秸秆综合利用的技术路径及最新进展

农业生物质能是指以秸秆、畜禽粪污等农业废弃物为主要原料转化的生物质能，是促进农业废弃物资源有效利用的重要途径，既能解决农业废弃物的环境污染问题、减少因焚烧或无序堆放排放温室气体，又能够替代化石能源减排CO2、提升土壤固碳能力，是可再生、可持续的零碳或负碳的能源技术。秸秆作为能源使用的方式很多，可以转化成型燃料、沼气、热解气等，不同地域利用方式有所不同。

热解炭气联产技术是秸秆在绝氧或低氧环境下被加热升温(500～600°C)，引起分子内部分解产生热解气和生物炭。在农业废弃物生物质热解炭气联产技术的最新研究中，中国农科院环发所将农业废弃物与低品质煤共热解，从共热解各相产物分布、生物炭性能表征，以及共热解过程中能量平衡、经济效益、环境效益和社会效益等各个方面开展了综合分析。结果表明，农膜的加入降低了共热解反应活化能，提供了C、H元素，有效提升了热解油的产率和品质，低品质煤的加入促进了中间产物与水蒸气的重整反应，提升生物炭的产率和热解气品质。据测算，在河边邢台建设的示范工程，每年生产的生物炭和热解气可替代1100吨标准煤，减排1720吨CO2，具有较好的社会环境效益。研究结果为农业废弃物清洁转化、农村地区清洁供暖提供了有效的技术路径。

除了生物质热解炭气联产技术，秸秆捆烧也是秸秆较为常见的处理方式。在粮食收获后，将田里松散的秸秆打成捆，在专门的生物质锅炉中燃烧，通过高效换热技术实现清洁供暖。近期，秸秆捆烧清洁供暖技术装备研发也取得新进展，围绕秸秆打捆、高效燃烧、污染物脱除等关键技术，通过搭建秸秆半气化捆烧仿真平台，研发出高效低排放燃烧技术，开发出秸秆捆烧清洁供暖锅炉，建立了示范工程。据第三方检测，锅炉热效率可达85%左右，颗粒物、二氧化硫、氮氧化物分别在30mg/m3、10mg/m3、200 mg/m3以下，明显优于GB 13271-2014《锅炉大气污染物排放标准》。从提质增效情况来看，新的技术装备降低了取暖成本。在辽宁铁岭秸秆捆烧供暖的取暖费约19.8元/m2，明显低于煤炭(约25.2～28元/m2)，供暖成本降低20%～30%。此外，秸秆捆烧供暖技术的二氧化碳排放仅为煤炭供暖的1/10，为农村碳减排、碳中和做出了贡献。

成型燃料技术是将松散的秸秆挤压成不同形状的燃料，有颗粒燃料、块状燃料、棒状燃料三种。与松散的秸秆相比，具有体积小、密度大等特点，便于运输和贮存。其燃烧效率高，又干净，密度相当于中质烟煤，使用时火力持久，可以直接替代煤炭，进行发电、供热、取暖、做饭，是一种清洁环保的能源。截至2019年底，我国秸秆成型燃料加工点共2360处，产品主要用于中小型锅炉供热、发电和村镇炊事取暖用能等。

秸秆也可以通过微生物厌氧发酵产生沼气，常见的有湿法发酵、干法发酵和干湿耦合发酵三种方式。产生的沼气可以用于炊事，也可以通过沼气热水锅炉生产热水进行集中供暖，或通过壁挂炉分散供暖，还可以通过沼气发电机发电。此外，沼气还可以被提纯为生物天然气，进入天然气管网，用于居民供气或者车用燃气。2019年，以农业废弃物为主要原料的沼气工程10.265×104处，总池容2197.81×104 m3。

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