肖振華

（晉能控股煤業(yè)集團氫能源項目部，山西 大同 037001）

引言

我國較為重視農(nóng)業(yè)方面的生產(chǎn)，糧食產(chǎn)量逐年穩(wěn)定提高，在需要處理的秸稈數(shù)量上也逐漸增多，結(jié)合農(nóng)村地區(qū)秸稈處理技術(shù)的落后和秸稈處理理念的傳統(tǒng)，大部分秸稈的轉(zhuǎn)化和利用率較低，在普遍進行秸稈燃燒處理方式下，不僅會影響當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境，也會危害人民的身體健康，因此有必要對秸稈生物質(zhì)能源的利用進行研究，如何有效認知和了解能源利用的方向，并且提出秸稈轉(zhuǎn)化的措施，便成為當(dāng)前農(nóng)業(yè)的發(fā)展和環(huán)境保護需要考慮的問題。

1 秸稈轉(zhuǎn)化生物質(zhì)能源利用的現(xiàn)狀

結(jié)合我國農(nóng)業(yè)的發(fā)展情況看，在有著悠久的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)歷史下，對于秸稈資源的利用也較為豐富，會用于牲畜喂養(yǎng)、漚肥和秸稈燃料肥田，雖然能對秸稈進行充分利用，不過在秸稈燃燒下會對環(huán)境產(chǎn)生破壞，如表1 所示[1]。

表1 秸稈燃燒污染物排放

在時代的不斷發(fā)展下，液化氣、燃煤的普及和應(yīng)用使農(nóng)村中的秸稈成為了富余之物。秸稈本身具有轉(zhuǎn)化生物質(zhì)能源價值，可以作為飼料、燃料和生物基料供人民使用，同時在作為原料進行人造板材的生產(chǎn)和包裝材料的制造等方面也有著一定程度應(yīng)用。不過個別農(nóng)村在信息閉塞、技術(shù)落后的影響下，并不能有效將秸稈轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)能源并進行利用，在實際秸稈應(yīng)用方式占比，如表2 所示。

表2 某農(nóng)村秸稈的應(yīng)用方式占比

2 影響秸稈轉(zhuǎn)化生物質(zhì)能源利用的因素

目前影響秸稈轉(zhuǎn)化生物質(zhì)能源利用的因素主要有以下幾點：第一，在經(jīng)濟發(fā)展層面，雖然秸稈在生物質(zhì)轉(zhuǎn)化能源利用方面有著較大的價值，且秸稈資源較為豐富，不過在進行集中化處理時會受到農(nóng)民思想和處理設(shè)備、技術(shù)的影響，同時在分散處理時也存在著效率低和成本高的問題，制約了秸稈生物質(zhì)能源轉(zhuǎn)化和規(guī)?；玫陌l(fā)展；第二，在轉(zhuǎn)化效益層面，通過秸稈可以將其轉(zhuǎn)化為汽油和柴油生物油，不過受到生產(chǎn)技術(shù)、過程的復(fù)雜性影響，在生產(chǎn)成本上要高于礦物油的生產(chǎn)，生物柴油的轉(zhuǎn)化工藝，如圖1 所示；第三，技術(shù)應(yīng)用層面，受到秸稈能量密度、堆積密度較低的影響，在存儲費和運輸費上較高，制約了秸稈的生物質(zhì)能源轉(zhuǎn)化利用，同時在秸稈纖維素含量多的影響下，如果不能通過提高技術(shù)來增強秸稈粉碎效果，也會影響秸稈轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)能源后的利用[2]。

3 秸稈轉(zhuǎn)化生物質(zhì)能源利用的方向與策略

針對生物質(zhì)而言，是生物通過空氣、土地和水，在光合作用下產(chǎn)生的能量，結(jié)合植物中的秸稈而言，是生物質(zhì)的重要組成部分，在應(yīng)用價值上目前排在煤炭、石油和天然氣之后，是世界上第四大能源，因此做好秸稈生物質(zhì)能源的轉(zhuǎn)換有著重要價值，據(jù)統(tǒng)計當(dāng)前全球能量消耗中生物質(zhì)能量占據(jù)了14%，且有著逐年增長的趨勢，在秸稈生物質(zhì)轉(zhuǎn)化和利用上的研究，也具有較強的前景，需要明確能源的利用方向和轉(zhuǎn)化措施[3]。

