洪鶴
我國(guó)農(nóng)產(chǎn)品及加工副產(chǎn)物、剩余物逐年增多。初步統(tǒng)計(jì),我國(guó)每年秸稈產(chǎn)量有9億噸,加工副產(chǎn)物有5.8億噸,這些加工副產(chǎn)物綜合利用率平均不到40%,60%以上的副產(chǎn)物被隨意堆放、丟棄或用作肥料還田、生活燃料。生物質(zhì)成型燃料作為生物質(zhì)能源的一種,具有原料來(lái)源廣泛、可以再生、比煤炭清潔等優(yōu)點(diǎn)。雖然目前國(guó)內(nèi)的利用率較低,但最近幾年成型燃料技術(shù)得到了快速發(fā)展,國(guó)家政策對(duì)可再生能源的循環(huán)利用提供了良好的開(kāi)發(fā)環(huán)境。未來(lái)應(yīng)用前景十分廣闊。
成型燃料 應(yīng)時(shí)而生
農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所產(chǎn)出的不只有糧食,還有秸稈等副產(chǎn)品。長(zhǎng)期以來(lái),糧油果蔬之外的秸稈等均被視為廢棄物。然而,隨著能源危機(jī)加劇,人類的目光轉(zhuǎn)向作物秸稈等比糧食產(chǎn)量更高的可再生資源。它們主要包括農(nóng)作物秸稈和農(nóng)業(yè)加工剩余物:農(nóng)作物秸稈是主要生物質(zhì)資源之一,2016年,我國(guó)秸稈產(chǎn)量高達(dá)9億噸;農(nóng)業(yè)加工剩余物主要是指農(nóng)作物加工后的殘余物,如稻殼、玉米芯、花生殼等,2016年,我國(guó)的農(nóng)業(yè)加工剩余物產(chǎn)量有5.8億噸之多。
農(nóng)作物秸稈和農(nóng)業(yè)加工剩余物共有作為生活用燃料、牲畜飼料、造紙等工業(yè)原料、直接還田、露天焚燒等五種用途。據(jù)初步統(tǒng)計(jì),它們的綜合利用率平均不到40%,絕大部分被隨意堆放、丟棄或用作肥料還田、生活燃料,這相當(dāng)于7億畝土地的投入產(chǎn)出和6000億元的收入被白白損失掉。因而,以其為原料的生物質(zhì)成型燃料產(chǎn)業(yè)應(yīng)時(shí)而生。
生物質(zhì)成型燃料是以農(nóng)林廢棄物為原材料,經(jīng)過(guò)粉碎、烘干、成型等工藝,制成粒狀、塊狀、柱狀,大小相同、密度相同,可在生物質(zhì)能鍋爐直接燃燒的新型清潔燃料,其燃燒充分, 無(wú)污染,便于運(yùn)輸和貯存。
在國(guó)外,美國(guó)、丹麥、瑞典等國(guó)已經(jīng)成功解決了秸稈灰熔點(diǎn)低、易結(jié)焦、腐蝕性強(qiáng)等不利于燃燒的屬性,研發(fā)出上百種改善秸稈燃燒性質(zhì)的添加劑和一整套成型工藝設(shè)備,并被廣泛使用。
雖然我國(guó)在秸稈資源成型以及燃燒方面的技術(shù)和設(shè)備落后于這些國(guó)家,但這方面的研發(fā)已經(jīng)展開(kāi)并取得了階段性成果。
中國(guó)從20世紀(jì)80年代引進(jìn)螺旋式生物質(zhì)成型機(jī)。1990年以后,陜西武功、河南鞏義、湖南農(nóng)村能源辦等單位先后研制和生產(chǎn)了幾種不同規(guī)格的生物質(zhì)成型機(jī)和碳化機(jī)組。21世紀(jì)以來(lái),生物質(zhì)顆粒成型技術(shù)發(fā)展日趨成熟。江蘇正昌公司、吉林省華光所、河南省科學(xué)院能源所、河南德潤(rùn)等國(guó)內(nèi)幾十家企業(yè)在顆粒飼料機(jī)的基礎(chǔ)上先后研究出了多種類型的環(huán)模、平模顆粒成型機(jī)。同時(shí)開(kāi)發(fā)了配套的生物質(zhì)專用鍋爐和生活用爐。通過(guò)近些年的努力,已取得了生物質(zhì)成型燃料規(guī)?;a(chǎn)的一些經(jīng)驗(yàn),探索了多種規(guī)模化生產(chǎn)示范模式和管理模式。生物質(zhì)成型燃料設(shè)備的穩(wěn)定性、可靠性及主要性能指標(biāo)都有較大提高。
在政策層面,國(guó)家相繼出臺(tái)一系列政策法規(guī),鼓勵(lì)和支持秸稈能源化利用相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。財(cái)政部于2008年11月發(fā)布了《秸稈能源化利用補(bǔ)助資金管理暫行辦法》,對(duì)秸稈能源化利用予以綜合性補(bǔ)助,山西、河南、黑龍江、遼寧沈陽(yáng)、浙江寧波、吉林農(nóng)安縣等地政府部門對(duì)秸稈成型燃料生產(chǎn)設(shè)備、爐具以及成型燃料推廣使用等也做出了詳細(xì)的補(bǔ)貼辦法。目前,生物質(zhì)成型燃料主要用于農(nóng)村居民炊事取暖用能、工業(yè)鍋爐和發(fā)電廠的燃料等。
