秸稈氣化技術(shù)研究現(xiàn)狀與對(duì)策分析

劉敏欽

摘 要 近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)與科技的不斷發(fā)展，可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的不斷深入執(zhí)行，人們逐漸開(kāi)始重視能源的利用效率。秸稈作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的主要副產(chǎn)品，在我國(guó)產(chǎn)量十分豐富，將其進(jìn)行重復(fù)利用生成新的能源，將會(huì)成為未來(lái)秸稈資源的主要應(yīng)用方向?，F(xiàn)階段，最為常見(jiàn)的秸稈應(yīng)用技術(shù)為秸稈氣化技術(shù)，即將秸稈進(jìn)行充分或不充分燃燒生成氫氣、一氧化碳等可燃?xì)怏w來(lái)產(chǎn)生新的能源?；诖?，介紹了秸稈氣化技術(shù)的研究現(xiàn)狀，分析了發(fā)展該項(xiàng)技術(shù)過(guò)程中存在的問(wèn)題，并提出了相應(yīng)的解決措施。

關(guān)鍵詞 秸稈氣化技術(shù);新能源;發(fā)展現(xiàn)狀;對(duì)策分析

中圖分類(lèi)號(hào)：S38 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2019.14.085

目前，各國(guó)的發(fā)展都需要消耗大量的能源，而傳統(tǒng)的一次性能源并不能很好的滿足日益增長(zhǎng)的能源需求。因此，各國(guó)都在積極發(fā)展可再生能源的相關(guān)技術(shù)。由于我國(guó)是傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)大國(guó)，有些十分豐富的秸稈資源，因此我國(guó)現(xiàn)階段在秸稈能源利用方面取得了巨大進(jìn)步。

1 秸稈氣化技術(shù)的概述

我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，有著十分豐富的秸稈資源，如果能充分發(fā)揮出秸稈能源的作用，可以在一定程度上緩解我國(guó)能源緊張的問(wèn)題?，F(xiàn)階段，我國(guó)處理秸稈最為常見(jiàn)的手段就是燃燒成灰再返田作為肥料，這樣并不能充分發(fā)揮出秸稈蘊(yùn)含的巨大能源。隨著科技的發(fā)展，出現(xiàn)了很多高效利用秸稈能源的方法，主要有秸稈返田技術(shù)、食用菌培植技術(shù)、發(fā)酵有機(jī)肥技術(shù)、秸稈氣化技術(shù)、秸稈發(fā)點(diǎn)技術(shù)，生產(chǎn)蛋白質(zhì)技術(shù)和反應(yīng)堆技術(shù)等。其中，秸稈氣化技術(shù)較為常見(jiàn)，應(yīng)用也較為廣泛。

秸稈氣化技術(shù)中的原料是秸稈，其化學(xué)成分主要由碳、氫、氧、氮、鎂等元素組成。因此，在秸稈燃燒的過(guò)程中，適當(dāng)控制氧氣的含量可以產(chǎn)生一氧化碳、甲烷和氫氣等可燃?xì)怏w。秸稈氣化技術(shù)的反應(yīng)過(guò)程主要包括氧化反應(yīng)、還原反應(yīng)、裂解反應(yīng)以及秸稈的干燥。氧化反應(yīng)過(guò)程中，空氣由氣化爐底部進(jìn)入，與秸稈發(fā)生燃燒反應(yīng)，通過(guò)控制氧氣的含量產(chǎn)生一氧化碳和二氧化碳，然后進(jìn)入還原反應(yīng)階段;生成的二氧化碳與氣化爐中的碳和水會(huì)發(fā)生還原反應(yīng)，生成一氧化碳和氫氣，然后這些氣體繼續(xù)上升，進(jìn)入裂解反應(yīng)階段;在裂解反應(yīng)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一部分烴基產(chǎn)物，如甲烷等，這些氣體會(huì)隨著高溫繼續(xù)上升，進(jìn)入干燥區(qū)。干燥區(qū)的主要作用是將以上三個(gè)反應(yīng)中生成的可燃?xì)怏w排出爐外，干料留在爐內(nèi)繼續(xù)反應(yīng)[1-3]。

