黑龙江省发展农村能源技术探析

2010-09-25吕红雨李冠男

大庆师范学院学报 2010年3期

吕红雨，李冠男，徐莉

(黑龙江省人民政府农村能源办公室，黑龙江哈尔滨 150001)

1 黑龙江省农村能源发展现状

黑龙江省是全国著名的农业、畜牧业和绿色食品产业大省，粮食和畜产品商品率位居全国前列，又是经国家批准的生态建设示范省之一。近年来，随着农村经济结构调整，畜牧业发展速度加快，已成为黑龙江省农村经济主导产业之一。因此，黑龙江省发展以畜禽粪便为原料的沼气和以农作物秸秆为原料农村能源项目具有得天独厚的优势。

2001年以来，黑龙江省先后承担了国家小型公益、沼气基建、沼气国债和集约化养殖场大中型沼气工程等农村能源重点项目，项目覆盖13个市(地)、71个县(市、区)、845个村。共建设户用沼气池8.25万个、沼气工程52处；年产沼气11万立方米，年处理粪便100万吨；建设秸秆气化集中供气42处，使1万多户农民用上了秸秆燃气，建设秸秆固化站23处，年加工秸秆能力10万吨。在国家重点项目的推动下，全省推广太阳房74.24万平方米、太阳能热水器19.6万平方米、太阳能畜禽舍477万平方米、日光节能温室146万平方米、阳光塑料大棚3990公顷、省柴节煤炉灶39万个、省柴节煤炕53万铺、节能烤烟房3799座、节能砖瓦窑709座、“三坊”(豆腐坊、油坊、粉坊)改造10949个、燃池28845万个，新形成年开发和节约72.7万吨标煤，实现综合效益13.4亿元，取得了显著的生态效益、经济效益和社会效益。

通过农村能源建设，促进了农业增效和农民增收，促进了生态环境改善和农业可持续发展，促进了农民生活质量的提高和农村人居环境的改善。

2 适合黑龙江省发展的农村能源技术

农村能源起源于沼气，在中国走过了半个多世纪的历程。虽然沼气在全国上下发展形势一片大好，但由于黑龙江省地处高寒地区，冬季寒冷漫长，特殊的地理位置和气候条件，制约了沼气在黑龙江省的发展。选择适合黑龙江省发展的农村能源技术，是我们农村能源工作者的重要任务。经过我们多年来不断的研究，摸索出几项适合黑龙江省发展的农村能源技术。

2.1 日光节能温室

日光节能温室是农业现代化技术的重要组成部分，是“两高一优”农业的重要举措，是增加农民收入的重要手段。它是采用加强维护结构保温，充分利用太阳能，进行人工调节水、肥、室温为作物创造良好的生长发育条件设施，进行较科学的保护地栽培。目前，这一技术在北方地区已不只限于在农作物上应用，而且还应用到养殖业和果树栽培等领域，今后应用领域会更广泛。黑龙江省日光温室的发展经历了由玻璃作为透光材料，土墙为维护结构，煤炉供热，后烟道传热到现在以塑料薄膜作为透光材料，钢架(或木架)支撑，砖墙复合体维护结构，前烟道供热装置供热，哈尔滨市市属各县区、牡丹江、佳木斯、大庆等地的温室已达到了国内先进水平，为丰富城市的菜篮子，农民致富奔小康作出了重要的贡献。

2.1.1 日光节能温室的类型

日光节能温室是相对旧温室而言的。它的特点是具有东、西、北三面保温性能较好，室宽合理，受光面科学，供暖系统效率较高。

1)全钢拱架薄膜节能温室。全钢拱架薄膜节能温室是一种较为现代化的日光温室，一般尺寸为：长50m左右，有效跨度6.0m左右，脊高3.0～3.2m，后墙高1.8m，其栽培床低于外地表面0.3m。外墙体采用复合墙体，钢筋骨架上弦采用Φ14～16钢筋，下弦采用Φ12～14钢筋，拉花筋采用Φ8～10钢筋，骨架由3道花梁纵向拉接，花梁采用Φ12～14钢筋，拱架间距1.0～1.2m，上端搭在后墙上，下端固定于前坡下面的暗墙上。基础埋深0.8m，宽同墙体。温室外侧四周设砖砌防寒沟，砖墙12cm厚，沟深0.8m，宽0.5m，内墙添隔热材料，如锯末、树叶等，上面用10cm厚自然土轻轻压实。

