0、引言
隨著社會主義新農(nóng)村建設(shè)事業(yè)的推進，農(nóng)村能源建設(shè)的步伐也在逐漸加快。大力發(fā)展可再生能源是農(nóng)村能源建設(shè)的重要組成部分。我國擁有豐富的生物質(zhì)能源，各種生物質(zhì)能技術(shù)的發(fā)展受到了廣泛的關(guān)注。秸稈氣化集中供氣技術(shù)是生物質(zhì)熱解氣化技術(shù)的一個重要領(lǐng)域，是一項適合我國農(nóng)村目前和今后一段時期發(fā)展水平和需要的實用技術(shù)。
農(nóng)作物秸稈其實也是一種很好的資源，如果可以其中回收經(jīng)秸稈粉碎機粉碎然后再經(jīng)過
秸稈壓塊機、
秸稈顆粒機、飼料顆粒機壓制成生物質(zhì)燃料飼料供燃燒和牲畜食用不是也是一個兩全其美的方法么，而且，如果拿到外面銷售老百姓也可以增加收入。
我國對農(nóng)林業(yè)廢棄物等生物質(zhì)資源的氣化技術(shù)的深入研究始于七十年代末、八十年代初，九十年代得以進一步發(fā)展。截至2007年底我國生物質(zhì)氣化集中供氣系統(tǒng)的秸稈氣化站保有量為539處，年產(chǎn)生物質(zhì)燃氣2.04億立方米。
1、生物質(zhì)氣化集中供氣系統(tǒng)簡介
生物質(zhì)氣化集中供氣系統(tǒng)是以農(nóng)村的自然村為單位建設(shè)一個生物質(zhì)氣化站，將所產(chǎn)生的燃氣儲存后，經(jīng)輸配氣管網(wǎng)集中向農(nóng)戶提供炊事燃氣，以替代煤、柴或石油液化氣，從而使農(nóng)民用上清潔、干凈的管道煤氣。
集中供氣系統(tǒng)主要由氣化站、站外管網(wǎng)和戶內(nèi)管路和灶具等組成。氣化站內(nèi)設(shè)備包括原料前處理（切碎機）、上料裝置、氣化爐、凈化裝置、風(fēng)機、儲氣柜、安全裝置等，生物質(zhì)氣化集中供氣系統(tǒng)如圖1所示。
生物質(zhì)氣化集中供氣站的核心技術(shù)是生物質(zhì)氣化技術(shù)。生物質(zhì)氣化技術(shù)是以生物質(zhì)為原料，以氧氣（空氣、富氧或純氧）、水蒸汽或氫氣等作為氣化介質(zhì)，在高溫條件下通過熱化學(xué)反應(yīng)將生物質(zhì)中可燃的部分轉(zhuǎn)化為可燃氣的過程。生物質(zhì)氣化時產(chǎn)生的氣體，主要有效成分為C0、H2和CH4等，稱為生物質(zhì)燃氣。
生物質(zhì)氣化技術(shù)的主體是生物質(zhì)氣化爐。生物質(zhì)原料經(jīng)過預(yù)處理后進入氣化爐氣
化，氣化過程在理論上可以分為氧化反應(yīng)、還原反應(yīng)、干餾和干燥四個過程，而在實際裝置中，這四個過程都是錯進行的。目前，針對運行方式的不同，氣化爐主要分為固定床氣化爐和流化床氣化爐兩大類。不同類型的氣化裝置在原材料適應(yīng)性、產(chǎn)生的燃氣特性等方面均有不同。表1對比了幾種不同形式氣化爐的特性。
通過表1中不同氣化爐特性的對比可知，在建設(shè)生物質(zhì)氣化集中供氣站時，首先要對準備建設(shè)氣化站的村莊進行現(xiàn)場調(diào)查，了解當?shù)厣镔|(zhì)資源的種類和數(shù)量。另外，生物質(zhì)氣的使用目的不同，所要求的氣體凈化質(zhì)量也不同，因而要針對不同的要求選用相應(yīng)的技術(shù)。即使是在同一地區(qū)，同一種用途，如果供氣規(guī)模不同，所用的技術(shù)也不相同，例如，小規(guī)模的秸稈氣化供氣可以采用固定床氣化方式，如果供氣規(guī)模用戶達到800戶甚至更多時，則需要采用流化床氣化方式。這樣才能使設(shè)備更有效地工作運行。
2、北京市秸稈氣化集中供氣發(fā)展現(xiàn)狀分析
2.1北京市秸稈氣化集中供氣總體概況
北京市在生物質(zhì)能利用方面做了大量工作，采用了多種類型的生物質(zhì)能利用技術(shù)，在生物質(zhì)氣化方面建設(shè)了一批秸稈氣化集中供氣設(shè)施。截至2007年底，北京市在各個區(qū)縣示范推廣秸稈氣化集中供氣工程82處，供氣戶數(shù)達到2萬戶。其中，延慶、房山集中供氣站較多，運行的集中供氣系統(tǒng)分別為26個和18個，覆蓋面較廣，使用農(nóng)戶已達到12000人左右
