秸秆能源化利用2
秸秆的资源化利用途径简介【精选】

秸秆的资源化利用途径简介摘要:我国是传统的农业大国,秸秆资源丰富,但我国秸秆利用现状不容乐观。
我国的传统处理方式有:乱扔乱放、直接还田、焚烧、加工粗饲料等,但这些处理方式却存在着较多的缺点。
例如秸秆利用率低、转化率低、经济效益低、环境污染严重。
本文介绍了秸秆资源化利用的许多途径,包括还田技术、制作粗饲料的技术、能源化技术及秸秆在工业生产上的一些应用。
农作物秸秆的资源化不仅可以保护社会生态环境、节约可再生资源,还可以促进农业的可持续协调发展。
关键词: 农作物秸秆;资源化;引言:秸秆通常指小麦、水稻、玉米、棉花等农作物在收货果实后的剩余部位。
农作物秸秆是农作物生产系统中一项重要的资源,秸秆的比例能占作物生物产量的50%左右。
改革开放以来我国粮食产量大幅增加,我国农作物秸秆产量逐年上升。
据了解,我国目前每年生产农作物秸秆约7亿t[1]。
传统的利用方式里,秸秆被农户作为燃料使用、直接还田作肥料、作饲料喂给牲畜,只有少量用于造纸等工业原料。
近年来,农村生活水平逐渐的提高,都用上了液化气等方便的能源导致用秸秆作燃料锐减,许多农民为赶农时、图省事,越来越多的地区就开始出现田间直接焚烧秸秆的现象,并越来越严重[2,3] ,导致严重的大气污染,影响人们生活。
作为一个典型的农业大国,中国的各种秸秆资源来源广、数量大,但历年来中国秸秆利用数量、利用方式和区域差异等方面的分析研究却较为落后。
秸秆作为宝贵的生物质资源,其利用的合理性会直接影响我国农业的可持续发展[1,4]。
因此,研究并综合利用秸秆这一可再生资源,提高其利用效率,使其由污染源转化为可再生资源有重要意义。
秸秆利用途径;1秸秆还田利用:秸秆还田是当今世界上普遍重视的一项培肥地力的增产措施,可以从根本上解决秆焚烧所造成的大气污染,同时还有增肥增产作用。
秸秆还田使秸秆中的有机质进入土壤,可以改良土壤结构、增加孔隙度、提高土壤的蓄水能力]5[,促进农作物作物根系的发育。
农业废弃物资源化利用有哪些方式

农业废弃物资源化利用有哪些方式在农业生产过程中,会产生大量的废弃物,如农作物秸秆、畜禽粪便、果蔬残渣等。
如果这些废弃物得不到合理有效的处理和利用,不仅会造成资源浪费,还会对环境造成严重污染。
然而,通过科学的方法将这些农业废弃物进行资源化利用,不仅能够减少环境污染,还能创造经济价值,实现农业的可持续发展。
一、农作物秸秆的资源化利用1、秸秆还田秸秆还田是把不宜直接作饲料的秸秆(如麦秸、玉米秸和水稻秸秆等)直接或堆积腐熟后施入土壤中的一种方法。
秸秆还田能增加土壤有机质,改良土壤结构,使土壤疏松,孔隙度增加,容量减轻,促进微生物活力和作物根系的发育。
2、秸秆饲料化经过青贮、氨化、微贮等处理技术,将农作物秸秆转化为牲畜的饲料。
这样不仅可以减少饲料成本,还能提高秸秆的利用率。
3、秸秆能源化(1)秸秆气化将秸秆在缺氧状态下加热反应,使之转化为可燃性气体,如一氧化碳、氢气和甲烷等。
这些气体可以用于农村居民的炊事、取暖,也可以用于发电。
(2)秸秆固化成型燃料把秸秆粉碎后,在一定的温度和压力下,将其压缩成块状或颗粒状的固体燃料。
这种燃料燃烧效率高,污染小,是一种优质的生物质能源。
4、秸秆基料化利用秸秆生产食用菌基料,如平菇、香菇、金针菇等。
