摘要：當(dāng)今，環(huán)境問題和能源問題是全球關(guān)注的焦點，特別是中國數(shù)次大范圍的“十面霾伏”，使大氣污染問題成為普通老百姓熱議的話題。秸稈是一種可再生的環(huán)境友好的生物質(zhì)資源，但中國大陸每年約2億噸秸稈被就地焚燒，不僅污染環(huán)境，還嚴(yán)重浪費資源。筆者通過查閱文獻(xiàn)、咨詢專家、實地走訪和調(diào)查研究，深入分析目前農(nóng)村普遍存在的秸稈就地焚燒現(xiàn)象及其危害，調(diào)研表明將其收集并加工成生物質(zhì)固體成型顆粒燃料是解決這一困局的有效途徑，從而提出了秸稈高值化與能源化利用的對策建議，即由政府制定更為嚴(yán)格的大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，依靠政策引導(dǎo)城區(qū)企業(yè)減少甚至停止燒煤，并出臺支持秸稈能源化利用及其產(chǎn)業(yè)發(fā)展的財稅政策。本文分析該對策建議實施的技術(shù)與經(jīng)濟(jì)可行性，分析了政府、農(nóng)民、企業(yè)等相關(guān)方的利益平衡。研究認(rèn)為：通過制定合理的政策，引導(dǎo)農(nóng)民將剩余秸稈收集，企業(yè)加工成
生物質(zhì)固體成型顆粒燃料，可以將“低值廢棄物”轉(zhuǎn)變?yōu)楦咧?ldquo;可再生能源資源”，并減少環(huán)境污染。本研究旨在為消除秸稈就地焚燒現(xiàn)象、促進(jìn)秸稈能源化產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供決策參考。
秸稈顆粒機(jī)壓制的玉米秸稈顆粒燃料如下所示：
關(guān)鍵詞秸稈；政策；成型顆粒燃料；就地焚燒；大氣污染
0、引言
當(dāng)前，我國農(nóng)作物秸稈就地焚燒的現(xiàn)象較為嚴(yán)重，焚燒過程中產(chǎn)生大量微小粒子，影響當(dāng)?shù)乜諝赓|(zhì)量，成為引發(fā)霧霾的重要因素之一。2011年國慶期間，周口焚燒秸稈再成“霧都”，并造成高速路5次關(guān)閉。2013年6月，印度尼西亞的“燒芭”活動（即通過焚燒熱帶雨林獲得耕地的非法行為），引發(fā)了森林大火和嚴(yán)重的霧霾，殃及新加坡、馬來西亞等鄰國，對所在地區(qū)造成了非常惡劣的大氣污染和經(jīng)濟(jì)損失。
進(jìn)入21世紀(jì)，能源安全和環(huán)境保護(hù)已成為全球化的焦點問題。世界許多國家將發(fā)展可再生能源作為緩解能源供應(yīng)緊張、應(yīng)對氣候變暖（溫室氣體減排）的重要舉措。生物質(zhì)能源除了可再生和清潔外，還是目前主要的可以直接使用和大規(guī)模生產(chǎn)的能源產(chǎn)品，生物質(zhì)綜合利用和生物質(zhì)能可以促進(jìn)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展，發(fā)展生物質(zhì)能源已成為世界許多國家能源發(fā)展戰(zhàn)略。
中國作為一個農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)作物秸稈每年總產(chǎn)量超過8億噸，有1/3沒有被資源化利用而被就地焚燒，不但造成資源浪費，還造成環(huán)境的嚴(yán)重污染。因此，研究如何消除農(nóng)作物秸稈就地焚燒現(xiàn)象，并提出農(nóng)作物秸稈合理利用的對策十分必要。
1、秸稈利用及就地焚燒現(xiàn)狀
1.1基本概念
1 1 1生物質(zhì)和生物質(zhì)能
