秸稈是重要的生物質資源,其蛋白質含量約5%,纖維素含量約30%,還含有一定量的鈣、磷等礦物質,其熱值約為標準煤的50%。由于秸稈是泛稱,因此,秸稈所含的能量與農作物的種類、生長的氣候條件等各種具體因素有密切的關系。
我國是農業大國,全國的秸稈年產量約達6億t,目前,我國對秸稈的利用情況如表1所示。
不同農作物及其秸稈的產量如表2所示。我國大部分地區都盛產糧食作物。其秸稈年產量(萬t)和秸稈可利用量的分布如表3所示。
從上述數據中可以看出,全國很多地區都有大量的秸稈剩余量可以加以利用。特別是山東、黑龍江、吉林、河南等地區,本身的煤炭資源就十分豐富,很多農戶已經選用較為清潔和使用方便的煤、油、電、氣作為日常生活用能,化肥也開始替代農家肥而廣泛使用。因此,秸稈剩余量就更為豐富,秸稈能源浪費量也更為驚人。收獲季節一到,焚燒秸稈的濃濃黑煙漫山遍野,污染又浪費。因此,在這些地區和一些大城市,更應該對秸稈加以綜合利用,特別是秸稈的能源化。同時,廣大農戶在使用秸稈作為生活燃料時,其能源利用率不足10%,處于極低的水平上。
1、秸稈的綜合利用
我國目前的情況是:一方面大量使用煤炭,造成嚴重的環境污染;另一方面又使這些寶貴的可再生資源白白浪費掉。秸稈資源的浪費,實質上是耕地、水資源和農業投入品的浪費。究其原因,除了宣傳力度不夠外,秸稈利用設備品種少、應用研究投入不足、秸稈收售渠道不暢是重要的原因。
秸稈作為重要的生物質資源是發展農村循環經濟的重要物質基礎。發揮秸稈的多功能作用,可以在農村中產生良好的經濟、社會、生態和環境效益。
秸稈是一種低碳燃料,其含硫量、含灰量均低于目前大量使用的煤炭,對大氣、環境質量的影響較低,是一種較為“清潔”的可再生的能源。因此,充分利用秸稈燃料,減少溫室氣體排放,改善環境質量,具有重要意義,所以來說農作物秸稈經過秸稈顆粒機、秸稈壓塊機壓制成生物質顆粒燃料,行業前景十分的不錯。
目前,對秸稈的綜合利用有以下幾個方面:
(1)發展秸稈能源
目前,農戶多以秸稈作為生活燃料,但其熱效率很低。為了改善這一狀況,可以用專門設備對秸稈加以利用,提高利用率。在秸稈資源收集較為便利的地方,如農場、城市郊區等地,可以建造秸稈發電廠或熱電站。在較為分散的地方,可以建設一些小型的秸稈供熱站,實現區域性集中供能。
開發一些小容量的秸稈燃燒設備,用來向廣大農戶供熱供汽的好處是:
①小區域集中供熱供汽有利于秸桿的能源化,有利于提高秸稈的熱能利用率,減少農戶取暖用汽所造成的污染:
②便于就近收集秸稈資源,降低收集成本;
③秸稈燃燒后的底灰、碳灰(俗稱草木灰)含有豐富的鉀、鈣、鎂、磷等元素,是一種優質的有機肥料,可以就近直接還田,降低農民施肥成本,有利于改善土壤的土質;
④可以采取靈活的收售政策,實行以物易物(以秸稈換熱水、蒸汽、肥料)。此外,也可以通過秸稈酵化制各沼氣,為農戶提供生活燃料。
(2)發展秸稈飼料
秸稈作為動物飼料由來已久,但是,為了提高奶牛的產奶量和質量,降低飼料成本,提高養殖效率,應該大力發展秸稈青儲、秸稈氨化鹽化、秸稈飼料精細加工和發展全混合型飼料。