食用菌采摘后的菌渣还可以作为有机肥料还田。
5、秸秆原料化以秸秆为原料,生产人造板材、造纸、制作工艺品等,实现秸秆的高附加值利用。
二、畜禽粪便的资源化利用1、堆肥处理将畜禽粪便与秸秆、稻壳等有机物混合,通过好氧发酵制成有机肥料。
这种肥料富含氮、磷、钾等营养元素,能够改良土壤,提高农产品品质。
2、沼气发酵畜禽粪便在沼气池内进行厌氧发酵,产生沼气。
沼气可用于照明、炊事和发电,沼渣和沼液是优质的有机肥料。
3、养殖蚯蚓将畜禽粪便作为蚯蚓的饲料,蚯蚓消化后的粪便成为优质的生物有机肥,同时蚯蚓本身还可以作为饲料或药材。
4、生产饲料经过一定的处理工艺,如干燥、发酵、消毒等,将畜禽粪便转化为饲料,用于养殖鱼类、禽类等。
秸秆资源化利用的方法

秸秆资源化利用的方法秸秆是农田中常见的农作物残余物,如小麦、玉米、稻谷等作物的茎秆和叶片。
在过去,农民通常将秸秆直接焚烧或留在地里还田,但这种传统方式存在环境污染和浪费资源的问题。
为了更好地利用秸秆资源,保护环境和提高农业生产效益,人们开展了秸秆资源化利用的研究和实践。
本文将介绍几种常见的秸秆资源化利用方法。
一、秸秆发电秸秆发电是将秸秆作为燃料,经过燃烧产生蒸汽驱动发电机发电的过程。
这种方法可以充分利用秸秆的能量,减少对化石能源的依赖,同时还能减少秸秆焚烧对环境的污染。
秸秆发电技术已经在一些农村地区得到应用,并取得了良好的效果。
二、秸秆制炭秸秆制炭是将秸秆经过一系列的处理过程,如破碎、干燥、炭化等,最终得到炭质产品。
制炭可以将秸秆中的有机物质转化为固体炭质,具有高热值、低水分、低灰分等特点,可以作为燃料使用。
同时,制炭还可以减少秸秆的体积,便于储存和运输。
三、秸秆生物质颗粒秸秆生物质颗粒是将秸秆经过破碎、压缩成颗粒状的燃料。
生物质颗粒具有高热值、低湿度、低灰分等特点,可以替代传统的化石燃料,用于家庭取暖、工业燃料等方面。
秸秆生物质颗粒的生产技术比较成熟,已经广泛应用于农村地区和工业领域。
四、秸秆生物质燃气秸秆生物质燃气是将秸秆通过气化技术转化为可燃气体,如生物质气、生物质合成气等。
这种方法可以利用秸秆中的有机物质产生高效能的燃气,用于燃烧发电、供热、燃气轮机等领域。
秸秆生物质燃气的利用可以减少对化石能源的依赖,同时还能减少秸秆焚烧对环境的污染。
五、秸秆有机肥料秸秆经过堆肥处理后可以成为有机肥料,用于农田的有机改良和肥料补充。
秸秆有机肥料可以提供植物所需的养分和有机质,改善土壤结构,增加土壤肥力,提高农作物的产量和品质。
同时,秸秆有机肥料还可以减少化肥的使用量,降低农业对化肥的依赖,有利于环境保护和可持续农业发展。
秸秆资源化利用的方法多种多样,可以从能源、炭质产品、肥料等多个方面进行利用。
这些方法可以充分发挥秸秆的潜在价值,减少对化石能源的依赖,提高农田的生产效益,保护环境。
秸秆能源化的几种方式

秸秆能源化的几种方式以秸秆能源化的几种方式为标题,写一篇文章:一、秸秆能源化的背景和意义秸秆是农作物收割后剩余的植物茎秆,数量庞大,处理不当会对环境造成污染。
因此,将秸秆能源化成为了一种重要的解决方案。
秸秆能源化不仅可以减少环境污染,还可以有效利用资源,提高能源利用效率。
二、秸秆燃烧发电秸秆燃烧发电是一种常见的秸秆能源化方式。
