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1、咸宁市秸秆资源潜力估算及能源化利用分析 C XX：04398114（20XX）245075-04 Potentil Estimtion nd Energy Utiliztion Sttus on Crop Strw in Xinning City NIE Fei，WNG Yu-bo （Hubei University of Technology，Wuhn 430068，Chin） bstrct： Tking Xinning city which locted in hilly region s n exmple， the totl quntity of crop strw in this re
2、gion ws estimted； nd the development sttus of energy utiliztion from crop strw ws nlyzed It ws suggested tht crop strw should be minly used for strw gsifiction nd strw biogs projects in order to sve the mount of crop strw， ccelerte strw returning on soil nd promote the sustinble development of gricu
3、lture Key words： hilly region； crop strw； energy utiliztion 低山丘陵地区是我国农业进展潜力最大、开发难度较小的地区之一，并且劳动力资源充足，开发市场广阔。我国每年农作物秸秆产量约7亿t以上，由于受气候和地势的影响，低山丘陵地区土壤有机质含量低，酸性较强，土质黏重，耕地水土流失现象严峻，旱地农作物秸秆还田率较低，加之对该地区秸秆资源开发利用方式落后，作为能源利用时效率很低，导致农村能源缺乏加剧而更多地依赖柴草，使低山丘陵地区土壤贫瘠。以低山丘陵地区的咸宁市为例，对该地区秸秆资源量进行了科学测算，分析了目前咸宁市秸秆能源化利用现状，提出了
4、有效开发利用该地区秸秆资源的途径，以期为低山丘陵区秸秆能源化利用及相关产业进展提供参考。 1 咸宁市秸秆资源量及分布 咸宁市位于湖北省东南部，是武汉城市圈核心城市之一。全市面积9 861 km2，其中山地、丘陵地区占836，总体构成鄂东南低山丘陵地带1。咸宁属亚热带大陆性季风气候，气候和气，山区矿产资源丰富，降水充沛，日照充足，四季分明，无霜期长，历来是重要的农业生产基地，除水稻外，棉花、苎麻、甘薯，经济林木的油茶、油桐、鸟柏、茶叶以及柑橘等，都占有重要地位。 11 咸宁市秸秆资源潜力估算 20XX年秸秆资源量的计算是根据咸宁市作物产量与对应作物的草谷比所得。因地域、作物种类、气候条件等不同，
5、作物产量、草谷比参照咸宁市统计局资料及相关文献确定24。 由表1可知，咸宁市每年秸秆资源量为13619万t，其中稻草9218万t、玉米秸秆1027万t、蔗渣1032万t、油菜秸秆938万t，以上4种作物秸秆量达到秸秆总量的897。 选取水稻秸秆、玉米秸秆、蔗渣、油菜秸秆作为主要作物秸秆。由图1可知，20XX20XX年4种农作物（水稻、玉米、甘蔗、油菜）的产量呈逐年稳步上升趋势，20XX年为12215万t，较20XX年增长了2486。GJ在20XX年开展了全国粮食稳定增产的行动，引导粮食主产区的农民开展农田水利基础设施建设，旨在更有效地保证作物播种面积及产量。在今后一段时间，咸宁市未来的作物播种
