越少,对于留在农村的中老年人来说,把大量秸秆收集起来运输回家是一件既苦又累的事。一把火烧掉,既省力又肥田。这是秸秆焚烧屡禁不止的主要原因。”
1.2 秸秆综合利用意义重大
在农业部科教司司长唐珂看来,农作物秸秆综合利用,事关保护耕地、林地、治理农业面源污染、防治大气污染,转变农业发展方式和农业可持续发展意义重大。据他介绍,我国每年产生相当于8、9亿吨的秸秆,相当于2亿吨粮食的营养价值。所以说做好秸秆的综合利用就等于找回来了农业的另一半。随着我国粮食产区十一连增的历史性成就,秸秆的收集量也在逐年增加。目前全国每年约有20%的秸秆在农村腐烂或焚烧,没得到有效利用。据专家测算,如果这2亿吨的秸秆得到充分的循环利用,相当于增加了20%左右的耕地、淡水和其它农业投入品等资源,相当于现有农业经济系统增值20%。多年的实践经验表明,推动秸秆肥料化、饲料化、原料化、基料化、燃料化五料化利用,既有利于培育农村经济新增长点,促进农业增产农民增收,又有利于缓解农业资源约束,转变发展方式,既是防治农村面源污染,推进大气污染防治的重要途径,又是改善农村生态环境建设生态文明的重要内容,意义重大。
近几年来,为了解决秸秆焚烧问题,各地在政府的支持下,研究开发了多种秸秆处理和循环利用的新技术。目前,我国循环利用了40%以上的各种秸秆,有的地区,如安徽阜南,秸秆回收加工成新型能源、制成有机肥、生产食用菌等,秸秆利用企业按照用途享受政府给予补贴、税收减免等优惠,使得该地区秸秆综合利用率接近100%。
秸秆利用得好,一方面能够在很大程度上减轻农村环境污染,改变脏乱差面貌,对正在开展的农村环境整治起到有力的促进作用。另一方面,将秸秆加工成饲料转化为清洁能源,变废为宝,对转变农牧业发展方式和推进农村牧区生态文明建设都将产生重要作用。
1.3 秸秆综合利用面临五大难题
2014年全国秸秆的综合利率用达到78%,比上年提高2个百分点。在充分肯定成绩的同时,也要看到在推进秸秆综合利用规模化、产业化、市场化方面禁止露天焚烧,实现疏赌结合等方面还存在一些亟待解决的问题。
一是秸秆回田还田成本高。根据农业部对八省市区的调研测算,秸秆还田的成本大约为单季作物纯收入的9-15%,回田是指就地堆放不包括长距离的运输,回田的总成本在15-30%。秸秆还田的总成本约占当季作物纯收入的24-45%,加上秸秆集中收集的时间短、储存的时间长、占用场地大,进一步增加了秸秆利用的成本。
二是缺乏科学的还田标准。目前部分地区普遍存在秸秆还多少、多久还、还什么等技术标准和方法不明确的问题,实际操作过程中凭感觉靠经验现象比较普遍。
三是贮存难,秸秆收集具有很强的季节性,要维持企业的正常运转,必须有一定的贮存量,但秸秆比重轻,体积大,堆入的存贮场占用土地较多,且秸秆收获后仍处于后鲜期,在打包、堆垛后极易发热、霉变,还需进行防雨、防潮、防火和防雷等设施建设,投资成本和维护费用高,储存风险很大。
四是成功的商业模式较少。收集秸秆成本高、启动资金缺乏、政府扶持力度不够等因素影响,目前可推广可持续的秸秆利用商业模式较少,龙关企业带动作用明显不足。
五是扶持政策不完善。从国家层面看全国至今还没有出台秸秆综合利用的相关法律,也没有制定规范化的剂量和补贴标准,个别出台标准政策的省市补贴标准明显偏低,基层普遍反映,国家对秸秆收储运体系建设亟待刺激用地、用电、税收和信贷几方面的体制政策。
1.4 内蒙古安兴萌正打造秸秆产业示范基地
兴安盟是革命老区,原生态保存完好,绿色农牧业资源特别富集,现有耕地面积1641万亩,农作物秸秆总产量约1100余万吨。兴安盟2014年开始推进秸秆产业化,累计投资近1.5亿元,建设村级秸秆加工厂230余家,并引进中农绿能、赤峰元易等10余家从事秸秆转化的企业,初步形成了秸秆颗粒机械制造、燃料炉具制造、秸秆制瓦、秸秆制天然气、秸秆生产有机肥等产业链。通过两年来的示范宣传推广,试用秸秆产品的农民亲身体验到秸秆燃料的充足热量、秸秆饲料的育肥成效、秸秆还田的真正好处,秸秆利用形成了良好的发展态势。
二 秸秆综合利用技术推广需因地制宜(专访中国循环经济与环境评估预测研究中心主任齐建国)
目前,秸秆处理主要技术有秸秆肥料化技术、秸秆饲料化技术、秸秆发酵以及沼肥技术、秸秆炭气油联产技术、秸秆成型燃料技术、秸秆发电技术和秸秆热裂解技术、秸秆纤维素燃料乙醇技术、秸秆气化甲醇二甲醚技术和秸秆材料利用技术等。12月1日,国家发展改革委会同农业部发布了《秸秆综合利用技术目录(2014)》(下称《目录》),指导各地推广使用实用成熟的秸秆综合利用技术,推动秸秆综合利用产业化发展,以确保实现“到2015年秸秆综合利用率超过80%”目标任务。那么,此次《目录》中的19项技术是否适应全国推广?推广时有没有困难?带着这些问题,中国经济导报记者采访了中国循环经济与环境评估预测研究中心主任齐建国。
技术性文件加快推动秸秆综合利用力度
中国经济导报:此次发布的《目录》有何意义?
