浅析当前秸秆综合利用的有效途径

【摘 要】文章介绍了世界能源紧缺的局面，而通过秸秆的综合利用，如生产饲料、生产燃气，利用焦油生产生物柴油等，能使过去的废物成为可供人类利用的原料和资源。

【关键词】能源；秸秆；综合利用

0.引言

就地焚烧秸秆，不但是一种资源浪费，同时燃烧产生的烟尘严重污染大气环境，在山区，极易引发森林火灾，在平原地区，由于秸秆同时焚烧，引起漫天烟雾，曾引起飞机迷航，造成高压输电线路短路等重大安全事故。另外，曾有人研究将玉米杆、高粱杆等作为食草牲畜的饲料。在南方农村，红苕藤，稻草是耕牛越冬的饲料，但使用量很小，与秸秆产生量不成比例。

1.秸秆综合利用途径介绍

秸秆作为农业废物，处置不当，不但浪费资源，污染环境，引发森林火灾，还会造成安全事故。在当今世界能源资源短缺，森林破坏严重，生态环境恶化的大背景下，对秸秆进行资源化利用，变废为宝，就显得尤为重要。广大科技工作者和企业在秸秆综合利用方面，进行了大量的探索，取得了大量的成果。

1.1农村秸秆处理利用现状

造纸原料有木材、楠竹、芦苇、麦草、茅杆等，属于秸秆类的只有麦草。由于造纸厂环境污染严重，小型造纸厂已全部关闭，新建小造纸厂已没有可能，因此，受运输距离的限制，除赤壁市外，其他地区麦草不可能用于造纸。

1.2秸秆饲料

能够作为食草家畜饲料的秸秆有玉米杆，花生杆和稻草，其来源广、数量大，价格低，含有光合作用累积的一半以上的能量，作为非竞争性的饲料资源，饲养牛、羊等食草动物是可行的。

下面介绍几种秸秆饲料的加工技术。

1.2.1 秸秆氨化技术

通过氨化可提高秸秆饲料的营养价值。目前国内已研制出了专用秸秆氨化处理机械，这种机械通过搓擦与撞击，将秸秆的粗大纤维纵向分解，并通过同步氨化处理剂的作用，使木质素溶解，半纤维素水解和分解，以提高秸秆的可消化性。经处理后的秸秆，干物质和粗纤维消化率分别达到70%和 64.4%，牲畜采食量可提高 48%。饲喂氨化饲料时，应注意开窖取料时，需要多少料就取多少料，取料后立即封严窖口，取出的料晾晒 1～2d 后方可饲喂家畜。

1.2.2秸秆热喷技术

一种热力效应和机械效应相结合的物理处理方法，可以使粗饲料适口性改善，使牲畜的进食量增加。

原理是在水蒸洗作用下，使秸秆中 6.5%～12%的木质素熔化，纤维素分子断裂、分解。当秸秆从蒸锅中输出时，由于突然降压，形成喷爆（爆米花的原理），进一步使纤维素细胞撕裂，细胞壁疏松，从而改变了粗纤维的整体结构。秸秆经热喷处理后，质地柔软，味道芳香，营养价值和利用价值大大提高。但目前该技术成本较高，推广难度较大。

1.3 秸秆生产生物柴油、燃气及活性炭

原理是首先将秸秆粉碎，在造粒机高压的条件下造粒，以减少秸秆的不定型性和体积。然后将颗粒进行高温热分解，产生燃气、焦油和残渣。热分解又有两种方法，一种是在有空气条件下进行不完全燃烧热分解，另一种是在隔绝空气条件下热分解。

1.3.1 不完全燃烧热分解生产燃气

不完全燃烧热分解的原理与水煤气和半水煤气的生产原理基本相同。将秸秆颗粒放入密闭反应炉中点燃，再通入适量空气，有机物在空气作用下不完全燃烧分解，反应炉内因为燃烧作用温度迅速升高，有机物中的碳与空气中的氧气作用生成一氧化碳，部分有机物分解成小分子有机物而进入燃气中，一部分氢原子形成氢气进入燃气中。因此，燃气的主要成份是 CO、H2、小分子有机物和 N2。燃气从反应炉中输出时，分子量较大，常温下呈液态的有机物，凝结成液态，形成焦油。经分离焦油后的燃气，可以替代石油液化气或者天然气作为燃料直接使用。反应炉中的残渣为矿物质和少量没有燃烧的碳，可以作为钾肥使用，或用水浸法提取钾肥后卫生填埋。

