秸稈綜合利用狀況及秸稈成型技術(shù)的研究

韓海敏　張翼飛

[摘要]農(nóng)作物秸稈是非常寶貴的可再生生物質(zhì)資源，但目前秸稈利用程度尚處于初級(jí)階段，大量秸稈被隨意丟棄或焚燒，在浪費(fèi)資源的同時(shí)還嚴(yán)重的污染了環(huán)境。文章綜述了秸稈綜合利用狀況：秸稈還田，秸稈飼料，秸稈作能源：介紹了秸稈成型技術(shù)的優(yōu)勢(shì)、成型原理及成型設(shè)備。并提出成型技術(shù)及設(shè)備上存在的主要問(wèn)題以及發(fā)展前景。

[關(guān)鍵詞]農(nóng)作物秸稈 綜合利用 秸稈成型技術(shù) 秸稈成型設(shè)備

1引言

我國(guó)是傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大國(guó)，每年農(nóng)作物秸稈資源十分豐富，近達(dá)7億噸，農(nóng)作物秸稈的綜合利用，對(duì)于我國(guó)資源節(jié)約和環(huán)境保護(hù)有著非常重要的意義，也是促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要措施。

2農(nóng)作物秸稈的綜合利用狀況

農(nóng)作物秸稈是一種十分寶貴的生物資源，越來(lái)越受到人們的關(guān)注，其利用方式也朝多元化方向發(fā)展。當(dāng)前的利用形式主要是：秸稈還田、秸稈飼料、秸稈做能源。

2.1秸稈還田

農(nóng)作物秸稈中富含氮、磷、鉀等微量營(yíng)養(yǎng)元素，能夠提高土壤的肥沃程度，減少化肥的使用量，促進(jìn)農(nóng)作物生長(zhǎng)。目前秸稈還田的方式主要有：（1）直接還田：增加土壤的有機(jī)質(zhì)含量，提高農(nóng)作物產(chǎn)量，但是增肥效果緩慢，且秸稈中殘留的病蟲(chóng)害可能蔓延；（2）機(jī)械還田：采用機(jī)械將秸稈切碎或粉碎，工序復(fù)雜，但是減少了環(huán)境污染。（3）堆漚還田：能在一定程度上殺死秸稈中的病蟲(chóng)害，肥力增強(qiáng)顯著，但勞動(dòng)力成本較高。（4）過(guò)腹還田：對(duì)秸稈的二次利用，秸稈經(jīng)過(guò)牲畜消化后，部分營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被吸收，將牲畜糞便施入土壤中，可以提高土壤有機(jī)質(zhì)和腐殖質(zhì)，改善土壤狀況，平衡農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)。（5）田間焚燒還田：操作方便但對(duì)大氣和環(huán)境造成嚴(yán)重污染。

2.2秸稈飼料

農(nóng)作物秸稈作為牲畜的飼料，一般分為兩種，一種是將秸稈直接充當(dāng)飼料，其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較低，不易被消化吸收，僅適用于反芻動(dòng)物：另一種是將秸稈加工后作為飼料，經(jīng)過(guò)適當(dāng)處理后能夠改變秸稈的性狀，提高牲畜對(duì)秸稈的適口性、消化率和采食量。

2.3秸稈作能源

（1）秸稈氣化。秸稈氣化以農(nóng)作物秸稈為原料，經(jīng)過(guò)熱解和還原反應(yīng)后生成可燃性氣體，通過(guò)管網(wǎng)送到農(nóng)戶家中，供炊事、采暖燃用。

（2）秸稈沼氣。秸稈用作沼氣發(fā)酵原料，干凈、便捷且經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，有利于減少污染，促進(jìn)能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化。

（3）秸稈成型。秸稈固化成型技術(shù)是指在一定溫度與壓力作用下，通過(guò)連續(xù)的工藝和專用設(shè)備將原來(lái)分散的、沒(méi)有一定形狀的秸稈壓制成一定形狀的秸稈飼料或燃料，從而實(shí)現(xiàn)秸稈商品化生產(chǎn)和市場(chǎng)化利用的目的。該技術(shù)，一方面解決了環(huán)境保護(hù)問(wèn)題，另一方面又能生產(chǎn)代用燃料，近年來(lái)越來(lái)越受到人們的廣泛重視。

3農(nóng)作物秸稈成型技術(shù)

