秸秆综合利用.ppt

闫成处长农业部科技教育司 农作物秸秆综合利用 1 报告提纲 2 农作物秸秆包括哪些开展秸秆综合利用的重要意义我国秸秆资源生产现状我国主要秸秆资源的利用现状秸秆资源的高效利用途径秸秆综合利用的主要措施 一 农作秸秆主要包括哪些 农作物秸秆是指在农业生产过程中 收获了稻谷 小麦 玉米等农作物以后 残留的不能食用的茎 叶等副产品 秸秆主要是由纤维素 半纤维素和木质素三部分组成 3 二 开展秸秆综合利用的重要意义 4 2 1秸秆是一种重要的生物资源 5 农作物光合作用的产物一半在籽实 一半在秸秆 随着现代农业和现代加工技术发展 对秸秆认识也发生了转变 秸秆和籽实一样都是重要的农产品 秸秆总能量基本和玉米 淀粉的总能量相当 秸秆热值约为标准煤的50 约3500大卡 千克 如全部作燃料可折合3亿吨标煤 秸秆蛋白质含量约5 纤维素含量在30 左右 还含有一定量的钙 磷等矿物质 1吨普通秸秆的营养价值平均与0 25吨粮食的营养价值相当 总量相当1 5亿吨粮食 2 2是解决秸秆焚烧问题的主要途径 6 长期以来 秸秆是我国农村居民主要生活燃料 大牲畜饲料和有机肥料 少部分作为工业原料和食用菌基料 近年来 随着农村能源结构改善和各类替代原料的应用 违规焚烧现象屡禁不止 不仅浪费资源 污染环境 还严重威胁交通运输安全 实践证明 秸秆综合利用是解决焚烧问题的有效途径 秸秆焚烧 目前焚烧的秸秆主要是小麦 水稻和玉米秸秆三大类 秸秆焚烧的区域主要集中在粮食主产区 经济发达地区和大中城市郊区 小麦秸秆焚烧主要集中在河南 山东 河北 安徽 江苏 北京 天津 陕西 山西等省市 水稻秸秆焚烧主要集中在四川 江西 湖南 福建 广东 浙江 湖北 上海 江苏等省市 玉米秸秆焚烧主要集中于山东 河南 河北 吉林 辽宁 黑龙江 北京 天津 山西 陕西等省市 7 秸秆综合利用存在的主要问题 1 农民利用秸秆的积极性不高 随着经济条件和生活水平的提高 煤 电 气等商品能源在农村地区的使用越来越广泛 秸秆收集运输费时 费工 农民利用秸秆积肥 沤肥的积极性不高 2 秸秆利用机械不配套 使用不规范 缺乏实用化技术设备 大型农机作业覆盖不到小规模经营农户秸秆处理难度大 秸秆焚烧严重 为抢时间 赶进度 大都采用高留茬 悬切 收割法 留茬高度在45 60厘米 影响及时播种 农民不得不采取焚烧的办法 3 秸秆利用产业化程度低 8 2 3国家高度重视秸秆综合利用 9 节约能源法 可再生能源法 可再生能源产业发展指导目录 可再生能源发电有关管理规定 和 可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法 等秸秆发电厂所发电量由电网全额收购 上网电价由各省 自治区 直辖市 2005年脱硫燃煤机组标杆上网电价加补贴电价组成 补贴电价标准为每千瓦时0 25元 发电项目自投产之日起15年内享受补贴电价 减免进口设备的关税和进口环节增值税 对纳入补贴范围内的秸秆直燃发电亏损项目按上网电量给予临时电价补贴 补贴标准为每千瓦时0 1元 10 税收优惠政策财政部 国家税务总局印发的 关于企业所得税若干优惠政策的通知 中提出为处理利用其他企业废弃的 在 资源综合利用目录 内的资源而新办的企业 经主管税务机关批准后 可减征或者免征所得税一年 关于以三剩物和次小薪材为原料生产加工的综合利用产品增值税优惠政策的通知 中提出对企业以三剩物和次小薪材为原料生产加工的综合利用产品 在2008年12月31日以前由税务部门实行增值税即征退办法 农机购机补贴政策 