秸秆能源

中国政府一直支持改炉灶，曾研制出大量适合农村的先进灶型，被发展中国家公认为领先水平，从中国引进技术和炉灶产品。

2010年5月11日，国务院以国办发（2010）33号文件转发环保部、发改委、科技部、财政部等9部委《关于推进大气污染联防联控工作改善区域空气质量的指导意见》在“防控重点”中指出，重点解决SO2、NOX、颗粒物、挥发性有机物等污染。技术措施中涉及炉灶的有：禁止含硫量>0.5%的煤直接烧用、推广生物质成型燃料技术、鼓励采用节能炉灶，逐步淘汰传统的高污染炉灶；加强洁净煤利用、农村生物质能开发等技术攻关。

在该文件正式发布前的5月10日，农业部部务会议就贯彻国务院会议精神，决定开展“农村炉灶的升级换代”工作。

石油价格疯涨引发的第三次能源危机爆发以来，人类把成本低、使用方便、数量巨大的最古老的生物质燃料称为继煤炭、石油、天然气之后的第四能源。全球生物质能的年产量相当于目前人类年消耗能源总量的20倍，特别是其燃烧放出的CO与其生长过程中，光合作用所吸收CO2可以持平，被视为CO2零排放。又可以再生而取之不尽、用之不竭。更让许多国家将生物质燃料作为节能减排的重要技术手段之一。目前全球有15亿人烧用柴草炉灶。5亿人用燃煤炉灶。

1952年12月5~8日，英国首都伦敦市上空大雾弥漫、无风，烟尘和SO2气体笼罩不散，空气中的SO2浓度最高达422~3822mg/m，烟尘浓度达4500 mg/m。造成比正常情况下多死亡4000人、事后2个月内又陆续早死亡8000人的严重大气环境污染。后来查明，罪魁祸首是燃煤烟气，其中炉灶烟气占60%。这就是震惊世界的伦敦烟雾事件！随后掀起了世界第一次环保浪潮，喊出了“还我蓝天”的口号！发达国家进行了大规模的改炉改灶和推广无烟燃料。历经数十年攻关未获突破后，采取“改变燃料结构”即以油、气、电代煤。淘汰了手烧炉，放弃了炉灶学的研究。

全球约有20亿人烧用固体燃料炉灶，其中靠柴草做饭取暖的人数就有15亿。其中还有2.5亿人严重缺烧而不得已乱砍滥伐破坏生态环境。现在发达国家烧炉灶的人数只占人口的5%左右，而发展中国家多达28~90%，中国就有70%的人口烧炉灶，每年要烧煤2.5亿吨、农作废物和木材剩余物约7亿吨。

要解决炉灶的节能减排，无国外经验可以借鉴。技术的开发研究就只能靠发展中国家自己。

有了一个好灶不一定就能节能减排。俗话说“三分灶七分烧”，就像一台好汽车，如果司机驾驶技术不良，就难保安全、快捷和节能减排的行驶。炉灶效果的好坏还要靠人的正确烧火来实现。

6.1 生火 燃烧是剧烈的氧化反应，必需燃料、氧气和温度三大基本条件。生火主要是提供燃料燃起所必须的温度。当然不必将炉内所有的燃料都加热到着火温度，只需将挥发分点燃即可。

6.2 烧火三工序 不断加进燃料才有继续燃烧可言；从炉内排出炉渣才能为新加燃料腾出空间；撬碎大块的结焦和炉渣与漏灰，才能保持燃料层中的空气畅通，使燃烧稳定地进行。

6.3 稳定的燃料层 要保持燃料层厚度，特别是红炭层（氧化层）的厚度。才能保持燃烧工况的稳定；当然还应根据锅内需要火力的大小、烟囱抽力的变化及时、适当地进行调整。2100433B