2)土木结构日光温室。土木结构日光温室是由最初的农用土温室演变而来的。一方面增强温室的保温能力，另一方面增加太阳光的吸收量。黑龙江省最初发展的地区是肇东和大庆等地。这种土木结构温室，温室跨度为6m，脊高3.5m，前立窗高0.6m，后墙高1.8m，前斜面的倾角33°，后斜坡的倾角20°，后墙和东西墙体都是草泥结构的土墙，墙体底座宽1.8～2.0m，墙顶宽度1.2～1.5m，温室的长度以50～100m长为宜。

3)砖木结构改良型日光温室。砖木结构改良型日光温室又称一斜一立式温室。温室跨度7m左右，脊高7m左右，前立窗高50cm，后墙高1.8～2.0m后屋面水平投影1.5m。前屋面的采光角33℃左右。这种温室前屋面每3m设一横梁，由立柱支撑。

2.1.2 日光温室的总体设计

日光温室的总体设计要充分利用太阳能和适于作物栽培的要求，强度应能满足风压和雪压及固定载荷的要求。日光温室建造的性能、结构形式、建造材料等要执行地方标准。

1)性能指标。①保温能力，在冬季最冷月份，单层加保温被、双层膜加保温被或地面加小棚覆盖，加温等措施。在种植菜叶情况下室内夜间最低气温应保持5℃以上，10cm深土温应能保持5℃；②耗能指标，加温期间70天，每m3需要释放2.0934×107J/kg热量，原煤总量需28kg～35kg；③固定载荷能力，最大载荷能力应达120kg/m3以上，能承受一般雪压30～40kg/m3，风速为20m/s(十级)以上的风压40～50kg/m3；④供水设备，温室内应有足够的供水设备，水质应符合灌溉要求。

2)附属设施。加温方式，日光节能温室虽然具有充分采光，防寒保暖能力，其发展方向正向着室内不加热的方向发展。但是黑龙江省处在高纬度地区，温室的加温与热源附助是十分必要的，其附助采暖有以下几种形式:①暖气加温，用节能型锅炉水暖加温，热效率应达到50%以上。但此种方式成本高，经济条件好的可以采用；②热风炉加温，此种加温方式一次性投入较高，炉具使用寿命受到限制，有条件的可采用；③煤炉烟道(砖、瓦或土陶管)加温。这种加温方式适合黑龙江省广大农村使用，造价低，使用方便，即可用散煤又可用型煤。经验表明，用型煤效果更好，温度控制也方便。无论用型煤还是散煤，其烟道走向必须改变旧有的后烟道供热习惯。

2.2 燃池

燃池就是在需要供热的室内地面下砌筑一个燃料燃烧室。通过燃料在燃烧室内缓慢燃烧向室内持续供热的设施。黑龙江省部分农村地区这种供暖方式发展很快，取得了良好的效果。

2.2.1 燃池的建造

池体砌筑应采用不低于75#新红砖，水泥砂浆应不低于50#。砌筑时砂浆一定要灌满，水平沾灰面不低于90%，竖缝也需饱满，不允许用冻砖或干砖砌筑。盖板根据经济条件以现场浇铸为好。可以用向日葵杆做盒子板，不用拆；经济实惠，严密性好，可以防止漏烟，更主要的是防止漏风，避免燃烧速度失控。盖板采用200#混凝土，采用46mm钢筋，间距为100mm，保护层为25mm，盖板厚50mm。

