我国秸秆沼气工艺特点存在问题与对策.doc
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1、我国秸秆沼气工艺特点存在问题与对策摘要:目的为进一步提高农村清洁能源供应水平,改善农村用能结构,减少秸秆废弃和露天焚烧,推动农业绿色发展。方法在系统梳理我国秸秆沼气相关文献的基础上,全面分析了我国秸秆沼气面临的形势、主要技术工艺特点和存在的主要问题。结果我国秸秆沼气主要可分为8种工艺,包括竖向推流式厌氧消化工艺、全混式秸秆发酵技术、自载体生物膜秸秆沼气工艺、覆膜槽秸秆沼气技术、车库式秸秆干发酵工艺、一体化两相厌氧消化工艺、红泥塑料厌氧消化技术、分离式两相厌氧消化工艺等。目前发展秸秆沼气存在5个主要问题,包括秸秆收储运困难、预处理技术有待改进、进出料不便、高值化利用程度低、政策和服务体系不完善。
2、结论提出了推进秸秆沼气发展的4个对策建议:推动秸秆收储运体系建设、强化秸秆沼气后续产品的开发利用、控制秸秆沼气工程对环境的污染、完善配套政策机制和服务体系。0引言中国是农业大国,是世界上秸秆资源最为丰富的国家。前人研究显示,我国秸秆总体资源量近10亿t,其中可以收集利用的秸秆量为9亿t左右1。但是由于农业生产方式和农村生活方式的变革,秸秆传统利用方式难以为继,约有20%的秸秆被废弃或露天直接焚烧,不仅污染了大气和水体等生态环境,导致安全隐患,更造成了资源的极大浪费2-3。因此,如何合理有效地处置秸秆已成为政府和社会关注的焦点问题。大量研究与实践表明,秸秆作为优质的生物质能,2t秸秆的热值相当于
3、1t标准煤4-5,推动秸秆能源化利用,可以有效改善农村清洁用能水平,减少化石能源消耗和二氧化碳排放6。而利用农作物秸秆进行厌氧发酵产沼气,则是秸秆能源利用中极其重要的一种途径。前人研究显示,相对秸秆直接燃烧而言,秸秆沼气能量利用效率可以提高1.21.9倍7。秸秆沼气发酵产生的副产物沼渣沼液,因其富含氮、磷等营养元素,是良好的肥料,已经在生态循环农业中被广泛应用7-8,秸秆沼气工程越来越受到社会的关注和重视。因此,文章在前人研究的基础上,系统分析了我国秸秆沼气面临的形势、技术工艺特点、存在问题,并提出下一步的发展建议,以期为推动秸秆沼气的快速发展提供理论支撑。1发展秸秆沼气的必要性1.1能源短缺
4、的必然发展趋势化石能源的枯竭趋势是不可逆转的,能源紧张问题对世界的影响将日益明显。近年来,各国不断重视加强太阳能、核能、生物质能等新能源的开发利用,在新兴起来的诸多新能源当中,生物质能源因其安全、稳定、可再生的特点,是国家鼓励发展的重点领域之一。特别是农作物秸秆,不但产生量大、分布广散、种类多样,而且富含80%90%的有机质,通过厌氧发酵能够产生化石能源的替代品沼气9。长期以来,沼气作为一种农民家庭户用的高品质清洁能源,一直是我国农村能源建设的重要内容,对推动农村生活方式的改善起到了极大的促进作用10。同时对沼气进行脱碳净化提纯,能够提升甲烷含量达到95%97%,从而提高燃气的热值达到天然气标
5、准,可进入天然气管网替代石化天然气,也可用作车用燃气,是能源产业发展的重要方式。因此,发展秸秆沼气将成为有效缓解我国能源供应压力的一个重要途径,并在农村节能减排和农业生态环境保护中发挥积极作用。1.2农作物秸秆处理的有效途径农作物秸秆露天焚烧和随意丢弃引发了一系列的环境问题,已经得到政府和人们的广泛关注。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。国家有关部门更提出了至2020年全国秸秆综合利用率要达到85%以上的目标任务11,并鼓励开展秸秆气化清洁能源利用工程建设,拓展农村清洁能源供给渠道,推动秸秆综合利用高值化、产业化发展12。中国每年农作物
6、秸秆可收集量超过8亿t,其中作为秸秆沼气良好原料的水稻、小麦和玉米3种秸秆占到80%左右1,可见我国农作物秸秆产沼气潜力巨大。在坚持农用优先的基础上,大力推动秸秆沼气发展,有利于进一步拓展利用渠道,切实提高秸秆综合利用率,减少资源浪费,改善农村生态环境。1.3发展生态循环农业的重要手段在现代农业生产过程中,由于化肥、农药等农业投入品大量使用,不但对农产品质量安全提出了挑战,也造成了一系列的农业生态问题。农业农村部将2018年确定为“农业质量年”,提出要坚持绿色导向,大力推行农业绿色生产方式,实现投入品减量化、生产清洁化、废弃物资源化、产业模式生态化。沼气不但有利于快速处理农业废弃物,其副产物沼
7、渣沼液又是良好的有机肥料,对于提高农作物产量并改善品质有重要作用,已经成为发展生态循环农业的关键纽带。同时随着城镇化和农业供给侧结构性改革的快速推进,人畜分离的趋势越来越明显,以前被广泛用作沼气原料的畜禽粪便逐渐供应不足,极大限制了农村沼气的发展壮大9。前人研究表明,全国约有20%的户用沼气池因原料供应不足造成闲置,甚至报废13。同时由于粪便投料麻烦、脏臭等问题难以解决,农户对使用粪便作沼气原料的积极性逐渐降低。因此推动秸秆沼气工程建设,不但有利于缓解沼气池原料不足的矛盾,也有利于发展生态循环经济,推动沼气产业健康持续发展。2秸秆沼气的工艺技术特点分析当前我国秸秆沼气工程建设处于较快的发展阶段
8、,截止2017年,全国建成处理农业废弃物的沼气工程约11万处,其中特大型、大型、中型沼气工程共1.8万处,约处理畜禽粪便5.2亿t、农作物秸秆960.6万t14。根据反应器的类型以及进出料方式,秸秆沼气主要可分为以下8种工艺:竖向推流式厌氧消化工艺、全混式秸秆发酵技术、自载体生物膜秸秆沼气工艺、覆膜槽秸秆沼气技术、车库式秸秆干发酵工艺、一体化两相厌氧消化工艺、红泥塑料厌氧消化技术、分离式两相厌氧消化工艺。2.1竖向推流式厌氧消化工艺该工艺技术特点是液态发酵,秸秆经粉碎至23mm,加水调节固体含量至8%左右,每天定时、定量通过泵提升至发酵罐顶部均匀布料,进料时按照顺序成层状向下推压,出料时则依靠
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