農(nóng)作物秸稈制生物天然氣的前景分析

陸奇

摘 要：發(fā)展生物天然氣有利于彌補(bǔ)我國天然氣供需短板，降低進(jìn)口依存度，保障國家能源安全，推進(jìn)能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變，同時(shí)，可解決農(nóng)作物秸稈露天焚燒等帶來的環(huán)境污染問題。基于此，本文筆者根據(jù)多年工作經(jīng)驗(yàn)對(duì)農(nóng)作物秸稈制生物天然氣的前景進(jìn)行簡(jiǎn)要闡述。僅供業(yè)內(nèi)同行參考。

關(guān)鍵詞：農(nóng)作物;秸稈制生物;天然氣;前景

隨著我國能源結(jié)構(gòu)由煤炭為主向多元化轉(zhuǎn)變以及“煤改氣”工程的大舉推進(jìn)，天然氣這一綠色清潔的低碳能源開始被大規(guī)模地開發(fā)利用。但是，我國天然氣的國內(nèi)產(chǎn)量增速遠(yuǎn)低于消費(fèi)增速，儲(chǔ)氣能力嚴(yán)重不足。生物質(zhì)能的開發(fā)利用是目前可再生能源領(lǐng)域關(guān)注的重點(diǎn)。生物質(zhì)能是一種潔凈的可再生能源，是可以替代化石能源，并轉(zhuǎn)化成燃料和其它化工原料的資源。而國際上已經(jīng)將生物質(zhì)能作為發(fā)展新型能源的重點(diǎn)。其中，農(nóng)作物秸稈作為生物質(zhì)主要的原材料之一，在產(chǎn)業(yè)發(fā)展中起到了至關(guān)重要的作用。但目前針對(duì)農(nóng)作物秸稈綜合利用率以及綜合利用的前景存在疑問，因此本文從農(nóng)作物秸稈資源化利用背景的角度出發(fā)，結(jié)合農(nóng)作物秸稈資源化相關(guān)技術(shù)與發(fā)展的介紹，分析了農(nóng)作物秸稈制生物天然氣技術(shù)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的前景。

1 農(nóng)作物秸稈資源化利用現(xiàn)狀

農(nóng)作物秸稈作為一種可循環(huán)利用的資源，中國每年大約生產(chǎn)6～8億噸農(nóng)作物秸稈。農(nóng)作物秸稈的生物能源潛力約為4.02億tce。秸稈資源化利用的方式主要包括以下幾種：能源化利用、飼料化利用、肥料化利用以及原料化利用。其中，約21% 的秸稈用于能源化利用，約20%的秸稈用于飼料化利用，約36%的秸稈用于肥料化利用，約3%的秸稈用于原料化利用，剩余約20% 的秸稈則被廢棄焚燒。由此可見，雖然目前有多種途徑將農(nóng)作物秸稈資源化利用，但是由于秸稈資源利用率不高，導(dǎo)致大部分的秸稈直接丟棄或焚燒。在農(nóng)作物秸稈多種利用的方式中，秸稈能源化利用相比于其他方式來說，更具備產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的條件：一是國家及地方政策的支持，鼓勵(lì)農(nóng)作物秸稈能源化利用，緩解能源短缺、環(huán)境污染的局面;二是在技術(shù)手段上的不斷創(chuàng)新，隨著國外技術(shù)與國內(nèi)技術(shù)的互相彌補(bǔ)和融合，農(nóng)作物秸稈能源化利用的效率將得到進(jìn)一步提高;三是投資回報(bào)模式清晰以及政府補(bǔ)貼，更有利于吸引資金方投資相關(guān)類型的項(xiàng)目。

2 農(nóng)作物秸稈制生物天然氣產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的意義

目前，我國已經(jīng)擁有將生物質(zhì)原料轉(zhuǎn)化為沼氣的成熟技術(shù)和裝備，但是，要將沼氣提純至與天然氣相當(dāng)?shù)臒嶂岛图兌?，還存在一定的困難。未來在較長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，我國天然氣的進(jìn)口依存度會(huì)越來越高。而生物天然氣被列入國家能源發(fā)展戰(zhàn)略，將會(huì)減緩進(jìn)口天然氣短供對(duì)我國天然氣消費(fèi)的影響。