首先,将秸秆进行干燥和粉碎处理,然后投入燃烧炉中进行燃烧,产生高温高压的蒸汽,驱动汽轮机发电。
这种方式能够充分利用秸秆的热能,同时减少对传统能源的依赖。
三、秸秆生物质燃料除了燃烧发电,秸秆还可以用于生产生物质燃料。
生物质燃料是指以生物质为原料制备的可再生能源,如生物质颗粒、生物质燃气等。
将秸秆进行压缩、颗粒化等处理,可以制成生物质颗粒燃料,用于取代传统的煤炭或天然气等化石燃料。
这种方式不仅能够减少对化石能源的使用,还可以减少二氧化碳等温室气体的排放。
四、秸秆生物质发酵产气秸秆还可以通过生物质发酵产气的方式进行能源化。
将秸秆放入发酵罐中,利用微生物的作用产生沼气。
沼气主要由甲烷和二氧化碳组成,可以用作燃料,也可以用于发电。
这种方式既能够解决秸秆的处理问题,又能够获得可再生能源。
五、秸秆生物质制氢除了产气,秸秆还可以通过生物质制氢的方式进行能源化。
将秸秆进行高温高压气化,产生一氧化碳和氢气等气体,经过净化和分离,可以得到高纯度的氢气。
这种方式可以解决秸秆的处理问题,同时也可以获得清洁能源。
六、秸秆生物质制备液体燃料秸秆还可以通过生物质制备液体燃料的方式进行能源化。
将秸秆进行热解、气化或液化处理,可以得到液体燃料,如生物柴油、生物乙醇等。
这种方式可以有效利用秸秆的能源,同时减少对化石能源的依赖。
七、秸秆生物质制备化学品除了能源化,秸秆还可以用于制备化学品。
将秸秆进行生物质化学转化,可以得到各种有机化合物,如生物塑料、生物涂料等。
这种方式不仅能够有效利用秸秆资源,还可以减少对化石化工原料的需求,降低对环境的影响。
秸秆三化利用工作方案

秸秆三化利用工作方案一、秸秆三化利用工作方案的基本内容。
1. 秸秆化肥利用。
秸秆可以通过生物、物理、化学等手段进行处理,转化为有机肥料。
这种有机肥料不仅可以提高土壤肥力,改善土壤结构,还能减少化肥的使用量,降低农业生产成本,提高农产品质量。
2. 秸秆能源利用。
秸秆可以通过生物质能源技术转化为生物质颗粒、生物质燃料等能源产品。
这些能源产品可以替代传统的煤炭、石油等化石能源,减少对化石能源的依赖,减少温室气体排放,保护环境。
3. 秸秆材料利用。
秸秆可以制作成纸浆、纸张、木质板材等材料产品,用于包装、建筑、家具等领域。
这些材料产品不仅可以减少对木材的开采,保护森林资源,还可以有效地利用秸秆资源,减少环境污染。
二、秸秆三化利用工作方案的实施步骤。
1. 加强政策支持。
各级政府应出台相关政策,鼓励和支持农民将秸秆进行资源化利用。
政策可以包括财政补贴、税收优惠、土地政策等方面,激励农民参与秸秆资源化利用。
2. 推广适用技术。
各地可以组织专家学者,研发适用于当地的秸秆资源化利用技术,并进行推广应用。
可以通过举办培训班、技术交流会等形式,将先进的技术推广给农民,提高他们的资源化利用能力。
3. 建立健全产业链。
秸秆资源化利用需要一个完整的产业链,包括秸秆收集、运输、加工、销售等环节。
各地可以引导企业投资,建立秸秆资源化利用的产业链,形成完整的产业发展体系。
4. 宣传教育。
通过宣传教育,提高农民对秸秆资源化利用的认识和意识。
可以通过宣传片、宣传栏、宣传册等形式,向农民普及秸秆资源化利用的重要性和方法,引导他们积极参与资源化利用工作。