炉灶本身结构简陋、工艺条件差、燃烧工况不稳定；而广大农村发展相对滞后、经济欠发达、农民相对贫困、交通不便、文化程度也相对较低。炉灶改革必须采用综合的、低投资、低运行费、高效益的适合国情的技术。而没有科学理论指导下的实践是盲目的实践，只有依靠科学技术才能迅速地、高效地进行炉灶改革。

5.1 分清炉灶三膛 炉膛是让燃料完全燃烧释放出热量的场所，是炉灶的心脏；风膛是炉膛下面的一截灶体，它既是灶体的支撑，又主要是进风向炉膛供氧的部位。同时又是炉膛燃烧产生灰渣的暂停处，故又被称为灰膛；炉膛口以上便是让燃烧的火焰、高温烟气在锅底上均匀分配火力并进行充分接触，让饭锅尽可能多吸收热量的地方，谓之锅膛。风膛和锅膛一般变化不大，而炉膛则随炉内热负荷的大小、燃料的种类及烟囱抽力的变化而成为改灶的关键部位。

5.2 确定炉灶的功率 饭锅的锅底就是炉灶加热的受热面，其受热量与受热面积成正比。所以要根据锅的底面积来设计炉内的热负荷；而锅底面积则可按其相似的某种或几种组合的几何图形外表面积计算公式来进行计算。

根据锅底面积就可以估算出炉灶的功率、燃料消耗量、燃烧空气需要量及不同热效率时锅内的热加工能力。

5.3 烟囱高度 炉灶从炉排下吸入助燃空气和及时排出烟气，一般炉灶都靠烟囱产生的负压（俗称抽力）来完成。烟囱抽力的大小决定于囟内外的温差（严格地说是气体的重度差）及其垂直高度。为了节能降低排烟温度，便应增加烟囱高度；而为了避免烟气对人呼吸带的空气污染也应该尽可能地升高烟囱。

空气中含 氧量随海拔高度的升高而降低，高海拔地区炉灶燃烧的空气需要量就要增加。这就要增加烟囱高度或加大进风面积（即炉排缝的总面积）。

5.4 针对燃料特性设计炉膛结构

5.4.1燃料粒度 燃料粒度越大其间隙就大，进风阻力就小；反之，进风阻力就大。而燃料层阻力是炉灶烟风系统最大的阻力。所以应相应设计好燃料层厚度和进风速度（按炉排缝进风面积进行调控），否则就不能保证适量进风。

5.4.2 挥发分 固体燃料热解释出的挥发分是一种可燃气体，应组织好燃烧。要围绕保证高温、足氧、充分混和、足够燃烧时间等完全燃烧的四大要素进行结构设计。

5.4.3 结渣性 容易结大渣的煤应设计为易出渣炉膛结构。

抓住了上述几个关键因素，就能科学地设计和快速准确地改灶。

20世纪80年代，中国大规模地改炉改灶，研发出许多经济适用的优秀灶型。按上述关键因素的变化进行放大、缩小，便可使任何灶型在任何地方推广应用。

世界卫生组织和联合国开发计划署于2004年11月14日发表联合声明称：厨房烟尘已经成为人类健康的一大祸患。每年全球发展中国家大约有160万人被厨房烟尘夺走了生命。

2008年英国《自然》杂志发表的一项研究称：抑制煤烟排放还能挽救生命。每年排放到大气中的煤烟计算出的炭黑高达800万吨，是造成全球变暖的第二大元凶，仅次于CO2。又称，仅在印度就有40多万妇女和儿童死于烟尘吸入（这种烟尘是用木柴和粪便等生物燃料进行室内烹饪造成的）。

2008年11月15日，联合国环境规划署在北京公布的题为“大气层棕色云以亚洲为重点的区域评估报告”称，在亚洲大片地区，煤烟、烟雾和有毒的化学物质的混合物遮蔽了阳光，污染了数百万人的肺，并改变着亚洲大片地区的气候模式。它还会横扫朝、韩和日本，有时云层会一直飘到美国的加利福利亚。罪魁祸首就是燃煤工厂、柴油卡车和烧柴炉灶的排放物。