齐建国:多年来,随着农民生活水平的提高,农作物秸秆已经从重要的农民家庭能源来源变为农业废弃物,导致农民在土地换季节耕种之前为了清理土地而直接在农田里随意焚烧秸秆的现象十分普遍,成为大气污染,特别是雾霾形成的重要原因之一。实际上,农作物秸秆是非常宝贵的资源,可以通过肥料化、饲料化、原料化、燃料化、基料化等多种途径进行综合利用,既可以产生一定的经济效益,又可以防止焚烧造成的环境污染。为此,2008年,国务院办公厅专门印发《关于加快推进农作物秸秆综合利用的意见》(国办发[2008]105号)。国家《“十二五”经济社会发展规划纲要》、《国家循环经济发展战略及近期行动计划》等规划中都对秸秆综合利用提出了量化目标,要求到2015年农作物秸秆综合利用率达到80%。近几年,全国各地政府都把秸秆禁烧作为一项重要工作来抓,采取了多种行政管理措施,监管和引导秸秆综合利用,同时也采取了一系列经济手段,例如,对秸秆的收集运输、综合利用给予财政补贴,对焚烧秸秆的行为进行行政处理和经济处罚。这些措施对减少随意焚烧和提高综合利用率起到了很大的促进作用,大大提升了秸秆综合利用效率。根据农业部的评估,2012年我国秸秆综合利用率达到74.1%。2103和2014年没有全面评估的数据公布。但是,从现实情况看,秸秆综合利用的体制机制尚不稳定,焚烧秸秆的现象仍然时有发生。2014年即将过去,实现2015年秸秆综合利用率达到80%的目标仅剩明年一年了。因此,实现目标任务依然不容乐观。国家发展改革委办公厅和农业部办公厅发布的《目录》,目的是加快推进成熟的秸秆综合利用技术,指导广大农村的秸秆综合利用企业,运用成熟技术和有关标准,以便多渠道、多途径加快提高秸秆综合利用的效率,确保实现目标。
中国经济导报:与之前发布的关于秸秆综合利用的文件相比,有哪些不同的地方?此次目录中,有没有哪些技术是之前没有的?
齐建国:过去十几年,国务院办公厅、国家发展改革委、农业部、财政部、环保部等部门或联合或单独制定颁发了一系列关于秸秆综合利用的文件。例如,2008年7月27日,国务院办公厅颁布了《关于加快推进农作物秸秆综合利用的意见》,明确确定了到2015年我国秸秆综合利用率达到80%的目标。为了贯彻落实该《意见》,国家发展改革委和农业部于2009年发布了《关于编制秸秆综合利用规划的指导意见》,2011年11月19日国家发展改革委、农
业部、财政部在各地报送的“十二五”秸秆综合利用规划基础上,制定并发布了国家《“十二五”农作物秸秆综合利用实施方案》,2013年5月14日国家发展改革委、农业部和国家环境保护部又发布了关于加强农作物秸秆综合利用和禁烧工作的通知。这些文件都对加强秸秆综合利用和禁烧工作做出了系统的规划和部署,并就促进秸秆综合利用提出了方式方法和政策性意见,对一些技术路线做出了说明。相比之下,此次目录是技术性文件,是在对过去多年进行的秸秆综合利用技术和试点进行总结的基础上,较为全面地提出了秸秆综合利用的原理和优化技术路径,适用范围和相关技术标准规范等。对各地秸秆综合利用企业有较强的技术指导性作用。技术目录中列出的19种技术都是经过实践检验的成熟技术,并没有出现前所未有的新技术。高投入技术推广还需扶持
中国经济导报:这些技术分为哪几类?每个类型有何特点?
