農(nóng)村秸稈氣化技術(shù)

秸稈氣化集中供氣技術(shù)是我國農(nóng)村能源建設(shè)推出的一項新技術(shù)。它是以農(nóng)村豐富的秸稈為原料，經(jīng)過熱解和還原反應(yīng)后生成可燃性氣體，通過管網(wǎng)送到農(nóng)戶家中，供炊事、采暖燃用。國家對這項技術(shù)開發(fā)利用和示范推廣工作十分重視，“七五”期間開始進(jìn)行科研攻關(guān)，“八五”期間由國家科委、農(nóng)業(yè)部在山東等地進(jìn)行試點，從1996年開始在全國各地示范推廣。 　　簡介 　　什么叫做秸稈燃?xì)? 　　秸稈燃?xì)?，是利用生物質(zhì)通過密閉缺氧，采用干溜熱解法及熱化學(xué)氧化法后產(chǎn)生的一種可燃?xì)怏w，這種氣體是一種混合燃?xì)猓幸谎趸?、氫氣、甲烷、等，亦稱生物質(zhì)氣。 　　秸稈燃?xì)庵泻心男┤細(xì)饨M分 　　根據(jù)北京市燃?xì)饧叭細(xì)庥镁弋a(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗站，2000年10月25日，秸稈燃?xì)鈾z驗報告得知：秸稈燃?xì)夂浚阂谎趸?5.27%，氧3.12%、氮 56.22%，甲烷1.57%，丙烷0.03%，丙烯0.05%，合計100%。 　　秸稈燃?xì)獾拈_發(fā)前景 　　2003年，《太陽能》雜志第一期《中國植物生物質(zhì)能源開發(fā)展望》一文中已做預(yù)測，摘錄如下： 　　植物生物質(zhì)能源是一個巨大的太陽能倉庫，是重要的“綠色能源”之一，可以講開發(fā)利用植物生物質(zhì)能源，就是開發(fā)利用太陽能。植物生物質(zhì)能源可以再生，取之不盡，取之不竭。因此，根據(jù)中國國情和當(dāng)今國際社會“新思維、新料學(xué)、新技術(shù)”的發(fā)展態(tài)勢，發(fā)展的植物生物質(zhì)為原料的綠色能源轉(zhuǎn)化技術(shù)，符合本世紀(jì)發(fā)展的主題——社會可持續(xù)發(fā)展。 　　中國植物生物質(zhì)能源發(fā)展預(yù)測 　　據(jù)報道，中國能源專家對本世紀(jì)上半葉中國植物生物質(zhì)能源的發(fā)展進(jìn)行了3個階段的科學(xué)預(yù)測： 　　第一階段（2001-2010） 　　植物生物質(zhì)能源的生產(chǎn)能基本得到滿足，基本解決中國農(nóng)村生活用能，生態(tài)環(huán)境的破壞能得到有效地控制，基本遏制因直接燃燒植物生物質(zhì)和廢棄植物生物質(zhì)而引起的生態(tài)環(huán)境惡化的趨勢； 　　第二階段：（2011-2030） 　　中國農(nóng)村植物生物質(zhì)能源綜合建設(shè)達(dá)到社會化，農(nóng)用植物生物質(zhì)能方式多維、多元化，生產(chǎn)，生活用能得到滿足，植物生物質(zhì)綠色能源轉(zhuǎn)化技術(shù)得到普遍推廣和應(yīng)用，我用生態(tài)環(huán)境建設(shè)開始走上良性循環(huán)的軌道； 　　第三階段：（2031-2050） 　　建立起中國多能互補(bǔ)，結(jié)構(gòu)合理，安全可靠的植物生物質(zhì)能源生產(chǎn)供應(yīng)體系，并形成規(guī)模，鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)因能源高效化，農(nóng)民因能源優(yōu)質(zhì)化?