11 国务院办公厅关于加快推进农作物秸秆综合利用的意见 国发办 2008 105号 主要目标 秸秆资源得到综合利用 解决由于秸秆废弃和违规焚烧带来的资源浪费和环境污染问题 力争到2015年 基本建立秸秆收集体系 基本形成布局合理 多元利用的秸秆综合利用产业化格局 秸秆综合利用率超过80 三 我国农作物秸秆生产情况 12 3 1农作物秸秆资源分析 13 农作物秸秆资源量与农作物产量 农业生产条件和自然条件等因素有着密切关系 通常根据农作物产量和各种农作物的草谷比 大致估算出各种农作物秸秆的产量 即 秸秆资源总量 农作物产量 草谷比 本报告主要评价稻谷 小麦 玉米 豆类 薯类 棉花和油菜等七类作物秸秆 现有各种草谷比值比较 14 1996 2006年我国农作物产量和秸秆资源总量变化趋势图 15 2000年 2003年和2006年全国主要农作物秸秆资源量 16 2006年全国七种主要农作物秸秆资源量 17 2006年全国七种主要农作物秸秆理论资源量为5 43亿吨 稻草占33 6 麦秸占19 2 玉米秸占32 1 豆秆占5 8 薯蔓占3 1 棉秆占3 7 油菜秆占2 3 3 2我国秸秆资源分区域评价 18 分区域秸秆资源量 万吨 19 我国秸秆资源分品种区域分布图 20 农作物秸秆资源评价 21 人均秸秆资源占有量 某一区域人均秸秆资源占有的数量 表明秸秆资源的相对丰富程度 单位面积资源量 某一区域单位面积秸秆的资源数量 表明资源的丰度及经济性 我国秸秆资源利用区划 22 三 我国主要秸秆资源的利用现状 23 3 秸秆资源利用现状 1 能源化利用秸秆能源化利用的主要方式有直接燃烧 包括通过省柴灶 节能炕 节能炉燃烧及直燃发电 固体成型燃料技术 气化 包括生物质燃气 沼气 和液化 包括燃料乙醇和生物柴油 等 到2006年底 全国已累计推广省柴节煤炉灶1 4亿户 节能炉3400万户 节能炕2000万铺 已经建设了秸秆集中供气站602处 建立了一批秸秆固化成型示范点 由国家核准秸秆发电项目近50处 总装机1500兆瓦 其中 山东单县 江苏宿迁和河北威县三座发电站已点火运行 总装机容量8万千瓦 24 2 直接还田 我国年秸秆机械化还田面积已由2000年的2亿亩增长到2007年的3亿亩 小麦达到37 8 总量1亿吨 玉米达到25 6 另过腹还田28 总量2亿吨 水稻达到36 2 总量1 5亿吨 25 3 饲料 目前 全国秸秆养畜示范县已发展到30个省区市的485个县 其中秸秆养牛示范县323个 秸秆养羊示范县162个 全国秸秆处理利用率由1990年的不足3 提高到2003年的23 青贮 氨化秸秆数量以及饲用秸秆量逐年上升 2004年全国青贮秸秆1 7亿吨 鲜重 氨化 含微贮 秸秆5100万吨 两项折算节约饲料量3800万吨 26 4 工业原料 1990年 2005年间 我国造纸工业纤维原料结构有了明显的变化 在总用浆量中 非木浆比例从1990年的57 2 下降到2005年的24 其中 禾草浆用于造纸呈逐年下降的趋势 从1990年的43 2 下下降到2005年16 秸秆消耗量约为2075万吨 27 秸秆利用现状 28 秸秆可用作燃料 肥料 饲料 原料和基料 燃料 农村地区居民传统炊事和采暖用燃料 气化供气 直燃发电等 约1 14亿吨 占资源总量的21 肥料 直接还田约为1 94亿吨 含未收集部分 占资源总量的36 饲料 青贮 氨化秸秆量为1 08亿吨 占秸源总量的20 造纸原料 主要是作为纸浆原料 禾草浆 麦秆是造纸重要的非木纤维资源 