我国秸秆气化发展现状分析

张红阳

生物医药、新材料、现代农业

  • 2019-06-20
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我国自古以来就是一个农业大国,多项农作物种植量都居世界前列,在农作物大量种植的同时也产生大量的秸秆,据测算我国每年产生的秸秆达到10亿吨,其中可被循环利用的秸秆有9亿吨。秸秆对于农业生产也具有较高的价值,经过合理开发利用将成为农作物中经济价值最大的附属产品。

摘要:我国自古以来就是一个农业大国,多项农作物种植量都居世界前列,在农作物大量种植的同时也产生大量的秸秆,据测算我国每年产生的秸秆达到10亿吨,其中可被循环利用的秸秆有9亿吨。秸秆对于农业生产也具有较高的价值,经过合理开发利用将成为农作物中经济价值最大的附属产品。

近年来随着我国农业种植生产观念的转变,及农村生活水品的提高,人们对于秸秆的应用需求逐渐降低,传统的处理方式逐渐淘汰,大量的秸秆被抛弃或者被焚烧,带来资源浪费的同时也造成了大气环境的破坏及水资源、土壤资源的污染等问题。因此我国近年来展开了多种的秸秆综合利用工作,包括秸秆发电、秸秆气化、秸秆还田等。秸秆是一种优质的生物质能,具有良好热值,相关研究表明2吨秸秆热值相当于1吨的标准煤热值,因此利用秸秆转化为能源成为秸秆综合利用的有效途径,同时结合我国实际国情,在广泛的农村地区开展秸秆气化成为我国推动秸秆综合利用的最佳手段。

我国秸秆气化项目建设成效明显 仍存在部分问题

近年来农村秸秆丢弃及焚烧所带来的环境问题也引起了国家层面的重视,先后出台多项文件治理这一问题。在2018年 “中央一号”文件明确提出,要加强农村突出环境问题综合治理,推进农作物秸秆综合利用。政策的支持也推动了农村秸秆气化规模的扩大,当前我国秸秆制沼气工程处于快速的建设中,截止2017 年,我国建设有秸秆制沼气项目11万处左右,其中以农村家用小型沼气工程为主,约有9.2万处,秸秆气化工程每年约处理农作物秸秆960. 6万吨,畜禽粪便5.2亿吨,对于农村秸秆及畜禽粪便的处理起到了良好的作用。不但降低了污染也为农民带来了一定的经济效益。

但是由于我国秸秆气化工程开展较晚,其在技术工艺,应用条件等方面还存在诸多问题。目前我国传统农业种植正向机械化发展,且由于农村生产结构的转变,小规模农业种植逐渐被淘汰,部分农民选择外出谋生,部分已建成的小型沼气工程处于闲置状态,造成了项目投入的浪费。同时由于农作物受季节性影响较大,原材料来源不稳定,季节差价较大,也造成了大型沼气工程的原材料价格的波动,及产气量的不稳定,加之秸秆气化工程能耗高等因素,导致运行成本较高,部分秸秆气化工程收入难以覆盖成本,经营较为困难。同时产生的沼渣作为原本附属产品之一,无法发挥其价值,一般还需要进行二次处理,也加剧了运行成本。发达国家的沼气主要用于发电和提纯并入天然气管网,进行统一管理销售,能够保障沼气工程在经济上持续运行,而我国生产沼气主要以小户用和集中供气为主,分散性较大,高质量的利用比例还较低。因此我国秸秆气化大规模推广及商业化发展还存着这一定的距离。

国内秸秆气化装备较为落后 部分工艺有待优化

我国对于秸秆气化装备工艺的研发较晚,部分技术相对国外还较为落后,国外除了建设有规模化的工程外,还建设有完善的管理制度及体系,保证秸秆气化的商业化发展。德国针对秸秆原料问题采用青贮的方式,采取序批式进出料方式,多个装置并联,同时运行工作解决产气不连续的问题,消化完全后集中出料,提升出料效率。在德国连续湿式消化占主导地位,大约90%沼气工程采用立式消化罐,装备较为先进且产气量较高,同时德国秸秆沼气并入统一的沼气网络,进行统一的管理销售,形成了完整的商业化模式。奥地利对于秸秆气化的应用较为广泛,其技术也较为先进,目前奥地利采用完全混合式工艺的立式消化罐沼气工程占84%左右,标准容积500立方米-2000立方米,秸秆高固体条件下可以获得良好的混合,其产气量也相对较高。

目前我国秸秆制沼气主要采用厌氧消化法,其使用的装备主要是在传统的厌氧消化装置上稍微改动而来,其装备性能较为落后,不能满足秸秆高效厌氧消化需要的条件要求。秸秆预处理效果无法达到较高标准,消化过程参数无法精准控制,使得秸秆的消化效率不高。另外,对于中高浓度的秸秆原料易结壳导致出料困难,针对这一难题目前出料主要采用袋装式整进整出的方法,不能保证秸秆的完全利用,对于大型秸秆沼气工程的出料主要使用挖掘机来完成,不仅费用和能耗较高,而且在作业过程中极易损坏沼气池池壁,造成一定的经济损失,甚至带来安全隐患。这类技术难题也阻碍了我国秸秆气化的规模化发展。因此我国目前需要优化制气装备,加强原材料的预处理能力,也要培养消化效率更高的产甲烷菌群,提高秸秆的处理效率,针对秸秆气化装备的快速出料处理工艺及设备也要进行一定程度的优化,只有保障装备及工艺的先进性,才能推动整个行业的发展。

结语

近年来随着农村秸秆废气及焚烧所带来的环境问题日益严峻,对于秸秆的综合利用也成为人们着重关注的问题。由于秸秆具有较高的热值,因此利用秸秆作为生物质能也成为当前的主流应用,同时结合我国实际国情,进行农村地区的秸秆气化制沼气也成为主要的综合利用手段。近年来我国秸秆气化工程建设已取得了一定的规模,但是还存在着原料无法保证、工程废弃率高、工程运营成本高等问题,这些问题也阻碍了我国秸秆气化行业的发展,除此之外技术的落后也阻碍我国秸秆气化规模的扩大。未来我国针对技术难题要研发相关的先进设备及工艺,同时建设完整的管理制度和完善的市场规则,在技术和制度的双重推动下,我国的秸秆气化工程才能真正的向着商业化、规模化、标准化发展。

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