農(nóng)村地區(qū)秸稈—沼氣—太陽(yáng)能的循環(huán)利用分析

張運(yùn)海

摘 要：伴隨著社會(huì)現(xiàn)代化發(fā)展步伐的進(jìn)一步加速，當(dāng)前全球資源的消耗量處于持續(xù)增大進(jìn)程中。能源與環(huán)境問(wèn)題無(wú)疑成為人類面臨的突出問(wèn)題。為行之有效地推動(dòng)資源的科學(xué)合理利用，我國(guó)多數(shù)農(nóng)村地區(qū)已經(jīng)嘗試對(duì)沼氣、秸稈以及太陽(yáng)能等三者的循環(huán)利用做了深入的探索，特別是針對(duì)部分秸稈資源相對(duì)豐富的區(qū)域來(lái)講，成功構(gòu)建了沼氣、秸稈以及太陽(yáng)能等一體化的高效循環(huán)系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：秸稈 沼氣 太陽(yáng)能 循環(huán)利用

中圖分類號(hào)：S216文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-9082（2020）06-0-01

引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的逐漸提高，農(nóng)村居民的環(huán)境保護(hù)意識(shí)越來(lái)越強(qiáng)烈，對(duì)太陽(yáng)能、沼氣和秸稈進(jìn)行循環(huán)利用已經(jīng)深入人心，成為新農(nóng)村建設(shè)中的重要組成部分，廣大農(nóng)村地區(qū)已經(jīng)踴躍加入沼氣、秸稈以及太陽(yáng)能等資源的循環(huán)利用建設(shè)浪潮當(dāng)中。

一、循環(huán)利用的重要性

在秸稈資源應(yīng)用方面，多數(shù)農(nóng)村地區(qū)都是直接焚燒或者作為家用，缺乏對(duì)秸稈資源的綜合應(yīng)用，大量焚燒農(nóng)作物秸稈會(huì)對(duì)周圍環(huán)境造成一定的污染，加大PM2.5的排放量，不利于我國(guó)新農(nóng)村建設(shè)事業(yè)的持續(xù)發(fā)展。由于部分地區(qū)缺乏對(duì)秸稈資源的合理利用，每年都有近20%的秸稈資源浪費(fèi)，導(dǎo)致農(nóng)村居民的生活環(huán)境逐漸惡化，生活質(zhì)量沒(méi)有保障。伴隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步增長(zhǎng)，能源短缺與環(huán)境問(wèn)題之間的矛盾越來(lái)越突出，如何對(duì)秸稈資源予以高效利用？成為緩解當(dāng)前能源短缺狀況的重要思路[1]。對(duì)于我國(guó)多數(shù)農(nóng)村地區(qū)來(lái)講，普遍存在的農(nóng)作物秸稈，在太陽(yáng)能沼氣等循環(huán)利用技術(shù)的基礎(chǔ)上，有效完成集中化的處理，從而將秸稈資源予以最為高效與合理的利用，將會(huì)產(chǎn)生非常良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

二、農(nóng)村秸稈太陽(yáng)能沼氣循環(huán)利用技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

現(xiàn)階段，在眾多農(nóng)村地區(qū)，廣泛采用的秸稈處理技術(shù)涵蓋下列幾種：將秸稈當(dāng)作固體成型燃料;對(duì)秸稈進(jìn)行汽化爐處理;秸稈沼氣消化技術(shù)。但是從太陽(yáng)能沼氣循環(huán)這一領(lǐng)先的能源利用技術(shù)本身來(lái)看，其具有相對(duì)較強(qiáng)的專業(yè)性。同時(shí)其在加工、生產(chǎn)以及具體的使用過(guò)程中，也需要操作者嚴(yán)格遵循一系列的技術(shù)規(guī)范[2]。近些年來(lái)，我國(guó)城鎮(zhèn)化進(jìn)程不斷加快，年輕勞動(dòng)力踴躍到城市打工，而老人孩子則留在農(nóng)村繼續(xù)生產(chǎn)生活。多數(shù)的老人和孩子沒(méi)有掌握專業(yè)的技術(shù)知識(shí)，操作水平不佳。

三、秸稈太陽(yáng)能沼氣循環(huán)綜合利用技術(shù)

1.設(shè)計(jì)思路

秸稈太陽(yáng)能沼氣循環(huán)綜合利用技術(shù)在設(shè)計(jì)思路方面，應(yīng)涵蓋如下五個(gè)不同方面的內(nèi)容。

（1）針對(duì)產(chǎn)氣量開(kāi)展詳細(xì)的設(shè)計(jì)，并且研制出利用太陽(yáng)能的輔助地源熱泵，從而有效利用現(xiàn)代化沼氣發(fā)酵池以及有關(guān)的輸配管路。

（2）針對(duì)太陽(yáng)能光熱進(jìn)行利用，并在冬季、雨天地源熱泵輔助供熱運(yùn)行方面開(kāi)展試驗(yàn)研究工作，分析其實(shí)際的能源利用效率[3]。