新興產(chǎn)業(yè) 一石多鳥(niǎo)
生物質(zhì)成型燃料產(chǎn)業(yè),尤其是原料生產(chǎn)和供應(yīng),是具有較強(qiáng)經(jīng)濟(jì)活力的新興產(chǎn)業(yè),可以作為新的支柱產(chǎn)業(yè),促進(jìn)農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、農(nóng)民就業(yè)和農(nóng)民增收。
我國(guó)人均商品能耗相當(dāng)于世界平均水平的二分之一。按照農(nóng)業(yè)部的能源需求預(yù)測(cè),到2020年,農(nóng)村人均商品能源消耗將達(dá)到1.99噸標(biāo)煤。按2020年城市化率50%,農(nóng)村人口8億人計(jì)算,則農(nóng)村商品能源總消耗將達(dá)到約 16億噸標(biāo)煤,新增能耗約10億噸標(biāo)煤,占新增總能源消耗增量的三分之二,相當(dāng)于目前我國(guó)能源進(jìn)口總量的5-8倍。在沒(méi)有外部因素影響的情況下,一方面農(nóng)村傳統(tǒng)生物質(zhì)能源消耗將逐步向化石能源消費(fèi)過(guò)度,另一方面農(nóng)村人均能耗將不斷提高,不僅對(duì)中國(guó)能源安全構(gòu)成威脅,而且對(duì)國(guó)際能源安全構(gòu)成沖擊。如果農(nóng)村能源的剛性需求可以通過(guò)成型燃料產(chǎn)業(yè)發(fā)展自行化解,則可緩解化石能源的供需矛盾,為國(guó)家能源安全做出貢獻(xiàn)。
據(jù)統(tǒng)計(jì),我國(guó)每年農(nóng)業(yè)廢棄物秸稈總量達(dá)7億噸標(biāo)煤,其中1/3用于解決農(nóng)村生活需求,“煙熏火燎”的生活方式,秸稈、薪柴的直接燃燒產(chǎn)生的有害物質(zhì)嚴(yán)重影響空氣質(zhì)量,危及人體健康。傳統(tǒng)生物質(zhì)能過(guò)量樵采致使植被破壞、森林退化、土地沙化、水土流失、自然災(zāi)害等問(wèn)題加劇,繼而加大“溫室效應(yīng)”的壓力,農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)日益失調(diào)。如果采用化石能源比如煤炭取代薪柴秸稈等,又會(huì)造成秸稈在田間地頭的直接燃燒,造成嚴(yán)重的空氣污染。如果將農(nóng)林廢棄物轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)成型燃料,將從根本上改變農(nóng)村的生產(chǎn)、生活方式,大大改善農(nóng)村環(huán)境。
生物質(zhì)成型燃料是農(nóng)村生產(chǎn)、生活用能理想的替代燃料,目前3億噸標(biāo)煤的傳統(tǒng)生物質(zhì)消耗,由于能源利用效率只有15-20%,實(shí)際上真正轉(zhuǎn)化為熱的能源不足1億噸標(biāo)煤,其余則成為空氣的污染源。如果采用成型燃料,由于能源利用效率提高3倍,理論上使用的生物質(zhì)原料只相當(dāng)于原來(lái)的1/3,即1億噸標(biāo)煤相當(dāng)于目前3億噸標(biāo)煤傳統(tǒng)生物質(zhì)能源的熱輸出,其余2億噸標(biāo)煤和目前直接燃燒的近2億噸標(biāo)煤的農(nóng)林廢棄物可以轉(zhuǎn)化為成型燃料滿足城市用熱需求或解決農(nóng)村城鎮(zhèn)化用熱需求,為農(nóng)村帶來(lái)接近2000-3000億元的收入,相當(dāng)于使農(nóng)民收入在目前基礎(chǔ)上增加一倍。由于生物質(zhì)成型燃料產(chǎn)業(yè)是資本、技術(shù)和勞動(dòng)力密集型產(chǎn)業(yè),產(chǎn)業(yè)發(fā)展將帶動(dòng)資本和技術(shù)向農(nóng)村回流,按照目前農(nóng)村人均產(chǎn)值計(jì)算,可以帶來(lái)大量就業(yè)崗位。同時(shí),成型燃料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將帶來(lái)農(nóng)業(yè)的轉(zhuǎn)型,使農(nóng)業(yè)向能源農(nóng)業(yè)和未來(lái)的材料農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)化,對(duì)解決“三農(nóng)”問(wèn)題具有戰(zhàn)略意義。
