季立仁,李布青,華勝,朱中賓,劉姣姣
(1.安徽省廬江縣生態(tài)能源局,安徽 廬江 231500;2.安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)工程研究所,安徽 合肥 230031;3.安徽喜洋洋農(nóng)業(yè)科技有限公司,安徽 廬江 231500)
安徽省廬江縣是一個農(nóng)業(yè)大縣,地處安徽省中部合肥市南部,主要種植水稻、小麥、玉米和油菜等,耕作制度以一年兩熟為主,農(nóng)作物秸稈資源非常豐富。據(jù)調(diào)查統(tǒng)計,2020年全縣(不含白湖農(nóng)場)農(nóng)作物秸稈理論資源量為80.68萬t,可收集量為50.32萬t[1]。
隨著農(nóng)村經(jīng)濟的快速發(fā)展和農(nóng)民生活水平的不斷提高,農(nóng)村燃料結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大改變,電、液化氣、天然氣等優(yōu)質(zhì)清潔能源逐漸成為廣大農(nóng)民生活的主要能源,農(nóng)作物秸稈逐漸變?yōu)閺U棄物,秸稈露天焚燒時有發(fā)生,隨之解決秸稈禁燒帶來的問題也成為各級政府的重要工作。近年來,國家和地方各級政府相繼出臺秸稈綜合利用系列政策,對秸稈焚燒及其綜合利用提出要求,尤其是安徽省人民政府出臺了《安徽省農(nóng)作物秸稈綜合利用三年行動計劃(2018年~2020年)》[2],全省各地秸稈綜合利用工作蓬勃開展。廬江縣搶抓機遇,大力開展秸稈綜合利用,尤其在秸稈能源化利用方面,進行了積極探索,取得了顯著成效,但也存在一些問題。本文結(jié)合近年來廬江縣秸稈能源化利用工作實踐,對目前存在的問題進行了分析,并對推進秸稈能源化工作提出發(fā)展建議,以期為各級政府和相關(guān)部門推進秸稈能源化利用提供一些借鑒和參考。
近年來,廬江縣在秸稈能源化利用方面進行了積極探索,重點在推廣省柴灶和生物質(zhì)爐、秸稈熱解氣化、秸稈固化成型、秸稈發(fā)電、秸稈沼氣等方面進行探索,并取得了一定成效。至2020年底,全縣推廣使用省柴節(jié)煤爐灶13.3萬戶,新建秸稈氣化站1處、推廣生物質(zhì)爐100臺,新建秸稈固化成型燃料生產(chǎn)廠4家、生物質(zhì)發(fā)電廠1家,推廣戶用秸稈沼氣7000多戶,利用秸稈作部分發(fā)酵原料的大中型沼氣工程48處。2020年全縣能源化利用秸稈量達16.22萬t,占秸稈可收集資源量32.23%[1]。
省柴灶是指對農(nóng)村老式柴灶的燃燒系統(tǒng)進行改進,改進后的熱效率達到20%~35%;生物質(zhì)爐一般以秸稈成型燃料為燃料,采用反燒原理來增加燃程,使得燃料完全充分燃燒,比其他爐灶節(jié)能30%~40%。
廬江縣自上世紀(jì)八十年代末開始,在全縣范圍組織實施省柴灶試點項目,對農(nóng)村老式灶進行改進,改進后的省柴灶熱效率比老式灶提高50%以上,全縣累計推廣使用省柴灶13.3萬戶,為解決農(nóng)村能源短缺和生態(tài)環(huán)境保護作出了重要貢獻。2017年,在本縣金牛鎮(zhèn)部分農(nóng)戶示范使用生物質(zhì)爐100臺,受到農(nóng)戶普遍歡迎。
秸稈熱解氣化是以農(nóng)作物秸稈、稻殼以及農(nóng)村有機廢棄物等為燃料,經(jīng)適當(dāng)粉碎后,在氣化裝置中,進行密閉缺氧燃燒,使之產(chǎn)生含一氧化碳、氫氣、甲烷等可燃?xì)怏w作為農(nóng)戶的生活用能的技術(shù)[3]。
