秸稈焚燒的危害及其綜合利用

PAGEPAGE8秸稈焚燒的危害及其綜合利用陽城縣芹池鎮(zhèn)初級中學校張國兵秸稈是成熟農作物莖葉（穗）部分的總稱。通常指小麥、水稻、玉米、薯類、油料、棉花、甘蔗和其它農作物在收獲籽實后的剩余部分。農作物光合作用的產物有一半以上存在于秸稈中，秸稈富含氮、磷、鉀、鈣、鎂和有機質等，是一種具有多用途的可再生的生物資源,秸稈也是一種粗飼料。特點是粗纖維含量高（30%-40%），并含有木質素等。木質素雖不能為豬、雞所利用，但卻能被反芻動物牛、羊等牲畜吸收和利用。人們現(xiàn)在對秸稈處理方式最直接的印象就是在田里大量焚燒，這種現(xiàn)象在我國東部表現(xiàn)得尤為突出。每年夏收、秋收之后，田野里火光沖天，濃煙籠罩，有時滾滾濃煙幾乎使人窒息，由于焚燒秸稈而造成的機場停運、高速公路封閉的情況時有發(fā)生，損失難以計數(shù)。據(jù)統(tǒng)計，我國現(xiàn)有的15億畝耕地，農作物秸稈年產出量達6億噸之多，其中稻草1.8億噸，玉米2.2億噸，小麥1.1億噸，還有甘薯蔓、油菜秸、大豆秸、甘蔗梢、高粱秸、花生秧及殼等產出的秸稈量都超過千萬噸，而每年其中80％約5億噸的秸稈都被燒掉了，簡直成了一大社會公害。為了解決這一問題，農業(yè)部等國家六部委于今年四月聯(lián)合發(fā)文，要求加強秸稈的綜合利用和禁燒，如何開發(fā)利用秸稈已經成為當代農業(yè)發(fā)展的重大課題之一。一、焚燒秸稈的危害①污染空氣環(huán)境，危害人體健康。有數(shù)據(jù)表明，焚燒秸稈時，大氣中二氧化硫、二氧化氮、可吸入顆粒物三項污染指數(shù)達到高峰值，其中二氧化硫的濃度比平時高出1倍，二氧化氮、可吸入顆粒物的濃度比平時高出3倍，相當于日均濃度的五級水平。當可吸入顆粒物濃度達到一定程度時，對人的眼睛、鼻子和咽喉含有黏膜的部分刺激較大，輕則造成咳嗽、胸悶、流淚，嚴重時可能導致支氣管炎發(fā)生。②引發(fā)火災，威脅群眾的生命財產安全。秸稈焚燒，極易引燃周圍的易燃物，尤其是在村莊附近，一旦引發(fā)火災，后果將不堪設想。③引發(fā)交通事故，影響道路交通和航空安全。露天焚燒秸稈帶來的一個最突出的問題就是焚燒過程中產生滾滾濃煙，直接影響民航、鐵路、高速公路的正常運營，對交通安全構成潛在威脅。機場每逢農作物收割季節(jié)都深受秸稈露天焚燒的危害，有時機場能見度低于400米，嚴重影響機場航班正常起飛和降落，航空公司及旅客對此反映強烈，一旦導致事故，將造成極為不良的社會影響。④破壞土壤結構，造成耕地質量下降。影響作物對土壤養(yǎng)分的充分吸收，直接影響農田作物的產量和質量，影響農業(yè)收益。在農田焚燒稻草稈焚燒秸稈使地面溫度急劇升高，能直接燒死、燙死土壤中的有益微生物，會使土壤的自然肥力和保水性能大大下降，土壤水分損失65％—80％，板結不耐旱。⑤焚燒秸稈所形成的滾滾煙霧、片片焦土，對一個地區(qū)的環(huán)境形象是最大的破壞。二、焚燒秸稈的原因及相關建議⑴原因：①秸稈沒有更好的出處。如沒有推廣秸桿氣化、缺少秸桿粉碎還田的技術和設備、秸桿的工業(yè)利用缺少政府的政策性引導和扶持等。現(xiàn)在秸稈的利用價效率和利用價值相對較低，農民覺得拉回來以后也掙不了多少錢，所以干脆燒掉還田。②行政手段力度不夠，農業(yè)和環(huán)保職能部門職責不清，管理不到位。③缺少相關法律法規(guī)的嚴厲約束。④目前農村家庭主要勞動力多在外打工，家里的老人婦女和兒童沒有足夠的體力對秸桿進行處理，許多村民對焚燒秸稈的危害性認識還不夠。