4.1 SO2 生物质燃料一般不含硫，除个别品种外，可以不考虑。煤炭基本上都含硫，当炉灶燃用含硫量>0.5%的煤和生物质燃料时应当进行脱硫。

用石灰脱硫时还可同时脱氟、脱氯。

4.2 NOX 家用炉灶一般燃烧温度在1200℃以下，能避免温度型NOX，但燃料中的N要生成NOX，可将炉膛设计为两段燃烧，可减少50~70%的NOX。

4.3 颗粒物 炉灶飞灰粒度都在10μm以上，且数量少、沉降快，危害不大。唯黑烟物质粒径仅0.01~0.1μm，一旦排入大气便不会沉降，对城市造成严重污染，还漂洋过海祸及远方。

黑烟是炉灶应该消除的主要污染物。

4.4 挥发性有机物 对炉灶而言主要是固体燃料受热至160~200℃时开始，350℃以后大量释放出的挥发分，其主要成分是以甲烷为主的挥发性有机物。甲烷的温室效应潜能为CO2的21倍，应该让其在炉内完全燃烧，既节能及减排。

炉灶的节能减排分为改灶和烧火两个方面。

中国已经开发出多种固定床和流化床气化炉，以秸秆、木屑、稻壳、树枝为原料生产燃气。2006年用于木材和农副产品烘干的有800多台，村镇级秸秆气化集中供气系统近600处，年生产生物质燃气2,000万立方米。

中国政府及有关部门对生物质能源利用也极为重视，己连续在四个国家五年计划将生物质能利用技术的研究与应用列为重点科技攻关项目，开展了生物质能利用技术的研究与开发，如户用沼气池、节柴炕灶、薪炭林、大中型沼气工程、生物质压块成型、气化与气化发电、生物质液体燃料等，取得了多项优秀成果。政策方面，2005年2月28日，第十届全国人民代表大会常务委员会第十四次会议通过了《可再生能源法》，2006年1月1日起已经正式实施，并于2006年陆续出台了相应的配套措施。这表明中国政府已在法律上明确了可再生能源包括生物质能在现代能源中的地位，并在政策上给予了巨大优惠支持，因此，中国生物质能发展前景和投资前景极为广阔。

秸秆气化市场前景

秸杆资源的综合利用是兴起的一门技术。中国每年可利用秸秆约7亿吨，但其有效利用率不足50%，其余部分大多被放火焚烧付之一炬。这不仅给环境带来了极大的污染，更可惜的是浪费了宝贵的植物资源。为此，朱熔基总理多次要求科研单位要下决心解决秸秆的焚烧问题。

秸秆综合利用一直是国家积极支持的重点开发项目，享受国家多项政策扶持和税收优惠。

随着中国经济的可持续快速发展，石油、天然气、煤气等一次性资源供需缺口逐年增大,人们迫切需要一种低价、节能、安全、洁净的新型燃料进入市场。国家有关部门及科研单位一直都在积极寻找新能源。如何将低热值的秸秆资源转换成高效、洁净的生物质燃气，造福人民，被列入国家九五重点攻关项目。

秸秆气化原料来源广泛

任何生物质都可作为原料。具体包括：稻草、麦秸、棉秆、玉米秆、高梁秆、稻壳、果壳、谷糠、树枝、锯末、刨花、杂草及各种植物藤类、茎类、叶类等；制药厂、糖厂、烟厂的残渣、废弃物、一次性饭盒、泡沫、塑料袋、废纸等。

秸秆气化易于推广普及

家庭型生物质燃气秸秆气化炉灶与煤气、液化气相比，具有三大显著优势：一是价格优势，秸秆生物质气化炉灶每台售价800元，且无需配套设施，实施速度快，方便实惠，一般家庭特别是农村家庭都易于接受。而煤气、液化气等燃料价格贵且设备安装、城建等配套设备投资巨大，实施速度缓慢。　二是资源优势：制造秸秆生物质燃气原料为每年可再生资源，随处可取，原料几乎零成本。后者属一次性能源，随着资源的逐渐减少，价格将不断上升。