(3)發展秸稈肥料
秸稈制成肥料有二種方法:一是將秸稈粉碎后埋入土層內,讓其變成腐殖質,增加土壤的有機質;另一種方法是通過焚燒后變成草木灰,還田施肥。
為了物盡其用,剩留在土壤里的秸稈根部可以采用第一種方法肥田,對于莖部宜采用回收其能量后的草木灰來肥田。
2、秸稈能源化研究
秸稈能源化是對秸稈資源最為合理利用的一種方法,它可以在充分利用秸稈所含能源后,其剩余物(草木灰)又可成為高效的有機肥料。
各類秸稈由于品種不同、生長條件不一,其所含能量也不同。與標煤相比,各類秸稈的折算系數大致在0.429~0.543之間,其中以稻谷最低,豆類和油料作物最高。
2.1秸稈燃燒機理
作為燃料,秸稈的燃燒機理有其特殊性:
(1)與常規燃料相比,秸稈的含水量較大約<20%,是常規燃料含水量的8倍~10倍。因此,在相同鍋爐出力的情況下,其煙氣量約是常規燃料鍋爐的1.5倍~2倍。在鍋爐受熱面布置時,要充分考慮到這一情況。所以,其鍋爐的容積要比常規燃料鍋爐大許多;
(2)與大多數生物質燃料一樣,秸稈的堆積密度較小,秸稈投入爐內燃燒時,先落在爐床上,隨著水分蒸發,開始飄浮在爐內進行燃燒。因此,秸稈在鍋爐內處于半懸浮燃燒狀態。在這類鍋爐設計時,一定要考慮到燃燒室的容積要大一些,使燃料在爐內有足夠的停留時間,得以完全燃盡;
(3)從燃料的熱態試驗看,大多數秸稈(除甘蔗渣外)在干燥后,揮發份快速脫離母體迅猛燃燒,揮發份不附著在秸稈表面燃燒,這與煤的燃燒機理是完全不同的;
(4)逸出揮發份后的秸稈變黑成為焦碳粒子呈暗紅色,未見明顯的火焰,而且在爐膛持續高溫的護持下,緩慢地燃燒,燃盡時間也較長。
2.2秸稈燃燒設備的設計
基于秸稈的燃燒機理,秸稈燃燒設備的設計應采取一系列措施,即:
(1)秸稈在爐內基本上處于懸浮燃燒,因此,燃燒設備設計時要考慮采用室燃十層燃的方式;
(2)由于秸稈理論燃燒溫度較低,為了保證秸稈能穩定燃燒,燃燒室宜采用絕熱爐膛設計,保持爐內有較高的燃燒溫度;
(3)由于煙氣量較大,鍋爐的容積要比常規燃料鍋爐大一些:
(4)為了保證燃料在爐內有足夠的停留時間,得以完全燃燼,同時,考慮到飛灰量較大,因此,爐膛宜設計成瘦高型;
(5)為實現灰渣的利用,鍋爐出灰和飛灰收集宜采用干式集灰。
3、結論
在能源緊缺的今天,大力開發秸稈等生物質可再生能源,有利于改善人類生存的環境,有利于我國經濟的可持續發展。農作物秸稈是發展農村循環經濟的重要物質基礎。對秸稈的綜合利用,可以提高農業資源的利用效率,促進農村經濟發展和農民增收。秸稈能源化是對秸稈資源綜合利用最為合理的一種方法。
集合型的秸稈綜合利用可以盡可能地減少能源浪費和對環境的污染。我國秸稈資源量大面廣,分布區域有集中有分散,因此,應該提供多品種的秸稈燃燒設備以適應多方面的需要。目前為了降低基本投資費用,可以將原有的燃煤鍋爐作適當改進后,用來燃燒秸稈。
三門峽富通新能源主要生產和銷售顆粒機、秸稈顆粒機等生物質燃料成型機械設備,同時我們也出售燃燒生物質顆粒燃料的生物質鍋爐等設備。