综合利用农作物秸秆大力发展循环型农业工程

　　近年来，在各级政府的高度重视和积极扶持下，包括秸秆固体成型燃料在内的秸秆新型能源化利用取得了快速发展。有关资料显示，全国目前已累计建设固体成型加工点超过100处、年产成型燃料30万t以上，秸秆沼气集中供气工程150多处，秸秆热解气化站近900处，生物质直燃发电项目40多个、总装机容量约82万kw。据测算，秸秆新型能源化开发利用量约640万t。但总体来看，我国秸秆新型能源化利用水平较低，没有形成规模化、产业化，对缓解能源危机、促进节能减排的作用十分有限。其原因除了技术不成熟、原料收集成本高、政策扶持不够等原因外，缺乏稳定的消费市场支撑是一个关键问题。

　　农产品干燥是农产品产后处理的一个关键环节，在我国农产品产量持续增长、产后损失率普遍较高和市场对脱水农产品需求不断上升的背景下，加强农产品产后烘干处理势在必行。然而，干燥是一个高耗能的过程，目前我国农产品干燥全部用煤炭做燃料，不但要消耗大量的化石能源，同时要排放大量的二氧化碳，给环境带来严重的污染。此外，能源价格持续上涨，给农产品烘干企业带来非常沉重的负担，企业经济效益大幅下滑。因此研发可再生的能源燃料代替化石能源已成为农产品干燥领域技术研发的必然趋势。

　　将秸秆能源化利用技术与农产品干燥技术进行集成，使秸秆燃料在农产品干燥领域的大规模应用，一方面可以推动农作物秸秆这一重要生物质能源资源的利用，扩大秸秆新型能源化利用市场空间；另一方面，还能够大力促进农产品干燥过程中的节能降耗，促进企业增收，实现经济发展、资源节约与环境保护的共赢。农业部规划设计研究院自2006年起开始，在辽宁省沈阳市苏家屯区进行秸秆高效循环利用工程技术研究，研究开发秸秆燃料农产品烘干集成技术是一个重要方向。目前，已完成农业部、科技部相关科研项目4项，授权发明专利和实用新型专利5项，研制出烘干果菜专用秸秆燃料热风炉、烘干粮食专用秸秆燃料悬浮燃烧炉、秸秆燃料烘干机等多套成熟设备。

　　一、试验示范

　　1、秸秆固体燃料烘干果蔬的试验

　　这是列入农业部计划的科技项目，授权实用新型专利和发明专利申请的项目。目前全国所有的蔬菜烘干企业烘干蔬菜，所用燃料全部是煤炭，是典型的高耗能企业，一个中型的蔬菜烘干企业一年需要耗煤2000～3000t，每年向空中排放一氧化碳5000～7500t。生产一吨脱水果蔬需要耗煤6～7t，据测算全国果蔬烘干每年需消耗煤炭780万t，如果全部采用秸秆燃料替代，则大约可节约能源开支23.4亿元，减少二氧化碳排放1950万t，同时消化处理秸秆1700万t。用秸秆燃料代替煤炭烘干蔬菜，实现节能减排，是这次试验的首要目标。目前国内煤炭价格比五年前提高1～2倍，给蔬菜烘干企业带来非常沉重的负担，经济效益明显下降。如果用秸秆固体燃料代替煤炭试验成功，将会给烘干蔬菜的企业带来显著的经济效益，这是试验的另一个目标。

　　为检验秸秆固体成型燃料代替煤烘干果蔬的技术可行性和经济性，2010年～2011年连续两年在沈阳正旺脱水蔬菜有限公司的烘干生产线上，配套果蔬烘干通用秸秆固体燃料热风炉，进行规模化的连续性生产试验，测试其性能指标，检验热风炉的设计是否适合秸秆成型燃料的燃烧，其热性能指标及主要设计参数能否达到设计要求。试验结果表明，在相同的烘干工艺下，使用秸秆固体燃料每公斤脱水单位热耗低于煤炭，烘干菜的成品质量相差无几。

　　农业部对该项成果的鉴定结论是：“该项目成果在果蔬烘干方面具有创新性和实用性，达到了国内领先水平，具有良好的推广前景。”

　　2、秸秆固体燃料烘干粮食的试验

　　这是列入农业部计划的科技项目，授权实用新型专利和发明专利申请的项目。秸秆固体燃料燃烧炉将秸秆燃料燃烧后的烟火，净化成纯净的没有污染的烟气，直接输入粮食烘干机用于烘干粮食，这是针对全国的农产品烘干企业现有的燃煤粮食烘干机进行设备升级换代的装备。

