秸杆综合利用浅析

秸杆综合利用浅析

1.秸杆综合利用背景：

农作物秸秆作为一种农业生产的副产品，产量大、分布广，同时也是一项重要的生物资源——其含氮、磷、钾、碳的平均含量分别为0．6％、0．3％、10％、45％。据统计，我国年产农作物秸杆6.2亿吨，其数量相当于北方草原打草量的50多倍，资源拥有量居世界首位。由表-1可知，我国在2000-2010年间秸杆总量将呈增长趋势，到2010年达到7.26亿吨。

历史上，我国有着利用秸秆的优良传统——农民用秸秆建房蔽日遮雨，用秸秆烧火做饭取暖，用秸秆养畜积肥还田——合理利用秸秆是我国传统农业的精华之一。随着科技进步和社会发展，一方面，秸秆利用开辟了新路子，其综合利用成为一篇必须做好的很有价值的大文章；另一方面，焚烧秸秆在一些地区愈演愈烈，成为必须认真对待、下决心解决的紧迫问题。最近的统计结果显示，我国年产农作物秸杆中30%用作农用燃料，25%用作饲料，2-3%作工副业生产原料，6-7%直接还田，还有35%约2.2亿吨剩余秸杆未被合理利用。

通过调研，我们将秸秆问题出现的原因归纳为如下几方面：第一是农业普遍增收之后，农作物秸秆越来越多，但综合利用滞后，秸秆出现过剩；第二是随着农民收入增加、生活水平不断提高，农民宁愿增用化肥和燃煤，而少用秸秆作肥料和燃料；第三是由于农作物复种指数提高，特别是近几年小麦机收面积扩大，麦秸留茬过高，灭茬机械和免耕播种技术推广没有跟上，造成农民为赶农时放火焚烧秸杆和留茬。

合理利用资源，保护环境，直接关系到国民经济的可持续发展。党中央、国务院对此历来十分重视。党的十四届五中全会在《关于制定国民经济和社会发展“九五”计划和2010年远景目标的建议》中，做出了关于实现两个根本性转变和实施可持续发展战略的重大决策；并在2000-2015年新能源和可再生能源产业发展规划要点中明确指出：推广秸杆气化集中供气、发电技术，不仅能有效缓解农村高品位商品能源短缺问题，而且有利于实现秸杆全面禁烧及其综合利用。

表-1 2000年秸秆资源分布及2010年的预计可获得量

单位：（万吨）

年份

秸杆总产量

造肥还田及收集损耗

作为饲料

作为造纸原料

可用作能源

2000

64792.3

9718.8

17744.7

2100

35229.8

2010

（预计）

72600

10890

21300

2800

37610

注：本表数据摘自《中国生物质资源可获得性评价》 中国农业部／美国能源部项目专家组

十一届三中全会以后，我国农业有了快速发展，取得了显著成绩，有力地支持了国民经济的快速、健康和持续发展。但是，我国农业发展面临着人口和资源环境双重压力。我国人均资源相对短缺，主要农业资源都低于世界人均水平，而且资源利用率不高，浪费很大；同时农业环境污染仍在加剧，生态破坏还没得到遏制，大部分农业生产还处于粗放型经营阶段，发展农业的任务十分艰巨。防止农业生产过程中对各种资源的破坏和浪费，减少农业生产对环境的污染，作到农业发展与资源环境相互协调，是当今全球范围内对可持续发展农业的战略要求。

因此，秸秆禁烧及其综合利用工作作为资源与环境保护的大事、作为实施农业可持续发展战略和实现两个根本性转变的重要措施，被纳入议事日程。多种多样的新技术如雨后春笋，令秸杆综合利用工作别开生面。但是，单一的技术很难充分利用其潜在价值。于是，我们尝试对其进行组合，期望能更有效的利用秸秆。

2.现状调查：

我国各类农作物秸秆资源的合理回收加工，可归纳为“4F”路线：即Fodder(饲料) ，Fuel(燃料)，Fertilizer(肥料)，Feed Stock(工业原料)，研究人员称其为“四料”。在“四料”转换利用中，饲料、燃料利用及其转换技术仍然是主要领域。我们主要对如下几种秸秆处理技术进行了调研：

2.1秸秆块状饲料加工技术

近年来随着我国经济的快速发展，人们生活水平的提高，饮食结构发生了较大的变化，对禽蛋、奶的需求快速增长，推动了养殖业的快速发展，为饲料加工行业提供了强大动力。但我国的养殖水平整体不高，出现了两极分化的现象。

1.采用以粮食为主配制的全价饲料

虽然这些高品质饲料的养殖效果好，但价格高，除了一些大型养殖场全程采用外，大部分小型散养户不得不望而却步。这就造成了我国一方面缺乏优质价廉的饲料，一方面面临大量的粮食饲料生产企业倒闭的现状。