齐建国:这次两部委联合发布的秸秆综合利用技术目录中的19种技术可分为秸秆肥料化、饲料化、原材料化、能源化(燃料化)、基料化五大类。但基料化主要指秸秆用于制食用菌的基料,也就是制食用菌的原材料,因此可以归纳为原材料化利用。其中秸秆肥料化技术包括前四项技术,即直接粉碎还田、发酵腐化还田、直接沤制还田、生物反应技术。饲料化技术包括秸秆青(黄)储存直接作为饲料利用技术、经过氨化处理作为饲料利用,或经过粉碎压块或揉搓软化后作为饲料利用。原材料化是将秸秆作为各种原料和材料进行利用的技术,包括作为原料制作建材、造纸、化工原料、食品药品等原材料。能源燃料化是通过将秸秆压制成高密度的实体替代煤炭,制沼气和复合燃气,制燃料乙醇、制草炭等,作为燃料回收其内涵的化学能量。这些技术有些可以延伸转化集成利用。例如,利用秸秆制燃气所剩余的草炭渣屑是良好的有机肥料草炭肥的原料,草炭肥是园林和农业种植业所需要的高级有机肥料。秸秆制沼气所产沼液本身是秸秆沼气化利用菌种,可以在生产过程中循环利用,同时也可以将其深加工复配成生物液体肥料。
中国经济导报:这些技术中,哪些技术的技术和资金门槛比较低?哪些技术性价比比较高?
齐建国:这些技术中,秸秆直接粉碎还田、直接沤制有机肥和发酵制造有机肥、直接燃料化利用等技术和资金门槛都较低,很容易在实践中直接推广利用。很多地区都是采取这种直接利用的方式。包括日本,多数秸秆也是通过粉碎直接还田的方式利用。但门槛较低也就意味着经济效益相对较低。相比之下,把秸秆用于制造建材、用于食品和药品原材料、制造液体乙醇燃料、制造天然气燃气等技术和资金门槛较高,需要相对复杂的工艺技术设备和设施,高水平的技术人才和管理人才和较大的投资规模,但高级化综合利用相对经济效益会较高。值得提出的是,秸秆综合利用的关键之一是秸秆的回收和运输。随着劳动力成本的提高,秸秆收集和运输的成本占综合利用的成本比例不断提高,致使秸秆综合利用的经济效益总体上不高。因此,不管哪种技术,要真正能够在市场经济条件下取得正常的投资效率,获得正常的投资回报,都需要政府给予一定的财政补贴和其他优惠政策支持,才能吸引农民积极配
合,积极参与秸秆的综合回收利用。相比之下,用秸秆作为食用菌生产的基料,生产高品质的菌类,例如姬松茸菌、鸡腿菇等的技术性价比比较高。但利用秸秆制造食用菌必须严把食品安全关,保证秸秆中的农药残留和重金属达到食品安全指标。例如,制造食用菌大多需棉籽壳作为辅料,但我国的棉花种植农药使用强度很大,导致棉籽壳中农药残留严重超标,致使食用菌的农药残留也超标。这就需要政府帮助建立农药残留检验检测,对农民进行技术普及和培训,确保所使用的秸秆等原材料符合食品卫生标准。同样,利用秸秆制造原色纸,经济效益会更高,但技术复杂,投资规模大,对污水治理要求高,技术和资金门槛很高。目前国内只有山东泉林纸业具有成熟的高水平技术。推广这样的技术,需要政府采取相应的优惠政策扶持。政府支持依旧是重点
中国经济导报:这些技术推广起来有没有难度?
齐建国:这些技术推广起来的难度是不同的,各个地区需要结合各地的实际,确定秸秆综合利用的最优技术路径,以实现成本最小化,经济效益和环境效益最大化。例如,北方干燥地区的麦秸秆、玉米秸秆等较多,这些秸秆较为适合利用工厂化制造高级食用菌。一些地方利用麦秸、玉米秸秆等制造草腐菌类姬松茸食用菌,具有较高的经济效益和社会效益。因为姬松茸蘑菇的葡聚多糖含量比普通菌类高一倍以上、具有很强的保健价值,能提高人体免疫功能,市场价值高。而像豆秸、红薯秧、花生秸秆等,因粗蛋白含量较高,更适合粉碎后直接作为养牛饲料。
由于我国农村地区普遍处于技术信息和市场信息相对封闭的状态,特别是很多农村地区没有规模型的龙头企业,存在人才和资金的双缺口,技术密集度高和资金需求相对较大的技术推广起来难度仍然较大,技术和资金门槛越高的技术推广起来难度也就越大。例如,利用秸秆制造草浆原色纸,经济效益高,但投资大,对技术人才要求高,推广起来难度很大。由于秸秆的综合利用具有明显的社会环境效益,各级政府应该针对当地实际情况,有组织地进行技术培训和普及,大力培育具有规模效益的秸秆综合利用企业,并安排专项资金予以支持。
三 河北省处理秸秆案例
入夏时节正是华北平原抢种抢收的季节,目前夏种夏收已经接近尾声。今年河北夏收农作物秸秆生态利用率达95%以上,比全国平均水平高出近20%。如此高的利用率是怎么得来的?