　　试验是在沈阳兴达饲料加工厂的粮食烘干生产线进行，用经过三级消烟和除尘处理后的秸秆烟气直接烘干的玉米，和用煤炭换热烘干的玉米，其外观质量完全一样，“辽宁省兽药饲料畜产品质量安全检测中心”的检测结论是：“烘干玉米的气味、色泽正常，水分检测12.7%”。由于是用秸秆烟气直接烘干玉米，这在国内外都没有先例，这种烘干方式能否对玉米内在品质产生影响，也需要由权威部门检测，“农业部谷物及制品质量监督检验测试中心”的检测结论是：“烘后玉米的苯并芘含量为4.62μg/kg，符合标准的5.0μg/kg规定”。

　　“农业部节能与干燥机械设备及产品质量监督检验测试中心”，在生产现场对新研制的秸秆燃料燃烧炉技术性能指标，进行了在线生产检测，最终颁发了燃烧炉的产品合格证书，检测报告结果是：秸秆燃料燃烧炉的热效率92.5%，烟尘排放浓度87.2mg/m3（国家标准4350mg/m3）；粉尘浓度3.5mg/m3（国家标准≤10mg/m3）；输出热风稳定性-7.5+5.1℃（国家标准±10℃）。权威部门的检测结果表明，新研制的秸秆固体燃料燃烧炉，各项性能指标完全达到和超过国家标准，尤其是热效率高达92.5%，基本实现一吨秸秆燃料有效发热量相当于一吨煤炭的有效发热量，为把发热值较低的秸秆燃料用于烘干玉米，提供了技术上的有力支撑。

　　二、综合效益

　　1、经济效益

　　以秸秆固态成型燃料替代煤炭烘干农产品，对于促进企业节本增效和提高竞争力，推动农业农村节能减排，降低农业能源消耗和优化能源结构，加快循环农业和低碳经济发展具有十分重要的意义。以年消耗秸秆燃料6000t的农产品烘干企业为例，锅炉改造和新增设备费用需要66万元，而节省3000t煤炭增盈90万元。当年收回改造投资后，净盈利24万元。如果在全国全部采用秸秆燃料替代煤炭用于农产品干燥，则每年至少可以节约煤炭消耗量3260万t。

　　2、社会和生态效益

　　以秸秆固态成型燃料替代煤炭烘干农产品在产生重大经济和社会效益的同时，也能够产生良好的社会和生态效益。初步估计，如果用秸秆燃料替代煤炭烘干农产品，可年消化处理秸秆约7100万t，占全国年秸秆废弃焚烧量约1/3，减少二氧化碳排放量约8150万t。同时，还可以为农民增加34万个就业机会。秸秆能源化利用可增加农民收入，据测算一吨秸秆最低可增加纯收入50元，全部采用秸秆燃料替代煤，每年可增加农民纯收入35.5亿元。

　　此外，秸秆能源化利用从根本上杜绝焚烧秸秆带来的空气污染，交通受影响，引发火灾等政府头疼的难题。同时，也根治了废弃秸秆污染环境的问题，改善了农村生活环境，促进资源节约型和环境友好型社会进步和新农村建设。

　　三、应用前景

　　我国是农业大国，农作物秸秆资源十分丰富。据有关测算表明，建国以来随着中国农业综合生产水平的持续提高，中国作物秸秆理论资源量总体上呈不断上升之势。与此同时，我国农作物秸秆废弃及焚烧十分严重，数据显示，2009年我国农作物秸秆废弃及焚烧量约为2.15亿t，占农作物秸秆资源可利用量的31.31%。而长期以来，我国农产品采后干燥需求强烈且化石能源消耗巨大。以干燥需求最大的粮食、果蔬、海产品和烟草行业为例，全国每年需要烘干处理的玉米、稻谷量在1亿t以上，年消耗煤炭量超过1000万t；脱水蔬菜市场需求量持续扩大，生产1吨脱水果蔬需要耗煤6～8t，据此估计全国每年果蔬烘干每年需消耗煤炭在800万吨左右；烟草行业是我国财政收入的重要渠道，全国烤烟年消耗煤炭约600万t；脱水海产品是我国经济效益较高的农产品，年消耗煤炭900余万t。因此，秸秆固体成型燃料在农产品干燥领域应用前景广阔。建议有关方面从科技创新、产业带动、原料收集、金融支持、资金补贴等方面加强对秸秆固体成型燃料烘干农产品项目的扶持。本文来自《农业工程技术》杂志