秸秆气化技术对秸秆能源化利用的有效提高分析

李爱芹

(吉林省农业机械研究院，吉林 长春 130000)

玉米属于农业领域的关键性粮食作物，每年收获之后便有大量玉米秸秆随之产生。根据数据统计，每年我国不同种类农作物秸秆的产量多达7亿t，其中玉米秸秆产量就有3亿t。现如今玉米秸秆可以作为饲料和还田肥料，剩余部分全部焚烧，导致生物质资源浪费，还威胁到环境质量。玉米秸秆组成元素为碳、氢、氧等，属于高分子聚合物，采取生物、物理、化学等不同的处理方式进行转化，使其成为清洁燃料得到能源化利用。我国东北地区玉米秸秆能源化利用十分普遍，一般采用气化、液化、炭化方法，使秸秆气化技术得到综合利用。

1 秸秆能源化利用基本情况

我国东北地区农作物秸秆产生量非常高，如黑龙江省在2019年就已经达到了8426亿t，而且秸秆资源可采集量也高达7225.6t，在全国总量中占比为1∶8，东北三省的秸秆产量也超过50%。由此可见，东北地区秸秆利用率非常高，使得秸秆能源化利用水平显著提升，在换田利用以外，成为另外的利用渠道。

按照终端“热、电、油、气”多渠道开发秸秆能源化资源，提高资源利用率，开发利用方向有气化、燃料化供热、液化燃料乙醇、发电4个方面。秸秆气化是在东北地区比较常见的形式，一般会在农村地区修建秸秆气化站、秸秆沼气工程，通过天然气实现秸秆气化供应。修建秸秆纤维素燃料乙醇生产线，具有非常可观的产能和秸秆消耗能力。秸秆固化燃料技术在东北地区也已经实现了普及，所以技术本身的运用非常成熟，已修建的秸秆压块站数量多达数千个，每年生产秸秆燃料超过100万t。此外，东北地区当前新城镇建设正在进行中，而且获得了显著效果，生物质发电项目数量逐渐增多，多集中于种植业生产的主导地区，极大地提升了每年秸秆处理消耗能力。

2 秸秆气化技术原理

秸秆气化技术的原材料是农作物秸秆，一般以玉米秸秆为主，放置在缺氧环境下进行热解、还原反应处理，同时原料产生热化学反应，经过转化便可成为可燃气体。秸秆气化一般会经历干燥、裂解反应、氧化反应、还原反应4个阶段，已经完成气化处理会有大量秸秆燃气生成，再进行处理便可在农户家庭取暖、发电等领域使用[1]。在秸秆能源化利用中应用该项技术，需要使用秸秆气化炉，按照不同的工艺特性有2种类型，分别是固定床秸秆气化炉、流化床气化炉。其中固定床秸秆气化炉的内部结构比较简单，进行气化处理也不会产生大量灰分，所以在东北地区的秸秆能源化利用中也有非常多的运用。相比之下流化床气化炉优势主要表现在产气率高和气化反应快等方面，内部构造比较复杂，而且秸秆的形状与尺寸也面临极高要求，所以东北地区实际应用少。

3 秸秆气化技术应用现状

3.1 秸秆气化站建设与运行问题

为了提高秸秆能源化利用率，应用秸秆气化技术必须要修建秸秆气化站，秸秆气化站运行面临一系列要求。如，必须有完善市场运营管理机制，供气方面必须采用送气的形式，这就需要在修建秸秆气化站时有充足的资金。后期秸秆气化技术在东北地区的推广应用，优势非常明显，根据“三农”、能源与环保等相对常见的因素，切实提升秸秆能源化利用效益[2]。尤其是近年来，地方政府投入财政资金逐渐呈现多元化的特点，覆盖到农业、科技等诸多领域，秸秆气化技术同时属于农业、环保2个领域，与雾霾治理要求相符，也为秸秆气化技术的应用奠定基础。

然而，秸秆气化站运行依赖的管理体系不够完善，导致秸秆气化技术推广面临采购、布点等专业问题，布点控制力度整体不足。应用与推广秸秆气化技术时，东北地区的诸多企业纷纷参与其中，但个别企业生产设备数量少，还没有提供高质量的售后服务。现已运行的秸秆气化站管理不够规范，有很多设备在安装之后没有及时投入运行，导致资源闲置与浪费。

3.2 技术标准问题

秸秆气化技术在秸秆能源化利用中应用，需要遵守农业部出台要求，包括秸秆气化供气系统技术条件及验收规范、秸秆气化装置与系统测试规范等，东北地区农村生产、输送秸秆燃气，设计、应用秸秆燃气系统，也都有相对应的规范标准。按照当前农村经济发展、能源政策的实际情况，秸秆集中供气系统技术条件必须保证规范性，具体应满足土建、设备等专业指标要求。由于秸秆气化集中供气工程所使用设备比较专业，因此气化机组应该安装储气柜和管道等专业设备，参考环境标准、经济效益等明确相应的标准。现阶段面临问题在于，秸秆气化建设设备缺少可以参照的装置标准，设备生产与实际情况不符，无法满足规范标准要求，设备后期的应用也经常发生故障。

3.3 技术限制问题

秸秆燃气生产技术的运用难免会有一些影响因素存在，而且这些限制性因素的存在，还会直接影响到农村经济发展、秸秆能源利用率。现阶段东北地区为了解决秸秆利用的问题，开发了天然气、石油液化气等清洁能源，这些能源在实际利用中各有利弊。为了使秸秆气化技术更加普及，必须综合分析各项技术方式的限制性问题。秸秆气化技术本身在秸秆能源化利用方面有非常明显的优势，但实际上可能会因人工操作存在一些误差，而且在秸秆燃气设备投入使用后，相应的安全生产装置不到位，也会引发安全事故。以上问题的存在均是秸秆气化技术非常直观的限制性条件，需要在推广秸秆能源化利用的过程中逐步完善、解决。

