稭稈是小麥、水稻、玉米等農作物收獲後的剩余物,被稱為“農業的另壹半”,據統計,全國稭稈每年產生量達8.65億噸,稭稈資源利用可變成“五料”——肥料、飼料、基料、燃料、工業原料。但每年仍有9000萬噸左右的稭稈沒有得到利用,若把這些稭稈好好加以利用,能夠很好的解決北方農村冬季清潔供暖的問題。 北方地區供暖年消耗煤炭約4億噸標準煤,其中散燒煤約2億噸標準煤,主要分布在農村地區,我國北方農村地區清潔取暖率約31%,顆粒物、二氧化硫、氮氧化物等汙染物排放嚴重,在碳達峰、碳中和背景下,需構建農村清潔供暖體系。稭稈捆燒技術是北方農村清潔供暖的有效技術路徑,它是將松散的農作物稭稈打包,采用專用鍋爐直接捆燒直燃,捆燒產生的熱量可以通過高效換熱技術實現清潔供暖,捆燒鍋爐有連續式和序批式兩種,具有原料適應性強、運行成本低、操作方便等優勢。但該技術存在稭稈捆含土量高、捆燒鍋爐熱效率低、氮氧化物和顆粒物等有害物質排放量大、裝備水平與技術工藝不匹配等瓶頸。 稭稈捆燒技術優勢
連續式稭稈捆燒鍋爐
序批式稭稈捆燒鍋爐 針對上述問題,中國農業科學院農業環境與可持續發展研究所、農業農村部農業生態與資源保護總站等單位集成創新了稭稈高效捆燒清潔供暖關鍵技術,圍繞稭稈除土打捆、高效低氮燃燒、顆粒物脫除等關鍵技術開展攻關,創新研發了稭稈捆燒清潔供暖技術裝備,並開展示範應用和產業化推廣。 該技術的有幾大亮點:第壹、針對土壤與稭稈粘附特性,提出了機械振動打破“土壤-稭稈”粘附界面的除土方法,研發懸浮振動式仿生稭稈撿拾除土技術及裝置,也就是在打捆前,采用懸浮振動式仿生撿拾裝置將稭稈中的土壤抖動分離出來,並集成壓捆、打結技術,研制出稭稈撿拾除土打捆壹體化裝備,使稭稈捆中含土量降低了76.6%。解決了打捆稭稈含土量大、收儲運成本高兩大首要問題。
懸浮振動式仿生稭稈撿拾除土裝置 第二、創新研發稭稈高效低氮捆燒關鍵技術,顯著提升了供暖鍋爐的燃燒效率,煙氣中氮氧化物排放量減少19.5%,熱效率達82.51%,降低了氮氧化物生成與排放,環保的同時還提升了燃燒效率。第三、揭示了稭稈捆燒特性與顆粒物生成規律及路徑,發明煙氣中顆粒物減控脫除關鍵技術,使顆粒物脫除率提高41.2%,解決了顆粒物機理不清、排放高等問題。 除此之外,稭稈捆燒清潔供暖技術具有較好的環境經濟效益,減排潛力大,據測算,該技術凈減排潛力為折合每公斤稭稈減排0.64公斤二氧化碳,而且與燃煤供暖等相比,稭稈捆燒的供暖成本低20%~30%,這是因為,壹方面技術鏈條短,稭稈打捆後可直接進入鍋爐燃燒,中間環節少,尤其是不需要復雜的預處理、嚴格的生產條件和系列配套設備。另壹方面原料適應性強,能夠適應方捆、圓捆等各種稭稈捆,且對原料的含水率、含雜率要求不高,原料易獲取、處理成本低。 以供暖面積1萬平米,100戶為例,2噸捆燒鍋爐投資55萬元、鋪設管網40萬元,打捆稭稈價格200元/噸,年消耗稭稈約600 噸,按照設備設施折舊期10年,取暖季120天,每天滿功率運行10小時計,捆燒鍋爐供暖成本為19.8元/平米,明顯低於煤炭(約25.2~28元/平米)、稭稈成型燃料(壓塊25~26元/平米,顆粒28~30元/)。 稭稈高效捆燒清潔供暖關鍵技術具有操作簡便、清潔環保、運行成本低等優點,市場競爭力較強,是解決北方農村地區清潔供暖和推進稭稈綜合利用新的技術途徑,並被中國農學會評為2021年農業農村重大新技術之壹。技術成果在黑龍江、遼寧、內蒙古、河北、河南、山西等地推廣應用,近3年推廣稭稈打捆設備、捆燒鍋爐4500余臺套,利用稭稈約207萬噸,替代標準煤約103萬噸。 |