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秸稈是小麥、水稻、玉米等農(nóng)作物收獲后的剩余物，被稱為“農(nóng)業(yè)的另一半”，據(jù)統(tǒng)計，全國秸稈每年產(chǎn)生量達(dá)8.65億噸，秸稈資源利用可變成“五料”——肥料、飼料、基料、燃料、工業(yè)原料。但每年仍有9000萬噸左右的秸稈沒有得到利用，若把這些秸稈好好加以利用，能夠很好的解決北方農(nóng)村冬季清潔供暖的問題。

北方地區(qū)供暖年消耗煤炭約4億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，其中散燒煤約2億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，主要分布在農(nóng)村地區(qū)，我國北方農(nóng)村地區(qū)清潔取暖率約31%，顆粒物、二氧化硫、氮氧化物等污染物排放嚴(yán)重，在碳達(dá)峰、碳中和背景下，需構(gòu)建農(nóng)村清潔供暖體系。秸稈捆燒技術(shù)是北方農(nóng)村清潔供暖的有效技術(shù)路徑，它是將松散的農(nóng)作物秸稈打包，采用專用鍋爐直接捆燒直燃，捆燒產(chǎn)生的熱量可以通過高效換熱技術(shù)實現(xiàn)清潔供暖，捆燒鍋爐有連續(xù)式和序批式兩種，具有原料適應(yīng)性強(qiáng)、運行成本低、操作方便等優(yōu)勢。但該技術(shù)存在秸稈捆含土量高、捆燒鍋爐熱效率低、氮氧化物和顆粒物等有害物質(zhì)排放量大、裝備水平與技術(shù)工藝不匹配等瓶頸。

秸稈捆燒技術(shù)優(yōu)勢

序批式秸稈捆燒鍋爐

針對上述問題，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)業(yè)生態(tài)與資源保護(hù)總站等單位集成創(chuàng)新了秸稈高效捆燒清潔供暖關(guān)鍵技術(shù)，圍繞秸稈除土打捆、高效低氮燃燒、顆粒物脫除等關(guān)鍵技術(shù)開展攻關(guān)，創(chuàng)新研發(fā)了秸稈捆燒清潔供暖技術(shù)裝備，并開展示范應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化推廣。

該技術(shù)的有幾大亮點：第一、針對土壤與秸稈粘附特性，提出了機(jī)械振動打破“土壤-秸稈”粘附界面的除土方法，研發(fā)懸浮振動式仿生秸稈撿拾除土技術(shù)及裝置，也就是在打捆前，采用懸浮振動式仿生撿拾裝置將秸稈中的土壤抖動分離出來，并集成壓捆、打結(jié)技術(shù)，研制出秸稈撿拾除土打捆一體化裝備，使秸稈捆中含土量降低了76.6%。解決了打捆秸稈含土量大、收儲運成本高兩大首要問題。

懸浮振動式仿生秸稈撿拾除土裝置

第二、創(chuàng)新研發(fā)秸稈高效低氮捆燒關(guān)鍵技術(shù)，顯著提升了供暖鍋爐的燃燒效率，煙氣中氮氧化物排放量減少19.5%，熱效率達(dá)82.51%，降低了氮氧化物生成與排放，環(huán)保的同時還提升了燃燒效率。第三、揭示了秸稈捆燒特性與顆粒物生成規(guī)律及路徑，發(fā)明煙氣中顆粒物減控脫除關(guān)鍵技術(shù)，使顆粒物脫除率提高41.2%，解決了顆粒物機(jī)理不清、排放高等問題。

除此之外，秸稈捆燒清潔供暖技術(shù)具有較好的環(huán)境經(jīng)濟(jì)效益，減排潛力大，據(jù)測算，該技術(shù)凈減排潛力為折合每公斤秸稈減排0.64公斤二氧化碳，而且與燃煤供暖等相比，秸稈捆燒的供暖成本低20%~30%，這是因為，一方面技術(shù)鏈條短，秸稈打捆后可直接進(jìn)入鍋爐燃燒，中間環(huán)節(jié)少，尤其是不需要復(fù)雜的預(yù)處理、嚴(yán)格的生產(chǎn)條件和系列配套設(shè)備。另一方面原料適應(yīng)性強(qiáng)，能夠適應(yīng)方捆、圓捆等各種秸稈捆，且對原料的含水率、含雜率要求不高，原料易獲取、處理成本低。

以供暖面積1萬平米，100戶為例，2噸捆燒鍋爐投資55萬元、鋪設(shè)管網(wǎng)40萬元，打捆秸稈價格200元/噸，年消耗秸稈約600 噸，按照設(shè)備設(shè)施折舊期10年，取暖季120天，每天滿功率運行10小時計，捆燒鍋爐供暖成本為19.8元/平米，明顯低于煤炭（約25.2~28元/平米）、秸稈成型燃料（壓塊25~26元/平米，顆粒28~30元/）。

秸稈高效捆燒清潔供暖關(guān)鍵技術(shù)具有操作簡便、清潔環(huán)保、運行成本低等優(yōu)點，市場競爭力較強(qiáng)，是解決北方農(nóng)村地區(qū)清潔供暖和推進(jìn)秸稈綜合利用新的技術(shù)途徑，并被中國農(nóng)學(xué)會評為2021年農(nóng)業(yè)農(nóng)村重大新技術(shù)之一。技術(shù)成果在黑龍江、遼寧、內(nèi)蒙古、河北、河南、山西等地推廣應(yīng)用，近3年推廣秸稈打捆設(shè)備、捆燒鍋爐4500余臺套，利用秸稈約207萬噸，替代標(biāo)準(zhǔn)煤約103萬噸。