1、農(nóng)作物秸稈綜合利用研究一、概論生態(tài)環(huán)境是人類生存和發(fā)展的基本條件，是經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的基礎(chǔ)，保護(hù)和建設(shè)好生態(tài)環(huán)境，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，是我國現(xiàn)代化建設(shè)必須始終遵守的一項基本原則。近年來，我國的工業(yè)污染防治從單純的分支機(jī)構(gòu)治理轉(zhuǎn)向流域、地區(qū)的規(guī)模治理，轉(zhuǎn)向調(diào)整、優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、加強(qiáng)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)的國家宏觀調(diào)控。不僅極大地促進(jìn)了舊污染的管理，還有效地遏制了新污染的發(fā)生。與過去相比，現(xiàn)在環(huán)境污染的類型和渠道發(fā)生了很大變化。也就是說，產(chǎn)業(yè)污染防治方面取得了很大進(jìn)展，但由于生活污染，非點(diǎn)污染源、養(yǎng)殖業(yè)污染等農(nóng)業(yè)和農(nóng)村污染的比重逐漸增大，整體環(huán)境狀況仍然嚴(yán)重不容樂觀。農(nóng)作物秸稈在廣大農(nóng)村很久以前有很好的利用手段。但是隨

2、著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，現(xiàn)有的秸稈利用方式被淘汰，新的秸稈利用方式未能建立。機(jī)械化的普及降低了耕牛的作用，以稻草為牛的飼料量也大大減少了；化肥的大量使用影響了農(nóng)民秸稈堆肥的積極性。小造紙廠大量關(guān)閉，沒有制作草紙的方法；隨著生活水平的提高，稻草逐漸成為過去農(nóng)村常見的建筑材料。稻草的很多剩余無法處理，隨后是野外焚燒嚴(yán)重污染環(huán)境的問題。兗州市人口稠密、經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)薄弱的情況下，保護(hù)生態(tài)環(huán)境很困難。為了改善生態(tài)環(huán)境、保護(hù)生產(chǎn)力、促進(jìn)自然生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)，確保經(jīng)濟(jì)、社會健康的持續(xù)發(fā)展，兗州市對農(nóng)作物秸稈的高效綜合利用進(jìn)行了大量有益的探索。二、秸稈綜合利用研究1998年，兗州市EPA受山東省EPA委托，確定了利用秸稈

3、氣化技術(shù)中焦油脫焦、凈化、除塵等技術(shù)的農(nóng)作物秸稈綜合利用研究項目。秸稈還田技術(shù)；秸稈飼料技術(shù)和秸稈開發(fā)先進(jìn)食用菌技術(shù)；建立農(nóng)業(yè)生態(tài)示范區(qū)。過去三年，我們國家在兗州藍(lán)天環(huán)境公司、兗州雨豐收割機(jī)廠、彝族家村等合作單位的密切合作下，積極開展科技攻關(guān)，深入開展農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境建設(shè)，項目內(nèi)容得到了很好的實施，更理想地實現(xiàn)了研究目標(biāo)。(a)秸稈氣化新技術(shù)和新設(shè)備的成功開發(fā)。兗州藍(lán)色環(huán)保公司積極贊助我們國家開發(fā)了將各種秸稈的生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為優(yōu)質(zhì)可燃?xì)怏w的JH系列秸稈氣化裝置。這是由原料原料在氧氣稀薄的狀態(tài)下燃燒產(chǎn)生的氣體通過還原區(qū)和紅熱碳層反應(yīng)，并轉(zhuǎn)化為CO，H2，CH4，CmHn等成分的可燃?xì)怏w從風(fēng)扇底部提取，冷

4、卻和除塵，去除焦油和雜質(zhì)，然后傳送到空氣柜，通過地下管網(wǎng)傳送給每個家庭用。目前國內(nèi)開發(fā)生產(chǎn)的秸稈氣化系統(tǒng)一般有以下缺點(diǎn)。第一，秸稈氣化率低，約在72%。第二，氣體凈化程度低，供應(yīng)給用戶的氣體有效成分含量低，熱值低，約5 mj/Nm3；第三，焦油含量高，不易清洗，管道容易堵塞，整個裝置不能正常工作。兗州藍(lán)色綠色公司通過技術(shù)開發(fā)改善焦油凈化器等設(shè)備，有效解決了這一缺點(diǎn)，各種技術(shù)指標(biāo)領(lǐng)先于國內(nèi)同類產(chǎn)品。1、使用進(jìn)步合理的焦油凈化工藝。煤氣發(fā)生后，首先通過高效的冷卻除塵器去除灰塵和雜質(zhì)，進(jìn)入凈化器進(jìn)行氣-水分離，分離出的煤氣由羅茨風(fēng)扇增壓，送到焦油處理設(shè)備，去除焦油，最后生成的煤氣非常純凈。經(jīng)過中國科