三、秸秆三化利用工作方案的意义和作用。
1. 保护生态环境。
秸秆资源化利用可以减少焚烧和填埋对环境的污染,降低温室气体排放,保护生态环境,改善农村环境质量。
2. 促进农业可持续发展。
秸秆资源化利用可以提高土壤肥力,改善土壤结构,促进农业可持续发展,提高农产品产量和质量。
3. 增加农民收入。
秸秆资源化利用可以为农民提供新的经济收入来源,增加他们的收入,改善他们的生活水平。
秸秆资源化利用的四大方法

秸秆资源化利⽤的四⼤⽅法秸秆是成熟农作物茎叶部分的总称。
通常指⼩麦、⽔稻、⽟⽶、薯类、油菜、棉花以及其它农作物在收获籽实后的剩余部分。
农作物光合作⽤的产物有⼀半以上存在于秸秆中,富含氮、磷、钾、钙、镁和有机质等,是⼀种具有多⽤途的可再⽣的⽣物资源。
在使⽤化肥之前,秸秆除少量⽤于垫圈、喂养牲畜,部分⽤于堆沤肥外,⼤部分都⽤作燃料烧掉了。
随着各类家⽤能源、养殖场的现代化以及化肥的使⽤,秸秆渐渐不为⼈所需要,秸秆的处理成为⼀⼤难题。
如不及时处理,会影响⼩麦等秋播作物的播种,使得⽣产者不得不将秸秆焚烧。
随着⼈们对环境问题关注度的上升,以及政府对于焚烧秸秆的明令禁⽌,如何正确处理秸秆成为⽣产者的⼀⼤难题,现列举出秸秆资源化利⽤的四⼤⽅式,可根据当地情况⾃由选择。
1、秸秆还⽥秸秆还⽥是当今秸秆资源化利⽤最普遍的⽅法,连续2-3年实施⽟⽶机械秸秆还⽥,可增加⼟壤有机质含量0.15-0.2%,增加速效磷33-45%、速钾25-30%,增加含氮量1.06%,从⽽减少了化肥使⽤量,降低了农业⾯源污染和⼟壤污染,提⾼农产品品质。
将秸秆平铺到⼟壤表⾯,撒施发酵菌剂(按照说明使⽤即可),然后浅翻5公分即可,如果要求快速分解,可添加尿素以补充氮源,加快秸秆分解。
2、蔬菜、果园秸秆覆盖采⽤秸秆覆盖,可以达到帮助作物隔断⼟传病原、提⾼⼟壤⽣物多样性、抑制杂草、缓性提供养分以及保温保湿的效果。
⽽且利⽤秸秆分解后形成的肥料,不会产⽣过多的氮肥吸引吃植株的⾍⼦。
对于蔬菜⽽⾔:可在⾏间覆盖杂草,厚度为10cm,以看不见⼟壤为宜。
在秸秆被分解后,需要持续补充秸秆,保证不会裸露⼟壤。
对于果树⽽⾔:在树盘半径50-60cm范围内铺盖秸秆,厚度为10-15cm,在分解后需要持续补充。
3、堆肥制作堆肥最适宜的碳氮⽐为25:1,但是畜禽粪便的含氮量较⾼,利⽤秸秆调整碳氮⽐,也增强了堆肥原料的透⽓性,⽣产优质堆肥。
4、发酵饲料含有糖分较多的秸秆是很好的饲料原料,尤其是⽟⽶秸秆和⼩麦秸秆。
秸秆能源化利用技术现状及前景分析

作者 :
魏 文 胜
山西 省 高 平 市
农委
能 源 是 人 类 赖 以 生 存 的 物 质基 础 ,是 国 民
一
、
高平市秸秆产量及秸秆利用传统技术现状
经 济 的基 本 支撑 。我 国是 能 源 消 费 大 国 , 目前
能源 中 ,生物质 能具有 可再 生和 环境友 好等 双重 开 发清 洁能 源 ,缓 解居 民生活 用能 ,实 现综合 利
属 性 ,是 唯一可 存储 和运输 的可 再生能 源 ,是 国 用。我市 的秸 秆利 用率达 到 了7 3 %,远 高于 全国 家重 点鼓 励发展 领域 之一 。农作 物秸 秆作 为生物 平 均水 平 的3 3 %,但 其 中大 部分 未经技 术处 理 , 质 能资源 的主要 来源 之一 ,是 目前世 界上仅 次于 综合利用的潜 力巨大 。 煤炭 、石油 以及 天然 气 的第 四大能源 之一 ,在世
