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      同江市生物質(zhì)能源利用現(xiàn)狀探討

      2014-11-24 07:45:58李秋筠
      關(guān)鍵詞:同江市禽畜玉米芯

      李秋筠

      (黑龍江省三江環(huán)境監(jiān)測站,黑龍江同江156400)

      目前,隨著全球經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,能源消耗加劇,傳統(tǒng)的化石類能源數(shù)量越來越少。同時(shí),化石類能源的使用會(huì)給環(huán)境帶來巨大的壓力。如煤炭的燃燒、石油類的使用,不但在開采時(shí),會(huì)給生態(tài)帶來一定的影響,在使用時(shí)也會(huì)排放出大量的污染物,如煙塵、二氧化硫、氮氧化物、碳?xì)浠衔?、有機(jī)烴類等物質(zhì)。如何改變能源結(jié)構(gòu),改變能源生產(chǎn)和消費(fèi)結(jié)構(gòu),發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì),建立可持續(xù)發(fā)展的資源利用方式,減輕資源和環(huán)境壓力,成為當(dāng)今社會(huì)面臨的難題,也為生物質(zhì)資源的利用帶來了巨大的機(jī)遇[1,2]。

      同江市地處三江平原腹地,轄5鎮(zhèn)5鄉(xiāng),總?cè)丝?0萬,幅員6 300 km2,境內(nèi)有黑龍江省洪河農(nóng)場、濃江農(nóng)場、前進(jìn)農(nóng)場、鴨綠河農(nóng)場、青龍山農(nóng)場和勤得利農(nóng)場等6個(gè)國有農(nóng)場,轄區(qū)內(nèi)耕地面積38萬hm2,其中同江市市屬耕地面積為14.7萬hm2,農(nóng)場所屬耕地23.3萬hm2,主要農(nóng)作物有大豆、水稻和玉米,是國家級農(nóng)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化示范縣。糧食生產(chǎn)的同時(shí),產(chǎn)生大量的農(nóng)林固體廢棄物,如玉米秸稈、水稻秸稈、稻殼、玉米芯等。這為同江市發(fā)展生物質(zhì)循環(huán)產(chǎn)業(yè)提供了良好的原料基礎(chǔ)。

      1 生物質(zhì)與生物質(zhì)能介紹

      1.1 生物質(zhì)

      生物質(zhì)[1]是指植物通過自身的光合作用,形成有機(jī)質(zhì)并進(jìn)行積累,同時(shí),生物通過食用植物光合作用形成的有機(jī)質(zhì),自身及其排泄物也可稱為生物質(zhì)。目前循環(huán)經(jīng)濟(jì)可用的生物質(zhì)主要包括動(dòng)物有機(jī)質(zhì)(如自然及人工飼養(yǎng)的動(dòng)物、微生物)、植物有機(jī)質(zhì)(樹木及修剪的剩余物、草類、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的秸稈、玉米芯等)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活廢棄物(如禽畜糞便等)。

      1.2 生物質(zhì)能

      植物在光合作用時(shí),將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能并將其貯存身體中,動(dòng)物和微生物通過食用植物將植物中貯存的能量進(jìn)行轉(zhuǎn)化,變?yōu)樽陨硇枰哪芰?。植物及?dòng)物中貯存的能量統(tǒng)稱為生物質(zhì)能。植物進(jìn)行的光合作用如下所示:

      由化學(xué)式可以看出,生物質(zhì)能直接或者間接來源于太陽能,因此可以看做是不竭的能量來源。同時(shí),光合作用積累的能量在使用時(shí),具有可循環(huán)、低污染的特點(diǎn),同時(shí),污染物排放量與植物光合作用的吸收量相等,不增加污染物的產(chǎn)生量。

      2 同江市生物質(zhì)能源利用現(xiàn)狀

      目前,同江市生物質(zhì)種類主要有農(nóng)業(yè)種植廢棄物(如玉米秸稈、玉米芯、稻草、稻殼等)、農(nóng)產(chǎn)品在加工過程中產(chǎn)生的廢棄物(如食用菌生產(chǎn)使用的菌棒,玉米加工產(chǎn)生的米糠等)、禽畜養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)生的糞便等。

      目前,同江市生物質(zhì)綜合利用率較低,水平不高。秸稈等生物質(zhì)大量被燃燒或者還田,少數(shù)利用稻殼燃燒提供生產(chǎn)動(dòng)力。在秋季,大量秸稈的燃燒,使能見度降低,污染環(huán)境的同時(shí),也為交通出行帶來一定的危險(xiǎn)。

      3 同江市生物質(zhì)能利用的可行性

      3.1 秸稈的綜合利用

      同江市是水稻、玉米和大豆的主產(chǎn)區(qū),每年會(huì)產(chǎn)生大量的秸稈。農(nóng)林秸稈具有含硫量低、灰分低等優(yōu)點(diǎn)。同等質(zhì)量的秸稈和煤炭在燃燒時(shí),秸桿灰分和氮氧化物、二氧化硫等的排放是煤炭的十分之一甚至更低,對緩解局部大氣環(huán)境污染具有一定的作用。同時(shí),秸稈燃燒的剩余物中含有較高的營養(yǎng)成分,如氮、磷、鉀等植物所必須的元素,也可以調(diào)節(jié)土壤的酸堿度,改良酸性土壤,提高土壤的pH值,增加土壤的透氣性。