近年來(lái)，秸稈氣化技術(shù)得到廣泛傳播，其諸多的優(yōu)點(diǎn)為其高速發(fā)展與進(jìn)步創(chuàng)造了良好的環(huán)境。秸稈氣化生成的能源屬于可再生能源，主要通過(guò)控制秸稈燃燒時(shí)的氧氣含量來(lái)生成氫氣、一氧化碳和甲烷等可燃?xì)怏w，1 kg秸稈可以生成近2 m3的可燃?xì)怏w，成本十分低廉。同時(shí)，秸稈能源也是一種十分清潔的可再生能源。據(jù)實(shí)驗(yàn)表明，每2 t秸稈產(chǎn)生的能源近似與1 t標(biāo)準(zhǔn)煤產(chǎn)生的能源，但其產(chǎn)生的污染物遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于標(biāo)準(zhǔn)煤產(chǎn)生的。由于秸稈能源的優(yōu)越性，使其逐漸成為農(nóng)村能源新的來(lái)源，逐步取代了傳統(tǒng)農(nóng)村使用的液化氣或煤氣能源等。

2 秸稈氣化技術(shù)發(fā)展過(guò)程中存在的問(wèn)題

秸稈能源的應(yīng)用最早可以追溯到18世紀(jì)初，但起初并未受到人們的廣泛關(guān)注。但到了20世紀(jì)末期，隨著石油、煤炭能源日漸枯竭，新能源的應(yīng)用得到越來(lái)越多人的關(guān)注。20世紀(jì)末，我國(guó)政府投資建設(shè)了諸多研究所來(lái)提升我國(guó)的秸稈氣化技術(shù)水平;步入21世紀(jì)，我國(guó)政府對(duì)秸稈氣化技術(shù)研究給予了更高層次的重視，面向全國(guó)各個(gè)企業(yè)招標(biāo)，在諸多高校中設(shè)立相關(guān)專(zhuān)業(yè)，全面促進(jìn)我國(guó)的秸稈氣化技術(shù)的發(fā)展。

隨著秸稈氣化技術(shù)的不斷應(yīng)用，一些問(wèn)題逐漸顯現(xiàn)出來(lái)。1）不同種類(lèi)秸稈在應(yīng)用程度上有明顯差異。玉米秸稈相較于小麥秸稈與稻草秸稈，利用率較高，不僅可作為氣化爐的原料，同時(shí)還可以作為養(yǎng)殖飼料、培植菌類(lèi)的肥料以及返田肥料等。而小麥秸稈與稻草秸稈的利用率遠(yuǎn)低于玉米秸稈，甚至一些油料作物秸稈無(wú)法充當(dāng)能源原料。2）我國(guó)的秸稈氣化技術(shù)發(fā)展較晚，其技術(shù)和相關(guān)的生產(chǎn)設(shè)備并未達(dá)到世界領(lǐng)先水平，還存在著小規(guī)模、場(chǎng)地固定等問(wèn)題。3）在秸稈氣化產(chǎn)物中會(huì)有5%～15%的能量轉(zhuǎn)換為焦油，這些焦油會(huì)在低溫時(shí)與燃燒生成的雜質(zhì)凝結(jié)成小顆粒，對(duì)設(shè)備造成損傷。此外，我國(guó)在秸稈轉(zhuǎn)化成氣體能源的轉(zhuǎn)化率較低、氣化劑多為空氣以及氣化效果不好等都嚴(yán)重限制了我國(guó)秸稈氣化技術(shù)的發(fā)展。