三是安全优势：秸秆气使用安全可靠，不存在象煤气、液化气等在储存、运输、使用条件下易爆、易泄漏等危险。以上优势将确定生物质燃气秸秆气化炉灶在农村市场上的霸主地位，极易推广普及。

秸秆气化制气技术先进 市场前景可观

生物质燃气秸秆气化炉灶制气技术科学，处国内领先水平。该产品市场需求量大，投资利润丰厚。投资者不仅可生产家庭型、多功能型秸秆生物质气化炉灶供应家庭、小型宾馆、饭店、单位食堂使用，还可建秸秆生物质气化站，组织成百上千户居民集中供气。与此同时，还可利用该项技术制造生物质燃气――柴油发电机组，建立中小型发电站。据经济专家估计：秸秆生物质燃气的产业前景在未来30年内将达2000亿元，它必将成为投资创业的新热点，廿一世纪的黄金产业。

秸秆气化生产条件

投资生物质燃气秸秆气化炉灶项目的规模可大可小，生产多功能家用秸秆气化炉不需特殊设备和特殊材料，具备一般机械加工能力便可。以建年产1000台的小厂为例，具体生产条件如下：

⒈生产场地：厂房及库房80－150平方米（普通厂房即可）。

⒉设 备：小型电焊、钣金工具等，设备总投资5000元左右，若大规模生产、部分设备可外协（具备机加工或钣金加工能力的企业生产该高科技产品无需设备投资）。

⒊主要原材料：普通钢板、管接头、开关、阀门、风机、铸件等

⒋原材料费用：根据规格可分为大型、中型和小型等多种型号，其原材料成本为：

小 型：210元/套左右

中 型：360元/套左右

大 型：450元/套左右

供暖装置：以供暖面积40-80平方米计算，成本约120-200元/套

⒌流动资金：1－2万元。

⒍工厂人员配置：工人6名，技术人员及管理人员2－3名。

⒎建厂周期10～15天，对水电无特殊要求。

秸秆气化技术原理

秸秆在一定温度及隔绝空气条件下可产生可燃气体，本秸秆气化炉的温度靠点燃秸秆自身燃烧得到，但又不能充分燃烧，也就是说，本炉是靠不完全燃烧产生可燃气体的，因此，不仅要确保炉内火不灭，同时也要确保不能产生明火。本秸秆气化炉设计科学合理，燃烧时，产生的燃气通过燃气管进入净化器内，燃气经净化器内的水净化后，减少了大量烟尘，燃气清洁卫生。2100433B

据报道，中国能源专家对本世纪上半叶中国植物生物质能源的发展进行了3个阶段的科学预测：

秸秆气化第一阶段（2001-2010）

植物生物质能源的生产能基本得到满足，基本解决中国农村生活用能，生态环境的破坏能得到有效地控制，基本遏制因直接燃烧植物生物质和废弃植物生物质而引起的生态环境恶化的趋势；

秸秆气化第二阶段：（2011-2030）

中国农村植物生物质能源综合建设达到社会化，农用植物生物质能方式多维、多元化，生产，生活用能得到满足，植物生物质绿色能源转化技术得到普遍推广和应用，我用生态环境建设开始走上良性循环的轨道；

秸秆气化第三阶段：（2031-2050）

建立起中国多能互补，结构合理，安全可靠的植物生物质能源生产供应体系，并形成规模，乡镇企业因能源高效化，农民因能源优质化。基本建立起适应可持续发展的良性循环的生态环境系统工程，增强中国植物生物质能源综合建设的可持续发展能力。

中国著名科学家，中科院院士朱清时教授讲，中国能源战略迫切需要研究用非粮食类生物质作原料生产液体类，气体类燃料。开发出拥有自主知织产权和具有推广价值的实用技术，保障中国植物生物质能源的安全开发利用和经济昌盛繁荣。

