生物質(zhì)成型燃料：秸稈應(yīng)該這么“燒”

洪鶴

我國農(nóng)產(chǎn)品及加工副產(chǎn)物、剩余物逐年增多。初步統(tǒng)計，我國每年秸稈產(chǎn)量有9億噸，加工副產(chǎn)物有5.8億噸，這些加工副產(chǎn)物綜合利用率平均不到40%，60%以上的副產(chǎn)物被隨意堆放、丟棄或用作肥料還田、生活燃料。生物質(zhì)成型燃料作為生物質(zhì)能源的一種，具有原料來源廣泛、可以再生、比煤炭清潔等優(yōu)點。雖然目前國內(nèi)的利用率較低，但最近幾年成型燃料技術(shù)得到了快速發(fā)展，國家政策對可再生能源的循環(huán)利用提供了良好的開發(fā)環(huán)境。未來應(yīng)用前景十分廣闊。

成型燃料 應(yīng)時而生

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所產(chǎn)出的不只有糧食，還有秸稈等副產(chǎn)品。長期以來，糧油果蔬之外的秸稈等均被視為廢棄物。然而，隨著能源危機加劇，人類的目光轉(zhuǎn)向作物秸稈等比糧食產(chǎn)量更高的可再生資源。它們主要包括農(nóng)作物秸稈和農(nóng)業(yè)加工剩余物：農(nóng)作物秸稈是主要生物質(zhì)資源之一，2016年，我國秸稈產(chǎn)量高達(dá)9億噸；農(nóng)業(yè)加工剩余物主要是指農(nóng)作物加工后的殘余物，如稻殼、玉米芯、花生殼等，2016年，我國的農(nóng)業(yè)加工剩余物產(chǎn)量有5.8億噸之多。

農(nóng)作物秸稈和農(nóng)業(yè)加工剩余物共有作為生活用燃料、牲畜飼料、造紙等工業(yè)原料、直接還田、露天焚燒等五種用途。據(jù)初步統(tǒng)計，它們的綜合利用率平均不到40%，絕大部分被隨意堆放、丟棄或用作肥料還田、生活燃料，這相當(dāng)于7億畝土地的投入產(chǎn)出和6000億元的收入被白白損失掉。因而，以其為原料的生物質(zhì)成型燃料產(chǎn)業(yè)應(yīng)時而生。

生物質(zhì)成型燃料是以農(nóng)林廢棄物為原材料，經(jīng)過粉碎、烘干、成型等工藝，制成粒狀、塊狀、柱狀，大小相同、密度相同，可在生物質(zhì)能鍋爐直接燃燒的新型清潔燃料，其燃燒充分， 無污染，便于運輸和貯存。

在國外，美國、丹麥、瑞典等國已經(jīng)成功解決了秸稈灰熔點低、易結(jié)焦、腐蝕性強等不利于燃燒的屬性，研發(fā)出上百種改善秸稈燃燒性質(zhì)的添加劑和一整套成型工藝設(shè)備，并被廣泛使用。

雖然我國在秸稈資源成型以及燃燒方面的技術(shù)和設(shè)備落后于這些國家，但這方面的研發(fā)已經(jīng)展開并取得了階段性成果。

中國從20世紀(jì)80年代引進(jìn)螺旋式生物質(zhì)成型機。1990年以后，陜西武功、河南鞏義、湖南農(nóng)村能源辦等單位先后研制和生產(chǎn)了幾種不同規(guī)格的生物質(zhì)成型機和碳化機組。21世紀(jì)以來，生物質(zhì)顆粒成型技術(shù)發(fā)展日趨成熟。江蘇正昌公司、吉林省華光所、河南省科學(xué)院能源所、河南德潤等國內(nèi)幾十家企業(yè)在顆粒飼料機的基礎(chǔ)上先后研究出了多種類型的環(huán)模、平模顆粒成型機。同時開發(fā)了配套的生物質(zhì)專用鍋爐和生活用爐。通過近些年的努力，已取得了生物質(zhì)成型燃料規(guī)?；a(chǎn)的一些經(jīng)驗，探索了多種規(guī)?；a(chǎn)示范模式和管理模式。生物質(zhì)成型燃料設(shè)備的穩(wěn)定性、可靠性及主要性能指標(biāo)都有較大提高。