⑵相關建議①盡快制定地方條例，嚴禁焚燒秸桿。就像對城市禁放煙花爆竹一樣對農村實行禁焚，同時明確界定政府管理部門，避免部門之間相互推諉。②大力推廣秸桿氣化站的建設。秸桿氣化既清潔又保護了環(huán)境，相關部門還應組織專家對已建氣化站進行技術指導和跟蹤服務。③加強秸桿還田作業(yè)的服務體系建設。應將秸桿還田作業(yè)列入農村的考核指標，在財政上予以適當補貼。④制定稻麥秸桿工業(yè)利用的引導和扶持政策，比如從稅收優(yōu)惠到財政補貼等方面給予扶持?？傊?，嚴禁稻麥秸桿焚燒是一件利國利民的大事，應從實行地方條例和明確部門職責，推廣秸桿氣化、還田技術，制定相關產業(yè)政策“三方面”著手，整體推進，方可還群眾明朗的天。三、秸稈的綜合利用秸稈是一種很好的清潔可再生能源，每兩噸秸稈的熱值就相當于一噸標準煤，而且其平均含硫量只有3.8‰，而煤的平均含硫量約達1％。在生物質的再生利用過程中，排放的CO2與生物質再生時吸收的CO2達到碳平衡，具有CO2零排放的作用，市場前景非常廣闊。⑴秸稈還田縮試驗，結果表明作為秸稈壓縮飼料不但營養(yǎng)水平有所提高，而且還方便了流通。河北省“鹿泉秸稈開發(fā)實驗場”從1998年起率先承擔了“秸稈綜合利用”河北省科研攻關課題，以玉米等秸稈為原料，經高壓高溫壓縮成塊狀飼料，使秸稈壓縮到每立方米0.8～1噸的高密度，不僅便于儲運，滅菌滅蟲，長期保存不變質，而且不易燃燒，營養(yǎng)水平比原來有所提高，保持反芻動物對粗纖維的要求。我國是一個農牧業(yè)大國，同發(fā)達國家相比，畜牧業(yè)的比例偏低。隨著人民生活水平的提高，膳食結構將向奶、肉、蛋傾斜，這就對畜牧養(yǎng)殖業(yè)提出了更大的要求，而畜牧業(yè)的大發(fā)展就需要有豐富的飼料資源。面對草原退化沙化嚴重、牧草供應不足、樹葉資源難以采集利用的矛盾，以秸稈為主的畜牧粗飼料開發(fā)潛力是巨大的。牛羊等反芻動物對秸稈等粗飼料必吃，以牛為例，按2001年統(tǒng)計，全國牛存欄量為1.5億頭，年需粗飼料4.5億噸，特別是對規(guī)?；?、集約化養(yǎng)殖的粗飼料供應缺口很大。在秸稈開發(fā)利用領域里，每年有3億～5億噸的閑置資源；就市場來講，存在著百億元的商機，秸稈綜合利用大有可為。據(jù)測算，每一萬噸秸稈壓縮飼料用于養(yǎng)殖業(yè)，可供3000～4000頭牛粗飼料一年的食用，肉?？稍鲋卦鍪?5％，奶牛可增產增收16％，乳脂率也提高0.2％。與此同時，這些飼料絕大部分將形成糞便，一方面可用于制作沼氣，另一方面形成的約一萬噸有機肥可替代化肥，成為發(fā)展生態(tài)農業(yè)一個重要的產業(yè)鏈，實踐證明秸稈是最廣闊、最豐富、最廉價、品質較好的粗飼料資源，加快以秸稈為原料的粗飼料工業(yè)化生產和現(xiàn)代化的流通已迫在眉睫。⑶秸稈燃氣秸稈燃氣，是利用生物質通過密閉缺氧，采用于溜熱解法及熱化學氧化法后產生的一種可燃氣體，這種氣體是一種混合燃氣，含有一氧化碳、氫氣、甲烷等，亦稱生物質氣。1、技術原理：植物生物質（包括據(jù)木、木柴，野草，松針樹葉，作物秸稈，牛羊畜糞，食用菌渣）中的碳元素質量分數(shù)約為40%，其次為氫、氮、氧、鎂、硅、磷、鉀、鈣等元素。植物秸稈的有機成分以纖維素，半纖維素為主，質量分數(shù)為50%。這些生物質原料，在缺氧條件下加熱，使之發(fā)生復雜的熱化學反應的能量轉化過程。此過程實質是植質中的碳、氫、氧等元素的原子，在反應條件下按照化學鍵的成鍵原理，變成一氧化碳、甲烷、氫氣等，可燃性氣體的分子。