循環(huán)經(jīng)濟(jì)可使非木材實(shí)現(xiàn)清潔制漿秸桿發(fā)電扭虧為贏

袁志平

循環(huán)經(jīng)濟(jì)可使非木材實(shí)現(xiàn)清潔制漿秸桿發(fā)電扭虧為贏

袁志平

1 前言

秸桿發(fā)電是可再生能源，我國(guó)計(jì)劃2020年發(fā)展至3000萬(wàn)千瓦小時(shí)，以毎個(gè)電站2.5萬(wàn)千瓦小時(shí)計(jì)算要發(fā)展到一千多家,幾乎大多數(shù)縣都有了。屆時(shí)基本上可以遏制住在田間發(fā)生焚焼秸桿的嚴(yán)重汚染環(huán)境事件,最重要的是資源得到了合理的應(yīng)用。

但目前該項(xiàng)綠色能源發(fā)展遇到了困難，主要是原料的收集困難、保存和運(yùn)輸?shù)馁M(fèi)用高所導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)虧損，國(guó)家為此貼補(bǔ)至每度電0.75元,電站以年發(fā)電量1.8億度計(jì)，收入1.35億元,扣除毎年設(shè)備折舊費(fèi)和維修費(fèi)用3500萬(wàn)元和人工管理費(fèi)等項(xiàng)費(fèi)用1500萬(wàn)元，對(duì)投入毎噸秸桿最大容忍的成本是327元,（1.35億減0.5億除26萬(wàn)噸）。

和非木材造紙一樣，電廠秸桿的投入是連續(xù)的，而它的收集貯存和運(yùn)輸是季節(jié)性的，因此必須形成一個(gè)能大規(guī)模運(yùn)作的產(chǎn)業(yè)化系統(tǒng)才能勝任。以蔗渣為例，它因制糖時(shí)已付過(guò)收集費(fèi)和運(yùn)費(fèi)，如今尚且400元/噸；又如枝椏木材它的收集貯存沒(méi)有季節(jié)性，如今的價(jià)格約是480元/噸。兩院院士石元春說(shuō)：“解決秸桿處理難題的核心是幫農(nóng)民增收，每噸收入400～500元，則全國(guó)7億噸可獲3000億元”。

總之若打算吸引農(nóng)民去精心從事收集、保管、并按時(shí)送至電廠的工作，沒(méi)有420元/噸的價(jià)格可能不行。但如果真地這樣做了，電廠每年要賠3000萬(wàn)元。該項(xiàng)綠色能源事業(yè)豈不是要泡湯？

再說(shuō)非木材制漿，如今最有希望取代傳統(tǒng)堿法制漿的是氧化法制漿，由于非木材原料富含熱水溶出物，制漿得率約70%。換言之制每噸漂白漿，溶在黃液中的有機(jī)物約是370公斤。如果用水處理的老辦法,無(wú)論是混凝物化法+生物氧化法，還是厭氧發(fā)生沼氣+生物氧化法都不僅工程浩大、運(yùn)行成本高，而且我國(guó)淡水資源的短缺，許多地方杜絕這種大量耗水的企業(yè)。 再加上企業(yè)要賺錢(qián)，難免就會(huì)發(fā)生偷排事件，其后果則是永無(wú)寧日，這樣下去豈不是和發(fā)達(dá)國(guó)家一樣，非木材制漿要被淘汰出局？

本文的內(nèi)容是說(shuō)明依靠發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的方法把秸桿發(fā)電和秸桿制漿聯(lián)合起來(lái)，這樣的話，上述兩大難題就都迎刄而解了。

其要點(diǎn)如下：

1.1 以秸桿電廠草木灰中所含的K2CO3為原料,制成KOH水溶液供給制漿生產(chǎn)線使用，以100%KOH計(jì)，若有2700噸按4000元/噸計(jì)時(shí)，年收入1080萬(wàn)元（不足部份由漿廠自補(bǔ)商品鉀鹽）。用7萬(wàn)噸秸桿每年生產(chǎn)5萬(wàn)噸高得率漂白漿,所產(chǎn)生的制漿黃液正是農(nóng)田急需的有機(jī)鉀肥。上述過(guò)程沒(méi)有任何污染，并且可獲得高額利潤(rùn)。

1.2 秸桿電廠每年燒26萬(wàn)噸秸桿，連同制漿需要的7噸，每年共收33萬(wàn)噸，進(jìn)廠時(shí)擇優(yōu)者給制漿生產(chǎn)線以500元/噸計(jì)價(jià)，余者發(fā)電以400元/噸計(jì)價(jià)。漿和肥的生產(chǎn)不搞秸桿的收集系統(tǒng)，也不建供電和供汽設(shè)備，因此建造費(fèi)用低。

1.3 紙漿和有機(jī)鉀肥的生產(chǎn)都耗用大量的蒸汽,可使電站實(shí)現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn),每年生產(chǎn)26萬(wàn)噸蒸汽以120元/噸供出,毎年增加收入3100萬(wàn)元。