5、技大學(xué)熱能科學(xué)能源工程和測試，焦油含量低于3.4g/Nm3，焦油基本不包含在內(nèi)，無需重新安裝其他過濾設(shè)備，即可保證設(shè)備的長期運(yùn)行狀態(tài)。2、低消耗、高秸稈轉(zhuǎn)化率、固定床下進(jìn)氣氣化爐的氣化率為76%，每公斤秸稈可以生產(chǎn)2-3立方米的氣體。3、僅氣體中CO、H2、CH4三種可燃?xì)怏w成分就產(chǎn)生了高達(dá)37%的氣體熱值，標(biāo)準(zhǔn)立方米的熱值為5.5MJ/Nm3以上。還有快速煤氣生產(chǎn)、低噪音、小尺寸等諸多優(yōu)點(diǎn)，受到國內(nèi)外專家和用戶的青睞，1998年11月通過地方科學(xué)技術(shù)委組織進(jìn)行了驗證。兗州市位于我國重要商品糧食生產(chǎn)基地之一魯西南，小麥、玉米的年播種面積分別達(dá)到49萬畝和30萬畝，年產(chǎn)量約為52.5萬噸，過去作

6、為農(nóng)村主要傳統(tǒng)燃料出現(xiàn)了大量過剩，剩下的秸稈隨時隨地燃燒污染了環(huán)境。JH秸稈氣化裝置的出現(xiàn)無疑為解決農(nóng)村高品位能源短缺和許多農(nóng)作物秸稈過剩的矛盾提供了契機(jī)。兗州市設(shè)置了18個JH系列氣化系統(tǒng)，使數(shù)萬農(nóng)民告別燒煙的傳統(tǒng)烹飪方法的效果很好。姜春云、宋健等國家領(lǐng)導(dǎo)人和美國總統(tǒng)科學(xué)技術(shù)顧問吉文斯博士訪問真書，認(rèn)為我們找到了合理利用資源、保護(hù)生態(tài)環(huán)境、促進(jìn)農(nóng)村可持續(xù)發(fā)展的道路。(b)秸稈還田的機(jī)器投入順利。我國目前每年約7億噸的秸稈產(chǎn)量，如果將三分之一用于秸稈氣化，基本上可以滿足全國農(nóng)民的電飯鍋需求，剩下的三分之二可以將稻草用于田野和其他用途。在美國等發(fā)達(dá)國家，超過2/3的稻草通過粉碎、胡須、復(fù)蓋等方法

7、直接進(jìn)入田里，而我國秸稈還在試驗階段，大部分農(nóng)村采用了燔祭返還等方法，秸稈生物量泄漏現(xiàn)象嚴(yán)重。為了填補(bǔ)這一技術(shù)上的空白，我們局和合作單位兗州雨豐收獲機(jī)械廠全面總結(jié)了現(xiàn)有的返回田機(jī)，聯(lián)合開發(fā)生產(chǎn)4JGH系列秸稈還田機(jī)，在此機(jī)器和拖拉機(jī)支持下，采摘穗機(jī)之前，還在田機(jī)后，同時收獲了3-4行玉米，并重新田里的稻草。機(jī)械設(shè)計科學(xué)，技術(shù)含量高，一般應(yīng)用玉米秸稈直接田，山東唯一的推廣產(chǎn)品。這種機(jī)械粉碎的結(jié)果表明，可以將地里的玉米秸稈粉碎為5cm的粉碎，秸稈內(nèi)的各種營養(yǎng)元素得以保存，提高地力，有效防止土質(zhì)退化，1畝稻草還能增產(chǎn)15-20%，具有相當(dāng)?shù)纳鐣б婧铜h(huán)境效益。當(dāng)時該廠生產(chǎn)了5000臺反戰(zhàn)紙，不久就賣