3.1秸稈成型技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

（1）原料來(lái)源廣泛，成本低。各種各樣的秸稈都可以通過(guò)固化成型技術(shù)制作燃料，且每噸成本僅是天然煤1/3；

（2）成型產(chǎn)品比重大、體積小，熱值高、燃燒性能好。以工廠化的生產(chǎn)方式進(jìn)行規(guī)?；幚?，使農(nóng)作物秸稈壓塊的密度和強(qiáng)度增加，體積大幅縮小，便于長(zhǎng)期貯存和運(yùn)輸，燃燒性能明顯改善，燃料的利用率大大提高。秸稈固化成型燃料可代替煤、天然氣等適用于生活爐灶、取暖、工業(yè)鍋爐以及秸稈發(fā)電廠的理想燃料。

（3）是一種循環(huán)可再生的清潔能源。秸稈燃燒的CO₂、SO₂、NO_x及灰塵等有害物質(zhì)的排放量與石油、煤炭相比大大減少，有利于提高大氣環(huán)境質(zhì)量，燃燒后的灰渣富含鈣、鎂、磷等元素，是上好的有機(jī)肥料。

（4）便于市場(chǎng)的普及與推廣。投資小、費(fèi)用低，能為加工者帶來(lái)豐厚的回報(bào)，具有巨大的利潤(rùn)空間，為更多的人創(chuàng)造致富良機(jī)。

3.2秸稈壓縮成型的原理

植物細(xì)胞中的木素在適當(dāng)溫度下會(huì)軟化，并加以一定的壓力可使其與相鄰顆粒膠接，冷卻后即可壓縮成型。秸稈壓縮成型技術(shù)就是利用這種特性，用壓縮成型機(jī)將松散的生物質(zhì)廢料在高壓條件下，靠機(jī)械與生物質(zhì)廢料之間及其生物質(zhì)廢料相互之間摩擦產(chǎn)生的熱量或外部加熱，使木素軟化，經(jīng)擠壓成型而得到具有一定形狀的新型燃料。

3.3秸稈壓縮成型的設(shè)備

秸稈固化成型燃料的工藝流程為：秸稈收集→干燥→粉碎v壓縮→保型→冷卻→包裝→貯運(yùn)。用于秸稈壓塊成型的設(shè)備主要有螺旋擠壓式成型機(jī)、活塞沖壓式成型機(jī)、壓輥式顆粒成型機(jī)等幾種類(lèi)型。

（1）螺旋擠壓式成型機(jī)。這類(lèi)機(jī)型是開(kāi)發(fā)最早，當(dāng)前應(yīng)用最為普遍的固化成型設(shè)備。運(yùn)行平穩(wěn)、生產(chǎn)連續(xù)性好，產(chǎn)品形狀為棒狀，成型后密度高達(dá)1100-1300 kg/m³，體積縮小6-8倍，原料粒度較細(xì)。其最主要問(wèn)題是螺桿磨損嚴(yán)重，使用壽命短，單位產(chǎn)品能耗高。

（2）活塞沖壓成型機(jī)。該設(shè)備生產(chǎn)產(chǎn)品的形狀為塊狀，成型后密度達(dá)800-1100kg/m³，體積縮小8-10倍。特點(diǎn)是生產(chǎn)率高，但設(shè)備價(jià)格高，運(yùn)行穩(wěn)定性差，成型內(nèi)腔容易磨損。

（3）壓輥式顆粒成型機(jī)。該設(shè)備生產(chǎn)的產(chǎn)品形狀主要為顆粒狀，成型后密度大于1000kg/m³，體積縮小8-9倍，秸稈需要粉碎較細(xì)。根據(jù)壓模形狀的不同，此類(lèi)成型機(jī)可分為平模成型機(jī)和環(huán)模成型機(jī)。其中，環(huán)模成型機(jī)成本低，體積小，生產(chǎn)率較高，但技術(shù)要求高。

4結(jié)束語(yǔ)

秸稈壓縮成型技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在，已經(jīng)非常完善，但在成型技術(shù)及設(shè)備上仍存在以下問(wèn)題：在秸稈成型過(guò)程中，會(huì)有一定量的有害氣體揮發(fā)出來(lái)，對(duì)人體健康造成危害；成型設(shè)備配套性差，連續(xù)運(yùn)行能力低，生產(chǎn)規(guī)模小。

但經(jīng)過(guò)多年的研究與試驗(yàn)結(jié)果證明，秸稈成型燃料是一種燃料特性優(yōu)于普通燃煤、價(jià)格低于煤、燃燒尾氣污染成分少于煤的可再生優(yōu)質(zhì)燃料。根據(jù)目前生物質(zhì)能源的利用現(xiàn)狀，秸稈成型技術(shù)在我國(guó)農(nóng)村、城鎮(zhèn)中進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，有著廣闊的市場(chǎng)開(kāi)發(fā)前景。