淺析當前秸稈綜合利用的有效途徑

【摘 要】文章介紹了世界能源緊缺的局面，而通過秸稈的綜合利用，如生產飼料、生產燃氣，利用焦油生產生物柴油等，能使過去的廢物成為可供人類利用的原料和資源。

【關鍵詞】能源；秸稈；綜合利用

0.引言

就地焚燒秸稈，不但是一種資源浪費，同時燃燒產生的煙塵嚴重污染大氣環境，在山區，極易引發森林火災，在平原地區，由于秸稈同時焚燒，引起漫天煙霧，曾引起飛機迷航，造成高壓輸電線路短路等重大安全事故。另外，曾有人研究將玉米桿、高粱桿等作為食草牲畜的飼料。在南方農村，紅苕藤，稻草是耕牛越冬的飼料，但使用量很小，與秸稈產生量不成比例。

1.秸稈綜合利用途徑介紹

秸稈作為農業廢物，處置不當，不但浪費資源，污染環境，引發森林火災，還會造成安全事故。在當今世界能源資源短缺，森林破壞嚴重，生態環境惡化的大背景下，對秸稈進行資源化利用，變廢為寶，就顯得尤為重要。廣大科技工作者和企業在秸稈綜合利用方面，進行了大量的探索，取得了大量的成果。

1.1農村秸稈處理利用現狀

造紙原料有木材、楠竹、蘆葦、麥草、茅桿等，屬于秸稈類的只有麥草。由于造紙廠環境污染嚴重，小型造紙廠已全部關閉，新建小造紙廠已沒有可能，因此，受運輸距離的限制，除赤壁市外，其他地區麥草不可能用于造紙。

1.2秸稈飼料

能夠作為食草家畜飼料的秸稈有玉米桿，花生桿和稻草，其來源廣、數量大，價格低，含有光合作用累積的一半以上的能量，作為非競爭性的飼料資源，飼養牛、羊等食草動物是可行的。

下面介紹幾種秸稈飼料的加工技術。

1.2.1 秸稈氨化技術

通過氨化可提高秸稈飼料的營養價值。目前國內已研制出了專用秸稈氨化處理機械，這種機械通過搓擦與撞擊，將秸稈的粗大纖維縱向分解，并通過同步氨化處理劑的作用，使木質素溶解，半纖維素水解和分解，以提高秸稈的可消化性。經處理后的秸稈，干物質和粗纖維消化率分別達到70%和 64.4%，牲畜采食量可提高 48%。飼喂氨化飼料時，應注意開窖取料時，需要多少料就取多少料，取料后立即封嚴窖口，取出的料晾曬 1～2d 后方可飼喂家畜。

1.2.2秸稈熱噴技術

一種熱力效應和機械效應相結合的物理處理方法，可以使粗飼料適口性改善，使牲畜的進食量增加。

原理是在水蒸洗作用下，使秸稈中 6.5%～12%的木質素熔化，纖維素分子斷裂、分解。當秸稈從蒸鍋中輸出時，由于突然降壓，形成噴爆（爆米花的原理），進一步使纖維素細胞撕裂，細胞壁疏松，從而改變了粗纖維的整體結構。秸稈經熱噴處理后，質地柔軟，味道芳香，營養價值和利用價值大大提高。但目前該技術成本較高，推廣難度較大。

1.3 秸稈生產生物柴油、燃氣及活性炭

原理是首先將秸稈粉碎，在造粒機高壓的條件下造粒，以減少秸稈的不定型性和體積。然后將顆粒進行高溫熱分解，產生燃氣、焦油和殘渣。熱分解又有兩種方法，一種是在有空氣條件下進行不完全燃燒熱分解，另一種是在隔絕空氣條件下熱分解。

1.3.1 不完全燃燒熱分解生產燃氣

不完全燃燒熱分解的原理與水煤氣和半水煤氣的生產原理基本相同。將秸稈顆粒放入密閉反應爐中點燃，再通入適量空氣，有機物在空氣作用下不完全燃燒分解，反應爐內因為燃燒作用溫度迅速升高，有機物中的碳與空氣中的氧氣作用生成一氧化碳，部分有機物分解成小分子有機物而進入燃氣中，一部分氫原子形成氫氣進入燃氣中。因此，燃氣的主要成份是 CO、H2、小分子有機物和 N2。燃氣從反應爐中輸出時，分子量較大，常溫下呈液態的有機物，凝結成液態，形成焦油。經分離焦油后的燃氣，可以替代石油液化氣或者天然氣作為燃料直接使用。反應爐中的殘渣為礦物質和少量沒有燃燒的碳，可以作為鉀肥使用，或用水浸法提取鉀肥后衛生填埋。