上述綠色循環(huán)徑濟(jì)的形成，首先是經(jīng)濟(jì)上扭虧為盈，使新能源克服經(jīng)濟(jì)危機(jī)，得到順利的大規(guī)摸發(fā)展，其次是綠色紙漿業(yè)和綠色有機(jī)鉀肥業(yè)也獲得大的發(fā)展。

與此同時(shí)企業(yè)周邊的農(nóng)民可增加26萬(wàn)噸X400元/噸+7萬(wàn)噸X500元/噸=1.39億元的收入，這是了不起的益民大事。

2 利用電站草木灰中的K2CO3制造秸桿漂白漿和有機(jī)鉀肥

我國(guó)秸桿發(fā)電會(huì)產(chǎn)生大量的草木灰 (約含10%K2CO3)，對(duì)此項(xiàng)重要的資源若采取重復(fù)使用的方針則經(jīng)濟(jì)效益最好。即先用之生產(chǎn)非木材高得率漂白紙漿，再把制漿黃液濃縮制成有機(jī)鉀肥。好處是非木材制漿淘汰了水處理過(guò)程，根除了制漿汚染。有機(jī)鉀肥還田實(shí)現(xiàn)了鉀的循環(huán)利用，解決了農(nóng)田普遍缺鉀問(wèn)題。

草木灰經(jīng)熱水溶解,并加入消石灰經(jīng)苛化反應(yīng)、過(guò)濾得到KOH水溶液用于APMP制漿和催化漂白。

以下流程中制漿和有機(jī)鉀肥所用電力和蒸汽均來(lái)自秸桿發(fā)電廠。

鉀鹽重復(fù)利用的流程路線圖如下：

3 秸桿原料APMP法制漂白漿

非木材原料因含有光合色素 (胡蘿卜素或稱(chēng)草黃素)用APMP法制高得率漿時(shí)，白度僅有50度,因此必須在濕漿中設(shè)法產(chǎn)生強(qiáng)氧化劑羥基自由基才能漂至75度以上。其方法之一是加入組成為KOH+2H2O2的化學(xué)品，經(jīng)升溫至80℃發(fā)生強(qiáng)氧化劑羥基自由基。

APMP（堿性H2O2機(jī)械漿）技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化，在擠壓疏解之后若吸收KOH+H2O2水溶液，經(jīng)盤(pán)磨打漿所產(chǎn)生的黃液就是寶貴的有機(jī)酸鉀肥，與此同時(shí)制漿不再需要搞水處理，從而根除了汚染。

用草木灰加熱水和消石灰苛化所得KOH水溶液，過(guò)濾后即可投入使用,以100%KOH計(jì)時(shí)由漿廠每噸支付4000元，不足部份補(bǔ)充商品KOH每噸8000元。

以下列出的是每噸漂白漿粕的成本。

先用KOH+H2O2作APMP：KOH用量對(duì)原料用5.6%；H2O23.4%；因得率70%，故每噸漿用KOH 80公斤；雙氧水(27.5%)176公斤。

用KOH+2H2O2催化漂白：對(duì)漿用 KOH 28公斤；雙氧水250公斤。

原料：1.43 噸，500 元/噸，715 元；

KOH (自制和商品各半)：108公斤，6 元/公斤，648元；

H2O2（27.5%）：426公斤，1.1元/公斤，469元；

電：850千瓦小時(shí)，0.75/千瓦小時(shí)，638元；

汽：0.2 噸，120 元/噸，24 元；

以上小計(jì)：2494元。

漿粕機(jī)用電：300千瓦小時(shí)，0.75元/千瓦小時(shí)，225元；

4) 工況4：考慮安全系數(shù)及施工平臺(tái)強(qiáng)度校核需要，施加自重及風(fēng)荷載，同時(shí)第一、二、三層平臺(tái)同時(shí)超載1.25倍施加荷載，即同時(shí)施加均布荷載2.5×10-3 MPa。

用汽：2.8 噸，120 元/噸，336 元；

設(shè)備折舊：100元；

人工及管理：100元；

總計(jì)：3255元。

毛利預(yù)算以噸漿粕售價(jià)4200元計(jì)，毛利為945元/噸，年產(chǎn)5萬(wàn)噸則毛利為4725萬(wàn)元/年。

4 副產(chǎn)有機(jī)鉀肥

制每噸漿從原料中除去的有機(jī)物,扣除其中的草末子和篩渣子，溶入水中有機(jī)物總量為：370公斤/噸，5萬(wàn)噸漿/年 =18500噸/年，制漿全年共用KOH 5400噸,以K2O計(jì)是4532噸，有機(jī)物+K2O合計(jì)是23032噸/年，其中K2O含量 19.7% 。(制成60%液體總重38386噸,裝每桶25公斤是153萬(wàn)桶/年)參考山東某廠有機(jī)鉀肥含有機(jī)物70%、氧化鉀13%，每噸出廠價(jià)2000元，我們含K2O較之高過(guò)一半，若以2500元/噸計(jì)算應(yīng)該是受歡迎的，故該項(xiàng)有機(jī)鉀肥應(yīng)得23032X2500=5758萬(wàn)元。