消耗量约为2000万吨 占资源总量的3 废弃及焚烧 约1 08亿吨 占秸秆资源总量的20 秸秆利用现状图 29 麦秸 30 2006年 我国麦秸的产量约1 0亿吨 主要分布在河南 山东 河北 安徽 江苏 四川 陕西等省 河南省为2800万吨 山东省为1900万吨 河北省为1150万吨 麦秸的主要利用方式为 直接还田 农民炊事用能 造纸原料及焚烧和废弃等 玉米秸 31 2006年 我国玉米秸的产量为1 75亿吨 主要分布在吉林 山东 河南 河北 辽宁 内蒙古 黑龙江 山西 四川等省区 吉林省为2380万吨 山东省为2110万吨 河南省为1730万吨 玉米秸的主要利用方式为大牲畜的粗饲料 农民炊事用能 以及焚烧及废弃 稻草 32 2006年 我国稻草的产量为1 8亿吨 主要分布在湖南 江苏 江西 湖北 四川 安徽 广西 黑龙江等省区 湖南省为2320万吨 江苏省为1790万吨 江西省为1760万吨 稻草的主要利用方式为堆沤还田 食用菌基料及焚烧和废弃 四 秸秆资源高效利用途径 秸秆的利用途径可以归纳为 五料 燃料饲料肥料基料工业原料 33 1 秸秆能源化利用途径 农作物秸秆能源转化的主要方式有直接燃烧 包括通过省柴 节能炕 节能炉燃烧及直燃发电 固化燃料 固体成型为颗粒 块状和棒状燃料 气化燃料 包括生物质燃气 沼气 和液化燃料 包括燃料乙醇和生物原油 等 目前较为成熟的技术主要包括秸秆生物气化 热解气化技术 固体成型燃料和燃烧发电技术 34 秸秆生物气化技术 利用以稻草等农作物秸秆为发酵原料 首先加入秸秆复合菌剂进行堆沤处理 然后与沼气接种物一起入池生产沼气的一种新技术 经几年技术攻关 用秸秆生产沼气技术取得了突破 目前已在全国100多个村进行示范推广 利用稻草等秸秆原料 有效地解决了沼气推广过程中的原料 瓶颈 问题 使不养猪的农户也能使用清洁能源 35 秸秆生物气化工艺流程 36 秸秆固体成型燃料技术 是在一定温度和压力作用下 将秸秆压缩成棒状 块状或颗粒状等成型燃料 提高其运输和贮存能力 改善秸秆燃烧性能 提高利用效率 我国固体成形燃料的生产和应用已初步形成了一定的规模 但存在着模具寿命短 成本高等问题 37 固体成型技术综合比较一览表 38 生物质固体成型燃料炉 根据用途的不同 生物质固体成型燃料炉具可分为炊事炉 采暖炉和炊事采暖两用炉 根据使用燃料的规格不同 可分为颗粒炉和棒状炉 根据进料方式的不同 可分为自动进料炉和手动炉 根据燃烧方式的不同 可分为燃烧炉 半气化炉和气化炉 颗粒燃料炉炉灶 39 秸秆热解气化技术 以自然村为单元 系统规模为数十户至数百户 设置气化站 气柜设在气化站内 敷设管网 通过管网输送和分配生物质燃气到用户的家中 目前存在着二氧化碳含量超标 焦油含量高 二次污染等问题 40 存在的主要问题 秸秆气化CO含量约20 有可能带来安全隐患 粗燃气含有焦油等有害杂质 采用水洗法净化过程中会产生大量含有焦油的废水 如果随意倾倒 就会造成对周围土壤和地下水的局部污染 由于系统的规模较小 对生物质燃气中焦油净化的并不完全 已净化燃气中焦油含量比较高 41 秸秆燃烧发电技术 截至2007年底 由国家发展改革委和地方发展改革委核准生物质规模化发电项目81处 总装机150万千瓦 建设中的山东单县秸秆发电厂 42 存在的主要问题 43 秸秆能源密度较低 分布过于分散 收集半径大 1个装机容量25兆瓦的秸秆电厂 收集半径可能达到25公里 秸秆的能源密度 大大低于煤炭 加上秸秆比重轻 密度小 体积大 运输成本巨大 导致燃料成本偏高 