厂 ,名 噪一时 的糠醛 厂也都 因为环境 污染 的 问题
2 8 Ⅵ 哪. e h o m e . g o v . c n
糊 戆
瓣 鞯 嚣 8 确 赫 拣 赫 嚣 繇 l 新农村新 能源
或 关 门大吉 ,或迁 移他 乡。遍数秸 秆 利用 的传 统 性 差 , 目前 其原 料 多是玉 米芯 ,成 本较 高 ,如能
秆 能源化利 用涂上 了一抹 亮色。历经5 年 的时间 , 我市成 为全 国秸秆 沼气工程规模最大 ,数量最多 ,
效果最好 的典范 ( 农业部 专家语 )。
现在共建成 已运行的该类工程7 处 ,在建的2 处 ,使 效 益显著。
三 、秸秆能源化利用技术前景展 望
秸秆资源化利用的方法

秸秆资源化利用的方法
秸秆资源化利用的方法有很多种,以下是一些常见的方法:
1. 生物质能利用:将秸秆进行压碎、发酵和厌氧消化等处理,产生沼气或生物质颗粒燃料。
沼气可以直接用于供热或发电,生物质颗粒燃料可以用于代替传统能源进行燃烧。
2. 生物质炭化:通过将秸秆进行高温热解,转化为生物质炭,可以用于土壤改良、水质净化、农业生产和工业原料等。
3. 基于微生物的秸秆降解:利用专门的微生物进行秸秆降解,使其中的纤维素、半纤维素等变为可利用的物质,用于生产生物质颗粒燃料、生物化工原料和生物肥料等。
4. 秸秆制造纸浆:秸秆中的纤维素可以用于制造纸浆,生产高品质的纸张。
5. 秸秆制造建材:将秸秆进行炭化处理后,可以用于生产炭水泥制品,如炭砖、炭板等。
6. 秸秆制造生物化学品:利用化学方法将秸秆中的纤维素、半纤维素等转化为生物化学品,如乙醇、乳酸和生物塑料等。
7. 秸秆作为动物饲料:经过适当的处理和脱毒,秸秆可以作为动物的饲料,提供能量和纤维素。
8. 秸秆制造生物炭黑:秸秆经过炭化和活化处理,可以制造生
物炭黑,用于土壤改良和环境修复。
以上方法只是一些常见的利用秸秆资源的方式,随着科技的不断进步,秸秆资源化利用的方法还会不断增加和优化。
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秸秆能源化利用技术摘要: 秸秆能源化利用技术是近年来迅速发展起来的生物质能利用新技术,我国农作物秸秆资源丰富,秸秆生物质资源的有效利用对解决环境污染和优化能源结构具有重要的意义。
综述了秸秆固化、秸秆沼气、秸秆气化、秸秆发电、秸秆液化等秸秆能源化利用技术的原理,分析了各类技术的发展状况及存在的问题,认为在部分技术中存在生产成本高、技术不成熟、生产效率低、能耗高、行业标准缺失等问题,最后展望了秸秆能源化利用技术的发展方向和未来发展趋势。
关键词: 秸秆; 能源化利用; 技术能源是人类赖以生存的物质基础,我国能源供应主要依靠煤炭、石油和天然气等化石能源,化石能源资源的有限性及其开发利用过程对生态环境造成的巨大压力,严重制约着经济社会的可持续发展。
因此,开发清洁的可再生能源已成为解决我国能源与环境问题的一条重要途径。
农作物秸秆作为生物质能资源的主要来源之一,是目前世界上仅次于煤炭、石油以及天然气的第四大能源在世界能源总消费量中占14%[1]。
