天津秸稈固化燃料技術現狀與應用前景

劉玉華（天津市農業機械試驗鑒定站，天津 300192）

天津秸稈固化燃料技術現狀與應用前景

劉玉華（天津市農業機械試驗鑒定站，天津 300192）

1 前言

秸稈是農作物的重要副產品，是最豐富的農業廢棄生物質資源，根據農業部2010年發布的《全國農作物秸稈資源調查與評價報告》顯示：我國農作物秸稈可收集資源量為6.87億噸，利用率達到69%。其中，作為飼料利用2.11億噸，占30.69%；作為燃料利用（含秸稈新型能源化利用）1.29億噸，占18.72%；作為肥料利用1.02億噸，占可收集資源量的14.78%；作為食用菌基料1500萬噸，占2.14%；作為造紙等工業原料1600萬噸，占2.37%。還有31%的秸稈未得到任何利用，如果能夠充分加工利用，可直接或間接大幅增加農民收入。

2008年7月，國務院辦公廳《關于加快推進農作物秸稈綜合利用的意見》（國辦發【2008】105號）對秸稈綜合利用和禁燒工作提出明確要求。加快推進秸稈綜合利用工作，形成多元化利用格局，重點發展秸稈肥料化、飼料化、基料化、原料化、燃料化利用，加快農業循環經濟和新興產業發展，改善農村居民生產生活條件，增加農民收入，保護生態環境，推動社會主義新農村建設。

2 秸稈固化機械化技術現狀

天津市農作物秸稈主要分布在武清區、薊縣、寶坻區、靜海縣、寧河縣、北辰區、津南區、西青區等農業區縣。秸稈主要包括玉米秸稈、小麥秸稈、棉花秸稈等，天津市主要農作物產量160萬噸，根據草谷比計算秸稈產量為280萬噸。除少部分秸稈用于還田、青貯飼料、秸稈氣化、造紙等以外，其余仍被丟棄于田間或者焚燒，不僅造成了資源浪費，而且還帶來了嚴重的環境污染問題。

為了解決我市秸稈綜合利用問題，2009年天津農機鑒定站引進秸稈固化燃料技術，對農作物秸稈及食用菌廢棄菌棒進行固化處理，提高秸稈利用率，實現資源的循環利用。

3 秸稈固化燃料的主要技術

3.1 技術原理

秸稈固化燃料機械化技術是根據農作物秸稈的結構特性，將粉碎的農作物秸稈與其他輔料按照一定的比例混合，應用壓縮成型原理，壓縮成體積小、密度大、熱值高的燃料。經檢測，固化后的秸稈燃料的熱值要比直接燃燒秸稈高20%，而且生產成本比燃煤低，因此可作為煤炭、石油等常規能源的替代品。

3.2 工藝流程

3.2.1 秸稈粉碎

根據秸稈固化設備的加工要求，將各種秸稈粉碎成適合的長度。秸稈粉碎的大小和粉碎質量直接影響壓縮成型效果、生產效率和動力消耗，根據成型設備模孔的大小，壓塊成型的物料粉碎長度一般要求4-6mm左右，顆粒成型的物料粉碎長度為1-1.5mm左右為宜。

3.2.2 秸稈菌化

秸稈菌化技術是將一定比例的復合菌加入秸稈粉料中進行發酵，軟化秸稈中的纖維素和木質素。

3.2.3 秸稈煤化

秸稈煤化技術是通過在秸稈粉料中加入煤化劑，達到增加秸稈固化燃料密度，延長燃燒時間，并能起到增加熱值的作用。煤化劑由無毒、無味、無污染的化學粉劑混合而成，含有碳酸氫鈉、氯化鈉、碳酸鈉、氧化鐵、氧化鈣和六次甲基四銨等多種成分，以煤粉做載體，混合一定比例的鋸末等。

3.2.4 秸稈干燥

通過烘干設備減少秸稈粉料中的水分，含水率在15%-20%的粉料壓縮成型效果最好。

3.2.5 秸稈固化成型

通過機械設備將秸稈粉料擠壓成型,形成熱值高、密度小的塊狀燃料。

3.3 秸稈燃料的主要技術參數

3.3.1 密度

小麥、玉米、棉稈、廢棄菌棒壓制成型的燃料密度為1.24-1.32 g/cm3，其中棉稈和菌棒的密度較高，均達到1.3 g/cm3以上，木質素越高的秸稈壓制成型后密度越高。

3.3.2 熱值

小麥、玉米、棉稈和廢棄菌棒未加入煤化劑進行試驗，熱值為16.12-18.76MJ/kg，加入煤化劑后熱值為18.27-21.15 MJ/kg。使用煤化技術后，壓制的燃料熱值提高12%以上。

