天津秸秆固化燃料技术现状与应用前景

刘玉华（天津市农业机械试验鉴定站，天津 300192）

天津秸秆固化燃料技术现状与应用前景

刘玉华（天津市农业机械试验鉴定站，天津 300192）

1 前言

秸秆是农作物的重要副产品，是最丰富的农业废弃生物质资源，根据农业部2010年发布的《全国农作物秸秆资源调查与评价报告》显示：我国农作物秸秆可收集资源量为6.87亿吨，利用率达到69%。其中，作为饲料利用2.11亿吨，占30.69%；作为燃料利用（含秸秆新型能源化利用）1.29亿吨，占18.72%；作为肥料利用1.02亿吨，占可收集资源量的14.78%；作为食用菌基料1500万吨，占2.14%；作为造纸等工业原料1600万吨，占2.37%。还有31%的秸秆未得到任何利用，如果能够充分加工利用，可直接或间接大幅增加农民收入。

2008年7月，国务院办公厅《关于加快推进农作物秸秆综合利用的意见》（国办发【2008】105号）对秸秆综合利用和禁烧工作提出明确要求。加快推进秸秆综合利用工作，形成多元化利用格局，重点发展秸秆肥料化、饲料化、基料化、原料化、燃料化利用，加快农业循环经济和新兴产业发展，改善农村居民生产生活条件，增加农民收入，保护生态环境，推动社会主义新农村建设。

2 秸秆固化机械化技术现状

天津市农作物秸秆主要分布在武清区、蓟县、宝坻区、静海县、宁河县、北辰区、津南区、西青区等农业区县。秸秆主要包括玉米秸秆、小麦秸秆、棉花秸秆等，天津市主要农作物产量160万吨，根据草谷比计算秸秆产量为280万吨。除少部分秸秆用于还田、青贮饲料、秸秆气化、造纸等以外，其余仍被丢弃于田间或者焚烧，不仅造成了资源浪费，而且还带来了严重的环境污染问题。

为了解决我市秸秆综合利用问题，2009年天津农机鉴定站引进秸秆固化燃料技术，对农作物秸秆及食用菌废弃菌棒进行固化处理，提高秸秆利用率，实现资源的循环利用。

3 秸秆固化燃料的主要技术

3.1 技术原理

秸秆固化燃料机械化技术是根据农作物秸秆的结构特性，将粉碎的农作物秸秆与其他辅料按照一定的比例混合，应用压缩成型原理，压缩成体积小、密度大、热值高的燃料。经检测，固化后的秸秆燃料的热值要比直接燃烧秸秆高20%，而且生产成本比燃煤低，因此可作为煤炭、石油等常规能源的替代品。

3.2 工艺流程

3.2.1 秸秆粉碎

根据秸秆固化设备的加工要求，将各种秸秆粉碎成适合的长度。秸秆粉碎的大小和粉碎质量直接影响压缩成型效果、生产效率和动力消耗，根据成型设备模孔的大小，压块成型的物料粉碎长度一般要求4-6mm左右，颗粒成型的物料粉碎长度为1-1.5mm左右为宜。

3.2.2 秸秆菌化

秸秆菌化技术是将一定比例的复合菌加入秸秆粉料中进行发酵，软化秸秆中的纤维素和木质素。

3.2.3 秸秆煤化

秸秆煤化技术是通过在秸秆粉料中加入煤化剂，达到增加秸秆固化燃料密度，延长燃烧时间，并能起到增加热值的作用。煤化剂由无毒、无味、无污染的化学粉剂混合而成，含有碳酸氢钠、氯化钠、碳酸钠、氧化铁、氧化钙和六次甲基四铵等多种成分，以煤粉做载体，混合一定比例的锯末等。

3.2.4 秸秆干燥

通过烘干设备减少秸秆粉料中的水分，含水率在15%-20%的粉料压缩成型效果最好。

3.2.5 秸秆固化成型

通过机械设备将秸秆粉料挤压成型,形成热值高、密度小的块状燃料。

3.3 秸秆燃料的主要技术参数

3.3.1 密度

小麦、玉米、棉秆、废弃菌棒压制成型的燃料密度为1.24-1.32 g/cm3，其中棉秆和菌棒的密度较高，均达到1.3 g/cm3以上，木质素越高的秸秆压制成型后密度越高。

3.3.2 热值

小麦、玉米、棉秆和废弃菌棒未加入煤化剂进行试验，热值为16.12-18.76MJ/kg，加入煤化剂后热值为18.27-21.15 MJ/kg。使用煤化技术后，压制的燃料热值提高12%以上。