2.1 防止環(huán)境污染加劇，推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)

通過農(nóng)作物秸稈資源化利用，一是能夠緩解秸稈露天焚燒的情況，減輕秸稈焚燒對(duì)環(huán)境的污染;二是通過秸稈綜合利用，將生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)納入經(jīng)濟(jì)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)鏈條中，能夠帶來良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)。

2.2 滿足居民生活需求，培育農(nóng)業(yè)農(nóng)村發(fā)展

新動(dòng)能農(nóng)作物秸稈通過發(fā)酵工藝制取并提純的生物天然氣可用于集中供氣供暖，滿足炊事采暖用能等需求。發(fā)酵后的沼渣可用于生產(chǎn)生物有機(jī)肥。有機(jī)肥富含有機(jī)質(zhì)、氨基酸等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，能起到很好的改良土壤的作用，提高農(nóng)作物產(chǎn)品附件價(jià)值，產(chǎn)生巨大的綜合帶動(dòng)效應(yīng)。

2.3 符合國家產(chǎn)業(yè)扶持政策，開創(chuàng)新的項(xiàng)目

投資點(diǎn)中國環(huán)保裝備制造已經(jīng)是中國環(huán)保行業(yè)領(lǐng)域的重點(diǎn)投資領(lǐng)域之一。農(nóng)作物秸稈制生物天然氣的產(chǎn)業(yè)前景開闊，同時(shí)涉及的裝備如果能夠從國外引進(jìn)到國內(nèi)進(jìn)行國產(chǎn)化改造和生產(chǎn)，將成為環(huán)保投資領(lǐng)域的另一個(gè)重點(diǎn)投資方向，助推環(huán)保產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

3 農(nóng)作物秸稈制生物天然氣關(guān)鍵技術(shù)及發(fā)展現(xiàn)狀

3.1 農(nóng)作物秸稈制生物天然氣關(guān)鍵技術(shù)介紹

我國傳統(tǒng)農(nóng)作物秸稈發(fā)酵工藝為濕式發(fā)酵工藝，但由于濕式發(fā)酵工藝耗能高、處理干物質(zhì)的成本高等一系列因素，限制了其適用范圍和地域。而歐美國家主要采用干式發(fā)酵工藝，并已形成規(guī)?；湍K化的運(yùn)營(yíng)。相比于濕式發(fā)酵工藝而言，干式發(fā)酵工藝在處理含固量較高的原材料方面更具備優(yōu)勢(shì)，例如玉米秸稈。玉米秸稈具備高豐度和高能量，是生物能源領(lǐng)域的一種有前途的基質(zhì)，我國的玉米秸稈年產(chǎn)量約為3億t，且玉米秸稈相對(duì)于水稻秸稈和小麥秸稈的產(chǎn)量逐漸增大。但是因?yàn)橛衩捉斩挼哪举|(zhì)纖維素基質(zhì)不能很有效地被厭氧消化，因此目前在工業(yè)規(guī)模的沼氣廠中的應(yīng)用非常有限，導(dǎo)致玉米秸稈通常被廢棄并且經(jīng)常在露天場(chǎng)所燃燒。但通過干式發(fā)酵工藝的處理，玉米秸稈能夠發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，并可在工業(yè)規(guī)模的沼氣廠中應(yīng)用。另外，發(fā)酵處理后的沼渣可以加工成為高品質(zhì)有機(jī)肥，產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