该技术生产燃气，可以实行工厂化生产，气柜贮存，管道输送到用户，也可以使用小型气化炉进行单个家庭供气。小型气化炉存在的问题是焦油的收集和利用没办法进行，只好直接排放，造成环境污染。另外就是秸秆造粒问题，一个家庭不可能购买一台造粒机。秸秆造粒最好采用商业化运作才可行。如由某人或某公司购买一台移动式造粒机，通过上门服务的方式，有偿为农民进行秸秆造粒加工。不完全燃烧生产燃气技术适用于一切秸秆。

1.3.2 隔绝空气热解生产燃气

将秸秆颗粒（也可以加工成棒状）放入密闭热解炉中，在炉外使用燃料间接加热升温，有机物在高温条件下分解，有机物中的氧原子与碳原子反应形成一氧化碳，木质素、纤维素等高分子有机分解为小分子有机物和木炭。燃气主要成份为气态有机物、少量 CO和 H2。燃气输出后，会产生大量焦油。热解炉中剩余物为木炭。

该法一方面会产生大量的焦油，可以用作生产生物柴油。另一方面，生产的燃气因为没有混入氮气，热值高，既可以采用气柜贮存，管道直供用户；可以采用气柜贮存，加压液化，充入液化气钢瓶，送到用户家中使用，减少修建管道投资，对偏远地方农户有利。

该技术只能实行工厂化生产，而且要求秸秆热值高，矿物成份低，而且对造粒机和制棒机的压力有更高要求。不然副产品木炭无法运输和使用。

1.3.3秸秆制造生物柴油

秸秆造气过程中产生的焦油，外观呈黄褐色，为粘稠状液体，性状类似于石油原油，焦油长期暴露在空气中，会被氧气氧化变硬化成固态。目前已有公司开发出利用焦油制造生物柴油的技术。焦油经分离收集后，还需进行改性重整和复配，才能代替柴油作为燃料使用。秸秆制造生物柴油是使用可再生的生物质能源，代替稀缺的石油资源的很好途径，应当大力研究、开发和推广。

1.4秸秆发电

秸秆发电的原理与煤炭发电基本相同。秸秆经造粒减少体积后，用皮带输送或气流输送至蒸汽锅炉燃烧，将水加热成高压蒸汽，驱动汽轮机发电，电能输入电网给用户提供动力。由于发电设备造价高，秸秆发电一次性投资大，秸秆需求量大，同时需要配套多个秸秆造粒站，以降低秸秆运输成本。秸秆发电是一项很好的秸秆回收技术，每个县只能建设一个发电厂，以满足其秸秆需求。

2.结论

秸秆造纸技术，由于小造纸厂的关闭，和环境污染问题，加上只能使用麦草，局限性很大，基本没有可行性。秸秆作为饲料，适合于牛、羊等食草家畜的规范化养殖，产品附加值高，能节约大量土地资源，虽然需要的秸秆种类有局限性，依然具有很高的推广价值，是秸秆综合利用的一条良好途径。

秸秆生产燃气、生物柴油和活性炭，适用于一切秸秆的利用，在没有秸秆的季节，还能使用杂草，芭茅、枝杈材和木屑、竹片等原料代替，既能单个农户使用（家用造气炉），也能工厂化生产，是秸秆综合利用的最佳途径之一。

秸秆发电与秸秆造气优点相同，同样是应予鼓励发展的秸秆综合利用技术。值得高兴的是，在咸宁市，秸秆综合利用项目已经启动，通山县有两个秸秆造燃气项目已经投入运行，家用气化炉已批量生产并进入农户使用。

【参考文献】

[1]王文革.论节能技术创新制度[J].环境科学与技术，2008，（5）：139-148.

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