廣義的生物質(zhì)是指一切有生命的、可以生長的有機(jī)體及其產(chǎn)生的廢棄物。組成生物質(zhì)最重要的元素為碳和氫，碳和氫可以與氧氣發(fā)生劇烈氧化還原反應(yīng)，同時釋放出大量熱。因此，所有生物質(zhì)都含有一定的能量，稱為生物質(zhì)能。生物體是通過光合作用，直接或間接地將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，并儲存于生物質(zhì)中。生物質(zhì)能來源于太陽能，是太陽能的一種表現(xiàn)形態(tài)。生物質(zhì)能可以轉(zhuǎn)化為固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)燃料，是一種可再生能源，同時也是唯一可再生的碳源。
光合作用：6CO2+6H2O=C6H1206+602
1 1 2農(nóng)作物秸稈
農(nóng)作物秸稈是指去除籽果實的農(nóng)作物莖、葉、稈及根等部分，包括各種糧食作物、經(jīng)濟(jì)作物、油料作物和纖維類作物的秸稈，如玉米秸稈、高粱秸稈、小麥秸稈、水稻秸稈、豆類作物秸稈和棉麻稈等。農(nóng)作物秸稈屬于生物質(zhì)。農(nóng)作物秸稈中蘊(yùn)含生物質(zhì)能。
1.2農(nóng)作物秸稈總量及分布
根據(jù)農(nóng)業(yè)部組織的全國秸稈資源調(diào)查結(jié)果，目前我國農(nóng)作物秸稈理論資源量為8.2億噸，秸稈可收集資源量為6.87億噸。我國農(nóng)作物秸稈產(chǎn)量按照人口增長趨勢，將在2030年左右逐步增加到最高水平，達(dá)到10億噸。
我國的農(nóng)作物秸稈主要集中分布在河北、內(nèi)蒙古、遼寧、吉林、黑龍江、江蘇、河南、山東、湖北、湖南、江西、安徽、四川、云南等糧食主產(chǎn)區(qū)�？紤]到收集成本．人均秸稈資源量高的省份依次為吉林、黑龍江、內(nèi)蒙古、新疆、遼寧、山東、寧夏、河南、河北等省。
1.3秸稈利用現(xiàn)狀及剩余秸稈量估算
目前秸稈的用途主要是作為肥料還田，作為飼料喂豬喂牛，作為燃料用于炊事和取暖，以及少量作為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的原料。調(diào)查結(jié)果表明，在秸稈可收集資源量中，作為肥料的使用量約為1. 02億噸，占比14. 83%；作為飼料的使用量約為2.11億噸，占比30. 66%；作為燃料的使用量約為1.29億噸，占比18.75%（其中生物質(zhì)發(fā)電3000萬噸，生物質(zhì)固體成型顆粒燃料320萬噸，其余均使用低效的戶用爐灶直接燃燒使用）；作為種植食用菌基料的使用量約為1500萬噸，占比2.18%；作為造紙等工業(yè)原料的使用量約為1600萬噸，占比2.33%；秸稈廢棄及焚燒量約為2.15億噸，占比31.25%。
筆者2013年1月對河南省周口市農(nóng)戶進(jìn)行了走訪調(diào)查，同時結(jié)合之前對發(fā)展改革委能源研究所專家采訪，發(fā)現(xiàn)目前農(nóng)作物秸稈的剩余量逐年增長的主要原因有三個。一，由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中化肥、配合飼料用量的增加，導(dǎo)致用于還田和飼料的秸稈需求量減少；二，隨著農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，農(nóng)民生活水平的提高，農(nóng)村生活用能中電力、液化石油氣等化石能源用量的比例增加，導(dǎo)致用于燃料的秸稈量減少；三，隨著城市化發(fā)展，農(nóng)村常年居住人口大幅度減少，對燃料的需求也急劇下降。這些農(nóng)作物秸稈的剩余部分本來是可以作為生物質(zhì)能源來利用的，但是目前我國生物質(zhì)能源化利用市場還未完全形成，剩余秸稈還沒有被有效利用。
