廢棄秸稈轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)能源再利用的研究

摘 要 能源開發(fā)對(duì)我國的國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)以及社會(huì)的進(jìn)步具有十分重要的意義。當(dāng)前，隨著環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng)以及綠色能源口號(hào)的提出，用廢棄秸稈轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)能源再利用的研究受到了人們?cè)絹碓蕉嗟年P(guān)注。我國的秸稈資源十分豐富，將廢棄的秸稈轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)能源可以有效緩解我國能源緊缺的問題，但是由于技術(shù)因素以及經(jīng)濟(jì)因素的影響，我國的秸稈能源化的利用率不高。本文根據(jù)秸稈能源化利用存在的現(xiàn)狀、問題以及未來發(fā)展方向，對(duì)廢棄秸稈轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)能源再利用的課題進(jìn)行深入的研究與分析。

關(guān)鍵詞 秸稈；能源；再利用

中圖分類號(hào) TQ352 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1673-9671-（2012）112-0188-01

能源發(fā)展是國家國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，面對(duì)日益緊缺的石油、煤炭等能源，尋找綠色、環(huán)保、可再生的能源已經(jīng)成為各國普遍關(guān)注的課題。秸稈是一種具有多種用途的可再生的生物質(zhì)資源。研究發(fā)現(xiàn)，農(nóng)作物光合作用的產(chǎn)物一半以上都存儲(chǔ)于秸稈之中，每兩噸廢棄秸稈產(chǎn)生的熱值相當(dāng)于一噸標(biāo)準(zhǔn)煤產(chǎn)生的熱值，并且其再利用的過程中能夠達(dá)到二氧化碳的零排放。生物質(zhì)秸稈作為一種環(huán)?？稍偕木G色能源，已經(jīng)成為當(dāng)今世界上僅次于石油、煤炭、天然氣的第四大能源。因此，廢棄秸稈轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)能源的市場(chǎng)前景十分廣闊，對(duì)其再利用的研究勢(shì)必為能源利用行業(yè)帶來重大變革。

在我國，秸稈資源十分豐富，進(jìn)行廢棄秸稈轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)能源再利用的研究，一方面可以減少人們?nèi)紵斩捤斐傻沫h(huán)境污染，保護(hù)環(huán)境，使秸稈能夠得到很好的利用，提高資源利用效率；另一方面，不僅能夠變廢為寶，提高秸稈的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)還可以緩解我國能源緊張的問題，從而促進(jìn)我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

1 廢棄秸稈再利用的發(fā)展現(xiàn)狀

當(dāng)前，我國的秸稈資源很豐富，但是由于技術(shù)和經(jīng)濟(jì)等因素的影響，秸稈再利用的效率并不是很高。在農(nóng)村，人們一般將部分秸稈用于墊圈、喂養(yǎng)牲畜以及堆漚肥，其它大部分秸稈都作燃料燒掉。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展以及省柴節(jié)煤技術(shù)的推廣，再加上燃煤和液化氣的廣泛普及，用作燃料的秸稈也大大減少。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國農(nóng)作物秸稈年產(chǎn)量有七億噸左右，用作炊事燃料、造紙?jiān)?、飼料肥料、秸稈還田以及其它用途的不足10%，大量富余的秸稈資源中，可作為生物質(zhì)能源原料的秸稈大約有四億噸，這就為我國的廢棄秸稈轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)能源再利用提供了基本原料保證。所以說，我國農(nóng)業(yè)秸稈轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)能源具有巨大的發(fā)展前景。

從二十世紀(jì)八十年代開始，我國秸稈轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)能源再利用技術(shù)發(fā)展迅速，秸稈生物質(zhì)能源發(fā)電的從無到有，燃料乙醇產(chǎn)量迅速增長，沼氣建設(shè)的加快以及生物柴油困境的突破，都為廢棄秸稈再利用指明了發(fā)展方向。

2 秸稈能源再利用存在的問題

當(dāng)前，我國的秸稈轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)能源再利用過程中存在著許多問題。根據(jù)對(duì)秸稈資源再利用現(xiàn)狀的研究發(fā)現(xiàn)，影響秸稈資源再利用的主要因素來自技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩個(gè)方面，秸稈資源再利用的效率不高，經(jīng)濟(jì)效益低下已經(jīng)成為秸稈轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)能源再利用的阻礙。

一方面是秸稈轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)能源再利用的技術(shù)存在不足。由于秸稈堆積密度和能量密度比較低，使得運(yùn)輸以及儲(chǔ)存的費(fèi)用比較高，成為了大型電廠等工業(yè)企業(yè)對(duì)秸稈能源有效利用的阻礙。此外，由于秸稈的纖維素含量比較高，不易粉碎，容易使加料設(shè)備造成阻塞，也增加了秸稈資源再利用的難度。另一方面是來自經(jīng)濟(jì)因素方面的影響。我國的秸稈資源分布比較分散，難以進(jìn)行集中處理，而分散處理效率較低且成本較高，這是當(dāng)前秸稈資源難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模推廣使用的主要問題。同時(shí)由于秸稈轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)能源的技術(shù)復(fù)雜且發(fā)展程度比較低，使得秸稈再利用的成本比較高。例如秸稈資源轉(zhuǎn)化制成的汽油、柴油等生物油，雖然它具有可再生、低污染等諸多優(yōu)點(diǎn)，但是其成本比礦物油要高許多，并且還需要專用的燃料設(shè)備進(jìn)行處理。這些技術(shù)和經(jīng)濟(jì)因素的制約都阻礙了秸稈資源的再利用 。