；窘⑵疬m應(yīng)可持續(xù)發(fā)展的良性循環(huán)的生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)工程，增強(qiáng)中國植物生物質(zhì)能源綜合建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展能力。 　　中國著名科學(xué)家，中科院院士朱清時教授講，目前中國能源戰(zhàn)略迫切需要研究用非糧食類生物質(zhì)作原料生產(chǎn)液體類，氣體類燃料。開發(fā)出擁有自主知織產(chǎn)權(quán)和具有推廣價值的實用技術(shù)，保障中國植物生物質(zhì)能源的安全開發(fā)利用和經(jīng)濟(jì)昌盛繁榮。 　　秸稈燃?xì)鈴哪抢飦恚? 　　農(nóng)民使用秸稈燃?xì)饪梢詮囊韵聝蓚€方面，第一，靠秸稈氣化工程集中供氣獲得。第二，可以利用生物質(zhì)自己生產(chǎn)。 　　秸稈氣化工程，一般為國家，集體個人三方投資共建，一個村（指農(nóng)戶居住集中的村）的氣化工程大約需50-80萬，在中國目前大約有200多個村級秸稈氣化工程。 　　農(nóng)民自產(chǎn)自用的秸稈燃?xì)?，主要靠家用制氣爐進(jìn)行生物質(zhì)轉(zhuǎn)化，投資不大，小則300余元，多則700余元。 　　秸稈燃?xì)馍a(chǎn)技術(shù)原理？ 　　植物生物質(zhì)（包括據(jù)木、木柴，野草，松針樹葉，作物秸稈，牛羊畜糞，食用菌渣）中的碳元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為40%，其次為氫、氮、氧、鎂、硅、磷、鉀、鈣等元素。植物秸稈的有機(jī)成分以纖維素，半纖維素為主，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%。這些生物質(zhì)原料，在缺氧條件下加熱，使之發(fā)生復(fù)雜的熱化學(xué)反應(yīng)的能量轉(zhuǎn)化過程。此過程實質(zhì)是植質(zhì)中的碳、氫、氧等元素的原子，在反應(yīng)條件下按照化學(xué)鍵的成鍵原理，變成一氧化碳、甲烷、氫氣等，可燃性氣體的分子。這樣植物生物質(zhì)中的大部分能量就轉(zhuǎn)移到這些氣體中?；痉磻?yīng)包括： 　　C+O2=CO2 2C+O2=2CO 　　2H2O+C=CO2+2H2 CO+O2=2CO2 　　H2O+CO=CO2+H2 CO2+C=2CO 　　CH4+CO2=2CO+2H2 C+2H2=CH4 　　CO+3H2=CH4+H2O 2H2+O2=2H2O 　　上述生物質(zhì)的氣化過程的實現(xiàn)是通過氣化反應(yīng)裝置（即制氣爐）完成的。 　　秸稈燃?xì)馍a(chǎn)的工作原理？ 　　制氣爐具有生物質(zhì)原料造氣，燃?xì)鈨艋?，自動分離的功能。當(dāng)燃料投入爐膛內(nèi)燃燒產(chǎn)生大量CO和H2時，燃?xì)庾詣訉?dǎo)入分離系統(tǒng)執(zhí)行脫焦油、脫煙塵，脫水蒸氣的凈化程序，從而產(chǎn)生優(yōu)質(zhì)燃?xì)?，燃?xì)馔ㄟ^管道輸送到燃?xì)庠?、點燃（亦可電子打火）使用。 　　氣化爐的分類有哪些？ 　　秸稈氣化爐，亦稱生物質(zhì)氣化爐，制氣爐，燃?xì)獍l(fā)生裝置等，在氣化爐當(dāng)中，分直燃（半氣化）式和導(dǎo)氣（制氣）式氣化爐。