這樣植物生物質中的大部分能量就轉移到這些氣體中?；痉磻ǎ篊+O2=CO22C+O2=2COCO+O2=2CO22H2O+C=CO2+2H2H2O+CO=CO2+H2CO2+C=2COCH4+CO2=2CO+2H2C+2H2=CH4CO+3H2=CH4+H2O2H2+O2=2H2O2、秸稈燃氣生產技術發(fā)展方向：用生物質替代煤，天然氣和重油等化石燃燒來制備合成為甲醇，汽油，或柴油等液體燃料而用于交通工具，這樣即可以滿足人類對液體燃料日益增長的需求，同時又可有效減輕由于大量使用化石燃料給環(huán)境帶來的污染。3、秸稈燃氣的開發(fā)前景：植物生物質能源是一個巨大的太陽能倉庫，是重要的“綠色能源”之一，可以講開發(fā)利用植物生物質能源，就是開發(fā)利用太陽能。植物生物質能源可以再生，取之不盡，用之不竭。因此，根據(jù)我國國情和當今國際社會“新思維、新料學、新技術”的發(fā)展態(tài)勢，發(fā)展的植物生物質為原料的綠色能源轉化技術，符合本世紀發(fā)展的主題——社會可持續(xù)發(fā)展。據(jù)報道，我國能源專家對本世紀上半葉我國植物生物質能源的發(fā)展進行了3個階段的科學預測：第一階段（2001-2010），植物生物質能源的生產能基本得到滿足，基本解決我國農村生活用能，生態(tài)環(huán)境的破壞能得到有效地控制，基本遏制因直接燃燒植物生物質和廢棄植物生物質而引起的生態(tài)環(huán)境惡化的趨勢；第二階段：（2011-2030），我國農村植物生物質能源綜合建設達到社會化，農用植物生物質能方式多維、多元化，生產，生活用能得到滿足，植物生物質綠色能源轉化技術得到普遍推廣和應用，我用生態(tài)環(huán)境建設開始走上良性循環(huán)的軌道；第三階段：（2031-2050），建立起我國多能互補，結構合理，安全可靠的植物生物質能源生產供應體系，并形成規(guī)模，鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)因能源高效化，農民因能源優(yōu)質化。基本建立起適應可持續(xù)發(fā)展的良性循環(huán)的生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)工程，增強我國植物生物質能源綜合建設的可持續(xù)發(fā)展能力。我國著名科學家，中科院院士朱清時教授講，目前我國能源戰(zhàn)略迫切需要研究用非糧食類生物質作原料生產液體類，氣體類燃料。開發(fā)出擁有自主知織產權和具有推廣價值的實用技術，保障我國植物生物質能源的安全開發(fā)利用和經濟昌盛繁榮。（2003年，《太陽能》雜志第一期《我國植物生物質能源開發(fā)展望》）⑷秸稈直燃發(fā)電秸稈發(fā)電是秸稈優(yōu)化利用的最主要形式之一。隨著《可再生能源法》和《可再生能源發(fā)電價格和費用分攤管理試行辦法》等的出臺，秸稈發(fā)電備受關注，目前秸稈發(fā)電呈快速增長趨勢。各級政府在招商引資中也都把秸稈發(fā)電作為一個重頭戲，秸稈發(fā)電概念在資本市場也開始活躍。秸稈發(fā)電利國利民，受到越來越多的人關注。2007年12月10日，我國第一個自主研發(fā)的軟質秸稈發(fā)電項目在江蘇淮安建成并投入運營，該項目的成功投運，開創(chuàng)了我國軟質秸稈發(fā)電的先河。