      目前秸稈的利用主要有燃燒、生物乙醇、秸稈人造高密度板和綜合利用等。

      3.1.1 直接燃燒

      玉米和大豆秸稈燃燒技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟,技術(shù)和工藝可滿足秸稈利用的發(fā)展需要。但是,由于秸稈供應(yīng)的季節(jié)性特點(diǎn),夏季和秋季供應(yīng)量相對緊張,這為大規(guī)模利用其發(fā)電帶來不利條件。同時(shí),稻草含有機(jī)硅量較大,在燃燒時(shí),會(huì)出現(xiàn)掛膛的現(xiàn)象,給出渣帶來不便,也是需要解決的問題。秸稈燃燒后的剩余物可進(jìn)行測定,調(diào)節(jié)氮、磷、鉀等元素,生產(chǎn)復(fù)合肥,達(dá)到綜合利用的目的。

      3.1.2 生產(chǎn)生物乙醇

      乙醇作為燃料使用具有原料來源豐富、積碳含量少、動(dòng)力性能好等優(yōu)點(diǎn)。目前,我國的乙醇仍以玉米發(fā)酵為主,制約了乙醇產(chǎn)量的提高[3]。秸稈中含有纖維素、半纖維素等糖類物質(zhì)。李陽[4]等利用液化技術(shù)進(jìn)行秸稈生產(chǎn)乙醇實(shí)驗(yàn),取得了較好的效果。

      3.1.3 綜合利用

      將秸稈粉碎后進(jìn)行烘干進(jìn)入反應(yīng)器,通過調(diào)節(jié)一體化設(shè)備的參數(shù),綜合利用秸稈。進(jìn)入設(shè)備后,高溫下秸稈干餾出可燃?xì)怏w,在凈化時(shí),改變溫度和壓力,收集不同溫度下的餾分,得到焦油、木醋液等副產(chǎn)物。凈化后的可燃?xì)怏w可廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)生活,焦油和木醋液也是市場大量需求的產(chǎn)品。干餾后的剩余物,通過密閉高溫,生產(chǎn)出木炭,達(dá)到秸稈的綜合利用目的。

      3.2 玉米芯的利用

      玉米芯是生產(chǎn)糠醛的主要原料。目前,玉米芯生產(chǎn)糠醛的技術(shù)已經(jīng)較為成熟,糠醛是重要的化工原料,用途非常廣泛,同江市玉米芯產(chǎn)量較大,可滿足生產(chǎn)需要,也為同江市開展糠醛下游產(chǎn)品生產(chǎn)提供了原料,可大力促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

      3.3 米糠的利用

      米糠是稻米加工過程中的副產(chǎn)物。三江平原水稻種植業(yè)技術(shù)水平較高,水稻產(chǎn)量較大。水稻加工的同時(shí),會(huì)產(chǎn)生大量的米糠,對其進(jìn)行壓榨或浸出,可生產(chǎn)出米糠油。精煉后的米糠油還能有豐富的維生素VE、磷脂和谷維素等幾十種天然生物活性物質(zhì),是特別珍貴的健康食用油。

      3.4 禽畜糞便的利用

      禽畜糞便中含有大量的有機(jī)質(zhì),同時(shí)也含有大量的營養(yǎng)元素。目前,同江市仍以丟棄為主,只有少量用于生產(chǎn)沼氣[5]。據(jù)測算,1 kg的沼氣替代相應(yīng)煤燃燒后CO2的減排量為0.33 kg。同江市應(yīng)大力發(fā)展禽畜糞便生產(chǎn)沼氣產(chǎn)業(yè),提高禽畜糞便的利用率,使用沼渣生產(chǎn)有機(jī)食品,利用緊鄰俄羅斯市場優(yōu)勢,將蔬菜出口創(chuàng)匯,即利用廢棄物資源,也為同江市帶來經(jīng)濟(jì)效益。

      4 結(jié)束語

      秸稈等生物質(zhì)資源的利用方式還很多,如秸稈等生產(chǎn)高密度板、生產(chǎn)生物質(zhì)纖維、生物質(zhì)柴油等。同江市每年的生物質(zhì)產(chǎn)量較大,應(yīng)合理高效地利用廢棄的秸稈等生物質(zhì),保護(hù)環(huán)境,提高資源的利用率,發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)。

      [1]劉宇剛.關(guān)于利用生物質(zhì)能的思考[J].佳木斯大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2005,23(3):443-445.

      [2]李俊峰,王仲穎,梁志鵬,等.我國未來可再生能源開發(fā)利用的戰(zhàn)略思考[J].中國能源,2004(03):5-11.

      [3]宋安東,裴廣慶,王風(fēng)芹,等.中國燃料乙醇生產(chǎn)用原料的多元化探索[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2008(3):302-307.

      [4]李陽,孫巖峰,張玉蒼,等.玉米秸稈制乙醇預(yù)處理新工藝——液化技[J].食品科技,2009,34(9):123-127.

      [5]陳勇,夏來慶.陳澤智.沼氣燃料熱化學(xué)分析及沼氣發(fā)動(dòng)機(jī)性能評價(jià)[J].中國沼氣,1998(02):8-10.

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