秸秆收购时往往是在农忙季节 农民需要抢收抢种 加上目前农村青壮年劳动力明显不足 大量的农作物秸秆被就地焚烧或废弃 秸秆堆积密度低 运输量大 加之农村运输工具多为小型拖拉机和农用运输车 这对公路运输容量造成了巨大的压力 秸秆发电企业一般至少需要储存半年的秸秆量 需要较大的存储场地 以及防雨 防潮 防霉 防火和防雷等工艺和设施 增加了投资和维护费用 纤维素降解制取乙醇 44 第一代生物燃料是指使用粮食作物作为原料生产的生物燃料 尽管第一代生物燃料经历数年的发展 并且在少数国家实现了规模化生产 但由于它需要占用太多耕地以及威胁粮食供应 其局限性逐步显示出来 目前 世界各国都在着力研发第二代生物燃料 第二代生物燃料是指利用农作物秸秆 灌木林 林业剩余物以及能源草等木质纤维素为原料 生产的生物燃料 被认为是未来发展的方向 纤维素乙醇发展现状 45 美国投入了巨资 在纤维素乙醇技术的研发居国际领先地位 我国也开展了一些工作 中粮黑龙江肇东酒精有限公司 安徽丰原集团 山东龙力科技有限公司等建立了千吨级纤维素乙醇中间试验装置 还存在着缺乏核心技术 成本高等问题 河南天冠年产1万吨纤维素乙醇示范装置 2 秸秆饲料化技术 秸秆饲料粗蛋白 可溶性糖类 矿物质及胡萝卜素含量较低 而粗纤维含量较高 因此 质地粗硬 适口性差 牲畜采食量低 消化率也低 改进秸秆营养价值的方法主要为青贮 氨化 微贮和颗粒饲料加工 46 秸秆青贮技术 利用乳酸菌通过发酵作用 将秸秆原料中的糖类等碳水化合物变成乳酸等有机酸 使青贮料得以长期保存 青贮秸秆饲料带有芳香 酸 甜的味道 能提高牲畜的适口性从而增加采食量 47 秸秆氨化技术 是在密闭的条件下 用尿素或液氨等对秸秆进行处理的方法 秸秆氨化后消化率提高15 30 以上 含氮量增加1 5 2倍 相当于含9 10 的粗蛋白 适口性好 采食量增加 48 秸秆微贮技术 是对秆机械加工处理后 按比例加入微生物发酵菌剂 辅料及补充水分 并放入密闭设施中 经过一定的发酵过程 转化为质地柔软 湿润膨胀 气味酸香 牛 羊 猪等动物喜食的饲料 该法可利用微生物将秸秆中的纤维素 半纤维素降解并转化为菌体蛋白 具有污染少 效率高 利于工业化生产等特点 是今后秸秆饲料的发展趋势 49 3 秸秆还田技术 50 秸秆直接还田 秸秆还田有利于补充土壤有机质 保持土壤碳平衡 改善结构 增加肥力 提高产量 秸秆直接还田有2种模式 翻埋还田 通过耕作 翻耕 旋耕 重耙 把经过粉碎或切碎的秸秆埋入土壤 特征是秸秆混在地里 需要秸秆粉碎和耕作两道作业 用普通播种机播种 覆盖还田 作物秸秆经粉碎 压倒等处理后留在地表作覆盖物 特征是秸秆在地表 只需要秸秆处理一道作业 用免耕播种机播种 51 秸秆还田存在主要问题 52 由于我国人均占有耕地少 复种指数高 倒茬间隔时间短 加之秸秆碳氮比高 不易腐烂 秸秆还田常因翻压量过大 土壤水分不适 施氮肥不够 翻压质量不好等原因 出现妨碍耕作 影响出苗 烧苗 病虫害增加等现象 有的甚至造成减产 近年来 随着秸秆直接还田面积不断扩大 还田后产生的问题也越来越突出 影响了秸秆的腐解 达不到培肥土壤的目的 秸秆还田并非多多益善 需要根据实际情况 尤其是土壤肥力状况 量田定还 不仅可保证土壤有足够的有机质和营养元素 而且可减少因过量造成的二次损失 还可以节约大量秸秆资源 旋耕机混埋还田 铧式犁翻埋还田 53 秸秆粉碎覆盖还田 收获后留茬还田 54 秸秆生物反应堆 55 主要是将农作物秸秆加入一定比例的水和微生物菌种 催化剂等原料 发酵分解产生CO2 通过