關(guān)鍵詞：國內(nèi)外；農(nóng)作物秸稈；固化成型；技術(shù)研究農(nóng)作物秸稈是農(nóng)作物收獲籽實后剩余莖葉、皮殼等雜物的總稱，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程必然產(chǎn)生的副產(chǎn)品，也是農(nóng)作物生產(chǎn)系統(tǒng)中一項重要的生物資源。農(nóng)作物光合作用的產(chǎn)物有一半左右存儲于秸稈中，農(nóng)作物秸稈富含有機質(zhì)和氮、磷、鉀、鈣、鎂、硫等多種養(yǎng)分，是寶貴的可再生生物資源，也是僅次于石油、煤炭、天然氣的綠色環(huán)保能源。因此，收獲籽實是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的目的，農(nóng)作物秸稈資源的開發(fā)利用也越來越成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)不可忽視的重要內(nèi)容。
農(nóng)作物秸稈資源豐富，但它存在資源分散、形態(tài)各異、能量密度低、運輸困難、儲存不方便等缺點，這也成為制約農(nóng)作物秸稈規(guī)�；玫闹匾款i。農(nóng)作物秸稈固化成型技術(shù)是指以農(nóng)作物秸稈為主要原料，利用專用設(shè)備，使秸稈經(jīng)過干燥、切碎、混配攪拌、高溫擠壓成型等加工過程，制成固體狀秸稈飼料或燃料，達到農(nóng)作物秸稈飼料化、能源化利用的目的。農(nóng)作物秸稈固化成型技術(shù)可以對農(nóng)村大量廢棄的秸稈，以工廠化的生產(chǎn)方式進行規(guī)模化處理，使農(nóng)作物秸稈體積大幅縮小，壓縮比在1：15左右，秸稈壓塊的密度大大增加，使作為飼料的農(nóng)作物秸稈營養(yǎng)改善，作為燃料的農(nóng)作物秸稈燃燒性能增強，并且便于長途運輸和長期儲存，實現(xiàn)農(nóng)作物秸稈飼料和燃料的商品化生產(chǎn)和市場化利用。促進農(nóng)作物秸稈資源化利用技術(shù)向產(chǎn)業(yè)化方向發(fā)展，符合國家產(chǎn)業(yè)政策，是國家扶持的循環(huán)經(jīng)濟與環(huán)保項目。
一、農(nóng)作物秸稈固化成型技術(shù)的優(yōu)勢
世界范圍內(nèi)，在不同的歷史階段、不同的國家和地區(qū)，形成了各種各樣的農(nóng)作物秸稈綜合利用技術(shù)。相比較而言，農(nóng)作物秸稈固化成型技術(shù)有明顯的優(yōu)勢。
1．農(nóng)作物秸稈固化成型燃料利用技術(shù)的優(yōu)勢
(1)固化成型產(chǎn)品的密度高、體積小，提高了秸稈的燃燒性能。秸稈散狀直接燃燒的熱效率不足20%，固化成型后燃燒的熱效率則達40%以上。秸稈固化成型燃料既可作為農(nóng)村生產(chǎn)和生活能源．也可作為生物質(zhì)發(fā)電廠的燃料。
(2)固化成型技術(shù)對秸稈原材料的要求低，處理秸稈的能力強。各種各樣的秸稈都可以通過固化成型制作燃料，可以實現(xiàn)所有剩余秸稈資源的完全循環(huán)利用，能有效改善農(nóng)村生態(tài)環(huán)境，實現(xiàn)節(jié)能減排。
(3)固化成型燃料是一種取之不竭的清潔能源。秸稈燃燒的C0：、S0：、NOx及及灰塵等有害物質(zhì)的排放量與石油、煤炭相比大大減少，有利于提高大氣環(huán)境質(zhì)量，燃燒后的灰渣可作為有機肥料。
2．農(nóng)作物秸稈固化成型飼料利用技術(shù)的優(yōu)勢
(1)固化成型飼料的采食率高。高溫壓塊處理的過程中，使農(nóng)作物秸稈中的粗纖維轉(zhuǎn)化為粗蛋白質(zhì)，秸稈被熟化，有淡淡的糊香味，而且口感得到改善，牲畜愛吃，浪費少，飼料損失率低，節(jié)約了喂養(yǎng)成本。
