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農民黃老三

中國五大發展理念中突出了綠色理念,農村沼氣利用也是農村綠色發展的突破口.能源和環境問題已成為國際性熱點問題,引起人們的廣泛關注.沼氣是各種有機物質,在隔絕空氣（還原條件）,並在適宜的溫度和pH值下,經過微生物的發酵作用產生的一種可燃燒氣體.沼氣屬於二次能源,並且是可再生能源[1].

1沼氣利用現狀

周鵬等[2]在對三峽庫區奉節縣的沼氣應用調研中發現,沼氣在農村的利用情況和普及率都不太樂觀,農村沼氣使用者戶數僅佔農村總戶數的22.4%,且在這些沼氣建設的農戶中,達到了適宜建設的只有32.28%.柳樹國等[3]在對騰衝縣的調研中發現,截至2013年底,農村的沼氣池只有20%～30%在正常使用,其他的沼氣池均處於閒置或荒廢狀態.龍宗權[4]在貴州省納雍縣的調研中發現,農民對沼氣的綜合利用很不到位.陳超等[5]在保山市隆陽區荒田村的調研中發現,農戶沼氣池建成後,只有30%的沼氣池在正常使用,斷斷續續使用的佔5%,從未使用的佔65%.陝西日報記者在2015年的下鄉統計調查中發現,延安志丹縣11個村戶的沼氣有效利用率僅為28%.

從查閱的文獻和報紙的資料綜合看來,農村沼氣正常使用的使用率大多為30%～40%,半停半用的佔到20%～25%,其餘的是自沼氣池建成後就幾乎沒有用過,許多農戶已將沼氣輸氣管和灶具收放起來,毫無使用之意.

然而沼氣作為一種清潔能源,建一個8～10立方米的農村戶用沼氣池,一年可相應減排二氧化碳1.5噸.以1700多萬口戶用利用沼氣池為例,年產沼氣約65億立方米,全國每年可減排二氧化碳2165萬噸.應推廣其使用及相關的沼氣池建設.原因如下：一是可充分利用沼氣,代替進口能源,可以減輕對國外能源的依存度；二是可以利用好中國的各種能源資源,而不是隻靠一種能源；三是沼氣和其他能源相比,尤其是比煤炭更清潔,利用前景更廣；四是沼氣獲取較為容易,農村家家戶戶都可以利用沼氣；五是沼氣生態迴圈系統不僅可以降低汙染,還可以聯動其他相關產業如種植業、養殖業等的發展.

2秸稈的沼氣利用

2.1 秸稈沼氣發電相關研究

中國是一個農業大國,秸稈產量居世界前列,每年農作物秸稈的產量達到7億多噸,但有相當一部分的秸稈資源沒有得到合理利用,造成了資源的極大浪費.對此,不少學者展開了秸稈發電和秸稈發酵沼氣的研究.張衛傑等[6]研究了秸稈直接燃燒發電、秸稈和煤混合燃燒發電、秸稈氣化發電三種秸稈發電方式的原理、工藝流程及應用狀況.馬永貴等[7]從生物質能發電的角度來研究了秸稈發電技術.劉小娜等[8]也對多種秸稈發電模式進行了研究,指出其優劣勢.吳楠等[9]綜合性地研究了秸稈沼氣技術的發展程序,並指出對原料的高效預處理能提高秸稈發酵沼氣的效率.項安民等[10]透過實驗對比研究得出秸稈作原料產生沼氣的優點.

2.2 秸稈產生沼氣的方法

秸稈沼氣是指利用沼氣裝置,以農作物秸稈為主要原料,在嚴格的厭氧環境和一定的溫度、水分、酸鹼度等條件下,經過微生物的厭氧發酵產生的一種可燃氣體.在用秸稈作原料進行沼氣發酵前,要先對秸稈進行預處理.預處理方法有物理法、化學法、生物法等,物理法即將秸稈進行研磨和切碎；也可以使用酸、鹼和氧化劑的處理方法,酸處理就是用酸對纖維素原料進行水解處理.鹼處理是用鹼在生化反應的條件下除去秸稈裡的木質素；生物法也是除去秸稈裡的木質素,利用的是具有生物質降解能力的好氧微生物菌群來實現的.

秸稈產生沼氣的技術可分為液態消化、固態消化和固—液兩相厭氧消化[11].液態消化發酵須將發酵原料的固體含量控制在8%左右,然後透過厭氧消化器進行發酵；固態消化是指秸稈在無流動水的條件下進行厭氧消化；固—液兩相厭氧消化是將固相和液相發酵原料分在不同區域,以使產酸相和產甲烷相分離並利用沼液迴流以實現迴圈接種[12].在秸稈發酵沼氣中,接種物量應為料液的10%～30%,過高或過低都會影響產氣量；氮碳比控制在20∶1～30∶1是最利於厭氧消化過程的,pH值控制在6.1～8.5之間,溫度控制在40℃左右.

2.3 秸稈發電

2.3.1秸稈直接燃燒發電 秸稈直接燃燒發電就是將秸稈原料送入特定的蒸汽鍋爐中,產生蒸汽驅動蒸汽輪機,從而帶動發電機發電.

2.3.2秸稈和煤混合燃燒發電 秸稈和煤混合燃燒發電一般用於燃煤電廠中,使用秸稈和燃煤進行發電主要有兩種方式,一是直接將秸稈原料送入燃煤鍋爐中,和煤共同燃燒；另一種是先將秸稈原料在氣化爐中氣化成可燃氣體,再送入燃煤鍋爐中和煤共同燃燒產生蒸汽,蒸汽驅動蒸汽輪機,帶動發電機發電.

2.3.3秸稈氣化發電 秸稈氣化發電是將秸稈在缺氧狀態下燃燒,產生化學反應,生成高品質、易輸送利用率高的可燃性氣體,將氣體淨化後供給內燃機或小型燃氣輪機,帶動發電機進行發電.

3 沼氣技術利用的政策支援情況

2016年,農業部擬會同國家發改委繼續支援規模化大型沼氣工程建設,進一步探索創新扶持政策和體制機制,使農村沼氣工程向規模發展、生態迴圈、綜合利用、智慧管理、效益拉動方向轉型升級.支援能夠有效推進農牧結合和種養迴圈、促進生態迴圈農業發展的工程專案.國家相關政策的出臺將打通包括沼氣發電在內的綠色電力上網的瓶頸,國內已生產出價效比較好的沼氣發電機組系列產品,為沼氣發電提供有力的裝置支援,沼氣的利用可推進中國綠色發展理念.

農民黃老三

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