肥料化利用、饲料化利用、能源化利用、生物化利用四大途径,共同构成了河北秸秆生态利用的一个完整模式。2013年河北的秸秆利用量为5130万吨,综合利用率为83%,处于全国领先地位。其中,肥料化利用占44.5%,饲料化利用占42.9%,能源化利用占4.6%,生物化利用占7.1%。
3.1 肥料化利用
促进土地保墒增产
6月15日中午,在河北粮食大县藁城兴安镇张村北街村的麦地中,种粮大户龚破碗正品尝着秸秆还田的“甜头”。去年他通过流转拿到150亩土地,全部种上了优质小麦。丰收后,老龚开始着手播种红薯,得知村里在推广秸秆还田,就主动加入了机械化粉碎的阵营。
因为是农机操作,一亩地30元钱的成本价,150亩的承包地要一次性付出4500元,不过龚破碗直言很值得。“往年种红薯,都要先刨掉这些麦茬才能播种,大热天,苦得很。现在承包的土地面积大了,只有机械化才能确保赶上农时。通过秸秆还田,还能使土地肥力增加,防止土地板结,每亩地增加三五百斤红薯,如果每斤红薯能卖一元,十几亩地的增长效益就相当于秸秆还田的支出了。”
正是出于对农作物秸秆有机质价值的充分认识,河北高度重视秸秆还田工作。2000年至2004年,河北投入3900万元,用于对大型拖拉机和秸秆还田机购置补贴。2004年以后,国家在全国实施了农业机械购置综合补贴制度,河北使用秸秆粉碎还田机11.16万台,秸秆打捆机1200台,稻麦联合收获机、玉米联合收获机10.14万台,青饲料收获机械4100台,完成小麦、玉米机械化秸秆粉碎还田面积约5111万亩;其中小麦机械化秸秆还田率达到90%以上,玉米机械化秸秆还田率达到53%以上,相当于为全省节约了20万吨以上化肥,增加200万吨左右的粮食产量。
3.2 饲料化利用
支撑农民畜牧养殖
“养上一头牛,吃饭不用愁。养上两头牛,盖起小洋楼。养上三头牛,富得要流油。”这是记者在河北行唐县采访秸秆养牛时听到的顺口溜,这个县有110多个奶牛规模养殖场,近2万头奶牛,主要以全县20万亩玉米秸秆做成的青贮原料为饲料。每到玉米收获季节,各养殖场就以每公斤1毛钱左右的价格现款收购玉米秸秆,经过紧急加工后青贮起来作为一年的饲料,全县光靠玉米秸秆就可增收4000多万元。
秸秆是天然的养殖饲料,以玉米秸秆为例,其碳水化合物含量达到30%以上,还有2%到4%的蛋白质和0.5%到1%的脂肪。特别是经青贮、黄贮、氨化及糖化等手段处理之后,实际利用率和营养价值率还要进一步提高。
河北作为农业大省,依托丰富的秸秆资源,大力发展畜牧业。通过青贮、黄贮、压块、打捆和微贮等方式,2013年全省共加工秸秆饲料2280万吨,相当于节约饲料粮429.89万吨,全省共养殖牛、羊、驴等达到千万头以上,其中仅奶、肉牛养殖就达743.4万头。除此之外,农作物秸秆通过“过腹还田”产生了大量的肥料,年产有机肥8132.3万吨,相当于119.97万标吨化肥的肥效,如以每标吨化肥增产1.5吨粮食计算,可增产180万吨粮食。
根据河北省畜牧部门对全省11市40多个县的调查,正常年景农民养一头肉牛收益近1000元左右,养一只肉羊年收入在200元左右,而养一头奶牛年收入约在4000元左右。以一亩地400元的收益为标准,农民养两只肉羊与种一亩粮食收入相当,养一头肉牛相当于种2.5亩粮
食,而养一头奶牛至少相当于种10多亩粮食的收入,可见秸秆养畜确实是农民增收的重要途径。
3.3 能源化利用
促进农村节能减排
秸秆最常见的用途是燃料。每吨秸秆能够产生热量3000多大卡,虽然发热量不及标准煤,但具有易燃、低烟、无硫、少灰粉的优势,因此秸秆的能源化利用是农村节能减排的一个有效途径。
河北省狠抓农作物秸秆能源化工程。2013年,将其列入农村面貌改造提升行动、大气污染防治行动和农村节能减排的重要工作内容;今年又投入3.5亿元专项资金扶持推进该项工程,采取企业“全产业链”模式、小型设备压块模式、秸秆沼气联户供气等模式,并要求在一年内秸秆能源化利用达到30万户。