(2)固化成型飼料營養(yǎng)豐富，報酬率高。農(nóng)作物秸稈固化成型飼料富含鈣、磷、鐵、鎂等多種礦物質(zhì)元素，還可根據(jù)牲畜生長過程不同階段的營養(yǎng)需求，加入添加劑，增加秸稈營養(yǎng)成分。固化成型過程中高溫高壓使秸稈中的木質(zhì)素和半纖維素膨化，秸稈變得松軟，容易被牲畜消化吸收，因此提高了飼料的吸收率和轉(zhuǎn)化率。
(3)固化成型飼料消毒衛(wèi)生，飼喂方便。固化成型時的高溫高壓使秸稈由生變熟，消毒殺菌，大幅減少牲畜感染病菌的可能性，減少了藥物的使用，確保食品安全。固化成型飼料只需在飼喂之前浸水泡軟，即可供牲畜食用，非常方便。
總而言之，農(nóng)作物秸稈固化成型燃料及飼料的工廠化、自動化生產(chǎn)方式，不受季節(jié)、氣候和地域的限制，最大限度地縮小秸稈體積、提高了農(nóng)作物秸稈燃燒性能和營養(yǎng)價值，降低了農(nóng)作物秸稈的儲運成本，使秸稈資源的大規(guī)模利用成為可能，并具備產(chǎn)業(yè)化及商業(yè)化發(fā)展的前景，可以產(chǎn)生良好的經(jīng)濟、生態(tài)和社會效益。農(nóng)作物秸稈固化成型產(chǎn)業(yè)運轉(zhuǎn)的高峰時節(jié)與農(nóng)忙季節(jié)恰好有一個時間差，能夠為部分農(nóng)民再就業(yè)創(chuàng)造機會。比較國內(nèi)外現(xiàn)行的農(nóng)作物秸稈資源利用方式，農(nóng)作物秸稈固化成型能源化利用技術(shù)，最有條件成為農(nóng)作物秸稈資源大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化、商品化運作的關(guān)鍵技術(shù)。
二、國內(nèi)外農(nóng)作物秸稈固化成型技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r
世界上很多發(fā)達國家農(nóng)作物秸稈固化成型燃料化利用技術(shù)的研究起步較早，從20世紀30年代就研制開發(fā)將農(nóng)作物秸稈轉(zhuǎn)化為燃料的工業(yè)化生產(chǎn)設(shè)備。經(jīng)過幾十年的努力和完善，從農(nóng)作物秸稈原料的收集、粉碎、干燥，到秸稈固化成型以后的包裝，基本實現(xiàn)機械化、自動化和專業(yè)化生產(chǎn)，技術(shù)比較成熟。
在農(nóng)作物秸稈固化成型飼料化利用技術(shù)及設(shè)備方面的研究也一樣。美國、澳大利亞、歐洲等國家和地區(qū)，從20世紀60年代開始研究和開發(fā)用農(nóng)作物秸稈制作飼料的設(shè)備，目前已經(jīng)實現(xiàn)了自動化和專業(yè)化生產(chǎn)，農(nóng)作物秸稈固化成型燃料和飼料都實現(xiàn)了工廠化生產(chǎn)和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。
1．北美洲的農(nóng)作物秸稈固化成型技術(shù) 美國從20世紀30年代開始研究農(nóng)作物秸稈固化成型燃料利用技術(shù)。主要研制了螺旋式秸稈固化成型機械設(shè)備及生物質(zhì)顆粒成型及燃燒設(shè)備，1987年建立了十幾個生物質(zhì)顆粒成型燃料廠，年生產(chǎn)能力達到十幾萬噸。美國把農(nóng)作物秸稈作為一種重要資源進行加工和出口。農(nóng)作物秸稈的田間收集、打捆、裝卸、運輸?shù)燃庸み^程基本實現(xiàn)機械化。2000年以來，美國通過了《生物質(zhì)研究法》等法律法規(guī)，以加強立法的方式發(fā)展以農(nóng)作物秸稈固化型技術(shù)為代表的生物質(zhì)能源利用技術(shù)。加拿大的生物質(zhì)固化成型技術(shù)也很普及，農(nóng)作物秸稈、木材加工過程的木屑等廢料都被加工為固化成型的顆粒燃料，用于日常生活和取暖。