目前秸秆生物质资源开发利用的主要技术有固化成型技术、直燃及气化发电技术、气化集中供气技术、热裂解液化技术、秸秆沼气发酵技术以及制取燃料乙醇技术等[3]。
本文从应用层面对秸秆能源化利用各类技术原理进行了综述,分析了各类技术的发展状况及存在的问题,并展望了秸秆能源化利用技术的发展方向和未来发展趋势,旨在为秸秆能源化利用和相关产业发展提供参考。
1 秸秆生物质能源生物质能是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量,它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用。
在风能、生物质能、太阳能、地热等可再生能源中,生物质能是唯一可存储和运输的可再生能源。
作为生物质能的主要来源之一,农作物秸秆与化石能源相比具有来源丰富、清洁环保、可再生、分布分散等特点,其主要成分为纤维素、半纤维和木质素,其中纤维素含量为40%~55%、半纤维素含量为10%~25%、木质素含量为20%~30%[5]。
木质素除自身难以分解外,还常与纤维素、半纤维素等成分相互缠绕,形成致密的空间结构进而阻碍纤维素的降解。
因此,秸秆转化利用的关键是将其主要组分(纤维素、半纤维素和木质素) 进行有目的地转化利用。
如何通过物理、化学、热解以及生物学方法实现秸秆资源的高效转化利用已成为生物能源工作者的研究热点。
2 秸秆能源利用技术2.1 秸秆固化成型技术秸秆固化成型是指在一定温度和压力作用下,利用固化成型设备将秸秆压缩成棒状、块状或颗粒状等成型燃料的技术[8]。
秸秆生物质的基本组织是纤维素、半纤维素和木质素,它们在适当的温度(通常为200~300℃)下可以软化,利用这一特性,用压缩成型机械将经干燥和粉碎过的松散生物质废料在超高压(0.5~1.0t/cm3)的条件下,靠机械与生物质废料之间及其生物质废料相互之间摩擦产生的热量或外部加热,使纤维素、木质素软化,经挤压成型后得到具有一定形状和规格的新型燃料[9]。
秸秆固化成型基本生产工艺流程包括:秸秆收集、粉碎、干燥、混料、成型、冷却、包装等程序。
固化成型后的秸秆燃料,密度可达0.8~1.2t/m3,热值可达13~25 MJ/m3,可代替木柴、原煤、燃油、液化气等,广泛用于生物质锅炉、生活炉灶、生物质发电等。
根据秸秆压缩成型设备工作原理的不同,可将秸秆固化成型设备分为三大类[12],即螺旋挤压型成型设备、活塞冲压型成型设备、辊压型成型设备。
螺旋挤压型成型设备主要依靠锥形螺旋推进器旋压成型; 活塞冲压型成型设备通常不用加热,物料由活塞推动挤压成型,该技术成型密度较大,对物料含水量要求较宽,但生产率较低,产品质量不太稳定,成型模腔容易磨损,一般模腔平均寿命为100h左右; 辊模成型设备依靠物料挤压成型时产生的摩擦热即可使物料软化、黏合,对原料的含水率要求较宽,一般在10%~18% 均能成型,该技术效率较高,辊模使用寿命较长,可达1000h以上。
固化成型工艺可分为三大类: 一是热成型工艺,根据原料被加热的部位不同,又可细分为2类: 一类是原料在进入压缩结构之前和在成型部位分别加热,称为预热热压成型工艺; 另一类是原料只在成型部位加热,称为非预热热压成型工艺。
从实际应用情况看,由于预热成型工艺能耗较高、生产工序复杂,非预热热压成型工艺在市场中占主导地位。