2010年,廬江縣爭取國家農(nóng)業(yè)部項目支持,在本縣泥河鎮(zhèn)建設(shè)了1處秸稈氣化集中供氣工程,安裝了GW型氣化機組1套,配套建設(shè)340立方米儲氣柜及其附屬工程設(shè)施;當(dāng)年投入使用,發(fā)揮了較好的經(jīng)濟效益和社會效益,得到國家農(nóng)業(yè)部專家驗收組的充分肯定,省市業(yè)務(wù)主管部門組織省有關(guān)媒體進行了專題報道。后期由于企業(yè)缺乏建設(shè)資金,沒有配套建設(shè)管網(wǎng)以致沒有充分發(fā)揮項目效益。
秸稈固化成型燃料是指在一定溫度和壓力作用下,將農(nóng)作物秸稈粉碎后壓縮為棒狀、塊狀或顆粒狀等成型燃料,從而提高運輸和貯存能力,改善秸稈燃燒性能,提高利用效率,擴大應(yīng)用范圍[3]。
近幾年來,廬江縣十分注重秸稈固化成型燃料項目建設(shè),先后建成廬江縣田陶生物質(zhì)能源開發(fā)有限公司、安徽安定生物質(zhì)能源科技有限公司、合肥市林峰新能源科技有限公司、廬江縣穗豐農(nóng)業(yè)科技有限公司等4家秸稈固化(炭化)成型企業(yè),年加工秸稈固化(炭化)成型產(chǎn)品能力達18萬t,2020年實際利用秸稈量3.83萬t[1]。
秸稈直燃發(fā)電是指秸稈在鍋爐中直接燃燒,釋放出來的熱量通常用來產(chǎn)生高壓蒸汽,蒸汽在汽輪機中膨脹做功,轉(zhuǎn)化為機械能驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電[3]。
2013年,廬江縣凱迪綠色能源開發(fā)有限公司生物質(zhì)發(fā)電項目建成投產(chǎn),總用地面積150畝,總投資2.70億元,裝機規(guī)模為1×30MW全進口德國西門子高溫超高壓汽輪發(fā)電機組,主體配套工程包括武漢凱迪公司自主設(shè)計研發(fā)的1×120 t/ h高溫超高壓循環(huán)流化床鍋爐,年可消耗農(nóng)林廢棄物28萬噸,生產(chǎn)能力按年運行7500小時計算,年發(fā)電總量約2.25億kWh。2020年實際利用秸稈量5.27萬t[1]。
秸稈沼氣技術(shù)又稱秸稈生物氣化技術(shù),是指利用微生物的厭氧消化作用將秸稈轉(zhuǎn)化為沼氣和有機肥的處理技術(shù)[4]。該技術(shù)利用農(nóng)作物秸稈作為沼氣發(fā)酵原料,有效解決了沼氣推廣過程中發(fā)酵原料不足的問題。根據(jù)厭氧消化器的容積大小,秸稈沼氣分為戶用秸稈沼氣和秸稈沼氣集中供氣兩種形式[5]。
1.5.1 戶用秸稈沼氣
目前,廬江縣擁有正常使用的農(nóng)村戶用沼氣池7000多戶,近年來,主要以26個鄉(xiāng)村沼氣服務(wù)網(wǎng)點為服務(wù)載體,每個網(wǎng)點服務(wù)沼氣用戶約300戶左右。由沼氣服務(wù)網(wǎng)點技術(shù)員上門到沼氣用戶指導(dǎo)農(nóng)戶,對秸稈進行預(yù)處理,以替代畜禽糞便來制取沼氣。
1.5.2 秸稈沼氣集中供氣
秸稈沼氣集中供氣工程是通過建設(shè)沼氣發(fā)酵裝置,利用農(nóng)作物秸稈作發(fā)酵原料,所產(chǎn)沼氣通過管網(wǎng)輸送到農(nóng)戶家中使用[5]。