6、面积和产量也将不会下降，咸宁市的秸秆数量每年还将不断增长，未来秸秆资源产量将不会低于125万t。 目前，咸宁市农村居民使用秸秆、柴草等作为炊事用能占682，且还有238的农村居民使用煤用于炊事用能4。 20XX年咸宁市农村用电量370亿（kWh），相比20XX年增长了365。随着传统农业向现代农业的转变，农村经济的进展和农民生活水平的提高，农村的传统能源消耗还会进一步扩大。而在未来秸秆资源数量不断增加的背景下，秸秆资源焚烧、过剩和浪费问题将会日趋严峻。秸秆资源的开发利用成为保证农业可持续进展的重大课题之一。 12 咸宁市秸秆资源分布 由图2可知，咸宁市各地的秸秆资源分布不均匀，主要是由于各县（
7、市、区）的土壤特性、土地面积、资源禀赋、劳动人口等多因素造成的。尤其是通山县，山地居多，其中“五山相连”（九宫山、太阳山、太平山、大城山、大幕山），由于地势影响，当地秸秆产量相对低得多。因此，选取咸宁市秸秆资源密度作为分析指标，以便更准确地反映咸宁市各地秸秆分布情况。秸秆资源密度是指某一区域单位面积秸秆资源的数量，以反映该地区秸秆资源的丰富程度6。根据实际情况，选取各地作物播种面积和秸秆资源量作为反映咸宁市秸秆分布的指标。通过咸宁市各地秸秆资源量与作物播种面积的比值得到咸宁市各地秸秆资源密度，20XX年咸宁市各地秸秆资源密度。 咸宁市平均秸秆资源密度为56611 tkm2，其中嘉鱼县的农作物秸
8、秆资源密度最大，为97775 tkm2，其次是赤壁市和通城县，秸秆资源密度分别为55517 tkm2，56419 tkm2，而咸安区和通山县的秸秆资源密度因作物播种面积、地势因素不及全市平均值，秸秆资源密度分别为40850、39525 tkm2。由于地处幕阜山脉与江汉平原的结合部这个地理优势，嘉鱼县除了是全省水产大县之外，还是全省56个粮食主产县之一，主产苎麻、小麦、水稻等作物。由图3可知，嘉鱼县的秸秆资源在全市中占有重要地位，其秸秆资源分布集中，加之为全市少有的长江冲积平原、切割残丘的地貌，且境内平原与丘岗地区气候无明显区别，所以，在考虑秸秆收集、储运的成本和费用等因素时，嘉鱼县、通城县和赤
9、壁市较适宜进行规模较大的生物质（秸秆）发电、秸秆集中供气工程、大中型沼气工程建设等项目，以缓解每年大面积秸秆资源废弃、焚烧污染环境的现状。 2 咸宁市秸秆能源化利用分析 秸秆能源化利用技术主要包括秸秆气化、直燃发电、固化成型及炭化等。秸秆气化又分为秸秆生物气化及秸秆热解气化。秸秆生物气化技术即秸秆沼气技术，主要是以秸秆为主要原料经微生物的厌氧发酵作用产生可燃气体；秸秆热解气化技术通常称之为秸秆气化技术，是将秸秆转化为气体燃料的热化学过程7。 21 咸宁市各地秸秆能源化利用现状 湖北咸宁碳减排潜力形势研究报告（20XX）指出，“力争上核电和抽水蓄能电站，鼓舞进展风电，引导进展小水电，大力进展火电
10、，适时建设秸秆发电、垃圾发电、石煤发电和沼气发电工程，全面推动农村沼气普及”。报告表明当前咸宁市除火电、水电、风电及核电之外，生物质（秸秆）发电和农村沼气工程是全市进展重点项目之一。 20XX年通山县参与徐州市跨省跨市进展秸秆及其他农林废弃物发电连锁项目，与其签订了10MW芭茅秆发电项目，同徐州铜山、安徽怀远一起被列入GJ绿色能源示范县工程，形成跨省秸秆发电连锁XX；崇阳县的山区与丘陵交错，梯田和村庄旁长年堆积大量秸秆，为此，崇阳县20XX年引进咸宁市首个生物质（秸秆）发电项目。 20XX年崇阳县秸秆发电厂由武汉凯迪集团投资建设，总投资225亿元，装机容量212MW，以秸秆（稻壳为主）为燃料进