在唐山市滦县响塘镇研山新村农民李明友家,记者看到主人在燃气炉上拨动开关,蓝色火苗立即窜出,一会儿就把一整壶凉水烧开。主人告诉记者,他们用的是村里统一规划建设的供气工程管网输送到家里的燃气。用这个气,花费虽然比燃煤高一些,但家里不再烟熏火燎,变得更干净了。
李明友家所用的气就是农作物秸秆通过厌氧发酵产生的沼气,这来源于该县秸秆沼气联户供气项目,这个项目建成于2010年,年消耗玉米秸秆1.3万吨,日产沼气4500立方米,沼渣0.3万吨。沼气通过管网供研山新村6000户居民生活用能。该县决定在气站原有基础上进一步扩大规模,建设二期、三期项目。
在乐亭县庞东村,农民洪泰祥指着院内一台四四方方的铁炉子说,这是自家购买的用来燃烧秸秆压块的生物质直燃炉。“俺用玉米秸秆置换了两吨多秸秆压块,用作冬天取暖的燃料,比以前买煤烧能省七八百块呢!”该县相关负责人告诉记者,目前全县共建成秸秆压块站点35处,配套秸秆压块机35台,配套生物质直燃炉具5000余台,使得1.2万吨农作物秸秆实现了新能源转化。
3.4 秸秆生物化
增加食用菌原料来源
秸秆“本领大”,除了以上三种方式外,还有一种用途就是栽培食用菌。
河北省平泉县是全省最大的食用菌生产基地,采取“龙头企业+加盟园区+产业工人”经营模式,引导农民发展食用菌产业。目前,全县食用菌生产加工及流通企业达40余家,建成食用菌专业合作社300多家,综合利用秸秆50万吨;共开发出8大系列100余种产品,产品除供应国内60多个大中城市外,还远销美国、日本、新加坡等15个国家和地区。2012年全县食用菌生产总量达到35万吨,实现产值35亿元。
七家岱乡雹神庙村是平泉县生产双孢菇最早的村,记者采访时,恰逢村书记王常财带着农民制作双孢菇的培养基。他说,将农作物秸秆粉碎后,与牛粪按一定比例混合发酵,就成了菌种生长的基料,放置在合适环境中,蘑菇就长出来了。食用菌生产结束后,培养基废料还可作为有机肥直接还田。王常财说:“原来村里的秸秆柴草及畜禽粪便堆积如山,环境让人无比头疼,自从村里种起双孢菇,这两样废物都变成了抢手货,牛粪60元一方、玉米糊300元一吨,还得提前预订。”
到2013年底,河北共利用各种农作物秸秆360万吨栽培食用菌,品种发展到20多个,秸秆栽培食用菌的面积达25万亩,年产鲜菇约150万吨,年创产值90亿元,年获纯收益60亿元以上。预计到2015年,全省利用秸秆栽培食用菌面积将达30万亩,年转化棉秆、麦秸、玉米秸等500万吨,年产鲜菇200万吨,年产值120亿元,年获纯收益80亿元以上。
四 技术要点
4.1 粉粹还田技术
4.1.1 容易出现的问题
近几年,玉米秸秆还田技术逐步得到普及,但由于部分农民对这一技术掌握不够全面,耕作中出现了一些问题,产生负效应,具体表现在部分秸秆还田后的麦田出现出苗率低、苗黄、苗弱,甚至死苗现象,分析其原因主要有以下几个方面。
一是碳氮比失调。秸秆本身碳氮比为65~85∶1,而适宜微生物活动的碳氮比为25∶1,秸秆还田后土壤中氮素不足,使得微生物与作物争夺氮素,结果秸秆分解缓慢,麦苗因缺氮而黄化、苗弱,生长不良。解决办法:秸秆粉碎后,旋耕或耕地以前在粉碎的秸秆表面撒施氢铵50公斤或尿素20公斤,然后耕翻。
二是秸秆粉碎不符合要求。有的地块粉碎后的秸秆过长,其长度大于10厘米,不利于耕翻,影响播种。解决办法:使用大型秸秆粉碎机,因为大型秸秆粉碎机机器马力较大不仅粉碎的秸秆较碎,在旋耕时粉碎的秸秆与土壤搅和均匀,旋耕较深。
三是土壤大小孔隙比例不合理。秸秆还田后,使土壤变得过松,大孔隙过多,导致跑风,土壤与种子不能紧密接触,影响种子发芽生长,使小麦扎根不牢,甚至出现吊根。解决方法:适时镇压浇水。小麦播种后,晾晒一天,用石磙镇压,使土壤密实,消除大孔洞,大小孔隙比例合理,种子与土壤紧密接触,利于发芽扎根,可避免小麦吊根现象。
4.1.2 技术要求
要解决好五个问题。
一是秸秆还田的数量和时机。一般秸秆还田数量不宜过多,每亩还田300~400公斤为宜,否则耕翻难于覆盖。
二是秸秆粉碎的质量。适时粉粹,玉米秸秆粉粹的最佳时期是玉米成熟摘完穗后,秸秆呈绿色,含水率在30%以上时进行,此时秸秆易被粉粹和腐解,有利于释放其养分。秸秆粉碎(切