從北京市農(nóng)村用戶的使用情況來看，目前己建成的村級秸稈氣化集中供氣站的供氣規(guī)模一般都在100～1000戶之間，氣化率或熱能轉(zhuǎn)換率多大于70%，燃氣低位熱值約4200kj/Nm3，一氧化碳和氧含量分別小于20%和1%。
2.2秸稈氣化集中供氣工程的技術(shù)經(jīng)濟評價
集中供氣系統(tǒng)通常以自然村為單位，較為典型的規(guī)模為100戶、200戶、300戶和500戶。按照現(xiàn)行設(shè)計要求，每戶每天消費5 m3生物質(zhì)燃氣。秸稈氣化集中供氣設(shè)備壽命按15年計算，按照現(xiàn)行財務(wù)制度的規(guī)定，一般固定資產(chǎn)的凈殘值率在3%～5%之間，此處取4%，則設(shè)備年折舊費月按以下公式計算：
年折舊額：旦室資產(chǎn)價值一預(yù)計凈殘值/預(yù)計折舊年限
由此得到秸稈氣化集中供氣工程的經(jīng)濟效益分析，如表2所示：
從表2可以看出，隨著供氣戶數(shù)規(guī)模的增大，建立生物質(zhì)氣化站每戶的初始投資越低，且燃氣成本也越低。根據(jù)不同規(guī)模氣化站的燃氣成本，農(nóng)民使用生物質(zhì)燃氣的價格為0.15 -0.30元/m3，則農(nóng)民每月支出氣體燃料的費用約為20-45元。當以煤和液化石油氣為燃料，計算每月炊事燃料費用時，由于可燃氣利用率約為煤直接燃燒時利用率的2倍，而液化石油氣利用效率與可燃氣接近，因此煤用量按與可燃氣熱值相當?shù)娜剂狭康?倍計算，而液化石油氣用量按與可燃氣熱值相當?shù)娜剂狭坑嬎鉡4]�？扇細獾臀粺嶂导s為5 MJ／m3，煤和液化石油氣的熱值約為20908kj/kg和50179kj/kg。煤和液化石油氣的單價分別按0.8元/kg和6.0元/kg計算，則燃用煤，每月需燃料費57.4元／戶，燃用液化石油氣，每月需燃料費89.7元／戶�？梢�，農(nóng)戶燃用秸稈可燃氣，不僅清潔方便，而且每月支出是費用要低于燃用煤和液化石油氣的費用。
2.3北京市秸稈氣化集中供氣系統(tǒng)的運行管理
目前，京郊建設(shè)的秸稈氣化集中供氣站的運營管理模式多為村委會代管，工程維護所需費用由村委會承擔，項目收益歸村委會所有。氣化站運營主要以向農(nóng)民收購和外購的玉米芯和稻殼作為原料，收購數(shù)量能夠保障產(chǎn)氣需求。已經(jīng)運行的秸稈氣化集中供氣工程中，燃氣價格多為0.3元／m3，平均每戶農(nóng)民每天用氣約為3—4 ff13，主要用作炊事能源，基本能夠滿足炊事用能需求。氣化站主要以電作為動力能源，電費為0.5元／千瓦時，每月電費總支出在1000元左右。目前已建成的秸稈氣化集中，供氣工程機組均能夠?qū)⒔褂秃靠刂圃?0 --15毫克／立方米之內(nèi)，由于氣化站運營的時間多在2年以內(nèi)，目前氣化站運營產(chǎn)生的焦油不影響氣化系統(tǒng)的正常運行使用，氣化站均建有焦油收集池，將收集后的焦油儲存在收集池內(nèi)，避免了污染。
3、北京市秸稈氣化集中供氣工程運行中存在的問題及改進建議
目前，北京市秸稈氣化集中供氣工程的運行收到了一定的效果，農(nóng)民確實使用上了清潔能源并為他們提供了較大的方便，低熱值的氣化燃氣基本可以滿足炊事要求。但是在氣化站的運行和實際使用中仍然存在著以下問題。
3.1運行管理方面
在我國秸稈氣化集中供氣工程的運行過程中，仍然缺乏有效的市場運行管理機制，尚未建立完善的有償用氣制度，而且加上農(nóng)村區(qū)域的特殊性和農(nóng)民收入普遍較低的現(xiàn)狀，目前在項目示范推廣階段，將居民使用燃氣作為一種福利，只向用戶象征性地收取少量費用，難以維持秸稈氣化項目的人員工資和水、電費支出。由于多數(shù)村集體沒有雄厚的經(jīng)濟實力做后盾，從而導(dǎo)致三年保修期過后，秸稈氣化設(shè)備基本處于失修狀態(tài)，難以保證項目的持久可靠運行。
秸稈氣化主要是滿足居民炊事的需要，由于居民炊事用氣過于集中，負荷變化太大，需要配置較大的貯氣設(shè)備，從而出現(xiàn)了較多的“大馬拉小車”問題，許多氣化點“欠戶”現(xiàn)象非常嚴重。這樣既提高了系統(tǒng)造價，又造成了系統(tǒng)負荷率過低，設(shè)備長時間閑置，可燃氣成本增加，投資效益較差，極不經(jīng)濟。