在政策層面，國家相繼出臺一系列政策法規(guī)，鼓勵和支持秸稈能源化利用相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。財政部于2008年11月發(fā)布了《秸稈能源化利用補助資金管理暫行辦法》，對秸稈能源化利用予以綜合性補助，山西、河南、黑龍江、遼寧沈陽、浙江寧波、吉林農(nóng)安縣等地政府部門對秸稈成型燃料生產(chǎn)設(shè)備、爐具以及成型燃料推廣使用等也做出了詳細(xì)的補貼辦法。目前，生物質(zhì)成型燃料主要用于農(nóng)村居民炊事取暖用能、工業(yè)鍋爐和發(fā)電廠的燃料等。

新興產(chǎn)業(yè) 一石多鳥

生物質(zhì)成型燃料產(chǎn)業(yè)，尤其是原料生產(chǎn)和供應(yīng)，是具有較強經(jīng)濟活力的新興產(chǎn)業(yè)，可以作為新的支柱產(chǎn)業(yè)，促進(jìn)農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、農(nóng)民就業(yè)和農(nóng)民增收。

我國人均商品能耗相當(dāng)于世界平均水平的二分之一。按照農(nóng)業(yè)部的能源需求預(yù)測，到2020年，農(nóng)村人均商品能源消耗將達(dá)到1.99噸標(biāo)煤。按2020年城市化率50%，農(nóng)村人口8億人計算，則農(nóng)村商品能源總消耗將達(dá)到約 16億噸標(biāo)煤，新增能耗約10億噸標(biāo)煤，占新增總能源消耗增量的三分之二，相當(dāng)于目前我國能源進(jìn)口總量的5-8倍。在沒有外部因素影響的情況下，一方面農(nóng)村傳統(tǒng)生物質(zhì)能源消耗將逐步向化石能源消費過度，另一方面農(nóng)村人均能耗將不斷提高，不僅對中國能源安全構(gòu)成威脅，而且對國際能源安全構(gòu)成沖擊。如果農(nóng)村能源的剛性需求可以通過成型燃料產(chǎn)業(yè)發(fā)展自行化解，則可緩解化石能源的供需矛盾，為國家能源安全做出貢獻(xiàn)。

據(jù)統(tǒng)計，我國每年農(nóng)業(yè)廢棄物秸稈總量達(dá)7億噸標(biāo)煤，其中1/3用于解決農(nóng)村生活需求，“煙熏火燎”的生活方式，秸稈、薪柴的直接燃燒產(chǎn)生的有害物質(zhì)嚴(yán)重影響空氣質(zhì)量，危及人體健康。傳統(tǒng)生物質(zhì)能過量樵采致使植被破壞、森林退化、土地沙化、水土流失、自然災(zāi)害等問題加劇，繼而加大“溫室效應(yīng)”的壓力，農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)日益失調(diào)。如果采用化石能源比如煤炭取代薪柴秸稈等，又會造成秸稈在田間地頭的直接燃燒，造成嚴(yán)重的空氣污染。如果將農(nóng)林廢棄物轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)成型燃料，將從根本上改變農(nóng)村的生產(chǎn)、生活方式，大大改善農(nóng)村環(huán)境。

生物質(zhì)成型燃料是農(nóng)村生產(chǎn)、生活用能理想的替代燃料，目前3億噸標(biāo)煤的傳統(tǒng)生物質(zhì)消耗，由于能源利用效率只有15-20%，實際上真正轉(zhuǎn)化為熱的能源不足1億噸標(biāo)煤，其余則成為空氣的污染源。如果采用成型燃料，由于能源利用效率提高3倍，理論上使用的生物質(zhì)原料只相當(dāng)于原來的1/3，即1億噸標(biāo)煤相當(dāng)于目前3億噸標(biāo)煤傳統(tǒng)生物質(zhì)能源的熱輸出，其余2億噸標(biāo)煤和目前直接燃燒的近2億噸標(biāo)煤的農(nóng)林廢棄物可以轉(zhuǎn)化為成型燃料滿足城市用熱需求或解決農(nóng)村城鎮(zhèn)化用熱需求，為農(nóng)村帶來接近2000-3000億元的收入，相當(dāng)于使農(nóng)民收入在目前基礎(chǔ)上增加一倍。由于生物質(zhì)成型燃料產(chǎn)業(yè)是資本、技術(shù)和勞動力密集型產(chǎn)業(yè)，產(chǎn)業(yè)發(fā)展將帶動資本和技術(shù)向農(nóng)村回流，按照目前農(nóng)村人均產(chǎn)值計算，可以帶來大量就業(yè)崗位。同時，成型燃料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將帶來農(nóng)業(yè)的轉(zhuǎn)型，使農(nóng)業(yè)向能源農(nóng)業(yè)和未來的材料農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)化，對解決“三農(nóng)”問題具有戰(zhàn)略意義。

