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    以秸稈為原料生產沼氣，原料來源充足、分布廣泛，不受時間和空間限制，不產生沼液、焦油、廢水和廢氣等污染物，可實現秸稈的完全生態循環和高效利用。它不僅可以解決我國大量秸稈的環境污染問題，還可為我國的沼氣生產開辟新的大宗原料來源，為在更大規模和更大范圍推廣沼氣提供原料保障，為正在深入發展的社會主義新農村建設服務，具有十分廣闊的推廣應用前景。 

    發展秸稈沼氣：必要性與優勢 

    大量廢棄秸稈導致日益嚴重的環境污染問題，迫切需要尋求新的出路。我國是世界上最大的農業生產國，種植業在農業生產中占據著十分重要的位置。種植業每年產生各類作物秸稈約7億噸，其中有約50%未得到有效的處理和利用。這不但浪費了資源，而且由于大量秸稈的露天焚燒，導致嚴重的大氣污染，并引發火災和影響高速公路與民航的運行安全。秸稈的處理與利用是我國農村面臨的主要的資源環境問題之一，因此迫切需要尋找新的利用途徑。為此2007年，農業部把秸稈沼氣生產技術列為我國農業和農村“十大節能減排技術”之首。 

    農村沼氣生產遇到原料供給瓶頸，需要開辟利用秸稈資源。在農村沼氣方面，目前全國已建成戶用沼氣池2200多萬口，建成畜禽養殖場大中型沼氣工程2000多處，年產沼氣70多億立方米。計劃到2010年，全國建設戶用沼氣4000萬戶，到2015年達6000萬戶。目前我國沼氣生產主要利用的是畜禽糞便，但畜禽糞便無法、也不足以保證原料的供給和上述目標的實現。首先，養殖場呈“點”分布，而用戶呈“面”分布，在沒有養殖場的地方，就沒有了原料來源，也就無法生產沼氣。其次，可收集的畜禽糞便的產量不足以生產如此巨大數量的沼氣。而秸稈分布在我國廣大的種植區域，呈“面”分布，來源廣泛，數量巨大，不存在原料來源問題，可就地獲得、就地建廠和就地服務于民。因此，在我國廣大的農村大規模推廣沼氣，實現沼氣生產目標，就必須開辟和利用秸稈資源。 

    現有技術存在不足，需要研發新的秸稈能源轉化技術。目前，秸稈在農村能源方面的應用主要有直接燃燒、致密成型燃料、熱解氣化、燃燒發電、生產燃料乙醇等。其中，秸稈致密成型燃料和熱解氣化技術（也就是通常所說的“氣化”）在我國推廣較普遍，是目前秸稈能源化利用的主要途徑，其他技術尚未在農村推廣應用。秸稈致密成型燃料易于儲存和運輸，可以取代煤、燃氣等作為民用燃料進行炊事、取暖等，也可用于供熱、發電等，是解決秸稈資源浪費和污染的一項重要技術手段。對秸稈熱解氣化技術，我國從1990年初就已開始大力推廣，并已有大規模的應用。但在推廣過程中發現許多問題，如需在高溫下進行，投入能量大，能效比低；產生焦油，二次污染嚴重；產生的可燃氣熱值低，可利用效率低；投資較大、管理和運行費用高等。因此近年來，各地已陸續限制該技術的推廣。可見，現有技術不是本身存在問題，就是處理能力有限，不足以用于消化如此數量的秸稈。因此研究和開發新的、更好的秸稈能源轉化技術，就成為迫切需求。 

    與其他原料相比，秸稈沼氣技術具有許多優點。與常用的生產原料——畜禽糞便相比。①秸稈分布廣泛，原料充足，可徹底解決沼氣生產原料問題。②秸稈含水率低，產生的沼渣呈固態，可直接作為有機肥料使用。沼液可用于下個批次發酵料的水分調節，完全沒有沼液的排放，是符合循環經濟要求的清潔生產過程。而畜禽糞便含水率高，產生的沼渣、沼液難以處理和利用，常未經處理就排放了，對環境造成二次污染，因而不能從根本上解決環境污染問題。③秸稈可長期貯存，運輸方便，價格較便宜。而畜禽糞便不便于、也不能長期存放，運輸不方便。 [NextPage]