3 未來廢棄秸稈轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)能源再利用的發(fā)展方向或途徑

用廢棄秸稈轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)能源具有十分廣闊的發(fā)展前景。根據(jù)對(duì)其再利用 問題及現(xiàn)狀的研究，未來廢棄秸稈轉(zhuǎn)為生物質(zhì)能源再利用的發(fā)展方向或途徑主要有以下三個(gè)方面：

3.1 秸稈轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)能源——燃?xì)?/p>

廢棄秸稈轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)能源再利用中的一個(gè)重要方向就是將秸稈轉(zhuǎn)化為燃?xì)膺M(jìn)行的再利用。秸稈燃?xì)饩褪侵竿ㄟ^密閉缺氧，利用沼氣技術(shù)以及熱解氣化技術(shù)將廢棄秸稈轉(zhuǎn)化成的一種可燃?xì)怏w，這種氣體是一種綠色環(huán)保的清潔能源。在這個(gè)轉(zhuǎn)化過程中用到的沼氣技術(shù)和熱解氣化技術(shù)對(duì)秸稈資源轉(zhuǎn)化再利用具有十分重要的意義。其中沼氣技術(shù)可以分為干法和濕法兩種發(fā)酵工藝，它能夠?qū)⒔斩掁D(zhuǎn)化為沼氣能源，從而減少煤炭的使用。同時(shí)秸稈產(chǎn)生沼氣的殘?jiān)梢援?dāng)成有機(jī)肥進(jìn)行使用，減少化學(xué)肥料的使用，有效的保護(hù)環(huán)境。而熱解氣化技術(shù)就是所謂的秸稈氣化技術(shù)。它的主要原理就是秸稈在氣化反應(yīng)器中，通過氧氣不足條件下發(fā)生的部分燃燒為氣化吸熱提供能量，產(chǎn)生熱解氣化反應(yīng)，以此來促進(jìn)可燃?xì)怏w的轉(zhuǎn)化形成。我們要對(duì)其不斷進(jìn)行優(yōu)化，以此來降低秸稈燃?xì)獾脑靸r(jià)，使秸稈燃?xì)獾靡酝茝V。這兩種技術(shù)對(duì)秸稈燃?xì)獾陌l(fā)展具有十分重要的意義。

3.2 秸稈能源再利用——發(fā)電

利用廢棄秸稈進(jìn)行發(fā)電，就是一種將農(nóng)作物秸稈資源作為主要燃料進(jìn)行發(fā)電的方式，它包括秸稈燃燒發(fā)電和秸稈氣化發(fā)電兩個(gè)方面。

秸稈燃燒發(fā)電就是指在不產(chǎn)生二次污染的前提下，通過秸稈處理系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行集中焚燒處理，利用秸稈燃燒產(chǎn)生的熱能進(jìn)行發(fā)電的一種形式。秸稈燃燒發(fā)電能夠有效的對(duì)我國煤炭燃燒發(fā)電的結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，從而緩解我國煤炭資源緊缺的局面，減少煤炭燃燒發(fā)電造成的環(huán)境污染。同時(shí)通過對(duì)秸稈的回收發(fā)電，可以提高農(nóng)民的收入，使秸稈變廢為寶。而秸稈氣化發(fā)電就是將其轉(zhuǎn)化為高品位的燃料氣，通過這些燃料氣推動(dòng)燃?xì)廨啓C(jī)或者內(nèi)燃機(jī)進(jìn)行發(fā)電。在進(jìn)行秸稈氣化發(fā)電的過程中，要注意氣體的凈化。秸稈在氣化爐中轉(zhuǎn)化的氣體燃料存在一定雜質(zhì)，將這些雜質(zhì)去除可以有效保證燃?xì)獍l(fā)電設(shè)備的正常運(yùn)行。秸稈氣化發(fā)電不僅可以有效解決秸稈燃燒效率低以及分布比較分散的問題，同時(shí)可以降低環(huán)境污染，使燃?xì)獍l(fā)電設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊的優(yōu)點(diǎn)得以充分發(fā)揮。

3.3 廢棄秸稈轉(zhuǎn)化制造汽油、柴油

石油資源的日益緊缺導(dǎo)致國際原油價(jià)格不斷上升，人們迫切尋找可進(jìn)行替代的能源。因此，廢棄秸稈轉(zhuǎn)化的生物質(zhì)汽油和柴油受到了人們?cè)絹碓蕉嗟难芯颗c關(guān)注。在催化劑的作用下，利用秸稈碳水化合物以及木質(zhì)素原有化學(xué)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，通過對(duì)反應(yīng)條件的調(diào)控，可以使其形成高活性的自由基，從而使高分子得以重新組合，實(shí)現(xiàn)汽油以及柴油餾分的制備。這種技術(shù)使得秸稈轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)汽油、柴油得以實(shí)現(xiàn)，為石油和化工行業(yè)的發(fā)展注入了新的動(dòng)力。所以廢棄秸稈轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)汽油、柴油對(duì)我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有十分重要的意義，能夠?qū)崿F(xiàn)我國可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略思想。

總而言之，我國必須要加強(qiáng)對(duì)秸稈高效利用技術(shù)，包括直接燃燒技術(shù)與設(shè)備的研究，進(jìn)行集約化綜合新技術(shù)的開發(fā)，以此來降低秸稈資源再利用的技術(shù)難度和成本，提高其利用的效率和經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)秸稈資源再利用的可持續(xù)發(fā)展。用廢棄秸稈轉(zhuǎn)化的生物質(zhì)能源是一種可再生的清潔環(huán)保能源，通過對(duì)秸稈能源化再利用的研究，可以有效的對(duì)我國的能源結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，從而減輕我國能源緊缺的壓力，降低二氧化碳等溫室氣體的排放，提高環(huán)境質(zhì)量，使秸稈資源再利用能夠?yàn)槲覈膰窠?jīng)濟(jì)發(fā)展做出突出貢獻(xiàn)。

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