2．亞洲的農(nóng)作物秸稈固化成型技術(shù) 日本農(nóng)作物秸稈固化成型技術(shù)的研究始于20世紀30年代，主要是研制機械驅(qū)動活塞式成型設(shè)備，用于農(nóng)作物秸稈、木材加工廢棄物及其他生物質(zhì)原材料的處理。1945年又推出螺桿擠壓式固化成型設(shè)備，能夠?qū)⑸镔|(zhì)材料固化成型為棒狀燃料。1983年日本從美國引進生物質(zhì)顆粒成型燃料技術(shù)，到1987年，日本已經(jīng)有十幾家企業(yè)將生物質(zhì)固化成型燃料投入產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。20世紀80年代，泰國、越南、印度、菲律賓等國家也研制出一些適合本國國情的農(nóng)作物秸稈及生物質(zhì)固化成型設(shè)備，建立了一些專業(yè)生產(chǎn)廠，形成一定的生產(chǎn)規(guī)模。
3．歐洲的農(nóng)作物秸稈固化成型技術(shù)20世紀70年代，全球范圍的能源危機導(dǎo)致石油價格上漲，歐洲一些國家開始重視農(nóng)作物秸稈固化成型技術(shù)的研究，目的是把可再生的農(nóng)作物秸稈及其他生物質(zhì)資源應(yīng)用在燃料和發(fā)電方面，成為石油和煤的替代品。荷蘭、瑞典、比利時等國成功研制出沖壓式生物質(zhì)顆粒成型機。法國、德國、意大利等國相繼建成一批生物質(zhì)顆粒成型燃料生產(chǎn)廠。
1995年前后，瑞典、丹麥、奧地利等國大力推進農(nóng)作物秸稈固化成型燃料利用技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化進程。民用鍋爐、工業(yè)鍋爐及小型熱電廠開始使用農(nóng)作物秸稈固化成型燃料，實現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，并開始向國外出口生物質(zhì)成型技術(shù)和設(shè)備。丹麥?zhǔn)紫乳_展生物質(zhì)固化成型燃料規(guī)模化利用研究工作，并成功建立第一座生物質(zhì)固化成型燃料發(fā)電廠。瑞典的人均生物質(zhì)固化成型燃料年消耗量達到160kg。整個歐洲有近百家生物質(zhì)固化成型燃料加工廠，以農(nóng)作物秸稈、木屑等為原料進行生產(chǎn)。烏克蘭生物質(zhì)能研究所開發(fā)出突破性的低能耗生物質(zhì)冷成型設(shè)備，已經(jīng)在烏克蘭國內(nèi)實現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)，取得了較好的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。2010年1月，德國與瑞典的公司合作在美國佐治亞州建成世界上最大的生物質(zhì)顆粒燃料工廠。該廠每年能夠生產(chǎn)75萬t生物質(zhì)顆粒燃料。德國、英國、意大利、荷蘭等國的常規(guī)發(fā)電廠也開始使用固體生物質(zhì)顆粒作為燃料，并逐步向純生物質(zhì)發(fā)電廠發(fā)展。
4．國內(nèi)農(nóng)作物秸稈固化成型技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r幾千年來，中國農(nóng)作物秸稈傳統(tǒng)的利用途徑是：農(nóng)作物秸稈直接燃燒作為農(nóng)家炊事燃料；農(nóng)作物秸稈飼喂家畜、墊圈造肥；農(nóng)作物秸稈焚燒還田；用農(nóng)作物秸稈建造簡易民宅。新中國成立后，開始采用新技術(shù)利用農(nóng)作物秸稈資源。先后推廣了秸稈青貯飼料、秸稈氨化、秸稈粉碎直接還田、秸稈氣化等技術(shù)。農(nóng)作物秸稈利用的方向是做肥料、飼料、燃料、工業(yè)原料和食用菌基料。
中國每年秸稈產(chǎn)量7億t左右，其資源擁有量居世界首位，有2/3基本實現(xiàn)初步利用，還有1/3的剩余秸稈被廢棄于田間地頭、場院及農(nóng)舍，或被焚燒，既浪費了資源又污染了環(huán)境�？傮w而言，中國的農(nóng)作物秸稈利用技術(shù)處于較低水平，與發(fā)達國家相比有很大差距。