中國農(nóng)村大多實行一年兩季、兩年三季、甚至一年三季的種植制度。農(nóng)作物收割后，大量秸稈閑置在田間。農(nóng)民由于農(nóng)忙，沒有時間、沒有人力將秸稈打捆收集，也沒有地方放置秸稈，他們將剩余秸稈在田間就地焚燒處理，以便盡快種植下一季農(nóng)作物。對農(nóng)民而言，這是處理剩余秸稈比較經(jīng)濟(jì)、方便、有效的方式。
1.5秸稈就地焚燒的時間和空間分布
由于糧食主產(chǎn)區(qū)糧食產(chǎn)量大，秸稈產(chǎn)量也相應(yīng)大，就有更多剩余秸稈被就地焚燒，所以秸稈就地焚燒地區(qū)主要分布在糧食主產(chǎn)區(qū)，如河北、內(nèi)蒙古、遼寧、吉林、黑龍江、江蘇、河南、山東、湖北、湖南、江西、安徽、四川、云南等地。
中國面積廣大，縱跨熱帶、溫帶、寒帶，所以糧食播種與收割季節(jié)也不相同。圖2為中國四季農(nóng)作物秸稈焚燒遙感圖，深色部分為秸稈焚燒區(qū)域。圖中顯示，夏季和秋季，長江中下游平原以及華北平原秸稈焚燒現(xiàn)象十分嚴(yán)重。而春季和冬季，則以較南端地區(qū)為首要焚燒地區(qū)。中國大部分地區(qū)實行一年兩季耕作制度，小麥在夏季收獲后必須立即種植秋糧，收割和播種的時間僅有10 -15天，稱為“雙搶”即搶收搶種。由于沒有足夠的時間處理農(nóng)作物秸稈，就地焚燒成為農(nóng)民處理秸稈的首選，無論秸稈焚燒的區(qū)域范圍、還是焚燒強(qiáng)度，均遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他季節(jié)。
1.6秸稈就地焚燒的危害
秸稈就地焚燒對環(huán)境危害極大。這些物質(zhì)在空氣中形成了氣溶膠，處于介穩(wěn)狀態(tài)。當(dāng)空氣濕度較大時，焚燒產(chǎn)生的微小顆粒物很容易和空氣中的水汽凝結(jié)形成霧氣，此時霧氣液滴是固液兩相混合物，呈灰白色，即為結(jié)合形成的霧霾。霧霾中液滴濃度小于霧，液滴比重也小于霧，因此可以將秸稈焚燒產(chǎn)生的微小顆粒物帶到更高的空間高度和更為廣泛的區(qū)域，也大大延長了顆粒物的沉降時間。霧霾產(chǎn)生的原因很多，農(nóng)作物就地焚燒即為其中之一，雖然總量不大，但是秸稈就地焚燒的時間和空間分布比較集中，燃燒不充分產(chǎn)生的大量粉塵分散在空氣中，成為氣溶膠，難以散去。所以秸稈就地焚燒在特定的區(qū)域和特定的時間段內(nèi)，將對霧霾的產(chǎn)生起到顯著的作用。
檢測數(shù)據(jù)表明，就地焚燒秸稈時，大氣中二氧化硫、氮氧化物、可吸入顆粒物3項污染指數(shù)達(dá)到高峰值，其中二氧化硫的濃度比平時高出1倍，二氧化氮、可吸入顆粒物的濃度比平時高出3倍。當(dāng)可吸入顆粒物濃度達(dá)到一定程度時，對人的眼睛、鼻子和咽喉含有黏膜的部分刺激較大，輕則造成咳嗽、胸悶、流淚，嚴(yán)重時可能導(dǎo)致支氣管炎發(fā)生。
秸稈就地焚燒不僅污染了環(huán)境，而且還嚴(yán)重地浪費了資源，我國每年有超過三分之一的可收集秸稈被廢棄及焚燒。這些秸稈的有效利用，不僅需要當(dāng)?shù)卣雠_相應(yīng)政策，而且還需要一個與之配套的生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
2、秸稈就地焚燒治理對策
2.1對策設(shè)計思路