碎)长度应小于5~10厘米,勿超12厘米,留茬高度越低越好,撒施要均匀;粉碎秸秆的抛撒宽度以割幅同宽为好,正负在1米左右;秸秆破碎合格率大于90%;秸秆被土覆盖率大于75%;根茬清除率大于99.5%。每亩增施尿素6千克左右,结合深松耕作。
三是调整碳氮比。据研究,秸秆直接还田后,适宜秸秆腐烂的碳∶氮为20∶1~25∶1,而秸秆本身的碳氮比值都较高,玉米秸秆为53∶1。这样高的碳氮比在秸秆腐烂过程中就会出现反硝化作用,微生物吸收土壤中的速效氮素,把农作物所需要的速效氮素夺走,使幼苗发黄,生长缓慢,不利于培育壮苗。因此,在秸秆还田的同时,要配合施入氮素化肥,保持秸秆合理的碳氮比。一般每100公斤风干的秸秆掺入1公斤左右的纯氮比较合适。
四是深耕重耙。一般耕深20厘米以上,保证秸秆翻入地下并盖严。耕翻后还要用重型耙耙地,有条件的地方应及时浇塌墒水。
五是充分灌溉小麦播种前要浇足底墒水,以消除土壤架空,促进秸秆腐解。如果怕影响小麦适期播种,可在小麦播种后及时浇水,使种子与土壤紧密接触,保证发芽出苗。要浇好封冻水,沉实土壤,以缓解冻害。第2年春季结合追肥及时浇水,促进秸秆腐解,保证小麦正常生长发育需要的水分。
六是消灭病原体。带病的秸秆不能直接还田,否则夏季玉米易发生病害,这类秸秆应销毁或高温堆腐后再施用。
1.1.3 在同一块田里是否可以进行秸秆连年还田
一般在正常年景(非干旱和涝灾年)情况下,将每季作物秸秆残茬全部还田是可以的。多年的实践证明,连年秸秆还田,土壤肥力提高很快,作物生育、产量性状也得到显著改变,其增产效果有随还田年次增加而提高的明显趋势。
4.2 秸秆饲料技术
4.2.1 秸秆物理处理技术
单纯采用秸秆物理处理技术一般不能改善秸秆的消化利用率,但可以改善适口性,减少浪费。目前,秸秆广泛采用的物理处理技术主要有以下几种:一是粉碎饲料,即秸秆粉碎后与精料混合使用,可避免挑食、增加采食量,扩大饲料来源。二是颗粒饲料。粗饲料经粉碎与其他饲料配成平衡饲粮,然后制成颗粒,适口性好,营养平衡,粉尘减少,颗粒大小适宜,便于咀嚼,改善适口性,从而提高采食量。三是秸秆碾青。即将秸秆铺在地面上,厚度为30~40cm,上铺同样高度的青饲料,最上面再铺秸秆,然后用磙碾压,青饲料流出的汁液被上下两层秸秆吸收,经过该处理,可缩短青饲料晒制的时间,并提高粗饲料的适口性和营养价值。四是热喷饲料。将初步破碎或不经破碎的粗饲料装入压力罐内,用1470—1960kPa的压力,持续l一30rain,然后突然减至常压喷放,即可得热喷饲料。经该处理,可提高牛对粗饲料的采食量和有机物质消化率。
4.2.2 秸秆生物处理技术
即利用微生物在发酵过程中分解秸秆中的半纤维素、纤维素等,再连同菌体一同饲喂。
微贮对改善秸秆的营养价值,提高粗蛋白含量有一定效果。试验表明,经微贮后,秸秆干物质、粗纤维、有机物在体内的消化率可提高20%一40%。牛等草食性动物对微贮秸秆的采食速度和采食量也分别提高30%~40%和20%一40%。
4.2.3 秸秆化学处理技术
化学处理技术是利用化学试剂对粗饲料进行处理,使其内部化学结构发生改变,使其更易被瘤胃微生物所消化,主要有碱化法、氨化法、生物酶法等。碱化法:利用强碱液处理秸秆,破坏植物细胞壁及纤维素构架,释放出与之关联的营养物质。这种方法能够较大幅度地提高秸秆的消化率,但处理成本高,对环境污染严重。氨化法:利用液氮、尿素、碳氨和氨水等,在密闭的条件下对秸秆进行氨化处理。其优点是操作简便、成本低,可提供一定的氮素营养,能够明显地提高稿秆的消化率和粗蛋白水平,改善稿秆的适口性,提高采食量,对环境基本无污染。因此,氨化处理秸秆在世界范围内被广泛应用。生物酶法:该处理是利用自然界存在着的、能分解植物纤维素的微生物分泌的酶,来提高粗饲料的利用率的一种方法。通过筛选纤维素分解酶活性强的菌株进行发酵培养,分离出纤维素酶或将发酵产物连同培养基制成含酶添加剂,用来处理秸秆或加入日粮中饲喂,能有效地提高秸秆的利用率。
4.3 秸秆燃料技术
4.3.1 秸秆致密成型技术
