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小秸稈大產業,助力碳中和(二)

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瀏覽:- 發布日期:2022-08-04 16:06:08【

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秸稈綜合利用的技術路徑及最新進展

農業生物質能是指以秸稈、畜禽糞污等農業廢棄物為主要原料轉化的生物質能,是促進農業廢棄物資源有效利用的重要途徑,既能解決農業廢棄物的環境污染問題、減少因焚燒或無序堆放排放溫室氣體,又能夠替代化石能源減排CO2、提升土壤固碳能力,是可再生、可持續的零碳或負碳的能源技術。秸稈作為能源使用的方式很多,可以轉化成型燃料、沼氣、熱解氣等,不同地域利用方式有所不同。

熱解炭氣聯產技術是秸稈在絕氧或低氧環境下被加熱升溫(500~600°C),引起分子內部分解產生熱解氣和生物炭。在農業廢棄物生物質熱解炭氣聯產技術的最新研究中,中國農科院環發所將農業廢棄物與低品質煤共熱解,從共熱解各相產物分布、生物炭性能表征,以及共熱解過程中能量平衡、經濟效益、環境效益和社會效益等各個方面開展了綜合分析。結果表明,農膜的加入降低了共熱解反應活化能,提供了C、H元素,有效提升了熱解油的產率和品質,低品質煤的加入促進了中間產物與水蒸氣的重整反應,提升生物炭的產率和熱解氣品質。據測算,在河邊邢臺建設的示范工程,每年生產的生物炭和熱解氣可替代1100噸標準煤,減排1720噸CO2,具有較好的社會環境效益。研究結果為農業廢棄物清潔轉化、農村地區清潔供暖提供了有效的技術路徑。

除了生物質熱解炭氣聯產技術,秸稈捆燒也是秸稈較為常見的處理方式。在糧食收獲后,將田里松散的秸稈打成捆,在專門的生物質鍋爐中燃燒,通過高效換熱技術實現清潔供暖。近期,秸稈捆燒清潔供暖技術裝備研發也取得新進展,圍繞秸稈打捆、高效燃燒、污染物脫除等關鍵技術,通過搭建秸稈半氣化捆燒仿真平臺,研發出高效低排放燃燒技術,開發出秸稈捆燒清潔供暖鍋爐,建立了示范工程。據第三方檢測,鍋爐熱效率可達85%左右,顆粒物、二氧化硫、氮氧化物分別在30mg/m3、10mg/m3、200 mg/m3以下,明顯優于GB 13271-2014《鍋爐大氣污染物排放標準》。從提質增效情況來看,新的技術裝備降低了取暖成本。在遼寧鐵嶺秸稈捆燒供暖的取暖費約19.8元/m2,明顯低于煤炭(約25.2~28元/m2),供暖成本降低20%~30%。此外,秸稈捆燒供暖技術的二氧化碳排放僅為煤炭供暖的1/10,為農村碳減排、碳中和做出了貢獻。

成型燃料技術是將松散的秸稈擠壓成不同形狀的燃料,有顆粒燃料、塊狀燃料、棒狀燃料三種。與松散的秸稈相比,具有體積小、密度大等特點,便于運輸和貯存。其燃燒效率高,又干凈,密度相當于中質煙煤,使用時火力持久,可以直接替代煤炭,進行發電、供熱、取暖、做飯,是一種清潔環保的能源。截至2019年底,我國秸稈成型燃料加工點共2360處,產品主要用于中小型鍋爐供熱、發電和村鎮炊事取暖用能等。

秸稈也可以通過微生物厭氧發酵產生沼氣,常見的有濕法發酵、干法發酵和干濕耦合發酵三種方式。產生的沼氣可以用于炊事,也可以通過沼氣熱水鍋爐生產熱水進行集中供暖,或通過壁掛爐分散供暖,還可以通過沼氣發電機發電。此外,沼氣還可以被提純為生物天然氣,進入天然氣管網,用于居民供氣或者車用燃氣。2019年,以農業廢棄物為主要原料的沼氣工程10.265×104處,總池容2197.81×104 m3。

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