目前，各地政府對秸稈焚燒主要采取的策略主要是“堵”，頒布禁令，禁止就地焚燒秸稈，但這種做法不能從跟本上解決問題，因為剩余秸稈依然無法得到妥善處理，除了就地焚燒，農(nóng)民沒有更好的處置剩余秸稈的利用途徑。所以我們設(shè)計對策的思路主要是“疏”，即以政策引導(dǎo)，開創(chuàng)秸稈回收利用市場，引導(dǎo)農(nóng)民把剩余秸稈賣給企業(yè)，讓企業(yè)加工轉(zhuǎn)變?yōu)?ldquo;可再生能源資源”，再由政府出臺相應(yīng)的財稅政策予以支持，形成秸稈高值化加工和利用產(chǎn)業(yè)鏈，使“廢棄物”變?yōu)?ldquo;資源”、“高值商品”。其結(jié)果是一種“疏”、“堵”結(jié)合的政策，力求從根本上減少和杜絕秸稈就地焚燒現(xiàn)象。
2.2生物質(zhì)固體成型顆粒燃料技術(shù)路線
生物質(zhì)固體成型顆粒燃料是利用木質(zhì)素充當(dāng)粘合劑，在一定溫度和壓力作用下，將松散的秸稈、樹枝和木屑等農(nóng)林廢棄物擠壓成的固定形狀燃料。
生物質(zhì)固體成型顆粒燃料具有原料量大、適用范圍廣、規(guī)模適應(yīng)性強(qiáng)、易于運(yùn)輸和存儲等特點，可以明顯提高單位體積能量密度和燃燒效率，易于實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化和規(guī)模使用，大大提高農(nóng)林廢棄物的熱效率，是一種低投資、低成本的生物質(zhì)能利用方式。
傳統(tǒng)的薪柴爐灶熱效率一般在5%～8%，經(jīng)過技術(shù)改造的省柴節(jié)煤灶的實際使用熱效率也只能達(dá)到15%，而使用生物質(zhì)固體成型顆粒燃料的高效爐具的熱效率可以達(dá)到60%～80%。這種燃料燃燒時黑煙少、火力旺、燃燒充分，煙氣中未燃燒充分的C顆粒和SO2、NO，等腐蝕性氣體較少，因此對爐具的腐蝕相對較小，對環(huán)境污染程度較輕。
生物質(zhì)固體成型顆粒燃料符合我國農(nóng)業(yè)資源特點，相應(yīng)的設(shè)備和工程建設(shè)已經(jīng)不存在技術(shù)障礙。而且這項技術(shù)已有了一定程度的市場化應(yīng)用，具備了產(chǎn)業(yè)化條件，并具有潛在的足夠大的應(yīng)用市場，生物質(zhì)固體成型顆粒燃料將是利用剩余秸稈的有效方式。
2.3具體建議
針對目前中國農(nóng)村秸稈就地焚燒現(xiàn)象嚴(yán)重，同時在企業(yè)中存在大量污染物排放較高的燃煤鍋爐，造成大氣污染日益嚴(yán)重的現(xiàn)狀，我們建議：
1)政府制定更為嚴(yán)格的大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)并加強(qiáng)監(jiān)管和處罰力度；
2)政府在農(nóng)村地區(qū)加強(qiáng)對禁止就地焚燒秸稈的宣傳力度；
3)政府出臺鼓勵和支持秸稈能源化利用及其產(chǎn)業(yè)發(fā)展的財稅政策；
4)政府對進(jìn)行鍋爐改造的企業(yè)給予一定的資金支持和稅收優(yōu)惠。
2.4對策建議的可行性分析
2 4 1技術(shù)可行性
現(xiàn)在生物質(zhì)能固體成型顆粒燃料的生產(chǎn)設(shè)備，如壓塊機(jī)、粉碎機(jī)、鍋爐等，已有成熟的技術(shù)，并投入了實際使用。相應(yīng)的技術(shù)體系、產(chǎn)業(yè)模式也都趨于完善。
2 4 2經(jīng)濟(jì)可行性
我們分別從對策建議所涉及的農(nóng)民、企業(yè)和政府等利益相關(guān)方，以及從普通公眾的角度進(jìn)行分析，分析各利益相關(guān)方是否能夠受益，當(dāng)各方均能受益時，則認(rèn)為對策建議可行。