秸秆致密成型燃料由于具有较高的压缩比,极大地方便秸秆资源的运输和储存,同时改善了秸秆原料的燃烧性能,提高了秸秆资源的利用效率。据统计,全国目前投入使用的生物质压缩成型设备约为1000台套,年产生物质成型燃料(不包括机制木炭)20万t左右。现已研制开发的秸秆成型技术按成型原理主要有3大类:螺旋挤压式成型技术,机械或液压活塞式压块成型技术和压辊辗压式颗粒成型技术(包括环模式和平模式)。
4.3.1.1 螺旋挤压式成型技术
螺旋挤压式成型技术是利用螺杆旋转为物料提供持续不断的推力,使物料被挤压进入模孔成型。其压力是沿着螺旋逐步建立的,而不像活塞式压块机那样是在某一个特定区域内建立的。采用该技术的加工设备按照螺杆形状和模板是否加带加热系统又可分为锥状螺旋压块机、模板带加热系统的圆柱状螺旋压块机和模板不带加热系统的圆柱状螺旋压块机3种。其主要适于加工木屑、稻壳、棉秆等木质生物质原料,成型燃料形状通常为直径40—80ram的空心或实心棒。
螺旋挤压式成型技术的优点是初期投资小、操作简单、运行平稳,其产品易于燃燃,并可进一步加工成机制木炭,提高其价值品位。其缺点是单位产品能耗高,一般为100~125kW·h/t;成型机部件寿命短,平均寿命仅有60—80h,连续化生产水平低。
4.3.1.2 机械或液压活塞式压块成型技术
机械或液压活塞式压块成型技术是通过活塞的往复运动将物料推人锥形孔后压实,并与前一次进入的物料粘附,然后经倒锥段逐步冷却膨胀,最后出模型成一定长度的圆柱棒。采
用该技术的设备按活塞驱动方式的不同,又可分为机械活塞式压块机和液压活塞式压块机两类。该技术对原料的适应性广,特别适合农作物秸秆的压缩成型,生产的圆柱状秸秆燃料棒直径一般为40—125mm,是一种高密度燃料,其体积热值与煤相当,环保性能远优于煤,可作为煤的替代燃料用于农村生活以及生产领域,多用于洗浴锅炉、温室大棚等供热锅炉燃料以及农户炊事燃料等。机械或液压活塞式压块成型技术的优点是生产成本低,对原料的粉碎要求低,原料粉碎粒度在l一100mm范围内均可压缩成型。其缺点是设备结构比较复杂,生产率不高。
4.3.1.3 压辊碾压式颗粒成型技术
压辊碾压式颗粒成型技术是利用滚动的压辊将均布在模板和压辊间的物料压入模孔中,使其受到挤压而成型。目前,常用的压辊碾压式成型设备主要有两类:一是环模压辊式颗粒成型机;二是平模压辊式颗粒成型机。与活塞式压块机冲压物料的速度相比,压辊碾压式颗粒成型机挤压物料的速度明显慢得多,物料中的空气有足够的时间逸出,不会产生“放炮”现象,原料密度对生产率的影响也较小。
环模辗压成型技术充分借鉴饲料机械的特点,自动化程度高,单机产量大,适于规模化和产业化发展,是今后生物质燃料产业的主流技术与工艺。但是该技术投资规模较大,环模、压辊易损件磨损严重,对稻草、麦草成型较为困难,目前广泛应用于以木屑、玉米和棉花秸秆为原料的生物质颗粒燃料生产。平模辗压成型技术由于压制室空间较大,可采用大直径压辊,因而能将诸如秸秆、稻壳、木屑等体积粗大、纤维较长的原料强行辗压粉碎后压制成粒,降低了对原料的粉碎度要求;对原料水分的适应性也较强,含水率15%一25%的物料都能被压缩成型。缺点是单机产量有限;所配辅助设备相比环模制粒多,相对电耗多于环模,受模具限制,产量低于环模机。
4.3.1.4 生物质致密成型技术存在的问题 一是成型机的问题
生物质成型机目前初具规模,但要真正实现产业化,还有一些技术障碍亟待解决。现在大部分机组可靠性能差,运行不平稳,易损件使用寿命太短,维修和更换不方便。
二是成型原料问题
生物质原料的特点是具有季节性、分散性,因此严重地影响了生物质致密成型燃料的工业化生产,根据中国特色,必须考虑生物质的收集半径。从收集范围考虑,生物质致密成型设备的生产率不宜过大。
三是配套设备问题
由于成型机对原料的粒度和含水率要求较高,而成型设备自动化低,粉碎、干燥、进料和包装设备没有配套生产线,工作时原料往往达不到生产要求。
4.3.2 秸秆燃气技术
4.3.2.1 秸秆气化技术。
秸秆气化技术是以秸秆为原料,经过热解和还原反应后生成可燃性气体。这种气体是一种混合燃气,含有一氧化碳氢气、甲烷等,亦称生物质气。生产的可燃气体净化后,通过管网送到农户家中,供炊事、采暖燃用。