3.2 農(nóng)作物秸稈制生物天然氣關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

目前，我國大部分生物質(zhì)沼氣工程之依然在采用傳統(tǒng)濕式發(fā)酵工藝的原因主要有以下3點(diǎn)：1）原料獲取方面。相比于收儲(chǔ)秸稈所面臨的各種不確定性，各大型養(yǎng)殖場(chǎng)面臨糞污排放的環(huán)保壓力，對(duì)建設(shè)糞污資源化利用項(xiàng)目的需求明顯。因此，國內(nèi)生物質(zhì)沼氣項(xiàng)目一般傾向于與大型養(yǎng)殖場(chǎng)捆綁合作，解決養(yǎng)殖場(chǎng)環(huán)保問題的同時(shí)也獲得較為穩(wěn)定的糞污供給。2）原料含水量方面。國內(nèi)絕大多數(shù)養(yǎng)殖場(chǎng)目前還未對(duì)糞污干濕分離，因此排放的糞污含水量較高，一般在80%以上，更適合濕式發(fā)酵工藝。3）設(shè)備成本方面。干式發(fā)酵工藝的裝備主要來自國外，進(jìn)口到國內(nèi)的成本過高，導(dǎo)致項(xiàng)目投資成本過大。在處理秸稈等含固量較高的材料方面，干式發(fā)酵工藝的優(yōu)勢(shì)明顯，值得推廣并采用。盡管目前中國在原料收集等方面尚未形成成熟的機(jī)制和干式發(fā)酵工藝設(shè)備成本過高，但隨著更多專家學(xué)者加強(qiáng)對(duì)干式發(fā)酵工藝的研究，包括對(duì)工藝環(huán)節(jié)中各個(gè)配比系數(shù)的優(yōu)化、政策的不斷完善以及設(shè)備升級(jí)和本土化改造等方式，干式發(fā)酵工藝將不斷地在全國范圍內(nèi)應(yīng)用，從而推動(dòng)生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)社會(huì)綠色發(fā)展。

4 結(jié)束語

綜上所述，面對(duì)我國近年來能源需求的緊迫形勢(shì)，發(fā)展生物天然氣產(chǎn)業(yè)一是促進(jìn)優(yōu)化天然氣供給結(jié)構(gòu)，發(fā)展新能源產(chǎn)業(yè);二是發(fā)展生物天然氣，可作為天然氣資源的一大重要補(bǔ)充，有利于補(bǔ)齊目前天然氣供需不足的問題;三是推進(jìn)農(nóng)作物秸稈制生物天然氣技術(shù)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，有利于推進(jìn)生物質(zhì)能升級(jí)，加強(qiáng)可再生資源在天然氣領(lǐng)域的應(yīng)用，進(jìn)而開辟新的投資增長(zhǎng)領(lǐng)域。當(dāng)然，開展農(nóng)作物秸稈制生物天然氣離不開技術(shù)的不斷優(yōu)化和提升，但中國針對(duì)秸稈利用的技術(shù)創(chuàng)新較少，相比于歐洲等國家，技術(shù)還存在不足，因此合理引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)將有助于進(jìn)一步促進(jìn)農(nóng)作物秸稈的利用和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。農(nóng)作物秸稈制生物天然氣利用符合國家產(chǎn)業(yè)政策，市場(chǎng)前景廣闊，具有明顯的環(huán)境、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益。通過設(shè)備不斷提升和改進(jìn)，在保障技術(shù)優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，將進(jìn)口設(shè)備國產(chǎn)化，進(jìn)口技術(shù)本土化，從而加快生物質(zhì)能綜合利用產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的步伐。

參考文獻(xiàn)

[1]冉毅，蔡萍，黃家鵠，等.國內(nèi)外沼氣提純生物天然氣技術(shù)研究及應(yīng)用[J].中國沼氣，2018，34（05）：161-166.

[2]車明，于小迪，單維平，等.歐洲及丹麥能源轉(zhuǎn)型對(duì)我國天然氣發(fā)展的啟示[J].中外能源，2017，22（09）：113-117.

[3]YANG Y L，ZHANG P D，ZHANG W L，et al. Quanti-tative appraisal and potential analysis for primarybiomass resources for energy utilization in china[J].Re-newable and Sustainable Energy Reviews，2018，14（09）：3050-3058.

[4]林海.規(guī)模養(yǎng)殖場(chǎng)無法規(guī)避的重要課題：畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源化利用[J].北方牧業(yè)，2019（15）：113-114.