淺析當(dāng)前秸稈綜合利用的有效途徑

【摘 要】文章介紹了世界能源緊缺的局面，而通過秸稈的綜合利用，如生產(chǎn)飼料、生產(chǎn)燃?xì)?，利用焦油生產(chǎn)生物柴油等，能使過去的廢物成為可供人類利用的原料和資源。

【關(guān)鍵詞】能源；秸稈；綜合利用

0.引言

就地焚燒秸稈，不但是一種資源浪費(fèi)，同時(shí)燃燒產(chǎn)生的煙塵嚴(yán)重污染大氣環(huán)境，在山區(qū)，極易引發(fā)森林火災(zāi)，在平原地區(qū)，由于秸稈同時(shí)焚燒，引起漫天煙霧，曾引起飛機(jī)迷航，造成高壓輸電線路短路等重大安全事故。另外，曾有人研究將玉米桿、高粱桿等作為食草牲畜的飼料。在南方農(nóng)村，紅苕藤，稻草是耕牛越冬的飼料，但使用量很小，與秸稈產(chǎn)生量不成比例。

1.秸稈綜合利用途徑介紹

秸稈作為農(nóng)業(yè)廢物，處置不當(dāng)，不但浪費(fèi)資源，污染環(huán)境，引發(fā)森林火災(zāi)，還會(huì)造成安全事故。在當(dāng)今世界能源資源短缺，森林破壞嚴(yán)重，生態(tài)環(huán)境惡化的大背景下，對(duì)秸稈進(jìn)行資源化利用，變廢為寶，就顯得尤為重要。廣大科技工作者和企業(yè)在秸稈綜合利用方面，進(jìn)行了大量的探索，取得了大量的成果。

1.1農(nóng)村秸稈處理利用現(xiàn)狀

造紙?jiān)嫌心静?、楠竹、蘆葦、麥草、茅桿等，屬于秸稈類的只有麥草。由于造紙廠環(huán)境污染嚴(yán)重，小型造紙廠已全部關(guān)閉，新建小造紙廠已沒有可能，因此，受運(yùn)輸距離的限制，除赤壁市外，其他地區(qū)麥草不可能用于造紙。

1.2秸稈飼料

能夠作為食草家畜飼料的秸稈有玉米桿，花生桿和稻草，其來源廣、數(shù)量大，價(jià)格低，含有光合作用累積的一半以上的能量，作為非競(jìng)爭(zhēng)性的飼料資源，飼養(yǎng)牛、羊等食草動(dòng)物是可行的。

下面介紹幾種秸稈飼料的加工技術(shù)。

1.2.1 秸稈氨化技術(shù)

通過氨化可提高秸稈飼料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。目前國(guó)內(nèi)已研制出了專用秸稈氨化處理機(jī)械，這種機(jī)械通過搓擦與撞擊，將秸稈的粗大纖維縱向分解，并通過同步氨化處理劑的作用，使木質(zhì)素溶解，半纖維素水解和分解，以提高秸稈的可消化性。經(jīng)處理后的秸稈，干物質(zhì)和粗纖維消化率分別達(dá)到70%和 64.4%，牲畜采食量可提高 48%。飼喂氨化飼料時(shí)，應(yīng)注意開窖取料時(shí)，需要多少料就取多少料，取料后立即封嚴(yán)窖口，取出的料晾曬 1～2d 后方可飼喂家畜。

1.2.2秸稈熱噴技術(shù)

一種熱力效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)相結(jié)合的物理處理方法，可以使粗飼料適口性改善，使牲畜的進(jìn)食量增加。

原理是在水蒸洗作用下，使秸稈中 6.5%～12%的木質(zhì)素熔化，纖維素分子斷裂、分解。當(dāng)秸稈從蒸鍋中輸出時(shí)，由于突然降壓，形成噴爆（爆米花的原理），進(jìn)一步使纖維素細(xì)胞撕裂，細(xì)胞壁疏松，從而改變了粗纖維的整體結(jié)構(gòu)。秸稈經(jīng)熱噴處理后，質(zhì)地柔軟，味道芳香，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和利用價(jià)值大大提高。但目前該技術(shù)成本較高，推廣難度較大。

1.3 秸稈生產(chǎn)生物柴油、燃?xì)饧盎钚蕴?/p>

原理是首先將秸稈粉碎，在造粒機(jī)高壓的條件下造粒，以減少秸稈的不定型性和體積。然后將顆粒進(jìn)行高溫?zé)岱纸?，產(chǎn)生燃?xì)?、焦油和殘?jiān)岱纸庥钟袃煞N方法，一種是在有空氣條件下進(jìn)行不完全燃燒熱分解，另一種是在隔絕空氣條件下熱分解。

1.3.1 不完全燃燒熱分解生產(chǎn)燃?xì)?/p>

不完全燃燒熱分解的原理與水煤氣和半水煤氣的生產(chǎn)原理基本相同。將秸稈顆粒放入密閉反應(yīng)爐中點(diǎn)燃，再通入適量空氣，有機(jī)物在空氣作用下不完全燃燒分解，反應(yīng)爐內(nèi)因?yàn)槿紵饔脺囟妊杆偕?，有機(jī)物中的碳與空氣中的氧氣作用生成一氧化碳，部分有機(jī)物分解成小分子有機(jī)物而進(jìn)入燃?xì)庵?，一部分氫原子形成氫氣進(jìn)入燃?xì)庵小Ｒ虼?，燃?xì)獾闹饕煞菔?CO、H2、小分子有機(jī)物和 N2。燃?xì)鈴姆磻?yīng)爐中輸出時(shí)，分子量較大，常溫下呈液態(tài)的有機(jī)物，凝結(jié)成液態(tài)，形成焦油。經(jīng)分離焦油后的燃?xì)?，可以替代石油液化氣或者天然氣作為燃料直接使用。反?yīng)爐中的殘?jiān)鼮榈V物質(zhì)和少量沒有燃燒的碳，可以作為鉀肥使用，或用水浸法提取鉀肥后衛(wèi)生填埋。