1)對于農(nóng)民。我們在河北省固安縣3個村對農(nóng)民家庭進(jìn)行走訪，并做了問卷調(diào)查（農(nóng)村秸稈資源問卷調(diào)查表見附錄）。由于農(nóng)村青壯年人員普遍外出打工，只剩下老人和小孩在家，導(dǎo)致當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶普遍勞力不足。由于秸稈歷來被認(rèn)為是極少有利用價值的廢棄物，所以就地焚燒這種最為簡單的處理秸稈的方式，成為當(dāng)?shù)剞r(nóng)民的首選。調(diào)查中我們了解到，如果有人收購秸稈，當(dāng)?shù)剞r(nóng)民是愿意出售的。例如，這幾個村農(nóng)民生活水平較為貧困，農(nóng)民愿意以一噸100元的價格（在全國屬于較低價格）出售秸稈。因此保守估計，如果全國范圍每年2. 15億噸剩余秸稈全部得到回收，就有215億元轉(zhuǎn)化為農(nóng)民收入，這將大大增加全國農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)收入。同時在此過程中還會產(chǎn)生一些為企業(yè)收購秸稈的中間人。一噸秸稈的收集、運(yùn)輸、儲存等環(huán)節(jié)大約需要一個勞動力工作兩天，按每個全職勞動力每年工作200天計，2. 15億噸秸稈利用過程的初級環(huán)節(jié)就將為農(nóng)村增加約200萬個工作崗位。這些工作使農(nóng)民無需到外地打工，做到“離土不離鄉(xiāng)”，勢必會受到農(nóng)民的歡迎；
2)對于企業(yè)。在出臺更為嚴(yán)格的環(huán)保指標(biāo)后，仍然堅持使用燃煤的企業(yè)將會比使用秸稈燃料的企業(yè)花費更大的成本來達(dá)到環(huán)保指標(biāo)。此外，使用燃煤而不對煙氣排放系統(tǒng)進(jìn)行改造，還可能增加企業(yè)運(yùn)行的社會成本，甚至影響企業(yè)的正常經(jīng)營。如處在華中地區(qū)的鄭州某洗浴中心，原先用煤燒熱水，排放大量濃煙和粉塵，影響附近居民的生活環(huán)境，居民經(jīng)常向環(huán)保部門投訴，致使洗浴中心不時遭到有關(guān)部門的處罰和查封。更換了生物質(zhì)燃料鍋爐后，污染物排放達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)，再沒有居民投訴，從而使洗浴中心可以正常營業(yè)，生意興隆，實現(xiàn)了環(huán)境保護(hù)和自身利益的雙贏。目前我國大氣環(huán)境污染較為嚴(yán)重，可以預(yù)見政府將會出臺更為嚴(yán)格的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，同時也將加大對污染物排放的監(jiān)管力度，使用高污染燃料的企業(yè)必將會付出較高的代價，這是一個不可回避的問題。燃煤企業(yè)在環(huán)保改造時也可以選擇使用清潔的天然氣，但由于天然氣鍋爐的運(yùn)行成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于秸稈燃料，因此，從長遠(yuǎn)看，使用秸稈燃料替代燃煤，是目前燃煤企業(yè)環(huán)保改造時一個更為經(jīng)濟(jì)的明智選擇。燃煤鍋爐和生物質(zhì)成型顆粒燃料鍋爐投資和運(yùn)行效果對比。