3.4 秸秆固化燃料特点

3.4.1 原料来源广，附加值高。

以秸秆、废弃食用菌菌棒为原料，成本低廉，固化后的秸秆块的价格比普通燃煤的价格低，具有价格优势，有利于在农村、工厂锅炉等进行推广应用。

3.4.2 燃烧效果好，清洁环保。

应用秸秆、废弃食用菌菌棒压制成的燃料块，热值高、燃烧效果好，而且比燃煤的含硫量低，烟尘少，减少环境污染，改变农村因大量堆放秸秆、废弃菌棒而形成的脏、乱、差局面，并减少农村火灾隐患。

3.4.3 储运方便。

秸秆比重轻，体积大，存储占用场地大，压制后的秸秆块密度在1.2吨/m3以上，占地少，方便运输和储存。

4 存在问题

4.1 秸秆收集、储存

秸秆资源分散，收集劳动强度大，而且秸秆具有很强的季节性，无法均衡收购，要维持正常的运转，必须大量存储秸秆，秸秆质地疏松，存储秸秆需要占用大量空间，而且新鲜秸秆含水量大，打包、堆垛后极易产生霉变，还需要进行防雨、防潮、防火等措施，增加投资成本和维护费用。秸秆收集和储运问题是农作物秸秆综合利用的首要问题，也是降低秸秆固化燃料生产成本、提高效益和促进秸秆固化燃料的应用和推广的关键问题。

4.2 缺乏推广力度

秸秆固化燃料是新型能源产品，产品的开发和推广工作由中小企业承担，他们处于起步阶段，面临资金紧张和缺少固有市场营销体系和技术推广体系。

4.3 宣传力度不够，农民对此认识不足

秸秆固化燃料技术的宣传力度不够，终端消费者农村百姓对秸秆固化燃料的性价比不够了解，对新型的能源接受起来比较慢。

5 应用前景

5.1 有利于改善农民生产生活条件，扎实推进社会主义新农村建设

目前，天津市农村经济社会发展水平较低，基础设施落后，环境卫生条件差，有一部分农户生活用能主要采用直接燃烧秸秆、薪柴等落后方式，影响了广大农民群众的生活质量和身体健康。积极发展秸秆固化燃料机械化技术，推动秸秆固化燃料大范围的应用，可以逐步改变农村几千年来烟熏火燎的用能方式，提高农村能源利用效率，改善农村卫生状况和农民生产生活条件，是提高农民生活质量、降低生活成本、改变农村落后面貌、建设社会主义新农村的有力措施。

5.2 可以为天津市农户冬季取暖提供原材料，降低农户取暖成本

天津市地处我国的华北地区，冬季的温度保持在-15°～5°之间，冬季的供暖期为4个月。天津市农户的冬季取暖主要采用燃烧煤，每个农户一个冬天大约使用2吨煤炭，平均费用大约在2000元～3000元左右。燃烧煤炭不仅费用比较高，而且煤炭的燃烧会产生大量的有害气体，给使用者带来一定的危险。使用秸秆固化燃料机械化技术生产的燃料每吨的售价为600元左右，大大节约了农户的取暖成本。

5.3 有利于发挥农业对能源的支持作用，缓解能源供应紧张局面

我国能源资源总量较为丰富，但人均占有量低，人均煤炭、石油和天然气储量仅为世界平均水平的56.3%、7.7%和7.1%。近年来，随着我国经济社会的快速发展，能源需求持续增长，供求矛盾日益突出，如果充分利用我国目前的农业生物质能资源，对缓解化石能源供应紧张局面，优化能源结构，保障天津能源安全，建立稳定的能源供应体系具有一定的意义。目前天津市共有622万亩耕地，年产秸秆超过300万吨，除一部分用来加工青贮饲料、秸秆制气外，仍然有相当一部分完全可以用来秸秆固化燃料的生产，并且利用和推广价值非常大。

5.4 有利于拓展农业功能，促进区域经济发展和农民增收

发展农业生物质能产业，突破传统农业的局限，利用农产品及其废弃物生产新型能源，拓展了农产品的原料用途和加工途径，为农业提供了一个产品附加值高和市场潜力无限的平台，有利于转变农业增长方式，发展循环经济，延伸农业产业链条，提高农业效益，拓展农村剩余劳动力转移空间，在促进区域经济发展、增加农民收入等方面大有可为。

5.5 有利于保护和改善生态环境，促进可持续发展

我国是世界上第二大能源生产和消费国，化石能源造成的环境污染相当严重。如煤炭占能源消费总量的比例高达69%，煤烟型污染程度一直较高。积极发展秸秆固化燃料机械化技术，可以有效替代高污染、高排放的化石能源，降低环境污染，是推动节能减排的战略举措，是保护生态环境的重要途径，有利于建立资源节约型和环境友好型社会，促进人与自然和谐发展与经济社会的可持续发展。