二是常温成型工艺,秸秆常温成型工艺即在常温条件下将生物质燃料经过粉碎、干燥等预处理后放入秸秆压块机械挤压成型的过程。
常温成型工艺一般需要很大的成型压力,有时需要在成型过程中加入一定的黏结剂。
除了上述2种主要的成型工艺外,目前市场上采用的还有炭化成型工艺等[9]。
2.2 秸秆沼气技术秸秆沼气技术以秸秆为发酵原料,在隔绝空气并维持一定温度、湿度、酸碱度等条件下,经过沼气细菌的发酵作用生产沼气。
沼气是一种混合气体,主要成分是甲烷,其次为二氧化碳、氧气、氮气和硫化氢等,其中甲烷含量为55%~70%,沼气热值为20~25MJ/m3[13]。
根据处理工艺秸秆,沼气发酵可分为干法和湿法发酵两类;另外从工程规模和利用方式上又可分为户用秸秆沼气和秸秆沼气集中供气工程两类。
由于秸秆不易被厌氧微生物及酶直接利用,因在发酵前需对其进行预处理。
秸秆中的C/N比较高,在50以上,高于正常发酵所需的20~30,因此在发酵时需添加富含氮素的原料,如碳酸氢铵、尿素或动物粪污等,以减少发酵启动时间,提高沼气产量。
生物质秸秆的预处理方法大体上分为物理法、化学法、热处理法和生物法四大类[17]。
物理法主要是通过粉碎、揉丝、浸泡等方法,改变秸秆的外部形态或内部组织结构; 化学处理就是利用化学制剂( 氢氧化钠、氨水等)破坏秸秆细胞壁中半纤维素与木质素形成的共价键,从而达到提高秸秆消化率的目的[14]。
此方法处理后秸秆中残存的化学试剂可能对沼气发酵产生抑制作用以及易引起环境的二次污染等问题限制了其应用。
热处理法目前应用的主要是高压水蒸气爆破法,通过高压水蒸气爆破破坏秸秆结构,提高秸秆利用率[18]。
该方法的处理成本较高,需要专用的设备,因而在推广应用中受到了限制。
生物法主要是利用微生物对秸秆进行预处理,主要包括以乳酸菌为核心的青贮方法,以降解木质素的白腐真菌为核心的绿秸灵复合菌剂,以及利用沼液中的水解微生物对秸秆进行堆沤等[20]。
生物法处理成本较低,条件温和且无需专门的设备设施,处理效果较好,因而近年来受到极大的关注,在实践中应用较多。
秸秆户用沼气以秸秆作为沼气发酵原料,通过秸秆发酵菌剂(绿秸灵复合菌剂等)预处理秸秆,利用甲烷细菌发酵产生沼气。
一般一口8m3的沼气池,需400kg秸秆、1kg 秸秆发酵菌剂、15kg左右碳酸氢铵、4t左右的水,10%~15%的接种物,可持续产气8~10个月[21]。
主要工艺流程分为秸秆预处理-投料-加水封池-点火试气等几个阶段。
秸秆沼气工程根据秸秆物料在反应器中的形态不同可分为液态消化工艺、固态消化工艺和固液两相消化工艺[22]。
液态消化指秸秆物料在有流动水状态进行的厌氧消化过程。
消化反应器通常为立式或卧式,通常采用序批式或连续式进出料方式,沼液回流循环使用。
固态消化工艺主要有车库(集装箱)式、红泥塑料和覆膜槽干式厌氧消化工艺,以序批式投料为主,大都采用多个不同消化阶段反应器并联的方式运行,以保证整个系统产气稳定。
固液两相消化工艺通过将固相和液相发酵原料分在不同区域,以达到产酸相和产甲烷相分离,有利于产酸菌和产甲烷菌在各自的反应区内保持适宜的生长环境,并利用沼液回流实现循环接种[23]。
2.3 秸秆气化技术秸秆热解气化是指秸秆原料在缺氧状态下发生热化学反应转化为气体燃料的能量转换过程。