截止2020年底,廬江縣已建成大、中、小型沼氣工程48處,發(fā)酵池容積8000 m3,年產(chǎn)沼氣99.15萬m3,其中集中供氣工程2處,通過管網(wǎng)供氣100戶。2020年全縣戶用沼氣和沼氣工程共使用秸稈量0.99萬t[1]。
農(nóng)村基層不少干部群眾對秸稈能源化利用思想認(rèn)識不夠,沒有把秸稈能源化利用當(dāng)作新興產(chǎn)業(yè)來對待;只是到了農(nóng)作物收獲季節(jié)或者是發(fā)現(xiàn)有焚燒秸稈現(xiàn)象時才想起抓秸稈禁燒,沒有認(rèn)識到秸稈是寶貴的可再生資源。
目前,該縣秸稈能源化利用仍存在一些關(guān)鍵技術(shù)不完善問題。如秸稈熱解氣化存在熱值低、焦油含量高問題;秸稈固化成型燃料生產(chǎn)存在著成型機模具磨損嚴(yán)重、運行不夠穩(wěn)定問題[6];秸稈發(fā)電存在鍋爐腐蝕、結(jié)焦和機組效率低下問題[6];秸稈沼氣集中供氣項目存在建設(shè)成本高、運行費用高、出料難問題;等等。
雖然近幾年各級政府加大了對秸稈禁燒和綜合利用的財政投入,但尚未形成穩(wěn)定的投入機制,存在扶持政策不配套、政策落實不到位等問題,沒有形成支持秸稈能源化利用產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展的機制。
廬江縣地處江淮丘陵地區(qū),不適宜大型機械進行秸稈收集,目前秸稈收集、運輸?shù)燃夹g(shù)裝備非常少,加上農(nóng)村大量勞力外出打工,農(nóng)忙時節(jié)勞動力缺乏,給秸稈的收集、儲存和運輸帶來很大困難。目前全縣大多數(shù)鎮(zhèn)所建秸稈收儲站標(biāo)準(zhǔn)不高,運行不好,少數(shù)鎮(zhèn)尚未建設(shè)秸稈收儲站,收儲運體系不完善。
秸稈資源量大面廣,棄之是垃圾,用之是寶貴的生物質(zhì)能源。各級政府和相關(guān)部門要充分利用廣播、電視、報紙、雜志、手機微信、QQ、網(wǎng)絡(luò)等各種媒體,廣泛宣傳秸稈能源化利用的經(jīng)濟效益、社會效益和生態(tài)環(huán)保效益,引導(dǎo)農(nóng)民樹立秸稈是重要的生物質(zhì)能源資源、開展秸稈能源化利用也能增收的新觀念,形成全社會都關(guān)注和重視秸稈能源化利用的良好氛圍。同時要采取召開會議、舉辦培訓(xùn)班、印發(fā)技術(shù)資料等多種形式,大力宣傳推廣秸稈能源化技術(shù),加快秸稈能源化利用步伐,推動秸稈能源化利用走上產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的路子。
秸稈能源化利用項目需要大量前期投入。根據(jù)“十四五”要全面實施秸稈綜合利用[7]的總體要求,各級政府應(yīng)制定秸稈能源化利用的配套政策和激勵措施,以激勵措施來推動秸稈能源化利用的開展。
要鼓勵秸稈能源化利用企業(yè)依托高等院校和科研院所,進一步開展秸稈能源化利用技術(shù)開發(fā)、示范和推廣應(yīng)用,重點是對秸稈固化成型模具磨損快、氣化熱值低、焦油含量高、秸稈沼氣集中供氣穩(wěn)定性等方面開展研究,爭取在新工藝、新設(shè)備等方面取得突破[6],以推進秸稈能源化利用產(chǎn)業(yè)持續(xù)健康發(fā)展。
秸稈收儲運體系是秸稈能源化利用的基礎(chǔ)。因為農(nóng)作物秸稈生產(chǎn)具有季節(jié)性和分散性,無法做到均衡收購。要維持能源化利用企業(yè)正常運轉(zhuǎn),必須建立健全秸稈收儲運體系,以保障能源化利用企業(yè)有源源不斷的秸稈供給。