其生產(chǎn)成本是：

（1）四效濃縮至60%總固形物所需蒸汽費(fèi)用約是1176萬(wàn)元（每噸漿蒸發(fā)出7噸水，蒸出每噸水用汽0.28噸，每噸汽120元）。

（2）塑料包裝桶約1070萬(wàn)元。

（3）其它如人工、電力、設(shè)備折舊為每年 900萬(wàn)元，以上共計(jì) 3146萬(wàn)元，故每年還有毛利 2612萬(wàn)元。

5 電站的運(yùn)行成本

電站收入：年發(fā)電1.8億度，每度0.75元，總13500萬(wàn)元；

年生產(chǎn)蒸汽：26萬(wàn)噸，每噸120元，總3120萬(wàn)元；

草木灰制KOH：2700噸，毎噸4000元，總 1080萬(wàn)元；

以上合計(jì)：17700萬(wàn)元。

電站支出：原料費(fèi)26萬(wàn)噸 x 400元/噸 =10400萬(wàn)元；

設(shè)備折舊和維修：3500萬(wàn)元；

人工管理等項(xiàng)費(fèi)用：1500萬(wàn)元；

以上合計(jì)：15400萬(wàn)元；

收支相抵每年毛利：2300萬(wàn)元。

該企業(yè)秸桿收集總量為：26萬(wàn)噸+1.43噸X5萬(wàn)=33.15萬(wàn)噸,其中漿+肥占21.5%，周邊農(nóng)民供秸桿收入1.39億元，平均420元/噸。該企業(yè)發(fā)電量1.8億度/年，以0.75元/度自用0.625億度，占總發(fā)電量的35%，即三分之二的電力可供給當(dāng)?shù)厥褂谩?/p>

6 本項(xiàng)研究開(kāi)發(fā)的重大意義

6.1 以蒸汽機(jī)為標(biāo)志的第一次工業(yè)革命發(fā)生在19世紀(jì),以電氣化為基礎(chǔ)的第二次工業(yè)革命發(fā)生在20世紀(jì),如今人類(lèi)已經(jīng)進(jìn)入以綠色科技領(lǐng)先的第三次工業(yè)革命。本項(xiàng)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的本質(zhì)是綠色能源+綠色紙業(yè)+綠色農(nóng)業(yè)肥料。若能獲利、經(jīng)營(yíng)順利的話，其發(fā)展意義十分重大。

若2020年前實(shí)現(xiàn)一千多家電紙合作企業(yè)，則每年燒秸桿2.6億噸,取代1.3億噸煤炭，并增產(chǎn)5000萬(wàn)噸無(wú)汚染的漂白紙漿、增產(chǎn)2300萬(wàn)噸有機(jī)鉀肥。

6.2 農(nóng)民可從每年收集、貯存、運(yùn)輸 3.3億噸秸桿中增加1390億元的收入,這是非常了不起的大事。 我國(guó)農(nóng)田每100克土壤中的鉀元素都低于6.6毫克，嚴(yán)重缺鉀成為我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要限制因素之一。而我國(guó)鉀礦資源缺乏，每年大量進(jìn)口氯化鉀、硫酸鉀。而無(wú)機(jī)鉀鹽的長(zhǎng)期使用會(huì)板結(jié)土壞，造成土壤的酸化。有機(jī)酸鉀肥的肥效比無(wú)機(jī)鉀成倍提高，是解決我國(guó)農(nóng)田嚴(yán)重缺鉀的一個(gè)最好的出路。讓農(nóng)業(yè)發(fā)展、使農(nóng)民富裕，事關(guān)天下大局的穩(wěn)定。

6.3 成為拉動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)増長(zhǎng)的亮點(diǎn),按照一千家計(jì)算:

每年秸桿生意1390億元

每年發(fā)電1800億度 1350億元

每年5000萬(wàn)噸漂白漿粕 2100億元

每年有機(jī)鉀肥2300萬(wàn)噸 575億元

合計(jì)每年增長(zhǎng) 5415億元

完全符合國(guó)家大力提倡的以企業(yè)為主,通過(guò)創(chuàng)新拉動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的精柛。

當(dāng)然推動(dòng)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展并非輕而易舉,不愿合作只想關(guān)門(mén)發(fā)財(cái)者難得想通,好在這兩個(gè)行業(yè)單打獨(dú)斗均無(wú)出路,只要有先行者做出示范,就會(huì)越走越順了。

2012－7－8

實(shí)驗(yàn)與研究