肖振华

（晋能控股煤业集团氢能源项目部，山西 大同 037001）

引言

我国较为重视农业方面的生产，粮食产量逐年稳定提高，在需要处理的秸秆数量上也逐渐增多，结合农村地区秸秆处理技术的落后和秸秆处理理念的传统，大部分秸秆的转化和利用率较低，在普遍进行秸秆燃烧处理方式下，不仅会影响当地的环境，也会危害人民的身体健康，因此有必要对秸秆生物质能源的利用进行研究，如何有效认知和了解能源利用的方向，并且提出秸秆转化的措施，便成为当前农业的发展和环境保护需要考虑的问题。

1 秸秆转化生物质能源利用的现状

结合我国农业的发展情况看，在有着悠久的农业生产历史下，对于秸秆资源的利用也较为丰富，会用于牲畜喂养、沤肥和秸秆燃料肥田，虽然能对秸秆进行充分利用，不过在秸秆燃烧下会对环境产生破坏，如表1 所示[1]。

表1 秸秆燃烧污染物排放

在时代的不断发展下，液化气、燃煤的普及和应用使农村中的秸秆成为了富余之物。秸秆本身具有转化生物质能源价值，可以作为饲料、燃料和生物基料供人民使用，同时在作为原料进行人造板材的生产和包装材料的制造等方面也有着一定程度应用。不过个别农村在信息闭塞、技术落后的影响下，并不能有效将秸秆转化为生物质能源并进行利用，在实际秸秆应用方式占比，如表2 所示。

表2 某农村秸秆的应用方式占比

2 影响秸秆转化生物质能源利用的因素

目前影响秸秆转化生物质能源利用的因素主要有以下几点：第一，在经济发展层面，虽然秸秆在生物质转化能源利用方面有着较大的价值，且秸秆资源较为丰富，不过在进行集中化处理时会受到农民思想和处理设备、技术的影响，同时在分散处理时也存在着效率低和成本高的问题，制约了秸秆生物质能源转化和规模化利用的发展；第二，在转化效益层面，通过秸秆可以将其转化为汽油和柴油生物油，不过受到生产技术、过程的复杂性影响，在生产成本上要高于矿物油的生产，生物柴油的转化工艺，如图1 所示；第三，技术应用层面，受到秸秆能量密度、堆积密度较低的影响，在存储费和运输费上较高，制约了秸秆的生物质能源转化利用，同时在秸秆纤维素含量多的影响下，如果不能通过提高技术来增强秸秆粉碎效果，也会影响秸秆转化为生物质能源后的利用[2]。

3 秸秆转化生物质能源利用的方向与策略

针对生物质而言，是生物通过空气、土地和水，在光合作用下产生的能量，结合植物中的秸秆而言，是生物质的重要组成部分，在应用价值上目前排在煤炭、石油和天然气之后，是世界上第四大能源，因此做好秸秆生物质能源的转换有着重要价值，据统计当前全球能量消耗中生物质能量占据了14%，且有着逐年增长的趋势，在秸秆生物质转化和利用上的研究，也具有较强的前景，需要明确能源的利用方向和转化措施[3]。

3.1 秸秆生物质能源的利用方向

在秸秆生物质能源的利用方向中，大体有转化发电、沼气与热分解、柴油制备等方面，下面进行具体分析：第一，在秸秆转化发电中，通常使用直接燃烧法，在将秸秆生物质原料进行集中处理后，投入锅炉燃烧，一般发电工艺顺序为锅炉、蒸汽、蒸汽轮机、发电机。通过转发点电方面的应用，虽然可以提供电能且秸秆应用较为方便，不过热效率较低，同时存在一定的燃烧细粒子污染问题。第二，在生物质燃气方面也有着显著效果，原理是通过沼气发酵生物法（生物气化）和秸秆气化炉气化法（热解气化）来将秸秆转化为可燃气体，且有着绿色清洁能源的特点。在生物气化法中，原理是秸秆在厌氧条件下受到微生物发酵的作用，而产出沼气和有机肥料。该技术有着发酵速度快、原料易得、前期投入少和大型设备需求小的优点，不过也存在着投资总成本高、短期效益低、产气不稳定和推广难度高的问题，需要进一步对生物气化法进行研究。在热解气化中，该技术原理是秸秆等有机废料在气化炉中进行缺氧燃烧，会在高温下出现热解气化反应，产出甲烷、氢气和一氧化碳等气体，可供工业生产和人民生活需要。该技术有着秸秆燃烧充分、热值高、季节约束力小和辅助能源需求小的优势，不够也存在着资源利用率低、一定概率安全隐患和一定概率二次污染的问题，需要对该技术进行研究完善，满足工业生产，人民生活用能、发电、干燥、供暖等方面需要。第三，在秸秆转化成柴油技术中，结合石油资源储量的不断降低，为了满足人民的生活、生产需要，可以着重研发秸秆生物质能源转化柴油的技术，具体需要通过催化剂并控制反应要素，在结合秸秆碳水化合物和木质素的化学结构特点下，得到柴油。目前玉米秸秆还可以进行乙醇的制备，具体包括处理、水解和发酵三个阶段，能有效提高秸秆的利用效率，促进社会实现可持续的发展。

最后，结合国内外对秸秆生物质能源的利用，大体处于普及阶段、示范阶段、中试阶段和研究阶段，具体所包含的技术，如表3 所示。

表3 不同阶段的能源利用技术

3.2 秸秆转化生物质能源的战略

为了提高秸秆朝生物质能源转换的效率，需要做好以下几点工作：第一，需要国家在政策上给以一定的支持，不仅要支持秸秆资源的利用，也要鼓励相关技术的研发。在新能源法中，就将秸秆等可再生能源的利用当做了部分政策扶持的重点内容，为技术的研发和转化体用了制度支持；第二，需要通过国家倡导，地方落实的方式进行秸秆转化的宣传工作，提高农民在生物质能源转换方面的积极性，提高该工作的接受度和效率；第三，为了落实秸秆生物能源的转化利用，需要有着具体项目支持，要求各级政府建立农业推广体系，在不断吸引投资下促进秸秆综合利用工作的落实

4 结语

综上所述，结合农业秸秆价廉量多的特点和生物技术的发展背景，可以将秸秆进行生物质能源转化和利用，能有效满足社会在能源方面的需求，也能降低秸秆燃烧带来的环境污染并提高秸秆资源的利用效率。为了更好的提高秸秆的转化利用效果，在转化生物质能源方面需要政策上给予支持，同时做好一系列的宣传工作，在具体项目支持下，提高秸秆的转换效率。在生物质能源的利用中，可以着重研究发电技术、沼气与热分解气化技术、秸秆转化柴油技术等方面，在有效将秸秆转化成生物质能源并高效利用后，能促进社会实现可持续的发展。