對于生產(chǎn)秸稈固體成型顆粒燃料的企業(yè)，其經(jīng)濟(jì)效益將在秸稈固體成型顆粒燃料擁有龐大市場后得到極大改善。以山東省某一秸稈成型顆粒燃料企業(yè)項目為例，此項目年產(chǎn)2000噸秸稈成型顆粒燃料，建設(shè)項目投資總額為150萬元，設(shè)備折舊時間為10年。企業(yè)以200元成本（包括收集和運(yùn)輸成本）從當(dāng)?shù)剞r(nóng)民手中收集秸稈，加上水電、場地、人工、包裝、銷售及其他費用，每噸成本約為345元。市場銷售價為450元每噸，毛利潤約為105元每噸，企業(yè)只需約7-8年即可收回成本。可見，在秸稈市場得到完全開發(fā)后，秸稈固體成型顆粒燃料的工廠將增多，技術(shù)也會逐漸發(fā)展，設(shè)備成本會降低，其經(jīng)濟(jì)前景會越來越好；
3)對于當(dāng)?shù)卣�。實行這項政策可以改善當(dāng)?shù)丨h(huán)境，其生態(tài)環(huán)保效益不可小覷，并且還可節(jié)省化石能源，同時可以增加就業(yè)率。由于該政策將使廣大人民群眾受益，自然會產(chǎn)生良好的社會反響，從而提高政府聲譽(yù)，成為當(dāng)?shù)卣囊豁椫匾儯?br />
4)對于廣大的公眾來說，企業(yè)減少燃煤而改用生物質(zhì)能源，最明顯的結(jié)果是煙塵、霧霾的減少，從而改善環(huán)境，因此也必將得到民眾的贊同。
總的來說，在有大量剩余秸稈資源、擁有較成熟的處理技術(shù)、以及利益相關(guān)方和公眾支持的地區(qū)，考慮經(jīng)濟(jì)和環(huán)境兩方面的效益，這種剩余秸稈治理方案是可行的。
3、結(jié)論與預(yù)期效果
綜上所述，秸稈就地焚燒不但對空氣質(zhì)量和人們身心健康造成較大影響，也造成資源的嚴(yán)重浪費。為解決此問題，要從根源入手。建議：首先，當(dāng)?shù)卣芍贫ǜ鼮閲?yán)格的環(huán)保指標(biāo)，加強(qiáng)對污染物排放的監(jiān)管力度，促使使用高污染鍋爐的企業(yè)進(jìn)行技術(shù)改造，減少大氣污染物排放，同時在農(nóng)村加強(qiáng)就地焚燒秸稈危害性的宣傳力度。其次，對從事秸稈能源化利用產(chǎn)品生產(chǎn)的企業(yè)予以財稅政策鼓勵，引導(dǎo)企業(yè)增加農(nóng)村剩余秸稈的收購量，為農(nóng)民增加收入；最后，給予企業(yè)燃煤鍋爐改造提供一定的財政資金支持和政策優(yōu)惠，為秸稈能源化產(chǎn)品開辟市場，形成秸稈能源化利用產(chǎn)業(yè)。
本對策方案標(biāo)本兼治，因而是可行和有效的。將秸稈加工成固體成型顆粒燃料可使多方受益，既從根源上杜絕了秸稈就地焚燒，減少了環(huán)境污染的危害，又使原本被廢棄的秸稈成為具有經(jīng)濟(jì)價值的資源，最大限度地利用了秸稈這種生物質(zhì)能源。企業(yè)經(jīng)濟(jì)上獲得效益，政府則創(chuàng)造了就業(yè)機(jī)會且改善了環(huán)境，農(nóng)民也增加了收入。同時煤炭使用的減少將有利于改變我國以煤為主的能源結(jié)構(gòu)。
該對策建議實施后，我國秸稈剩余資源將得到充分利用，提高資源使用效率，增加農(nóng)民收入和就業(yè)機(jī)會，推動企業(yè)革新，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)和市場良好發(fā)展；同時，還能減少污染煙塵排放，改善環(huán)境，提高人民健康水平和生活質(zhì)量，最終形成對環(huán)境友好、可持續(xù)發(fā)展的良性產(chǎn)業(yè)鏈，使鏈條中的各方實現(xiàn)共贏，協(xié)同發(fā)展。
建議各地政府抓住目前社會各方面高度關(guān)注環(huán)境保護(hù)和新能源利用的有利時機(jī)，盡快開展相關(guān)工作，切實解決秸稈焚燒問題。
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