3.1 秸稈生物質(zhì)能源的利用方向

在秸稈生物質(zhì)能源的利用方向中，大體有轉(zhuǎn)化發(fā)電、沼氣與熱分解、柴油制備等方面，下面進行具體分析：第一，在秸稈轉(zhuǎn)化發(fā)電中，通常使用直接燃燒法，在將秸稈生物質(zhì)原料進行集中處理后，投入鍋爐燃燒，一般發(fā)電工藝順序為鍋爐、蒸汽、蒸汽輪機、發(fā)電機。通過轉(zhuǎn)發(fā)點電方面的應(yīng)用，雖然可以提供電能且秸稈應(yīng)用較為方便，不過熱效率較低，同時存在一定的燃燒細粒子污染問題。第二，在生物質(zhì)燃氣方面也有著顯著效果，原理是通過沼氣發(fā)酵生物法（生物氣化）和秸稈氣化爐氣化法（熱解氣化）來將秸稈轉(zhuǎn)化為可燃氣體，且有著綠色清潔能源的特點。在生物氣化法中，原理是秸稈在厭氧條件下受到微生物發(fā)酵的作用，而產(chǎn)出沼氣和有機肥料。該技術(shù)有著發(fā)酵速度快、原料易得、前期投入少和大型設(shè)備需求小的優(yōu)點，不過也存在著投資總成本高、短期效益低、產(chǎn)氣不穩(wěn)定和推廣難度高的問題，需要進一步對生物氣化法進行研究。在熱解氣化中，該技術(shù)原理是秸稈等有機廢料在氣化爐中進行缺氧燃燒，會在高溫下出現(xiàn)熱解氣化反應(yīng)，產(chǎn)出甲烷、氫氣和一氧化碳等氣體，可供工業(yè)生產(chǎn)和人民生活需要。該技術(shù)有著秸稈燃燒充分、熱值高、季節(jié)約束力小和輔助能源需求小的優(yōu)勢，不夠也存在著資源利用率低、一定概率安全隱患和一定概率二次污染的問題，需要對該技術(shù)進行研究完善，滿足工業(yè)生產(chǎn)，人民生活用能、發(fā)電、干燥、供暖等方面需要。第三，在秸稈轉(zhuǎn)化成柴油技術(shù)中，結(jié)合石油資源儲量的不斷降低，為了滿足人民的生活、生產(chǎn)需要，可以著重研發(fā)秸稈生物質(zhì)能源轉(zhuǎn)化柴油的技術(shù)，具體需要通過催化劑并控制反應(yīng)要素，在結(jié)合秸稈碳水化合物和木質(zhì)素的化學(xué)結(jié)構(gòu)特點下，得到柴油。目前玉米秸稈還可以進行乙醇的制備，具體包括處理、水解和發(fā)酵三個階段，能有效提高秸稈的利用效率，促進社會實現(xiàn)可持續(xù)的發(fā)展。

最后，結(jié)合國內(nèi)外對秸稈生物質(zhì)能源的利用，大體處于普及階段、示范階段、中試階段和研究階段，具體所包含的技術(shù)，如表3 所示。

表3 不同階段的能源利用技術(shù)

3.2 秸稈轉(zhuǎn)化生物質(zhì)能源的戰(zhàn)略

為了提高秸稈朝生物質(zhì)能源轉(zhuǎn)換的效率，需要做好以下幾點工作：第一，需要國家在政策上給以一定的支持，不僅要支持秸稈資源的利用，也要鼓勵相關(guān)技術(shù)的研發(fā)。在新能源法中，就將秸稈等可再生能源的利用當(dāng)做了部分政策扶持的重點內(nèi)容，為技術(shù)的研發(fā)和轉(zhuǎn)化體用了制度支持；第二，需要通過國家倡導(dǎo)，地方落實的方式進行秸稈轉(zhuǎn)化的宣傳工作，提高農(nóng)民在生物質(zhì)能源轉(zhuǎn)換方面的積極性，提高該工作的接受度和效率；第三，為了落實秸稈生物能源的轉(zhuǎn)化利用，需要有著具體項目支持，要求各級政府建立農(nóng)業(yè)推廣體系，在不斷吸引投資下促進秸稈綜合利用工作的落實

4 結(jié)語

綜上所述，結(jié)合農(nóng)業(yè)秸稈價廉量多的特點和生物技術(shù)的發(fā)展背景，可以將秸稈進行生物質(zhì)能源轉(zhuǎn)化和利用，能有效滿足社會在能源方面的需求，也能降低秸稈燃燒帶來的環(huán)境污染并提高秸稈資源的利用效率。為了更好的提高秸稈的轉(zhuǎn)化利用效果，在轉(zhuǎn)化生物質(zhì)能源方面需要政策上給予支持，同時做好一系列的宣傳工作，在具體項目支持下，提高秸稈的轉(zhuǎn)換效率。在生物質(zhì)能源的利用中，可以著重研究發(fā)電技術(shù)、沼氣與熱分解氣化技術(shù)、秸稈轉(zhuǎn)化柴油技術(shù)等方面，在有效將秸稈轉(zhuǎn)化成生物質(zhì)能源并高效利用后，能促進社會實現(xiàn)可持續(xù)的發(fā)展。