秸稈綜合利用的技術(shù)路徑及最新進(jìn)展

農(nóng)業(yè)生物質(zhì)能是指以秸稈、畜禽糞污等農(nóng)業(yè)廢棄物為主要原料轉(zhuǎn)化的生物質(zhì)能，是促進(jìn)農(nóng)業(yè)廢棄物資源有效利用的重要途徑，既能解決農(nóng)業(yè)廢棄物的環(huán)境污染問(wèn)題、減少因焚燒或無(wú)序堆放排放溫室氣體，又能夠替代化石能源減排CO2、提升土壤固碳能力，是可再生、可持續(xù)的零碳或負(fù)碳的能源技術(shù)。秸稈作為能源使用的方式很多，可以轉(zhuǎn)化成型燃料、沼氣、熱解氣等，不同地域利用方式有所不同。

熱解炭氣聯(lián)產(chǎn)技術(shù)是秸稈在絕氧或低氧環(huán)境下被加熱升溫(500～600°C)，引起分子內(nèi)部分解產(chǎn)生熱解氣和生物炭。在農(nóng)業(yè)廢棄物生物質(zhì)熱解炭氣聯(lián)產(chǎn)技術(shù)的最新研究中，中國(guó)農(nóng)科院環(huán)發(fā)所將農(nóng)業(yè)廢棄物與低品質(zhì)煤共熱解，從共熱解各相產(chǎn)物分布、生物炭性能表征，以及共熱解過(guò)程中能量平衡、經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益等各個(gè)方面開(kāi)展了綜合分析。結(jié)果表明，農(nóng)膜的加入降低了共熱解反應(yīng)活化能，提供了C、H元素，有效提升了熱解油的產(chǎn)率和品質(zhì)，低品質(zhì)煤的加入促進(jìn)了中間產(chǎn)物與水蒸氣的重整反應(yīng)，提升生物炭的產(chǎn)率和熱解氣品質(zhì)。據(jù)測(cè)算，在河邊邢臺(tái)建設(shè)的示范工程，每年生產(chǎn)的生物炭和熱解氣可替代1100噸標(biāo)準(zhǔn)煤，減排1720噸CO2，具有較好的社會(huì)環(huán)境效益。研究結(jié)果為農(nóng)業(yè)廢棄物清潔轉(zhuǎn)化、農(nóng)村地區(qū)清潔供暖提供了有效的技術(shù)路徑。

除了生物質(zhì)熱解炭氣聯(lián)產(chǎn)技術(shù)，秸稈捆燒也是秸稈較為常見(jiàn)的處理方式。在糧食收獲后，將田里松散的秸稈打成捆，在專門(mén)的生物質(zhì)鍋爐中燃燒，通過(guò)高效換熱技術(shù)實(shí)現(xiàn)清潔供暖。近期，秸稈捆燒清潔供暖技術(shù)裝備研發(fā)也取得新進(jìn)展，圍繞秸稈打捆、高效燃燒、污染物脫除等關(guān)鍵技術(shù)，通過(guò)搭建秸稈半氣化捆燒仿真平臺(tái)，研發(fā)出高效低排放燃燒技術(shù)，開(kāi)發(fā)出秸稈捆燒清潔供暖鍋爐，建立了示范工程。據(jù)第三方檢測(cè)，鍋爐熱效率可達(dá)85%左右，顆粒物、二氧化硫、氮氧化物分別在30mg/m3、10mg/m3、200 mg/m3以下，明顯優(yōu)于GB 13271-2014《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》。從提質(zhì)增效情況來(lái)看，新的技術(shù)裝備降低了取暖成本。在遼寧鐵嶺秸稈捆燒供暖的取暖費(fèi)約19.8元/m2，明顯低于煤炭(約25.2～28元/m2)，供暖成本降低20%～30%。此外，秸稈捆燒供暖技術(shù)的二氧化碳排放僅為煤炭供暖的1/10，為農(nóng)村碳減排、碳中和做出了貢獻(xiàn)。

成型燃料技術(shù)是將松散的秸稈擠壓成不同形狀的燃料，有顆粒燃料、塊狀燃料、棒狀燃料三種。與松散的秸稈相比，具有體積小、密度大等特點(diǎn)，便于運(yùn)輸和貯存。其燃燒效率高，又干凈，密度相當(dāng)于中質(zhì)煙煤，使用時(shí)火力持久，可以直接替代煤炭，進(jìn)行發(fā)電、供熱、取暖、做飯，是一種清潔環(huán)保的能源。截至2019年底，我國(guó)秸稈成型燃料加工點(diǎn)共2360處，產(chǎn)品主要用于中小型鍋爐供熱、發(fā)電和村鎮(zhèn)炊事取暖用能等。

秸稈也可以通過(guò)微生物厭氧發(fā)酵產(chǎn)生沼氣，常見(jiàn)的有濕法發(fā)酵、干法發(fā)酵和干濕耦合發(fā)酵三種方式。產(chǎn)生的沼氣可以用于炊事，也可以通過(guò)沼氣熱水鍋爐生產(chǎn)熱水進(jìn)行集中供暖，或通過(guò)壁掛爐分散供暖，還可以通過(guò)沼氣發(fā)電機(jī)發(fā)電。此外，沼氣還可以被提純?yōu)樯锾烊粴猓M(jìn)入天然氣管網(wǎng)，用于居民供氣或者車用燃?xì)狻?019年，以農(nóng)業(yè)廢棄物為主要原料的沼氣工程10.265×104處，總池容2197.81×104 m3。

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