3.4 秸稈固化燃料特點

3.4.1 原料來源廣，附加值高。

以秸稈、廢棄食用菌菌棒為原料，成本低廉，固化后的秸稈塊的價格比普通燃煤的價格低，具有價格優勢，有利于在農村、工廠鍋爐等進行推廣應用。

3.4.2 燃燒效果好，清潔環保。

應用秸稈、廢棄食用菌菌棒壓制成的燃料塊，熱值高、燃燒效果好，而且比燃煤的含硫量低，煙塵少，減少環境污染，改變農村因大量堆放秸稈、廢棄菌棒而形成的臟、亂、差局面，并減少農村火災隱患。

3.4.3 儲運方便。

秸稈比重輕，體積大，存儲占用場地大，壓制后的秸稈塊密度在1.2噸/m3以上，占地少，方便運輸和儲存。

4 存在問題

4.1 秸稈收集、儲存

秸稈資源分散，收集勞動強度大，而且秸稈具有很強的季節性，無法均衡收購，要維持正常的運轉，必須大量存儲秸稈，秸稈質地疏松，存儲秸稈需要占用大量空間，而且新鮮秸稈含水量大，打包、堆垛后極易產生霉變，還需要進行防雨、防潮、防火等措施，增加投資成本和維護費用。秸稈收集和儲運問題是農作物秸稈綜合利用的首要問題，也是降低秸稈固化燃料生產成本、提高效益和促進秸稈固化燃料的應用和推廣的關鍵問題。

4.2 缺乏推廣力度

秸稈固化燃料是新型能源產品，產品的開發和推廣工作由中小企業承擔，他們處于起步階段，面臨資金緊張和缺少固有市場營銷體系和技術推廣體系。

4.3 宣傳力度不夠，農民對此認識不足

秸稈固化燃料技術的宣傳力度不夠，終端消費者農村百姓對秸稈固化燃料的性價比不夠了解，對新型的能源接受起來比較慢。

5 應用前景

5.1 有利于改善農民生產生活條件，扎實推進社會主義新農村建設

目前，天津市農村經濟社會發展水平較低，基礎設施落后，環境衛生條件差，有一部分農戶生活用能主要采用直接燃燒秸稈、薪柴等落后方式，影響了廣大農民群眾的生活質量和身體健康。積極發展秸稈固化燃料機械化技術，推動秸稈固化燃料大范圍的應用，可以逐步改變農村幾千年來煙熏火燎的用能方式，提高農村能源利用效率，改善農村衛生狀況和農民生產生活條件，是提高農民生活質量、降低生活成本、改變農村落后面貌、建設社會主義新農村的有力措施。

5.2 可以為天津市農戶冬季取暖提供原材料，降低農戶取暖成本

天津市地處我國的華北地區，冬季的溫度保持在-15°～5°之間，冬季的供暖期為4個月。天津市農戶的冬季取暖主要采用燃燒煤，每個農戶一個冬天大約使用2噸煤炭，平均費用大約在2000元～3000元左右。燃燒煤炭不僅費用比較高，而且煤炭的燃燒會產生大量的有害氣體，給使用者帶來一定的危險。使用秸稈固化燃料機械化技術生產的燃料每噸的售價為600元左右，大大節約了農戶的取暖成本。

5.3 有利于發揮農業對能源的支持作用，緩解能源供應緊張局面

我國能源資源總量較為豐富，但人均占有量低，人均煤炭、石油和天然氣儲量僅為世界平均水平的56.3%、7.7%和7.1%。近年來，隨著我國經濟社會的快速發展，能源需求持續增長，供求矛盾日益突出，如果充分利用我國目前的農業生物質能資源，對緩解化石能源供應緊張局面，優化能源結構，保障天津能源安全，建立穩定的能源供應體系具有一定的意義。目前天津市共有622萬畝耕地，年產秸稈超過300萬噸，除一部分用來加工青貯飼料、秸稈制氣外，仍然有相當一部分完全可以用來秸稈固化燃料的生產，并且利用和推廣價值非常大。

5.4 有利于拓展農業功能，促進區域經濟發展和農民增收

發展農業生物質能產業，突破傳統農業的局限，利用農產品及其廢棄物生產新型能源，拓展了農產品的原料用途和加工途徑，為農業提供了一個產品附加值高和市場潛力無限的平臺，有利于轉變農業增長方式，發展循環經濟，延伸農業產業鏈條，提高農業效益，拓展農村剩余勞動力轉移空間，在促進區域經濟發展、增加農民收入等方面大有可為。

5.5 有利于保護和改善生態環境，促進可持續發展

我國是世界上第二大能源生產和消費國，化石能源造成的環境污染相當嚴重。如煤炭占能源消費總量的比例高達69%，煤煙型污染程度一直較高。積極發展秸稈固化燃料機械化技術，可以有效替代高污染、高排放的化石能源，降低環境污染，是推動節能減排的戰略舉措，是保護生態環境的重要途徑，有利于建立資源節約型和環境友好型社會，促進人與自然和諧發展與經濟社會的可持續發展。