（3）定時(shí)定點(diǎn)針對(duì)沼氣池的室外溫度、室內(nèi)溫度以及池內(nèi)溫度等進(jìn)行詳細(xì)的測(cè)量，并且記錄下泵入的原料量以及相應(yīng)的比例。通過(guò)濕式氣體流量計(jì)，對(duì)沼氣產(chǎn)氣量開(kāi)展具體的測(cè)定工作，并且分析其中的主要成分。

（4）將在酵池內(nèi)通過(guò)厭氧發(fā)酵所產(chǎn)生的沼氣，通過(guò)管道輸配到各個(gè)農(nóng)戶家中，或者用于發(fā)電。

（5）利用沼液種植多種多樣的花卉等農(nóng)產(chǎn)品，利用沼渣對(duì)雙孢菇開(kāi)展種植工作，進(jìn)而有效完成資源的高效循環(huán)利用。

2.工藝流程

秸稈太陽(yáng)能沼氣循環(huán)綜合利用技術(shù)的相關(guān)工藝流程，見(jiàn)圖1所示。

此項(xiàng)技術(shù)在改善農(nóng)村地區(qū)的日常生活環(huán)境，并且提高農(nóng)民日常生活質(zhì)量等多個(gè)方面，能夠發(fā)揮不容忽視的作用，能源可以得到有效節(jié)省，廢物得到再循環(huán)利用。具體的工藝流程涵蓋如下幾個(gè)步驟：第一，針對(duì)農(nóng)作物秸稈予以粉碎。第二，太陽(yáng)能沼氣池當(dāng)中產(chǎn)生大量的沼氣、沼渣以及沼液。第三，沼氣用在居民生活燃料與發(fā)電方面，余熱也能夠用于粉碎秸稈或者繼續(xù)供給沼氣池[4]。第四，沼渣用于培育雙孢菇。雙孢菇產(chǎn)品在實(shí)現(xiàn)成功出口的情況下，將獲取相對(duì)豐厚的經(jīng)濟(jì)效益。

圖1 秸稈太陽(yáng)能沼氣循環(huán)綜合利用的相關(guān)工藝流程示意圖

四、三能合一應(yīng)用對(duì)策

三能合一應(yīng)用需要通過(guò)太陽(yáng)能輔助增溫系統(tǒng)，為厭氧消化提供持續(xù)能量，以維持系統(tǒng)的正常操作。太陽(yáng)能輔助增溫系統(tǒng)對(duì)農(nóng)村家禽或者廢棄物進(jìn)行集中處理，對(duì)農(nóng)村衛(wèi)生環(huán)境進(jìn)行改善，從而減少病原傳播[5]。在三能合一應(yīng)用方面，需要人工智能系統(tǒng)、秸稈氣系統(tǒng)和太陽(yáng)能系統(tǒng)。人工智能系統(tǒng)需要進(jìn)行參數(shù)資料收集，包括調(diào)節(jié)池料漿溫度參數(shù)和厭氧發(fā)酵反應(yīng)器溫度參數(shù)等。在具體的人工智能系統(tǒng)應(yīng)用方面，需要對(duì)沼氣儲(chǔ)氣柜信號(hào)、混合燃?xì)鉄嶂导盎旌蟽?chǔ)氣柜信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，然后由變頻風(fēng)機(jī)進(jìn)行沼氣與秸稈氣的比例調(diào)配，并將混合氣輸入混合氣儲(chǔ)存器中進(jìn)行沼氣供應(yīng)。秸稈氣系統(tǒng)主要是將農(nóng)作物秸稈資源傳輸?shù)綒饣癄t中，通過(guò)熱解化反應(yīng)將秸稈轉(zhuǎn)化為可燃?xì)怏w。可燃?xì)怏w應(yīng)在凈化器當(dāng)中，完成有關(guān)的凈化處理工作，從而有效將氣體當(dāng)中所包含的焦油或者灰塵等眾多的雜質(zhì)予以清除。在氣體溫度冷卻到常溫情況下，便能夠?qū)怏w保存在秸稈氣儲(chǔ)柜當(dāng)中。

結(jié)語(yǔ)

在我國(guó)的廣大農(nóng)村地區(qū)運(yùn)用秸稈太陽(yáng)能沼氣這一領(lǐng)先的循環(huán)利用技術(shù)，可以行之有效地改善當(dāng)?shù)剞r(nóng)村的生活環(huán)境，并且種植大量的有機(jī)綠色蔬菜，使現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)真正實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。對(duì)于現(xiàn)實(shí)中存在的問(wèn)題，相關(guān)農(nóng)村地區(qū)、能源生產(chǎn)部門和地方政府應(yīng)重視秸稈太陽(yáng)能沼氣循環(huán)生產(chǎn)應(yīng)用，結(jié)合實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行可行性方案制定，為新農(nóng)村生態(tài)建設(shè)持續(xù)發(fā)展提供保障。

參考文獻(xiàn)

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