前景廣闊 尚需引導(dǎo)

國家已制定了生物質(zhì)能源中長期發(fā)展目標(biāo)：在生物質(zhì)成型燃料的利用方面由目前的不足50萬噸/年，提高到2020年的2000萬噸/年。這給生物質(zhì)成型燃料技術(shù)的應(yīng)用找到了“市場”；從成型設(shè)備分析，成型燃料設(shè)備操作簡單，使用方便，適合農(nóng)村使用。粉碎機、成型機的加工工藝并不復(fù)雜。生物質(zhì)成型燃料的生產(chǎn)放在農(nóng)村，成型燃料爐的使用可設(shè)在 中、小城鎮(zhèn)或農(nóng)村，這樣秸稈從粉碎、成型到燃燒即可形成產(chǎn)業(yè)。生物質(zhì)秸稈資源量大充足，覆蓋面廣，價格低，可以再生；農(nóng)藝專家已提出秸稈應(yīng)適量還田，不能連年全部還田，飼料化處理量有限，多數(shù)地區(qū)都采取了禁燒秸稈措施，為成型燃料技術(shù)的發(fā)展提供了原料保證。

總體而言，我國成型燃料產(chǎn)業(yè)發(fā)展處于產(chǎn)業(yè)化前期的產(chǎn)業(yè)化示范階段，具體體現(xiàn)在產(chǎn)業(yè)化技術(shù)裝備配套尚未完成，雖然關(guān)鍵技術(shù)接近成熟，產(chǎn)業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)體系尚未完全成型。到2006年，以出口為目標(biāo)，涌現(xiàn)了眾多成型燃料加工企業(yè)，到2010年全國成型燃料生產(chǎn)廠家達(dá)到數(shù)百家，但成型燃料的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程始終緩慢，2006年國家制定中長期可再生能源發(fā)展規(guī)劃中，規(guī)劃2010年生物質(zhì)成型燃料達(dá)到100萬噸生產(chǎn)規(guī)模，但實際只完成了不到1/3，產(chǎn)業(yè)發(fā)展總體處于產(chǎn)業(yè)化初期的實驗示范階段，由于燃油漲價導(dǎo)致運費上漲使出口受阻，大批從業(yè)企業(yè)退出該領(lǐng)域。國家從扶持產(chǎn)業(yè)發(fā)展角度結(jié)合新農(nóng)村建設(shè)，在北京周邊懷柔、大興等地建立生物質(zhì)成型燃料示范區(qū)，通過補貼農(nóng)戶爐具和燃料試圖推進(jìn)成型燃料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，但效果甚微。困擾生物質(zhì)成型燃料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的問題是：技術(shù)研究成果層出不窮，但產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)程緩慢；政府給予大力扶持，但企業(yè)依舊難以壯大，甚至依靠政府補貼生存。

生物質(zhì)秸稈從田間收集、干燥、粉碎、成型、燃燒所需設(shè)備必須配套，才能在農(nóng)村、城鎮(zhèn)推廣應(yīng)用。收集環(huán)節(jié)是瓶頸，必須配套發(fā)展生物質(zhì)秸稈收集設(shè)備。農(nóng)村生物質(zhì)成型燃料主要使用農(nóng)業(yè)廢棄物（主要指秸稈），其合理收集半徑和加工規(guī)模與農(nóng)村城鎮(zhèn)化一致。由于規(guī)模小、利潤低的緣故，即使有政府補貼，我國農(nóng)村地區(qū)也無法形成生物質(zhì)成型燃料的產(chǎn)業(yè)。當(dāng)前，尤其需要與各級政府積極合作，將生物質(zhì)成型燃料納入當(dāng)?shù)啬茉窗l(fā)展規(guī)劃，依靠政府開拓能源市場。endprint