4、秸秆燃气从那里来？

农民使用秸秆燃气可以从以下两个方面，第一，靠秸秆气化工程集中供气获得。第二，可以利用生物质自己生产。

秸秆气化工程，一般为国家，集体个人三方投资共建，一个村（指农户居住集中的村）的气化工程大约需50-80万，在中国大约有200多个村级秸秆气化工程。

农民自产自用的秸秆燃气，主要靠家用制气炉进行生物质转化，投资不大，小则300余元，多则700余元。

5、秸秆燃气生产技术原理？

植物生物质（包括据木、木柴，野草，松针树叶，作物秸秆，牛羊畜粪，食用菌渣）中的碳元素质量分数约为40%，其次为氢、氮、氧、镁、硅、磷、钾、钙等元素。植物秸秆的有机成分以纤维素，半纤维素为主，质量分数为50%。这些生物质原料，在缺氧条件下加热，使之发生复杂的热化学反应的能量转化过程。此过程实质是植质中的碳、氢、氧等元素的原子，在反应条件下按照化学键的成键原理，变成一氧化碳、甲烷、氢气等，可燃性气体的分子。这样植物生物质中的大部分能量就转移到这些气体中。基本反应包括：

C O2=CO2 2C O2=2CO

2H2O C=CO2 2H2 CO O2=2CO2

H2O CO=CO2 H2 CO2 C=2CO

CH4 CO2=2CO 2H2 C 2H2=CH4

CO 3H2=CH4 H2O 2H2 O2=2H2O

上述生物质的气化过程的实现是通过气化反应装置（即制气炉）完成的。

6、秸秆燃气生产的工作原理？

制气炉具有生物质原料造气，燃气净化，自动分离的功能。当燃料投入炉膛内燃烧产生大量CO和H2时，燃气自动导入分离系统执行脱焦油、脱烟尘，脱水蒸气的净化程序，从而产生优质燃气，燃气通过管道输送到燃气灶、点燃（亦可电子打火）使用。

7、气化炉的分类有哪些？

秸秆气化炉，亦称生物质气化炉，制气炉，燃气发生装置等，在气化炉当中，分直燃（半气化）式和导气（制气）式气化炉。其中导气式气化炉中又分上吸式、下吸式、流化床气化炉。直燃式与导气式气化炉在广告词中，不少读者极易被误导。直燃式气化炉是适用二次进风产生二气化燃烧，而导气式气化炉是运用热化学反应原理产生可燃气体燃烧。

8、秸秆燃气生产技术发展方向？

用生物质替代煤，天然气和重油等化石燃料来制备合成为甲醇，汽油，或柴油等液体燃料而用于交通工具，这样即可以满足人类对液体燃料日益增长的需求，同时又可有效减轻由于大量使用化石燃料给环境带来的污染。

中国农作物秸秆年产量约为7亿t左右，列世界之首。每年收获的秸秆除去用于造纸的2800万吨秸秆和作为饲料或饲料原料的2.13亿t秸秆，造肥还田及收集损失的1.089亿t，可作为能源加以利用的秸秆总量为3.761亿t(见表1)。尽管中国秸秆资源丰富，但由于人口众多，人均占量相对于发达国家较少，还不到0.6t/(人·a)。中国的农村主要有水稻秸秆、小麦秸秆、玉米秸秆，其中玉米秸秆占36.7%，稻草秸秆占27.5%，小麦秸秆占15.2%。其粮食作物秸秆占了总量的90.5%。50%以上的秸秆资源集中在四川、河南、山东、河北、江苏、湖南、湖北、浙江等9省，西北地区和其它省份秸秆资源分布量较少。稻草主要在长江以南的诸多省份，而小麦和玉米秸秆分布在黄河与长江流域之间，以及黑龙江和吉林等省份。