秸秆利用新技术.doc

秸秆能源化利用技术 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。本文介绍了秸秆固化、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，分析了各类技术的发展状况及存在的问题，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。 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%。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 秸秆能源化利用技术 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。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/cm2)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。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13~25MJ/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。 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%，沼气热为20~25MJ/m3。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，因此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。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。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。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。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。 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，燃烧产生的气体与赤热的炭层反应，转换为含一氧化碳、氢气、甲烷等成分的可燃气体。热解气化过程主要分为秸秆干燥、裂解反应、氧化反应、还原反应4个阶段。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。 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。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