8、完了，產(chǎn)品銷往全國各地，該機(jī)的優(yōu)良性能得到了廣大用戶的一致認(rèn)可。(c)農(nóng)業(yè)生態(tài)示范村基本建設(shè)。從1998年開始，我局以兗州市新巖金鎮(zhèn)義家村為試點(diǎn)，深入扎實地進(jìn)行了農(nóng)村生態(tài)環(huán)境建設(shè)。該窯位于平原，以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為主，作為無公害副業(yè)，一方面經(jīng)濟(jì)繁榮程度不足，另一方面沒有產(chǎn)業(yè)污染，生態(tài)農(nóng)業(yè)的發(fā)展?jié)摿Υ螅哂虚_發(fā)價值和明顯的資源優(yōu)勢。因此，我國在加強(qiáng)該村道路硬化、提高農(nóng)機(jī)水平的同時，將農(nóng)業(yè)生態(tài)示范工程建設(shè)提升到了重要位置。第一，制定計劃。我們國家村幫助該村制定了3年發(fā)展計劃和農(nóng)業(yè)資源綜合利用與環(huán)境保護(hù)工程實施方案，確定了以生態(tài)農(nóng)業(yè)為中心的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式，詳細(xì)規(guī)劃了農(nóng)業(yè)生態(tài)示范村各項指標(biāo)的實現(xiàn)方法、時限。根據(jù)

9、該方案，該村將在3年內(nèi)建設(shè)農(nóng)業(yè)生態(tài)示范村。二是不使用農(nóng)作物秸稈和廢鋸種植蘑菇?，F(xiàn)在，這個村子的大多數(shù)農(nóng)戶沒有焚燒小麥、玉米、棉花莖，也沒有隨處堆起來，而是收集蘑菇等食用蘑菇進(jìn)行繁殖，即減少污染，增加農(nóng)民收入，帶動了全村院子的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。第三，科學(xué)地應(yīng)用化肥。我國在濟(jì)寧農(nóng)業(yè)科學(xué)院聘請了3名專家，對該村的土壤進(jìn)行取樣，根據(jù)檢查結(jié)果，按照目標(biāo)實施科學(xué)的配方肥料，有效地防止了因濫用化肥、土地板結(jié)化、堿化程度惡化等副作用。第四，科學(xué)栽培。我國有關(guān)人士與該村負(fù)責(zé)人同行參觀濟(jì)寧農(nóng)氧，邀請相關(guān)專家參觀村莊現(xiàn)場，進(jìn)行優(yōu)秀品種生產(chǎn)比較試驗，決定根據(jù)當(dāng)?shù)貤l件，大面積種植小麥品種，建立濟(jì)寧市第一個小麥種植基地。密宗銷售

10、情況良好，每畝可收入200元。第五，在村南延寧鐵路北部進(jìn)行植樹造林，目前有1公里的樹林綠地，初步規(guī)模。(d)秸稈飼料和生物有機(jī)肥的推廣應(yīng)用兗州市是傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)江西。農(nóng)業(yè)、林業(yè)、畜牧業(yè)、副業(yè)發(fā)展在這個地區(qū)是相當(dāng)有代表性和典型的。其中，全市家畜飼養(yǎng)規(guī)模為3245萬只，肉蛋油共12.89萬噸，畜牧業(yè)產(chǎn)值8.8億韓元，占農(nóng)業(yè)比重的42%。我國除了向李家村外，還集中支援了申巖鎮(zhèn)的大村、馬橋村等主要農(nóng)業(yè)生態(tài)建設(shè)示范村。這些示范村高效地飼養(yǎng)和種植了稻草。用牛、羊代替大量寶貴的糧食，不僅是農(nóng)業(yè)資源，而且稻草經(jīng)過船回到田里，家畜的糞也可以用作優(yōu)質(zhì)肥料，有效支持畜牧業(yè)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的協(xié)調(diào)發(fā)展。兗州市目前以秸稈轉(zhuǎn)換飼料飼