秸秆气化技术自20世纪80年代以来,在我国迅速兴起和发展,取得了一定的成绩。但是,秸秆气化
技术也与其它新兴技术一样,经过了发展与完善的过程。秸秆气化技术应用初期,技术上存在焦油含量高以及设备配置不尽合理的问题;管理上缺乏有效的监管,多个企业一哄而上,造成市场竞争无序;用户主要是农民缺乏良好的秸秆气化操作与维护的培训。这些原因致使不少已建成的气化示范工程停运,造成了严重影响,不少人否定该项技术,生物质气化陷入低谷。经过2001—2005年国家相关部门与从事生物质
气化技术研究和推广的企事业单位以及广大科技人员的共同努力,深入研究、总结和改进,生物质气化技术现目前已日趋成熟,重新显现出强大的生命力。据调查,国内已建成村级集中供气项目560多处。
3.2.2 秸秆沼气技术
开发秸秆沼气新能源,不但能够大批量消化农村剩余秸秆,改变农民传统的炊事用能方式,提高农民生活质量,而且沼液沼渣可以作为肥料直接还田或生产配合饲料,有利于实现秸秆资源的多层次利用和农业生态系统的良性循环。
目前以秸秆为主要原料来生产沼气,大多采用干法发酵技术。干法发酵技术自身耗能低,冬季仅耗用自身产生的能量10%一15%(湿法要耗用30%左右的能量,在北方寒冷地区冬季甚至会达到45%),因而更适合在北方寒冷地区的推广使用。我国从20世纪80年代开始户用沼气干法发酵技术的研究,1988年研究出能自动排料的沼气干法发酵装置和相应的半连续干法发酵工艺。由于干法沼气发酵技术在产气质量、耗能、耗水及后期剩余物处理上都优于传统的湿法沼气发酵技术,所以目前在推广应用户用沼气干法发酵技术的同时,也加快了对干法发酵沼气工程技术的研发。
4.4 秸秆发电技术
4.4.1 秸秆直燃发电技术
秸秆是一种很好的清洁可再生能源,2t秸秆的热值就相当于lt标准煤,其平均含硫量只有3.8%o,而煤的平均含硫量约达1%。秸秆直燃发电技术就是通过在高温高压锅炉中直接燃烧经过预加工的秸秆产生热能,再进一步转化为电能。
目前国内的秸秆直燃发电厂,主要是国能生物发电有限公司通过在国内独家引进国际先进的生物质能直燃发电技术并投资建设的。目前,国能生物发电有限公司已核准项目29个,已并网发电项目5个,在建项目10余个,对促进我国丰富的生物质资源开发,加快推进中国
可再生能源产业发展具有重要作用。
目前秸秆直燃发电在完全燃烧以及废弃物处理方面的技术都比较成熟,但是如何把秸秆从田间地头运输到工厂车间,却是一个难于解决的问题。此外,原来的收割机直接将秸秆粉碎覆盖在土地上。而现在需要将秸秆收集起来,这样不仅收割机,就连播种机都要随之变化,过去广泛使用的免耕覆盖播种机也需要进行适当调整。可以说,利用秸秆发电带来的是一次机械领域,乃至农业生产方式的大变革。
4.4.2 秸秆气化发电技术
该技术是运用秸秆燃气进行发电,利用大型循环流化床气化炉,建立秸秆气化站,使秸秆在气化炉中不完全燃烧,产生秸秆燃气。
秸秆气化发电技术有3种基本类型:内燃机/发电机机组,汽轮机/发电机机组和燃气轮机/发电机机组。早期的发电系统将前二者联合使用,即先用内燃机发电,再利用系统的余热生产蒸汽,推动汽轮机发电。但是由于内燃机发电效率较低,单机容量较小,应用受到一定限制。中等规模的生物质气化发电系统采用后两者联合使用,以燃气轮机发电系统的余热生产蒸汽,推动汽轮机做功发电。由于燃气轮机和汽轮机功率较大,两者联合发电效率较高。
秸秆气化发电技术虽已逐步成熟,但其产业化进程却困难重重。主要障碍:一是项目一次性投资较大,一般自用电企业或村庄很难担负起如此大的资金投人;二是以村为规模的小型秸秆气化发电项目未能有效地享受到国家相关电价补贴等扶持政策,并在电力并网等方面遇到较大的阻力。但从长远来看,秸秆发电仍是秸秆优化利用的最主要形式之一。随着《可再生能源法》和《可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法》等的出台,秸秆发电这项利国利民的产业,受到越来越多的人关注。