秸稈氣化技術研究現狀與對策分析

劉敏欽

摘 要 近年來，隨著我國經濟與科技的不斷發展，可持續發展戰略的不斷深入執行，人們逐漸開始重視能源的利用效率。秸稈作為農業生產過程中的主要副產品，在我國產量十分豐富，將其進行重復利用生成新的能源，將會成為未來秸稈資源的主要應用方向。現階段，最為常見的秸稈應用技術為秸稈氣化技術，即將秸稈進行充分或不充分燃燒生成氫氣、一氧化碳等可燃氣體來產生新的能源。基于此，介紹了秸稈氣化技術的研究現狀，分析了發展該項技術過程中存在的問題，并提出了相應的解決措施。

關鍵詞 秸稈氣化技術;新能源;發展現狀;對策分析

中圖分類號：S38 文獻標志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2019.14.085

目前，各國的發展都需要消耗大量的能源，而傳統的一次性能源并不能很好的滿足日益增長的能源需求。因此，各國都在積極發展可再生能源的相關技術。由于我國是傳統的農業大國，有些十分豐富的秸稈資源，因此我國現階段在秸稈能源利用方面取得了巨大進步。

1 秸稈氣化技術的概述

我國是農業大國，有著十分豐富的秸稈資源，如果能充分發揮出秸稈能源的作用，可以在一定程度上緩解我國能源緊張的問題。現階段，我國處理秸稈最為常見的手段就是燃燒成灰再返田作為肥料，這樣并不能充分發揮出秸稈蘊含的巨大能源。隨著科技的發展，出現了很多高效利用秸稈能源的方法，主要有秸稈返田技術、食用菌培植技術、發酵有機肥技術、秸稈氣化技術、秸稈發點技術，生產蛋白質技術和反應堆技術等。其中，秸稈氣化技術較為常見，應用也較為廣泛。

秸稈氣化技術中的原料是秸稈，其化學成分主要由碳、氫、氧、氮、鎂等元素組成。因此，在秸稈燃燒的過程中，適當控制氧氣的含量可以產生一氧化碳、甲烷和氫氣等可燃氣體。秸稈氣化技術的反應過程主要包括氧化反應、還原反應、裂解反應以及秸稈的干燥。氧化反應過程中，空氣由氣化爐底部進入，與秸稈發生燃燒反應，通過控制氧氣的含量產生一氧化碳和二氧化碳，然后進入還原反應階段;生成的二氧化碳與氣化爐中的碳和水會發生還原反應，生成一氧化碳和氫氣，然后這些氣體繼續上升，進入裂解反應階段;在裂解反應過程中會產生一部分烴基產物，如甲烷等，這些氣體會隨著高溫繼續上升，進入干燥區。干燥區的主要作用是將以上三個反應中生成的可燃氣體排出爐外，干料留在爐內繼續反應[1-3]。

近年來，秸稈氣化技術得到廣泛傳播，其諸多的優點為其高速發展與進步創造了良好的環境。秸稈氣化生成的能源屬于可再生能源，主要通過控制秸稈燃燒時的氧氣含量來生成氫氣、一氧化碳和甲烷等可燃氣體，1 kg秸稈可以生成近2 m3的可燃氣體，成本十分低廉。同時，秸稈能源也是一種十分清潔的可再生能源。據實驗表明，每2 t秸稈產生的能源近似與1 t標準煤產生的能源，但其產生的污染物遠遠少于標準煤產生的。由于秸稈能源的優越性，使其逐漸成為農村能源新的來源，逐步取代了傳統農村使用的液化氣或煤氣能源等。

2 秸稈氣化技術發展過程中存在的問題

秸稈能源的應用最早可以追溯到18世紀初，但起初并未受到人們的廣泛關注。但到了20世紀末期，隨著石油、煤炭能源日漸枯竭，新能源的應用得到越來越多人的關注。20世紀末，我國政府投資建設了諸多研究所來提升我國的秸稈氣化技術水平;步入21世紀，我國政府對秸稈氣化技術研究給予了更高層次的重視，面向全國各個企業招標，在諸多高校中設立相關專業，全面促進我國的秸稈氣化技術的發展。