11、養(yǎng)的牛、羊達(dá)2萬4000只，38萬只，年均消耗9萬噸稻草。以稻草為原料種植食用蘑菇是農(nóng)民致富的有效方法。大村、李家村等以稻草為主要原料設(shè)置了食用菌栽培溫室，形成了現(xiàn)金奶牛般的庭院經(jīng)濟(jì)性，對農(nóng)民利用稻草擺脫貧困、發(fā)財?shù)脑竿鸬搅撕艽蟮拇碳ぷ饔?。兗州市大橋生物有機(jī)肥料廠，在我國的支持下，通過引進(jìn)技術(shù)，制造安全、無毒、無害、無污染的綠色生物有機(jī)肥料的高新技術(shù)工程。該產(chǎn)品的最大優(yōu)點(diǎn)是經(jīng)過高溫發(fā)酵，殺滅醫(yī)院微生物和雜菌，制造了大量有益的細(xì)菌，減少肥料和農(nóng)藥對農(nóng)產(chǎn)品的污染，提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量，同時有效利用農(nóng)村兩大污染源家畜糞肥和農(nóng)作物秸稈，具有非常有吸引力的前景和應(yīng)用價值。目前生物有機(jī)肥料廠每年生產(chǎn)數(shù)千噸優(yōu)質(zhì)

12、肥料，目前畜禽糞便轉(zhuǎn)化數(shù)千噸，農(nóng)作物秸稈近千噸。在21世紀(jì)綠色農(nóng)業(yè)、綠色肥料、綠色食品的農(nóng)業(yè)發(fā)展方向和WTO的影響下，該產(chǎn)品的作用和生產(chǎn)規(guī)模將繼續(xù)擴(kuò)大，成為大成風(fēng)。三、研究結(jié)果的應(yīng)用前景農(nóng)作物秸稈任意焚燒、生態(tài)破壞、對環(huán)境的污染已經(jīng)成為普遍關(guān)注的問題。不少地方采取了各種措施解決這種問題，但禁止農(nóng)作物秸稈燃燒只能靠行政手段。真正的秸稈燃燒只是秸稈綜合利用的途徑。要做好農(nóng)作物秸稈綜合利用的文章，首先要做好宣傳教育工作，解決廣大農(nóng)民對秸稈綜合利用的認(rèn)識問題，調(diào)動他們的積極性，政府有關(guān)部門加大投資，加強(qiáng)推廣和應(yīng)用力度，同時秸稈綜合利用必須依靠科學(xué)技術(shù)進(jìn)步，有實際的科學(xué)技術(shù)硬件支持。秸稈氣化在農(nóng)業(yè)廢棄物

13、的回收利用及環(huán)境保護(hù)方面，對加快農(nóng)民生活，實現(xiàn)現(xiàn)代化有意義。JH系列秸稈氣化裝置采用結(jié)構(gòu)簡單、便宜、使用方便的固定床吸附式氣化爐，采用內(nèi)置焦油裂解催化劑床技術(shù)，在氣化爐內(nèi)部設(shè)計催化床，利用爐氣熱分解中分子焦油，利用催化床的燃?xì)饬鞯?，增加裂解所需的停留時間，節(jié)約外部熱源，提高煤氣熱值，大大降低焦油含量，使秸稈氣化技術(shù)變?yōu)閷嵱?。目前這項研究成果已在山東省和外省推廣使用。反映了該裝置的煤氣質(zhì)量穩(wěn)定性、焦油處理異常，應(yīng)用了多種原料，節(jié)省了時間和精力，降低了成本，與石油液化氣無異。目前，JH系列秸稈氣化裝置的技術(shù)指標(biāo)比國內(nèi)同類產(chǎn)品在質(zhì)量和穩(wěn)定性、高新技術(shù)、優(yōu)良性能、低價、購買方便配件、完善維護(hù)服務(wù)點(diǎn)等方

14、面處于國內(nèi)領(lǐng)先地位，產(chǎn)品市場競爭力非常明顯。與此同時，據(jù)統(tǒng)計，秸稈氣化事業(yè)的經(jīng)濟(jì)、社會、環(huán)境效益為每年平均912萬元，年凈利潤為611萬元。秸稈氣化告別了廣大農(nóng)民傳統(tǒng)的煙融餐飲方式，提高了農(nóng)民的生活質(zhì)量，促進(jìn)了農(nóng)村富裕農(nóng)村現(xiàn)代化的進(jìn)程。稻草氣化節(jié)約了所有農(nóng)業(yè)資源，解決了把稻草堆在各處容易引起火災(zāi)的隱患，還解決了阻礙村莊龍武村面貌的礦病。還保護(hù)了環(huán)境，改善了生態(tài)狀況。如果我使用國有地區(qū)的1%(約7500個村莊)秸稈氣化技術(shù)，每年可以消化150萬噸稻草，而不是148萬噸優(yōu)質(zhì)煤或液化氣體，每年可以減少10萬噸灰塵，二氧化硫6萬噸。把稻草帶回田里在西方發(fā)達(dá)國家，2/3以上的稻草被用作回收期。4JGH系