前景廣闊 尚需引導(dǎo)
國(guó)家已制定了生物質(zhì)能源中長(zhǎng)期發(fā)展目標(biāo):在生物質(zhì)成型燃料的利用方面由目前的不足50萬(wàn)噸/年,提高到2020年的2000萬(wàn)噸/年。這給生物質(zhì)成型燃料技術(shù)的應(yīng)用找到了“市場(chǎng)”;從成型設(shè)備分析,成型燃料設(shè)備操作簡(jiǎn)單,使用方便,適合農(nóng)村使用。粉碎機(jī)、成型機(jī)的加工工藝并不復(fù)雜。生物質(zhì)成型燃料的生產(chǎn)放在農(nóng)村,成型燃料爐的使用可設(shè)在 中、小城鎮(zhèn)或農(nóng)村,這樣秸稈從粉碎、成型到燃燒即可形成產(chǎn)業(yè)。生物質(zhì)秸稈資源量大充足,覆蓋面廣,價(jià)格低,可以再生;農(nóng)藝專家已提出秸稈應(yīng)適量還田,不能連年全部還田,飼料化處理量有限,多數(shù)地區(qū)都采取了禁燒秸稈措施,為成型燃料技術(shù)的發(fā)展提供了原料保證。
總體而言,我國(guó)成型燃料產(chǎn)業(yè)發(fā)展處于產(chǎn)業(yè)化前期的產(chǎn)業(yè)化示范階段,具體體現(xiàn)在產(chǎn)業(yè)化技術(shù)裝備配套尚未完成,雖然關(guān)鍵技術(shù)接近成熟,產(chǎn)業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)體系尚未完全成型。到2006年,以出口為目標(biāo),涌現(xiàn)了眾多成型燃料加工企業(yè),到2010年全國(guó)成型燃料生產(chǎn)廠家達(dá)到數(shù)百家,但成型燃料的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程始終緩慢,2006年國(guó)家制定中長(zhǎng)期可再生能源發(fā)展規(guī)劃中,規(guī)劃2010年生物質(zhì)成型燃料達(dá)到100萬(wàn)噸生產(chǎn)規(guī)模,但實(shí)際只完成了不到1/3,產(chǎn)業(yè)發(fā)展總體處于產(chǎn)業(yè)化初期的實(shí)驗(yàn)示范階段,由于燃油漲價(jià)導(dǎo)致運(yùn)費(fèi)上漲使出口受阻,大批從業(yè)企業(yè)退出該領(lǐng)域。國(guó)家從扶持產(chǎn)業(yè)發(fā)展角度結(jié)合新農(nóng)村建設(shè),在北京周邊懷柔、大興等地建立生物質(zhì)成型燃料示范區(qū),通過(guò)補(bǔ)貼農(nóng)戶爐具和燃料試圖推進(jìn)成型燃料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,但效果甚微。困擾生物質(zhì)成型燃料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的問(wèn)題是:技術(shù)研究成果層出不窮,但產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)程緩慢;政府給予大力扶持,但企業(yè)依舊難以壯大,甚至依靠政府補(bǔ)貼生存。
生物質(zhì)秸稈從田間收集、干燥、粉碎、成型、燃燒所需設(shè)備必須配套,才能在農(nóng)村、城鎮(zhèn)推廣應(yīng)用。收集環(huán)節(jié)是瓶頸,必須配套發(fā)展生物質(zhì)秸稈收集設(shè)備。農(nóng)村生物質(zhì)成型燃料主要使用農(nóng)業(yè)廢棄物(主要指秸稈),其合理收集半徑和加工規(guī)模與農(nóng)村城鎮(zhèn)化一致。由于規(guī)模小、利潤(rùn)低的緣故,即使有政府補(bǔ)貼,我國(guó)農(nóng)村地區(qū)也無(wú)法形成生物質(zhì)成型燃料的產(chǎn)業(yè)。當(dāng)前,尤其需要與各級(jí)政府積極合作,將生物質(zhì)成型燃料納入當(dāng)?shù)啬茉窗l(fā)展規(guī)劃,依靠政府開(kāi)拓能源市場(chǎng)。endprint
農(nóng)產(chǎn)品市場(chǎng)周刊2017年32期