3 發(fā)展秸稈氣化技術(shù)的策略分析

為了使我國(guó)的秸稈氣體技術(shù)可以比肩發(fā)達(dá)國(guó)家，我國(guó)應(yīng)該積極分析現(xiàn)有秸稈氣化技術(shù)存在的不足，針對(duì)我國(guó)實(shí)際情況進(jìn)行技術(shù)、管理以及推廣等方面的完善。針對(duì)我國(guó)現(xiàn)階段的秸稈氣化技術(shù)發(fā)展過(guò)程中存在的問(wèn)題，從以下3方面進(jìn)行完善。

3.1 增加資金投入，加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)

政府等相關(guān)部門(mén)應(yīng)加大對(duì)秸稈氣化技術(shù)各個(gè)研發(fā)部門(mén)的資金投入力度，為該方面技術(shù)的發(fā)展提供動(dòng)力支持。在具體的研發(fā)過(guò)程中，可以從提升燃?xì)鉄嶂岛图儍舳?、加?qiáng)制氣系統(tǒng)智能化水平、秸稈氣化相關(guān)輔助設(shè)備優(yōu)化以及制定長(zhǎng)遠(yuǎn)的技術(shù)設(shè)備開(kāi)發(fā)規(guī)劃等方面著手。

3.2 引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，促進(jìn)技術(shù)發(fā)展

國(guó)內(nèi)相關(guān)的開(kāi)發(fā)企業(yè)應(yīng)該加強(qiáng)與國(guó)外先進(jìn)企業(yè)的交流，積極引進(jìn)高新技術(shù)和先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備。就丹麥來(lái)說(shuō)，該國(guó)家是第一個(gè)建設(shè)秸稈燃料發(fā)電廠的國(guó)家，其全境有130家秸稈發(fā)電廠，其由秸稈發(fā)電節(jié)省了相當(dāng)于3.5×106 t的標(biāo)準(zhǔn)煤，占全國(guó)能源消耗的12.5%。我國(guó)可以借鑒丹麥的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)來(lái)促進(jìn)我國(guó)秸稈氣化技術(shù)的發(fā)展，但由于歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家在生產(chǎn)生活等方面與我國(guó)的基本國(guó)情不相符，因此在引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)時(shí)應(yīng)該根據(jù)我國(guó)基本國(guó)情進(jìn)行適當(dāng)改造，以促進(jìn)我國(guó)企業(yè)的發(fā)展[4]。

3.3 完善管理制度，創(chuàng)造良好的發(fā)展環(huán)境

目前，我國(guó)的秸稈氣化產(chǎn)業(yè)尚未形成完整的管理體系，因此，相關(guān)的管理部門(mén)應(yīng)該及時(shí)制定一套完整的管理體系，以促進(jìn)我國(guó)秸稈氣化設(shè)備的普及推廣。在制定好相關(guān)的管理制度后，需要鼓勵(lì)社會(huì)上其他企業(yè)投資秸稈氣化產(chǎn)業(yè)，擴(kuò)大其影響范圍。同時(shí)，還需要加大宣傳力度，讓居民真正了解到秸稈氣化技術(shù)的優(yōu)越性，主動(dòng)選擇應(yīng)用秸稈氣化技術(shù)。

4 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)擁有十分豐富的秸稈資源，充分應(yīng)用秸稈資源符合我國(guó)的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。通過(guò)應(yīng)用秸稈氣化技術(shù)可以大幅度節(jié)省我國(guó)主要能源原料，如煤炭、石油以及天然氣等不可再生能源。因此，秸稈資源作為綠色清潔的可再生能源應(yīng)該得到更為廣泛的應(yīng)用。政府以及相關(guān)企業(yè)也應(yīng)該積極宣傳，讓普通居民了解到秸稈氣化設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)，普及秸稈氣化設(shè)備，為我國(guó)建設(shè)綠色環(huán)保型社會(huì)貢獻(xiàn)力量。

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（責(zé)任編輯：劉昀）