隨著秸稈氣化技術的不斷應用，一些問題逐漸顯現出來。1）不同種類秸稈在應用程度上有明顯差異。玉米秸稈相較于小麥秸稈與稻草秸稈，利用率較高，不僅可作為氣化爐的原料，同時還可以作為養殖飼料、培植菌類的肥料以及返田肥料等。而小麥秸稈與稻草秸稈的利用率遠低于玉米秸稈，甚至一些油料作物秸稈無法充當能源原料。2）我國的秸稈氣化技術發展較晚，其技術和相關的生產設備并未達到世界領先水平，還存在著小規模、場地固定等問題。3）在秸稈氣化產物中會有5%～15%的能量轉換為焦油，這些焦油會在低溫時與燃燒生成的雜質凝結成小顆粒，對設備造成損傷。此外，我國在秸稈轉化成氣體能源的轉化率較低、氣化劑多為空氣以及氣化效果不好等都嚴重限制了我國秸稈氣化技術的發展。

3 發展秸稈氣化技術的策略分析

為了使我國的秸稈氣體技術可以比肩發達國家，我國應該積極分析現有秸稈氣化技術存在的不足，針對我國實際情況進行技術、管理以及推廣等方面的完善。針對我國現階段的秸稈氣化技術發展過程中存在的問題，從以下3方面進行完善。

3.1 增加資金投入，加強技術研發

政府等相關部門應加大對秸稈氣化技術各個研發部門的資金投入力度，為該方面技術的發展提供動力支持。在具體的研發過程中，可以從提升燃氣熱值和純凈度、加強制氣系統智能化水平、秸稈氣化相關輔助設備優化以及制定長遠的技術設備開發規劃等方面著手。

3.2 引進國外先進技術，促進技術發展

國內相關的開發企業應該加強與國外先進企業的交流，積極引進高新技術和先進的生產設備。就丹麥來說，該國家是第一個建設秸稈燃料發電廠的國家，其全境有130家秸稈發電廠，其由秸稈發電節省了相當于3.5×106 t的標準煤，占全國能源消耗的12.5%。我國可以借鑒丹麥的先進經驗來促進我國秸稈氣化技術的發展，但由于歐美等發達國家在生產生活等方面與我國的基本國情不相符，因此在引進先進技術時應該根據我國基本國情進行適當改造，以促進我國企業的發展[4]。

3.3 完善管理制度，創造良好的發展環境

目前，我國的秸稈氣化產業尚未形成完整的管理體系，因此，相關的管理部門應該及時制定一套完整的管理體系，以促進我國秸稈氣化設備的普及推廣。在制定好相關的管理制度后，需要鼓勵社會上其他企業投資秸稈氣化產業，擴大其影響范圍。同時，還需要加大宣傳力度，讓居民真正了解到秸稈氣化技術的優越性，主動選擇應用秸稈氣化技術。

4 結語

我國擁有十分豐富的秸稈資源，充分應用秸稈資源符合我國的可持續發展戰略。通過應用秸稈氣化技術可以大幅度節省我國主要能源原料，如煤炭、石油以及天然氣等不可再生能源。因此，秸稈資源作為綠色清潔的可再生能源應該得到更為廣泛的應用。政府以及相關企業也應該積極宣傳，讓普通居民了解到秸稈氣化設備的優點，普及秸稈氣化設備，為我國建設綠色環保型社會貢獻力量。

參考文獻：

[1] 張文斌，張龍全.秸稈氣化技術研究現狀與對策分析[J].中國農機化，2015（6）：90-93.

[2] 林青山，何艷峰，劉金淼，等.秸稈熱解氣化技術在提高秸稈利用率方面的優勢分析[J].安徽農業科學，2014，42（14）：4399-4403，4410.

[3] 陳紅.秸稈氣化技術對秸稈能源化利用的有效提高[J].農村經濟與科技，2017，28（20）：17.

[4] 吳九九，楊春燕，黃勇，等.作物秸稈類廢棄物生物質氣化技術研究與應用淺析[J].江西科學，2013，31（4）：512-515，548.

（責任編輯：劉昀）