4 秸秆能源化利用中运用秸秆气化技术的建议

秸秆气化技术是以秸秆特征为基础，考虑到秸秆产出量比较大，覆盖面积广，密度和热值比较低，而东北地区农村的居住与分布均是以“小集镇、中心村”的形式为主，这也为秸秆气化技术在秸秆能源化利用中的使用提供方便。采取秸秆气化技术，小集镇、中心村数量要达到200～1000，考虑到东北农村获取秸秆十分便捷，燃气生产、消费均可在指定区域展开，对比传统燃气的优势也非常明显。基于此，总结秸秆气化技术对秸秆能源化利用的提升对策，主要体现在3个方面。

4.1 秸秆气化站规范建设与运行

加强秸秆气化站建设、运行的规范性，要从投资、管理等阶段着手，使得秸秆气化技术得到广泛应用，具体提出3点建议。秸秆气化工程作为东北地区农村小型基础设施建设的一部分，必须要以国家扶贫政策规定进行规划建设。明确财政资金补助具体金额之后，还需要拓宽资金渠道，如可以吸收社会资金，科学确定站址与管线用地，保证营业税收工作得以有序展开。建设秸秆气化站，需要掌握专业的机电知识、技能，重点强调秸秆气化站公益性质[3]。结合东北地区实际情况，秸秆气化站有利于推动农村发展。建设单位务必保证秸秆气化站整体质量，为广大农民群众应用秸秆气化技术提供高水平售后服务。秸秆燃气站建设与运行标准、技术规程，需要在实践运行期间加以完善，所有设备应该定期检修与管理，杜绝资源闲置现象。

4.2 提高秸秆气化技术标准规范性

秸秆气化技术的实践应用中，必须要围绕秸秆能源化利用确立长期目标、编制应用规划，期间还必须要有规范的技术标准，带领秸秆气化技术升级与创新。提升秸秆燃气热值、洁净度，加强秸秆制气系统智能化，秸秆气化站的所有设备都要向智能化转型，精准控制制气流程。秸秆气化配套设备在秸秆能源化利用的过程中也必须不断升级，调整秸秆气化技术标准，满足东北地区不断变化的秸秆能源化利用需求[4]。

4.3 消除秸秆气化技术限制性因素

现阶段我国东北地区应用秸秆燃气生产技术，在具体操作中还存在一些限制性因素，尤其是在农村经济水平快速提升的当下，越来越多清洁能源得到运用，天然气、石油液化气等能源与秸秆对比，后者局限性十分显著[5]。为了有效发挥出秸秆气化技术对于秸秆能源化利用的优势，必须要关注到秸秆燃气热值和清洁度。实时观察秸秆燃气生产过程，以增加经济效益为前提调控气化机组运行参数，以免出现人工操作误差。秸秆燃气设备投入运行之后，要有安全生产装置搭配运行，以免设备运行期间出现安全故障。提高秸秆燃气使用效率，需要拓宽其在农村的应用范围，切实提升秸秆能源化利用率[6]。

4.4 优化秸秆收储运体系

结合东北地区秸秆能源化利用现状，为了发挥出秸秆气化技术的作用，需要逐步完善秸秆收储运体系，以各个地区现有的秸秆收储运作模式为基础，对于粮储基础设施完善的地区给予鼓励，开发新的秸秆能源化利用场地和从业人员，修建秸秆存储基地[7]。当地企业也需要和农户、合作社等建立联系，摸索全新的合作模式，农业合作社更是要表现出带头作用，立足于企业、经纪人、合作社、基地、散户5个层面，建立完善的秸秆收储运体系，使各个主体可以成为利益共同体，政府部门、秸秆利用企业、收储运组织三者更是要签订协议，凭借三方合力，在当地建立市场化为主导的秸秆收储运联合体机制[8]。

秸秆采集设备需要定期更换，农民群众积极参与到秸秆打捆、压缩等各项作业流程中，为秸秆采集设备研发提供一些实际的建议，使得高密度压缩在实践中得到大范围推广，期间也可以借鉴其他国家在此方面的成功经验，结合东北地区情况研发、优化设计农田秸秆作业基础设施，实现秸秆收割、打捆、存储运输等流程机械化、自动化，避免运输和存储等环节投入过多的成本，导致资源、资金浪费[9]。

为了避免秸秆气化过程中资源浪费，需要建立集约型收储运模式。前期秸秆收储企业参与到秸秆能源化利用中，要保证建设的秸秆收储服务站专业性、规范性，所有基础设施与设备也要做好防雨、防潮处理，定期组织设备质检，监督秸秆粉碎和打捆，加强秸秆收集实际质量。立足于秸秆利用企业视角，一般情况下和收储企业合作，签订供货合同可规避秸秆供应随意性问题，规避供货环节的一些风险，加强原料供应稳定性，也可以通过不断实践完善秸秆收储运体系[10]。

5 结束语

综上所述，在农村秸秆是一种十分常见的资源与能源，多以玉米秸秆为主。现阶段东北地区为了实现秸秆能源化利用的目标，采用秸秆气化技术进行资源转化，不仅可以达到资源再利用的目的，还可以改善农村当前面临的环境质量问题，研发新的秸秆资源利用渠道，在实现秸秆能源化利用的过程中，凭借秸秆气化技术杜绝资源、能源大量耗损，实现农村地区能源资源的可持续利用，还有利于带动东北地区农村经济发展，进一步提升秸秆气化技术应用水平。