同時氣化站管理不完善，從氣化站建設(shè)到運行，出現(xiàn)很多違規(guī)操作。集中供氣系統(tǒng)村級服務(wù)體系不健全，未提供相應(yīng)后續(xù)技術(shù)服務(wù)。
3.2技術(shù)改進方面
秸稈燃氣在生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的焦油問題尚未得到徹底解決。焦油的存在不僅降低了氣化效率，還容易堵塞送氣管道和燃燒灶具，對燃氣利用設(shè)備的損害也相當嚴重，大大降低了氣化燃氣的利用價值。另外，焦油處理后還容易產(chǎn)生二次污染問題，有待對相關(guān)技術(shù)進行完善。
3.3改進建議
3.3.1建立秸稈氣化運行管理體制
秸稈氣化是一個新興產(chǎn)業(yè)，技術(shù)水平尚需要進一步完善，但隨著應(yīng)用規(guī)模的擴大和產(chǎn)品標準化程度的提高，這些障礙都是可以克服的，關(guān)鍵問題是建立和落實好秸稈氣化運行管理體制，這對確保秸稈氣化系統(tǒng)的持久可靠運行是至關(guān)重要的。
目前，秸稈氣化的投資成本仍然較高，僅依靠收取的用氣費難以滿足秸稈氣化系統(tǒng)運行維護和設(shè)備更換的需要，必須額外增加收入來源，可以考慮以多種方式適時利用燃氣，如發(fā)電、烘干谷物、烤煙以及余熱利用等，這樣，既解決了秸稈氣化運行維護問題，又提高了系統(tǒng)負荷率，可以起到一舉多得的作用。
3.3.2強化組織管理
氣化站的興建、管理應(yīng)從目前的農(nóng)民作坊模式轉(zhuǎn)變到社會公用事業(yè)項目模式上來。要加強秸稈氣化工程項目的組織領(lǐng)導(dǎo)，規(guī)范管理程序，嚴格按照項目初步設(shè)計文件進行施工。另外，要加強項目實施過程中的監(jiān)督，嚴格執(zhí)行驗收程序和標準。對已經(jīng)建成的氣化站進行一次全面的“達標考核”，使具備經(jīng)營能力的氣化站，盡快恢復(fù)生產(chǎn)運行。
3.3.3加大宣傳力度
秸稈氣化集中供氣工程具有較好的外部經(jīng)濟性，是改善農(nóng)村環(huán)境，改善農(nóng)民生活質(zhì)量的公益性項目。因此，有必要通過宣傳教育，增強農(nóng)民生態(tài)環(huán)保意識，積極主動利用可再生能源。
3.3.4加強秸稈氣化技術(shù)研究
目前，我國示范推廣的秸稈氣化項目還存在著焦油含量高、燃氣熱值偏低等問題，尤其在除焦技術(shù)領(lǐng)域的研究非常欠缺。因此要繼續(xù)加強秸稈氣化相關(guān)技術(shù)的研究，增加氣化裝置的安全性、簡易性、高效性和經(jīng)濟性。
4、結(jié)論
隨著能源問題的日益突出，可再生能源的發(fā)展備受人們關(guān)注。生物質(zhì)氣化集中供氣技術(shù)是一項適合在廣大農(nóng)村發(fā)展的實用技術(shù)。目前，北京市已在各區(qū)縣示范推廣了一批秸稈氣化集中供氣工程。
通過對秸稈氣化集中供氣工程進行技術(shù)經(jīng)濟分析可知，工程用戶規(guī)模越大，分攤到各個農(nóng)戶的初始投資越少，且秸稈燃氣的成本約低，工程的經(jīng)濟效益就越好。因此，在建設(shè)氣化站前，應(yīng)對各縣進行考察，根據(jù)當?shù)貙嶋H情況，供氣規(guī)模和用途進行分析，合理建站。另外，通過對比農(nóng)戶使用秸稈燃氣和使用煤和液化石油氣作為炊事燃料每月所支出的費用得出，農(nóng)民使用秸稈燃氣可以節(jié)省開支。
在目前己建成的氣化站中仍然存在著運行管理和技術(shù)層面上的問題，因此，對于秸稈氣化集中供氣工程，應(yīng)建立完善的運行管理體制，強化組織管理，加大宣傳力度并加強相關(guān)技術(shù)的研究，從而使秸稈氣化集中供氣項目健康持續(xù)的發(fā)展。
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顆粒機、
秸稈顆粒機、
秸稈壓塊機、飼料顆粒機等生物質(zhì)燃料飼料成型機械設(shè)備。