2.2.2 燃烧的控制

1)燃料加水控制。为了控制燃烧速度，燃料的含水率应达40%～50%，只是在引火区(点火处向里50～70mm处)由上到下全部为干料就可以了。给燃料加水，应在燃料入池前1～2天进行搅拌闷透，以使燃料含水均匀。

2)燃料时间控制。影响燃料燃烧时间的因素很多，比如填什么燃料、整的还是碎的、填的密实程度、燃料的含水率多少、管理是否得法等都是影响燃烧时间的因素。一般燃料为碎屑状的，含水率平均为50%左右(出烟口处可以达60%)，填料比较严实的燃烧时间较长，可以达40～60天。按燃料种类说，从长到短排序为锯末、格荛、牛马粪、碎玉米芯、稻壳、树叶。

3)燃烧温度的控制。燃池点火后不能急于关小进风口，拨小烟囱插板口，否则会着不起来，燃烧不好。点火后应让燃池有适当的底火，使池内达到一定的温度。根据实验，上盖有1/3变热，方可半关进风口。当上盖大部分都热了就可全关进风口，插板留小缝(2cm)即可。若需调高温度不要拉插板，只需适当开大风门即可，一定时间后，上盖温度就会提高，然后再适当调小风孔就可以了。若要往下调，则可将封口关严。烟囱插板拨小就可以了。

2.3 秸秆能源化利用

黑龙江省是农业大省，粮食商品率居全国首位，是国家的重要粮仓，全省农作物秸秆资源十分丰富，广泛分布于松嫩平原和三江平原等粮食主产区，是广大农村地区人民生活的传统能源和主要能源。经测算如表1所示，2007年全省农作物秸秆资源总量为5386万吨。三种主要农作物秸秆资源总量为5003万吨，占全省秸秆总资源量的92.9%，其中，水稻秸秆资源量为1986万吨、玉米秸秆资源量为2273万吨，大豆秸秆资源量为744万吨。从秸秆资源地域分布看，以哈尔滨市秸秆资源量最为丰富，其次为农垦总局和绥化市，以上两个市和农垦总局的秸秆资源量占到全省的2/3左右。

表1 2007年全省农作物秸秆资源量

注：单位为亿斤

2.3.1 秸秆固化成型燃料项目

利用固化成型设备可将农作物秸秆等生物质压缩为原体积的1/10左右，成为一种有一定形状的固体燃料。热值可达同重量煤的70%，约为14200KJ/kg，便于运输、储存，即可用作燃料，也可用作饲料。一处年产5000吨的秸秆固化成型燃料项目，只需要投资100万元左右，需要2000～3000m3场地，项目建设期较短，3个月即可完工。秸秆固化成型燃料作为一种商品能源，可替代农户炊事、采暖直接燃烧的秸秆，提高其生活质量。利用秸秆生产固化燃料来解决农户生产生活用能，对建设社会主义新农村具有重要意义。

2.3.2 秸秆气化集中供气工程

以农村丰富的农作物秸秆为原料，经过热解和还原反应，转变为含有一氧化碳、氢气和甲烷等可燃气体组成的秸秆燃气。将这种燃气通过地下管网输送到农户家中，可供炊事、采暖等燃用。通常情况下，1kg秸秆可产气2m3，气化效率约70%。其主要可燃成份为一氧化碳、氢气，还有少量的甲烷。由于气化原料的不同，秸秆燃气的热值也不相同，一般在4200KJ/m3左右。一般秸秆气化机组的生产能力在300～2000立方米/小时,秸秆燃气的生产成本约为每立方米0.2元，主要为原料费、人工费、电费及设备折旧。秸秆气化集中供气系统投资受村屯规划、规模、地理位置、用气负荷等许多因素的影响。一般情况下，在黑龙江省建一处供气 500 户炊事用气的气化站，需260万元。如果考虑部分农户冬季使用燃气采暖，需适当增加机组供气能力、扩大储气装置和输送管网尺寸，投资大约在400万元左右。