11、行发电，年耗秸秆20万t，节约折合标准煤约为10万t，每年为农民增收3 600万元；今年3月，由武汉凯迪控股投资有限公司投资28亿元的生物质（秸秆）发电厂在赤壁正式破土动工，工程建设规模为130MW高温超高压汽轮发电机组，估量年耗秸秆（稻壳为主）及经济林木枝干约225万t，可每年为当地供电15亿（kWh），节约标准煤约11万t，增加当地农民收入约4 500万元。 自20XX年以来，咸宁市积极推进农村沼气建设，掀起兴建农村沼气高潮。从20XX年新建农村户用沼气池1 350口8，到“十一五”期间，新建户用沼气池798万口9。经过7年多的沼气建设，户用沼气池不断增加，后续服务体系不断跟进，全市沼气建
12、设得到较快进展，在不断增加农民收入和提高农民生活水平的同时，全面推进了全市生态农业的进展。通山县三阳秸秆燃气有限公司是湖北省第一家秸秆燃气公司，20XX年从河南省引进秸秆气化技术，利用当地丰富的秸秆、楠竹资源，生产燃气、竹炭、木焦油、木醋液等，生产的燃气可供千户，且每户每月只需4050元即可满足家庭燃料用能。之后与华中科技大学建立长期的产学研合作关系，20XX年共同承担湖北省科技厅的科研项目生物质微米燃料燃气制备及其应用示范。 20XX年研究开发生物质燃气-蒸汽联合发电技术，利用燃气发电的余热生产蒸汽并发电，发电效率达50。此类技术适用于小型燃气-蒸汽发电供给系统，为当地农村提供了电力支持。赤
13、壁市截至20XX年底，农村户用沼气池18 200口，覆盖所有乡镇的92个村。当地沼气的进展，带动了以沼气建设为纽带的生态家园建设，已形成“猪-沼-粮、猪-沼-渔、猪-沼-果、菜”等进展模式。近期，嘉鱼县农业局深入开展羊毛岸、东村等5个农村户用沼气池建设项目村户用沼气池后续服务的活动，专门组织一批技术、治理人员为户用沼气进行维护和治理，并为当地农户提供5 000份免费的户用沼气资料10。目前，崇阳县年产沼气292万m3（折合标准煤365万t）、有机肥近11 000 t的泉韵生态农庄大型沼气工程也正在筹备建设中。 22 咸宁市秸秆能源化利用途径 秸秆发电是秸秆能源化利用的主要方式之一，目前秸秆发电
14、项目在咸宁市呈现上升趋势，通过生物质（秸秆）发电的方式进行秸秆能源化利用的热情异常高涨。但是应清醒地认识到，咸宁市总体构成为鄂东南低山丘陵地带，大部分地区秸秆分布散，加之秸秆比重轻、密度小、体积大，收集难；秸秆收集半径、运输距离过大，导致储运成本高；多数秸秆发电厂的发电效率只在3040，且秸秆的燃烧值仅有煤的50，在效率和价格方面无明显优势；秸秆发电的核心技术和设备主要来自国外，限制了企业规模和未来的进展进程。在目前有限的秸秆发电技术条件下，这些都将导致燃料成本偏高，加之当前存在农村劳动力短缺，农户出售秸秆的积极性不高等现状，在低山丘陵地带开展秸秆发电项目并不是最优途径。 多年来，我国自主研发
15、的气化技术不断改进，设备日趋完善。至今，全国各地研究机构已成功研制出大型秸秆气化集中供气技术，如大连市环境科学设计研究院开发的干馏热解法秸秆气化技术、辽宁省能源研究所的生物质气化集中供气及发电技术、浙江大学热能工程研究所的生物质中热值气化技术等；小型气化炉设备的研制开发，如中国机械化科学研究院研制的ND系列生物质气化炉设备、大丰宝鹿生物科技有限公司生产的BL390型气化炉、中国科学院广州能源研究所研制的GSQ型气化炉、中国林业科学院林产化工研究所研制的FB200型流化气化炉等11，12；河北省石油化工规划设计院研制的KF系列秸秆燃气装置，根据不同自然村设计200、400、600 m3h等不同型号及产气量，热值在3 9005 600 kJm3；中国科学院广州能源研究所研究开发的MW级生物质气化发电装置使用方便，价格适中，目前已广泛用于农村秸秆及林木生物质资源较分散的地区。 秸秆沼气发酵工程是根据微生物发酵原理，秸秆中的N、P、K等元素通过微生物的分解，合成新的活性物质，产出优质有机肥料（沼渣、沼液），实现秸秆的能源化利用。以秸秆为原料生产沼气，成本低，工艺简便易操作，适用于大范围推广应用。建1口8 m3的户用秸秆沼气池，每年可转化秸秆1 t13。若咸宁市每