該技術生產燃氣，可以實行工廠化生產，氣柜貯存，管道輸送到用戶，也可以使用小型氣化爐進行單個家庭供氣。小型氣化爐存在的問題是焦油的收集和利用沒辦法進行，只好直接排放，造成環境污染。另外就是秸稈造粒問題，一個家庭不可能購買一臺造粒機。秸稈造粒最好采用商業化運作才可行。如由某人或某公司購買一臺移動式造粒機，通過上門服務的方式，有償為農民進行秸稈造粒加工。不完全燃燒生產燃氣技術適用于一切秸稈。

1.3.2 隔絕空氣熱解生產燃氣

將秸稈顆粒（也可以加工成棒狀）放入密閉熱解爐中，在爐外使用燃料間接加熱升溫，有機物在高溫條件下分解，有機物中的氧原子與碳原子反應形成一氧化碳，木質素、纖維素等高分子有機分解為小分子有機物和木炭。燃氣主要成份為氣態有機物、少量 CO和 H2。燃氣輸出后，會產生大量焦油。熱解爐中剩余物為木炭。

該法一方面會產生大量的焦油，可以用作生產生物柴油。另一方面，生產的燃氣因為沒有混入氮氣，熱值高，既可以采用氣柜貯存，管道直供用戶；可以采用氣柜貯存，加壓液化，充入液化氣鋼瓶，送到用戶家中使用，減少修建管道投資，對偏遠地方農戶有利。

該技術只能實行工廠化生產，而且要求秸稈熱值高，礦物成份低，而且對造粒機和制棒機的壓力有更高要求。不然副產品木炭無法運輸和使用。

1.3.3秸稈制造生物柴油

秸稈造氣過程中產生的焦油，外觀呈黃褐色，為粘稠狀液體，性狀類似于石油原油，焦油長期暴露在空氣中，會被氧氣氧化變硬化成固態。目前已有公司開發出利用焦油制造生物柴油的技術。焦油經分離收集后，還需進行改性重整和復配，才能代替柴油作為燃料使用。秸稈制造生物柴油是使用可再生的生物質能源，代替稀缺的石油資源的很好途徑，應當大力研究、開發和推廣。

1.4秸稈發電

秸稈發電的原理與煤炭發電基本相同。秸稈經造粒減少體積后，用皮帶輸送或氣流輸送至蒸汽鍋爐燃燒，將水加熱成高壓蒸汽，驅動汽輪機發電，電能輸入電網給用戶提供動力。由于發電設備造價高，秸稈發電一次性投資大，秸稈需求量大，同時需要配套多個秸稈造粒站，以降低秸稈運輸成本。秸稈發電是一項很好的秸稈回收技術，每個縣只能建設一個發電廠，以滿足其秸稈需求。

2.結論

秸稈造紙技術，由于小造紙廠的關閉，和環境污染問題，加上只能使用麥草，局限性很大，基本沒有可行性。秸稈作為飼料，適合于牛、羊等食草家畜的規范化養殖，產品附加值高，能節約大量土地資源，雖然需要的秸稈種類有局限性，依然具有很高的推廣價值，是秸稈綜合利用的一條良好途徑。

秸稈生產燃氣、生物柴油和活性炭，適用于一切秸稈的利用，在沒有秸稈的季節，還能使用雜草，芭茅、枝杈材和木屑、竹片等原料代替，既能單個農戶使用（家用造氣爐），也能工廠化生產，是秸稈綜合利用的最佳途徑之一。

秸稈發電與秸稈造氣優點相同，同樣是應予鼓勵發展的秸稈綜合利用技術。值得高興的是，在咸寧市，秸稈綜合利用項目已經啟動，通山縣有兩個秸稈造燃氣項目已經投入運行，家用氣化爐已批量生產并進入農戶使用。

【參考文獻】

[1]王文革.論節能技術創新制度[J].環境科學與技術，2008，（5）：139-148.