其中導(dǎo)氣式氣化爐中又分上吸式、下吸式、流化床氣化爐。直燃式與導(dǎo)氣式氣化爐在廣告詞中，不少讀者極易被誤導(dǎo)。直燃式氣化爐是適用二次進(jìn)風(fēng)產(chǎn)生二氣化燃燒，而導(dǎo)氣式氣化爐是運用熱化學(xué)反應(yīng)原理產(chǎn)生可燃?xì)怏w燃燒。 　　秸稈燃?xì)馍a(chǎn)技術(shù)發(fā)展方向？ 　　用生物質(zhì)替代煤，天然氣和重油等化石燃燒來制備合成為甲醇，汽油，或柴油等液體燃料而用于交通工具，這樣即可以滿足人類對液體燃料日益增長的需求，同時又可有效減輕由于大量使用化石燃料給環(huán)境帶來的污染。 　　中國生物能源利用現(xiàn)狀 　　中國已經(jīng)開發(fā)出多種固定床和流化床氣化爐，以秸稈、木屑、稻殼、樹枝為原料生產(chǎn)燃?xì)狻?006年用于木材和農(nóng)副產(chǎn)品烘干的有800多臺，村鎮(zhèn)級秸稈氣化集中供氣系統(tǒng)近600處，年生產(chǎn)生物質(zhì)燃?xì)?,000萬立方米。 　　中國政府及有關(guān)部門對生物質(zhì)能源利用也極為重視，己連續(xù)在四個國家五年計劃將生物質(zhì)能利用技術(shù)的研究與應(yīng)用列為重點科技攻關(guān)項目，開展了生物質(zhì)能利用技術(shù)的研究與開發(fā)，如戶用沼氣池、節(jié)柴炕灶、薪炭林、大中型沼氣工程、生物質(zhì)壓塊成型、氣化與氣化發(fā)電、生物質(zhì)液體燃料等，取得了多項優(yōu)秀成果。政策方面，2005年2月28日，第十屆全國人民代表大會常務(wù)委員會第十四次會議通過了《可再生能源法》，2006年1月1日起已經(jīng)正式實施，并于2006年陸續(xù)出臺了相應(yīng)的配套措施。這表明中國政府已在法律上明確了可再生能源包括生物質(zhì)能在現(xiàn)代能源中的地位，并在政策上給予了巨大優(yōu)惠支持，因此，中國生物質(zhì)能發(fā)展前景和投資前景極為廣闊。 　　市場前景 　　秸桿資源的綜合利用是近年來興起的一門技術(shù)。目前，中國每年可利用秸稈約7億噸，但其有效利用率不足50%，其余部分大多被放火焚燒付之一炬。這不僅給環(huán)境帶來了極大的污染，更可惜的是浪費了寶貴的植物資源。為此，朱熔基總理多次要求科研單位要下決心解決秸稈的焚燒問題。 　　秸稈綜合利用一直是國家積極支持的重點開發(fā)項目，享受國家多項政策扶持和稅收優(yōu)惠。 　　隨著中國經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)快速發(fā)展，石油、天然氣、煤氣等一次性資源供需缺口逐年增大,人們迫切需要一種低價、節(jié)能、安全、潔凈的新型燃料進(jìn)入市場。國家有關(guān)部門及科研單位一直都在積極尋找新能源。如何將低熱值的秸稈資源轉(zhuǎn)換成高效、潔凈的生物質(zhì)燃?xì)?，造福人民，被列入國家九五重點攻關(guān)項目。 　　原料來源廣泛 　　任何生物質(zhì)都可作為原料。具體包括：稻草、麥秸、棉稈、玉米稈、高梁稈、稻殼、果殼、谷糠、樹枝、鋸末、刨花、雜草及各種植物藤類、莖類、葉類等；制藥廠、糖廠、煙廠的殘渣、廢棄物、一次性飯盒、泡沫、塑料袋、廢紙等。 　　