20世紀90年代中后期，國內(nèi)開始研究農(nóng)作物秸稈固化成型技術(shù)。全國有數(shù)十家大專院校、科研院所、國有和民營企業(yè)投入研究。探討在中國研究開發(fā)和推廣應(yīng)用農(nóng)作物秸稈固化成型技術(shù)的必要性和可行性；借鑒歐美發(fā)達國家先進的農(nóng)作物秸稈及生物質(zhì)固化成型加工技術(shù)和設(shè)備，研制適合中國國情的加工裝備；對投人生產(chǎn)過程的農(nóng)作物秸稈固化成型技術(shù)設(shè)備作全面的技術(shù)經(jīng)濟分析與評價，以此推動中國農(nóng)作物秸稈固化成型技術(shù)及設(shè)備的發(fā)展。
三、國內(nèi)外農(nóng)作物秸稈固化成型技術(shù)及設(shè)備的特點和存在問題
經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，美國、歐洲、日本等國家和地區(qū)相繼建成農(nóng)作物秸稈固化成型燃料和飼料生產(chǎn)廠，實現(xiàn)了規(guī)�；�、產(chǎn)業(yè)化、商品化發(fā)展。固化成型原料以農(nóng)作物秸稈、木屑及其他生物質(zhì)原料為主，各種原料雖然物料特征有一定的差異，但其固化成型的技術(shù)原理基本相同。農(nóng)作物秸稈固化成型燃料的用途已經(jīng)由生活燃料為主轉(zhuǎn)向了工業(yè)化應(yīng)用，在供暖、干燥、發(fā)電等領(lǐng)域普遍推廣應(yīng)用；農(nóng)作物秸稈固化成型燃料和飼料的生產(chǎn)技術(shù)基本成熟。
國外農(nóng)作物秸稈固化成型設(shè)備經(jīng)過幾十年的發(fā)展，固化成型設(shè)備研究的關(guān)注點已轉(zhuǎn)向?qū)ΜF(xiàn)有設(shè)備的優(yōu)化和先進成型工藝的研究。比較成熟的機型有：顆粒成型機、螺旋連續(xù)擠壓成型機、機械驅(qū)動活塞式成型機和液壓驅(qū)動活塞式式成型機。這些成型機制作精良、運行平穩(wěn)、生產(chǎn)連續(xù)性好，其中螺旋連續(xù)擠壓式成型機一直占據(jù)著成型機市場的主導(dǎo)地位。
國外農(nóng)作物秸稈固化成型技術(shù)及設(shè)備的問題是：
(1)價格貴。這些技術(shù)與設(shè)備的性能好、具有良好的操作性、自動化程度高、配套性強，需要成套引進，價格高昂。
(2)大功率、高能耗。歐美發(fā)達國家的特點是社會經(jīng)濟發(fā)展水平高、農(nóng)業(yè)人口比例低、人均占有耕地多、勞動力成本高。社會生產(chǎn)過程中強調(diào)較高的生產(chǎn)率，能夠承受較高的生產(chǎn)成本。
國內(nèi)農(nóng)作物秸稈固化成型技術(shù)理論研究和設(shè)備開發(fā)都處于起步階段。國內(nèi)農(nóng)作物秸稈固化成型工藝主要分為常溫濕壓成型、熱壓成型、炭化成型和冷壓成型4種。早期研發(fā)的農(nóng)作物秸稈固化成型設(shè)備大多數(shù)針對玉米秸稈，因為玉米秸稈含糖分多、黏性大，容易成型。近年來開始研究針對水稻、小麥等農(nóng)作物秸稈的固化成型設(shè)備。比較成熟的設(shè)備有活塞沖壓式顆粒成型機、螺旋擠壓成型機和壓輥式顆粒擠壓成型機，其中壓輥式顆粒擠壓成型機能耗低、產(chǎn)量高，近年來發(fā)展速度較快，比較適于玉米秸稈的固化成型，應(yīng)用范圍較廣。
為了適應(yīng)小麥、水稻等較難成型的物料，有關(guān)單位和企業(yè)在壓輥式顆粒擠壓成型機的基礎(chǔ)上，改進設(shè)計了平模式成型機和環(huán)模平放式成型機。經(jīng)試驗表明，此類機型在使用效率、工作可靠性、降低能耗等方面都有較大的提高，各方面的技術(shù)基本成熟，開始廣泛應(yīng)用于農(nóng)作物秸稈固化成型生產(chǎn)。
國內(nèi)農(nóng)作物秸稈固化成型技術(shù)及設(shè)備的問題是：
(1)設(shè)備簡單、技術(shù)含量低、配套性差、性能不穩(wěn)定。中國農(nóng)村現(xiàn)階段的經(jīng)濟發(fā)展水平總體偏低，農(nóng)民的經(jīng)濟承受能力有限，始終面臨“物美價高、價低物陋”的矛盾。這也是國內(nèi)農(nóng)作物秸稈固化成型技術(shù)發(fā)展的主要制約因素。