該技術(shù)生產(chǎn)燃?xì)猓梢詫?shí)行工廠化生產(chǎn)，氣柜貯存，管道輸送到用戶，也可以使用小型氣化爐進(jìn)行單個(gè)家庭供氣。小型氣化爐存在的問題是焦油的收集和利用沒辦法進(jìn)行，只好直接排放，造成環(huán)境污染。另外就是秸稈造粒問題，一個(gè)家庭不可能購(gòu)買一臺(tái)造粒機(jī)。秸稈造粒最好采用商業(yè)化運(yùn)作才可行。如由某人或某公司購(gòu)買一臺(tái)移動(dòng)式造粒機(jī)，通過上門服務(wù)的方式，有償為農(nóng)民進(jìn)行秸稈造粒加工。不完全燃燒生產(chǎn)燃?xì)饧夹g(shù)適用于一切秸稈。

1.3.2 隔絕空氣熱解生產(chǎn)燃?xì)?/p>

將秸稈顆粒（也可以加工成棒狀）放入密閉熱解爐中，在爐外使用燃料間接加熱升溫，有機(jī)物在高溫條件下分解，有機(jī)物中的氧原子與碳原子反應(yīng)形成一氧化碳，木質(zhì)素、纖維素等高分子有機(jī)分解為小分子有機(jī)物和木炭。燃?xì)庵饕煞轂闅鈶B(tài)有機(jī)物、少量 CO和 H2。燃?xì)廨敵龊?，?huì)產(chǎn)生大量焦油。熱解爐中剩余物為木炭。

該法一方面會(huì)產(chǎn)生大量的焦油，可以用作生產(chǎn)生物柴油。另一方面，生產(chǎn)的燃?xì)庖驗(yàn)闆]有混入氮?dú)猓瑹嶂蹈?，既可以采用氣柜貯存，管道直供用戶；可以采用氣柜貯存，加壓液化，充入液化氣鋼瓶，送到用戶家中使用，減少修建管道投資，對(duì)偏遠(yuǎn)地方農(nóng)戶有利。

該技術(shù)只能實(shí)行工廠化生產(chǎn)，而且要求秸稈熱值高，礦物成份低，而且對(duì)造粒機(jī)和制棒機(jī)的壓力有更高要求。不然副產(chǎn)品木炭無法運(yùn)輸和使用。

1.3.3秸稈制造生物柴油

秸稈造氣過程中產(chǎn)生的焦油，外觀呈黃褐色，為粘稠狀液體，性狀類似于石油原油，焦油長(zhǎng)期暴露在空氣中，會(huì)被氧氣氧化變硬化成固態(tài)。目前已有公司開發(fā)出利用焦油制造生物柴油的技術(shù)。焦油經(jīng)分離收集后，還需進(jìn)行改性重整和復(fù)配，才能代替柴油作為燃料使用。秸稈制造生物柴油是使用可再生的生物質(zhì)能源，代替稀缺的石油資源的很好途徑，應(yīng)當(dāng)大力研究、開發(fā)和推廣。

1.4秸稈發(fā)電

秸稈發(fā)電的原理與煤炭發(fā)電基本相同。秸稈經(jīng)造粒減少體積后，用皮帶輸送或氣流輸送至蒸汽鍋爐燃燒，將水加熱成高壓蒸汽，驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電，電能輸入電網(wǎng)給用戶提供動(dòng)力。由于發(fā)電設(shè)備造價(jià)高，秸稈發(fā)電一次性投資大，秸稈需求量大，同時(shí)需要配套多個(gè)秸稈造粒站，以降低秸稈運(yùn)輸成本。秸稈發(fā)電是一項(xiàng)很好的秸稈回收技術(shù)，每個(gè)縣只能建設(shè)一個(gè)發(fā)電廠，以滿足其秸稈需求。

2.結(jié)論

秸稈造紙技術(shù)，由于小造紙廠的關(guān)閉，和環(huán)境污染問題，加上只能使用麥草，局限性很大，基本沒有可行性。秸稈作為飼料，適合于牛、羊等食草家畜的規(guī)范化養(yǎng)殖，產(chǎn)品附加值高，能節(jié)約大量土地資源，雖然需要的秸稈種類有局限性，依然具有很高的推廣價(jià)值，是秸稈綜合利用的一條良好途徑。

秸稈生產(chǎn)燃?xì)?、生物柴油和活性炭，適用于一切秸稈的利用，在沒有秸稈的季節(jié)，還能使用雜草，芭茅、枝杈材和木屑、竹片等原料代替，既能單個(gè)農(nóng)戶使用（家用造氣爐），也能工廠化生產(chǎn)，是秸稈綜合利用的最佳途徑之一。

秸稈發(fā)電與秸稈造氣優(yōu)點(diǎn)相同，同樣是應(yīng)予鼓勵(lì)發(fā)展的秸稈綜合利用技術(shù)。值得高興的是，在咸寧市，秸稈綜合利用項(xiàng)目已經(jīng)啟動(dòng)，通山縣有兩個(gè)秸稈造燃?xì)忭?xiàng)目已經(jīng)投入運(yùn)行，家用氣化爐已批量生產(chǎn)并進(jìn)入農(nóng)戶使用。

【參考文獻(xiàn)】

[1]王文革.論節(jié)能技術(shù)創(chuàng)新制度[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2008，（5）：139-148.