2.采用以粗饲料（如菜叶，泔水等）为主的低品质饲料

这些主要是小型散户的养殖方法，虽然饲料价格低但养殖时间过长，因而造成了养殖利润过低，无利可图。（见表-2）

而国际上，畜牧业发达国家早已利用秸杆饲料进行养殖，并取得了良好的效果。（见表-3）

表-2 仔猪（100公斤）出栏饲料成本投入对比

项目

单一粮食饲料

全价粮食饲料

全价生物饲料

饲料数量（公斤）

500

262.5

300

市场售价（元/公斤）

0.8

1.7

1.2

饲养成本（元）

400

446

360

饲养期（月）

6

3

3.5

表-3 饲喂秸杆的肉食转化率对比

国家

中国

美国

澳洲

饲喂秸杆的肉食转化率

7%

73%

90%

新型的秸杆块状饲料是采用先进的冷压成型技术，用饲料压块机生产的全新饲料。这种饲料呈块状，密度大便于运输和储存，有很强的实用性。

其加工通用的方法为：经铡切或揉搓后，再添加部分粘合剂和微量元素制成块或颗粒。这样一方面可提高粗纤维消化率25％，适口性明显提高，采食量增加30％-50％；另一方面经过机械揉搓和制粒前调质，有机物受热分解，化学成分发生变化，使秸秆中的纤维素、半纤维素和木质素的镶嵌结构部分受到破坏，利于瘤胃消化液的侵蚀渗透。另外，添加各种微量元素，能克服秸秆营养不足的问题；同时，秸秆压粒或压块后其密度增加10倍以上，有利于贮存和降低贮存中营养成分损失，减少运输量，贮运成本降低70％。因此，这是国内秸秆饲料处理的发展方向。

许多农作物秸秆均可生产块状饲料。营养较好的如大豆秸秆，花生蔓，谷草，玉米杆，小麦秸，甘蔗渣等。但在北方，最实际的是玉米秸秆。

我国北方牧区（如内蒙古锡林郭勒盟）每年冬、春季因缺少草料有近半数的羊群死亡。 如用饲料块作冬储饲料, 储运方便（可长期存放）, 价格便宜, 可大大减少羊群的死亡率。各大中城市养殖业（如各奶牛、肉牛场）也是块状饲料的大市场，国内需求潜力很大。同时，在国际市场上，秸杆块状饲料亦十分畅销。据报道，日本每年进口块状饲料近百万吨，南韩和东南亚也都是块状饲料的进口大户。因此无论是内销节粮保畜，还是外销创汇，该技术都具有深远意义和广阔前景。

2.2 秸秆发电

目前在中国电力结构中，火电比例超过了70%。2004年统计数据显示：2003年全国原煤产量完成17.36亿吨，同比增长24.6%。2004年前10个月中国煤炭产量达到15.7亿吨，同比增长约19%，全年产量预计达到20亿吨，目前居世界第一。即便如此，2004年4月全社会煤炭库存为9800万吨，是20年来最低点，5月底直供电场存煤只能维持8天左右。经济快速发展带来的强大电力需求让煤电双方不堪重负。同时，根据专家预测，中国要初步实现现代化，至少需要人均一个千瓦的电力，以2002年13亿人口计，就有13亿千瓦的需求。以这个数据看，发展水电（即使全部开发）也只是杯水车薪。核电、风电由于初期生产价格较高，建设周期相对较长，需要国家扶持才能获得发展，但来自政府部门的信息并不乐观。

表-4 2004年我国全年能量消费表

项目

煤炭

原油

天然气

水电

核电

总量

消费量

18.7

2.9

415

3280

501

19.7

增长率

14.40%

16.80%

18.50%

15.60%

15.60%

15.20%

注：此表依据《中华人民共和国2004年国民经济和社会发展统计公报》有关数据制作。表中各项目所用单位：水电、核电为亿千瓦小时，天然气为亿立方米，其余均为亿吨，消费总量以标准煤换算）

而国际能源机构的有关研究表明，秸秆是一种很好的清洁可再生能源，其平均含硫量只有千分之三点八，而煤的平均含硫量约达百分之一。经测定，秸杆热值约为15000KJ/Kg，相当于标准煤的50%。各种秸杆的热值如下：

表-5 不同秸杆热值表

秸杆种类

麦类

稻类

玉米

大豆

薯类

杂粮类

油料

棉花

热值（KJ/Kg）

14650

12560

15490

15900

14230

14230

15490

15900

目前国际上，丹麦在秸杆发电技术上较为先进，且得到了广泛应用。以丹麦一家由丹麦国家电力公司投资建设的电厂为例：该厂采用BWE公司的技术设计和锅炉设备，装机容量1.2万千瓦，总投资2.3亿丹麦克朗，实行热电联供，年发电5000千瓦时，平均每小时消耗仅7.5吨秸秆，可为马里博和萨克斯克宾两个镇1万户5万人口供应热和电。此外，农民每向电厂出售一吨秸秆不仅能得到400丹麦克朗，还能免费得到电厂返还的40公斤炉灰——这是很好的钾肥。整个秸秆资源得到了循环利用，几乎没有资源浪费和污染排放。

2004年11月，我国首个秸秆生物燃烧发电厂在河北省晋州市开工建设。该秸杆发电厂占地80亩，预计总投资达2.4亿－2.8亿元，将引进丹麦的秸秆发电设备，建成后年烧秸杆20万吨，发电量为1.2亿度，年可节约煤炭16万吨，减少二氧化硫排放量60多吨，减少烟尘排放量400吨。此外，该厂消耗秸杆全部从农民手中收购而来。按照每吨秸秆100元的收购价测算，该厂通过收购秸杆，每年就可使当地农民增收2000万元。

国际能源机构预测，到2020年可再生能源将在全球能源消费中的比例达到30%。面对即将到来的可再生能源时代，各国正在迅速前进。