15、列秸稈粉碎還田機(jī)是山東唯一一款引進(jìn)國際先進(jìn)技術(shù)開發(fā)和開發(fā)設(shè)計的錘爪粉碎機(jī)，30馬力、50馬力、65馬力等多種馬力拖拉機(jī)的農(nóng)田作業(yè)機(jī)中可以配置的宣傳產(chǎn)品。該系列具有先進(jìn)的設(shè)計、簡單的結(jié)構(gòu)、方便的主機(jī)安裝、粉碎效率等特點(diǎn)。使用返回機(jī)把農(nóng)作物秸稈還田，可以提高土地作物的生張力。國家農(nóng)業(yè)科學(xué)院指出，玉米秸稈相當(dāng)于多施4000公斤土雜肥的有機(jī)物質(zhì)含量。這可以增產(chǎn)18.75公斤重碳酸銨，10公斤過磷酸鈣，7.65公斤硫酸鉀，將秸稈還田的土地增產(chǎn)15-20%，有效地避免焚燒秸稈引起的土地干燥堿化和環(huán)境污染問題。目前4JGH系列秸稈粉碎還田機(jī)每年生產(chǎn)2000臺新生產(chǎn)2600萬元，經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、社會效益好，受到廣

16、大農(nóng)民用戶的好評。四、秸稈綜合利用的主要措施和目標(biāo)農(nóng)作物秸稈綜合利用研究對實行可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，改善生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，促進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化，提高農(nóng)民生活水平的異國、利民來說是一件大事。對于這種系統(tǒng)工程，國家及地方相關(guān)方面受到重視，取得了相當(dāng)大的成果。兗州市首先強(qiáng)調(diào)領(lǐng)導(dǎo)機(jī)關(guān)，快速行動，扎實工作，在農(nóng)作物秸稈綜合利用方面；第二，各部門協(xié)調(diào)一致，相關(guān)政策運(yùn)行良好。第三，有高技術(shù)水平的相關(guān)技術(shù)支持和果斷的技術(shù)服務(wù)網(wǎng)絡(luò)。第四，調(diào)整了廣大農(nóng)民的積極性，產(chǎn)生了良好的示范效果。1997年12月23日，兗州市人民政府提議在國家秸稈氣化示范時建立，到目前為止，從秸稈氣化返還、秸稈培養(yǎng)、秸稈栽培、秸稈有機(jī)肥料等綜合利用的開花，

17、兗州市在秸稈綜合利用上享有相當(dāng)大的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會效益。兗州市藍(lán)天環(huán)境公司占領(lǐng)了其他省(市、省、安徽省阜陽區(qū)等)的市場。設(shè)置在阜陽的兩個秸稈氣化裝置被確定為地方秸稈氣化試點(diǎn)項目，安徽省在阜陽專門負(fù)責(zé)能源工作現(xiàn)場會議。河南省新鄭市在地區(qū)20個村莊擴(kuò)大了JH氣化裝置的使用，受到了廣大農(nóng)民用戶的好評。在秸稈還田方面，兗州市已經(jīng)機(jī)械化收割了50萬畝小麥，還田了。與此同時，利用玉鳳寺的4JGH系列秸稈粉碎每年平均返回19萬畝玉米秸稈。據(jù)調(diào)查，兗州市2.7萬公頃的平均單產(chǎn)7950公斤/公頃，返還前平均增產(chǎn)13.63%，玉米平均單產(chǎn)9750公斤/公頃，比返還前開發(fā)前增加10.5%。3年累計增產(chǎn)小麥4963萬公斤，玉米3392萬公斤增產(chǎn)，直接經(jīng)濟(jì)效益1.26億韓元。該地區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)含量平均增加0.09個百分點(diǎn)，達(dá)到1.28%。兗州大橋生物有機(jī)肥廠現(xiàn)生產(chǎn)利潤15萬元的高效生物有機(jī)肥1500噸。該工廠最