1、目前我國秸稈直燃發(fā)電的基本情況：據(jù)介紹，目前用于直燃發(fā)電的秸稈主要有三類，第一類為黃色秸稈，主要是玉米秸稈、小麥秸稈、稻草等草木類農作物秸稈，具有體積大、重量輕、密度小等特點，為滿足鍋爐燃燒發(fā)熱量，保證單位時間內的上料量，需要打捆至規(guī)定的體積和重量后輸送至爐膛內燃燒；還有一類為灰色秸稈，主要是棉花秸稈、大豆秸稈、樹枝、木材下腳料等密度較大的木本類植物，需破碎加工后輸送至爐膛內燃燒；第三類是為提高燃燒值壓縮為一定體積的顆粒的秸稈。在加工處理上，黃色秸稈的操作難度最大?！耙环矫?，農業(yè)產出物中有51%是廢棄物，也就是我們通常所說的秸稈，長期以來得不到充分利用；另一方面，我國目前大豆、玉米、水稻、小麥等主要糧食都還需要進口，國家發(fā)改委已經明令不允許用糧食作為生物質的原料。這樣我們就開始在秸稈身上動腦筋，如果能夠把它充分利用起來，幾乎相當于再造了一個農業(yè)?！睂＜胰缡窃u價。秸稈發(fā)電是近一兩年剛剛起步的新興產業(yè)，目前國際上在秸稈發(fā)電方面做得最好的是煤炭資源比較缺乏的北歐國家，其中又以芬蘭尤為突出，而丹麥生物質能燃燒提供的能源占到總能源的20％以上，瑞典占到15％。我國在國際上也處于領先水平，直追北歐，但是北歐國家主要是利用速生林切割成木片發(fā)電，與我國主要利用農業(yè)廢棄物的國情有很大差距，因此我國不得不在完全陌生的領域搞自主研發(fā)，生物鏈和技術鏈方面難度都很大。我國在完全燃燒以及廢棄物處理方面的技術都比較成熟了，但是把秸稈從田間地頭運輸?shù)焦S車間，看似容易的儲運、打包以及預加工過程，卻對農業(yè)機械提出了很高的要求。在凸凹不平的田間作業(yè)的叉車不僅要求具有較大的提升力，還要適應由于土壤的不同形成的各種工況。此外，原來的收割機直接將秸稈粉碎覆蓋在土地上，而現(xiàn)在需要將秸稈收集起來，這樣不僅收割機，就連播種機都要隨之變化，過去廣泛使用的‘免耕覆蓋播種機’也要適當調整?？梢哉f，利用秸稈發(fā)電帶來的是一次機械領域，乃至農業(yè)生產方式的大變革。同時不同地域、不同作物對機械的要求也是不同的，拖拉機的馬力也需要相應變化。比如玉米的打包機就是一個空白和難點，但我國目前已經基本研制成功。另外，電力設計院設計的物流系統(tǒng)與秸稈運輸與前處理等的要求也仍然有待磨合。2、秸稈發(fā)電價值：據(jù)我國首家投資建設秸稈發(fā)電廠的國能生物有限公司的相關負責人介紹，目前大概1公斤秸稈可以發(fā)1度電，1噸秸稈的收購價格在200元左右，發(fā)出的“秸稈電”電價比煤電標準電價上浮0.25元，作為綠色環(huán)保項目，這樣的成績還是令人欣慰的。專家稱，秸稈的價格最高可以達到糧食價格的一半左右，如果所有秸稈都能夠被收購，那么農民可以增收約50%?！昂芏嗟胤睫r民都自發(fā)地組織了農民協(xié)會、合作組等，甚至通過一些簡單的機械手工給秸稈打捆。只要有市場，農民的積極性還是很高的。”3、秸稈發(fā)電對環(huán)境的影響：作為農民的生活用能，秸稈燃燒效率只有約15%，而生物質直燃發(fā)電鍋爐可以將熱效率提高到90%以上，大大降低了廢棄物的排放。由于燃料是農作物秸稈，生物質發(fā)電不僅可提供清潔能源，而且能變廢為寶。據(jù)了解，我國可開發(fā)的生物質能資源總量近期每年約為5億噸標準煤，遠期每年約為10億噸標準煤。若綜合考慮進荒山、荒坡種植各種能源林，遠期的生物質能資源每年可接近15億噸標準煤。如果我國生物質能利用量達到5億噸標準煤，就可解決目前全國能源消費量的20%左右，每年可減少排放二氧化碳的碳量近3.5億噸，減少二氧化硫、氮氧化物、煙塵排放量近2500萬噸。除此以外，目前