    與熱解氣化技術相比。①秸稈沼氣技術是生物學過程，反應條件溫和，可在常溫下發酵，最高發酵溫度也不會超過55℃。能源投入產出效益高，便于生產管理，更適于實際生產應用。而熱解氣化是一個熱化學反應過程，至少需要在400℃以上溫度進行，高溫投入能量大，能效比低，也不容易控制和進行管理，在農村應用難度較大。②秸稈沼氣是環境友好的清潔生產過程。秸稈沼氣的產物是清潔能源——沼氣和有機肥料，不產生任何有害副產品（如熱解氣化產生的焦油等），可實現廢棄物的零排放。③秸稈沼氣技術是資源高效利用技術。通過秸稈沼氣可獲得可再生能源——沼氣，產生的沼渣可用來生產有機肥料，從而實現秸稈的完全資源化轉化和資源的高效利用。④秸稈沼氣產生的沼氣熱值高、品位好。熱解氣化產生的可燃氣熱值只有沼氣熱值的50%~60%，且品位低，貯存、輸送效率低，不便于使用。 

    因此，利用秸稈為原料生產沼氣是實現秸稈高效、清潔利用的有效途徑。 

    秸稈沼氣生產關鍵技術 

    秸稈沼氣技術就是我們通常所說的厭氧發酵技術。厭氧發酵生產沼氣技術已被廣泛地用于人畜糞便、食品廢物和有機生活垃圾等的處理和能源化轉化。但是，由于秸稈的木質纖維素含量高、消化率低、產氣量少，因此秸稈常作為人畜糞便厭氧發酵的配料使用，在以秸稈為主原料生產沼氣方面的研究一直很少。由于秸稈的物料特性與常規物料（如畜禽糞便）有明顯的不同，因此要投入實際生產，還有一些關鍵技術問題需要解決。這些關鍵技術包括： 

    簡單、快速、高效的秸稈化學預處理技術。秸稈的木質纖維素含量較高，不易被厭氧菌消化，厭氧發酵產氣量低、經濟效益差，這是導致秸稈不能夠被大規模用于沼氣生產的主要原因。解決的方法就是在厭氧發酵前，對秸稈進行物理、化學或生物預處理，預先把秸稈轉化成易于消化的“食料”，來提高秸稈的生物消化性能、產氣率和經濟性。常溫、固態氫氧化鈉化學預處理技術，可使秸稈的產氣量提高50%~120%以上，使秸稈的產氣率超過牛糞的產氣率。固態化學預處理不產生任何廢液，沒有任何環境問題，在常溫下進行，處理方法簡單，處理成本低。為以秸稈為原料規模化生產沼氣提供了前提。 

    適合秸稈物料特性的高效厭氧發酵反應器。秸稈的密度小、體積大、且不具有流動性，無法連續進料、出料和進行連續的厭氧發酵。因此，現有用于畜禽糞便生產沼氣的反應器都無法直接用于秸稈的沼氣生產。針對秸稈的物料特性，創新性地設計出了秸稈厭氧發酵專用臥式反應器。該反應器采用臥式布置，帶有強化攪拌裝置，可大大提高發酵料與微生物之間的傳熱、傳質效果，顯著提高發酵效率；采用批式厭氧消化，進料、出料完全機械化，自動化程度高。 

    秸稈發酵工藝及參數優化。由于秸稈的物理化學性質及其生物降解特性的不同，秸稈厭氧消化和一般物料（如畜禽糞便等）的厭氧消化工藝和參數有很大的不同。通過多年的試驗研究，確定了秸稈厭氧消化工藝和主要參數，包括為改善秸稈的可生物消化性能增加的化學預處理過程；由于進料、出料困難，采用批式或半連續進料、出料，發酵工藝相應地采用批式或半連續方式； 確定了秸稈的消化時間和有機負荷率低等。 

    工程應用 

    在農業部可再生能源處的支持下，利用北京化工大學研究出的秸稈化學預處理技術、專用高效反應器技術和消化工藝， 2001年在山東省泰安市建成了我國第一個完全以秸稈為原料的厭氧消化生產沼氣的集中供氣示范項目。該項目發酵罐總容積500m3 ， 年可消化玉米秸稈190噸，生產沼氣4.8萬m3，生產有機肥料190噸，可為全村160戶農戶提供生活用能。經過3年多的實際運行，證明完全滿足實際生產的需要，并通過了農業部組織的驗收。2006年，農業部又支持在黑龍江農墾海林農場建設了一個3000m3的以稻草和麥秸為原料的秸稈沼氣工程。2007年，北京市又利用該技術在順義區建成了一個1000m3的以玉米秸稈為原料的集中供氣工程，可為300戶的村莊提供生活用能。