(2)農(nóng)作物秸稈固化成型技術(shù)的推廣運用水平不高，發(fā)展很不平衡。河北、吉林、內(nèi)蒙古、河南、江蘇等省份發(fā)展速度較快，但在大多數(shù)省份沒有得到充分的重視，部分省份還是空白。
四、中國農(nóng)作物秸稈固化成型技術(shù)及設(shè)備的發(fā)展對策
發(fā)達國家農(nóng)作物秸稈固化成型生產(chǎn)都實現(xiàn)了工廠化和產(chǎn)業(yè)化，其能源化及飼料化利用技術(shù)均達到較高的水平。國外生產(chǎn)的設(shè)備性能好、配套性強、操作方便、生產(chǎn)率高，適合歐美國家的國情，但是國外設(shè)備功率大、能耗高、價格昂貴的特點又導(dǎo)致現(xiàn)階段中國不可能大量直接引進。要促進中國農(nóng)作物秸稈固化成型技術(shù)的發(fā)展，必須走中國特色的道路，采取與中國國情相適應(yīng)的對策。
1．學(xué)習(xí)國外農(nóng)作物秸稈固化成型的先進技術(shù)，加強關(guān)鍵技術(shù)的集成及創(chuàng)新研究 國家有關(guān)部門應(yīng)該從節(jié)能減排、綠色環(huán)保和循環(huán)經(jīng)濟的高度，重視農(nóng)作物秸稈固化成型技術(shù)的發(fā)展，支持重點項目和研究團隊系統(tǒng)全面地研究國內(nèi)外農(nóng)作物秸稈固化成型技術(shù)及設(shè)備的發(fā)展?fàn)顩r及研究進展，在總結(jié)國外先進經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，明確中國農(nóng)作物秸稈固化成型技術(shù)及設(shè)備的發(fā)展方向。重點研究農(nóng)作物秸稈常溫濕壓成型、熱壓成型、炭化成型和冷壓成型工藝對秸稈固化成型質(zhì)量及能耗的影響等關(guān)鍵技術(shù)，對國內(nèi)現(xiàn)有的農(nóng)作物秸稈固化成型技術(shù)進行集成和創(chuàng)新，目的是生產(chǎn)出適合中國不同的自然、社會及經(jīng)濟發(fā)展條件的農(nóng)作物秸稈固化成型設(shè)備。
2．加強國內(nèi)農(nóng)作物秸稈固化成型設(shè)備的研究與開發(fā)對國內(nèi)各大專院校、科研院所、國有和民營企業(yè)設(shè)計制造的農(nóng)作物秸稈固化成型設(shè)備進行全面系統(tǒng)的分析；比較各種類農(nóng)作物秸稈固化成型設(shè)備設(shè)計和制造過程的合理性、經(jīng)濟性和先進性，生產(chǎn)過程的適應(yīng)性、穩(wěn)定性及可靠性；總結(jié)農(nóng)作物秸稈固化成型技術(shù)和主要設(shè)備的優(yōu)缺點；進一步開發(fā)出具有良好的技術(shù)經(jīng)濟性和適應(yīng)性的設(shè)備。為全國范圍內(nèi)不同地區(qū)農(nóng)作物秸稈固化成型設(shè)備的選型、試驗、示范和推廣，做好技術(shù)方面的充分準(zhǔn)備。
3．重視國內(nèi)農(nóng)作物秸稈固化成型技術(shù)及設(shè)備的應(yīng)用及推廣工作各級農(nóng)機主管部門及農(nóng)機推廣站應(yīng)該根據(jù)本地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及農(nóng)作物秸稈資源綜合利用的實際情況，高度重視農(nóng)作物秸稈固化成型燃料及飼料利用技術(shù)及設(shè)備的推廣及應(yīng)用工作。設(shè)計行之有效的農(nóng)作物秸稈固化成型技術(shù)及設(shè)備試驗示范方案，建立有代表性的試驗示范點，實現(xiàn)農(nóng)作物秸稈固化成型技術(shù)在全國范圍內(nèi)推廣應(yīng)用的有效突破。
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