生物质是由碳、氢、氧等元素组成的,当生物质原料在气化炉中燃烧时,随着温度的升高,燃烧秸秆干燥、裂解反应、氧化反应、还原反应4个阶段[26]。
秸秆燃气经冷却、除尘、除焦等处理后,可供民用炊事、取暖、发电等使用。
根据气化工艺不同,秸秆气化炉可分为固定床秸秆气化炉和流化床气化炉2种类型[27]。
固定床气化炉又可进一步细分为固定床上吸式气化炉和固定床下吸式气化炉两类。
固定床上吸式气化炉进料口位于炉体顶部,物料由炉顶加料口进入炉内,炉内料层自上而下分别为干燥层、热解层、还原层和氧化层;气化剂由炉体底部的进风口进入炉内参与气化反应。
固定床下吸式气化炉物料由炉顶加料口加入炉内,气化剂由炉体上部进风口和炉顶进料口进入炉内,可燃气体最终通过炉体下部排出[28]。
流化床气化炉流化床材料为精选过的惰性材料砂子,物料通过输送搅龙进入炉内,炉底以较大压力通入气化剂,使炉内呈沸腾、鼓泡等不同状态,物料和气化剂的充分接触,发生气化反应。
该类气化炉具有受热均匀、气化反应快、产气率高、燃气焦油含量少等优点[29],但其对秸秆物料大小要求严格,气化炉结构复杂,可燃气中灰分较多,实践中应用较少。
2.4 秸秆发电技术秸秆发电技术是以农作物秸秆为原料的一种发电方式,根据秸秆利用方式的不同,主要有以下3种技术路线:秸秆直接燃烧发电、秸秆/煤混合燃烧发电、秸秆气化发电[30]。
截止2010年6月底,国内各级政府核准的生物质秸秆发电项目累计超过了170个,总装机容量从2006年的1400MW增长到了2010年的5500MW,并有50多个项目成功实现了并网发电,发电装机容量达2000MW以上[32]。
秸秆直接燃烧发电是指把秸秆原料送入锅炉中直接燃烧产出高压水蒸汽,通过汽轮机的涡轮膨胀做功,驱动发电机发电。
目前,秸秆直接燃烧发电技术主要有2类,分别为水冷式振动炉排燃烧发电技术和流化床燃烧发电技术。
秸秆混合燃烧发电是指使用秸秆和煤的混合燃料进行发电,秸秆混合燃烧方式主要有直接混合燃烧、间接混合燃烧和并联燃烧3种方式。
直接混合燃烧是指在秸秆预处理阶段,将粉碎处理好的秸秆与煤粉在进料的上游充分混合后,输入锅炉燃烧。
间接混合燃烧是指先对秸秆进行气化,然后将秸秆燃气输送至锅炉燃烧。
并联混合燃烧指秸秆在独立的锅炉中燃烧,将产生的蒸汽与传统燃煤锅炉产生的蒸汽一并供给汽轮机发电机组做功。
秸秆气化发电是指,首先使生物质原料在缺氧状态下发生热化学反应转化为气体燃料(一氧化碳、氢气、甲烷) ,然后将转化后的可燃气体由风机抽出,经冷却除尘、去焦油和杂质后,供给内燃机或者小型燃气轮机,带动发电机发电。
2.5 秸秆液化技术秸秆液化是指通过物理、化学或生物学方法,使秸秆中的木质素、纤维素等转化为醇类、可燃性油或其他化工原料[36-37]。
根据生物质液化方式的不同,主要分为直接液化、高温高压液化、微波液化3种形式。
直接液化是指在中低温、高压并有催化剂参与情况下,将生物质转化为液体的热化学反应过程,通常有还原性气体( 例如氢气、一氧化碳等)参与反应。
根据液化目的不同,可将直接液化细分为两大类: 一类是反应产物保留植物纤维原料的大分子结构,主要目的是制备天然高分子材料; 另一类是破坏原料的大分子结构,将植物纤维原料转化成小分子后再加以利用,如生产乙醇等。