易于推廣普及 　　家庭型生物質(zhì)燃?xì)饨斩挌饣癄t灶與煤氣、液化氣相比，具有三大顯著優(yōu)勢：一是價格優(yōu)勢，秸稈生物質(zhì)氣化爐灶每臺售價800元，且無需配套設(shè)施，實施速度快，方便實惠，一般家庭特別是農(nóng)村家庭都易于接受。而煤氣、液化氣等燃料價格貴且設(shè)備安裝、城建等配套設(shè)備投資巨大，實施速度緩慢?！《琴Y源優(yōu)勢：制造秸稈生物質(zhì)燃?xì)庠蠟槊磕昕稍偕Y源，隨處可取，原料幾乎零成本。后者屬一次性能源，隨著資源的逐漸減少，價格將不斷上升。 　　三是安全優(yōu)勢：秸稈氣使用安全可靠，不存在象煤氣、液化氣等在儲存、運輸、使用條件下易爆、易泄漏等危險。以上優(yōu)勢將確定生物質(zhì)燃?xì)饨斩挌饣癄t灶在農(nóng)村市場上的霸主地位，極易推廣普及。 　　制氣技術(shù)先進(jìn) 市場前景可觀 　　生物質(zhì)燃?xì)饨斩挌饣癄t灶制氣技術(shù)科學(xué)，處國內(nèi)領(lǐng)先水平。該產(chǎn)品市場需求量大，投資利潤豐厚。投資者不僅可生產(chǎn)家庭型、多功能型秸稈生物質(zhì)氣化爐灶供應(yīng)家庭、小型賓館、飯店、單位食堂使用，還可建秸稈生物質(zhì)氣化站，組織成百上千戶居民集中供氣。與此同時，還可利用該項技術(shù)制造生物質(zhì)燃?xì)猕D―柴油發(fā)電機(jī)組，建立中小型發(fā)電站。據(jù)經(jīng)濟(jì)專家估計：秸稈生物質(zhì)燃?xì)獾漠a(chǎn)業(yè)前景在未來30年內(nèi)將達(dá)2000億元，它必將成為投資創(chuàng)業(yè)的新熱點，廿一世紀(jì)的黃金產(chǎn)業(yè)。 　　生產(chǎn)條件 　　投資生物質(zhì)燃?xì)饨斩挌饣癄t灶項目的規(guī)?？纱罂尚?，生產(chǎn)多功能家用秸稈氣化爐不需特殊設(shè)備和特殊材料，具備一般機(jī)械加工能力便可。以建年產(chǎn)1000臺的小廠為例，具體生產(chǎn)條件如下： 　?、鄙a(chǎn)場地：廠房及庫房80－150平方米（普通廠房即可）。 　?、苍O(shè) 備：小型電焊、鈑金工具等，設(shè)備總投資5000元左右，若大規(guī)模生產(chǎn)、部分設(shè)備可外協(xié)（具備機(jī)加工或鈑金加工能力的企業(yè)生產(chǎn)該高科技產(chǎn)品無需設(shè)備投資）。 　?、持饕牧希浩胀ㄤ摪?、管接頭、開關(guān)、閥門、風(fēng)機(jī)、鑄件等 　　⒋原材料費用：根據(jù)規(guī)格可分為大型、中型和小型等多種型號，其原材料成本為： 　　小 型：210元/套左右 　　中 型：360元/套左右 　　大 型：450元/套左右 　　供暖裝置：以供暖面積40-80平方米計算，成本約120-200元/套 　　⒌流動資金：1－2萬元。 　?、豆S人員配置：工人6名，技術(shù)人員及管理人員2－3名。 　?、方◤S周期10～15天，對水電無特殊要求。 　　技術(shù)原理 　　秸稈在一定溫度及隔絕空氣條件下可產(chǎn)生可燃?xì)怏w，本秸稈氣化爐的溫度靠點燃秸稈自身燃燒得到，但又不能充分燃燒，也就是說，本爐是靠不完全燃燒產(chǎn)生可燃?xì)怏w的，因此，不僅要確保爐內(nèi)火不滅，同時也要確保不能產(chǎn)生明火。本秸稈氣化爐設(shè)計科學(xué)合理，燃燒時，產(chǎn)生的燃?xì)馔ㄟ^燃?xì)夤苓M(jìn)入凈化器內(nèi)，燃?xì)饨?jīng)凈化器內(nèi)的水凈化后，減少了大量煙塵，燃?xì)馇鍧嵭l(wèi)生。