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劉軍林1，劉艦林1，羅志根2，劉褔元2
（1.新疆西域牧歌農業科技有限公司，新疆石河子832000；2.新疆農墾科學院）
摘要：新疆兵團是傳統的種植區和養殖區，農業秸稈、畜禽糞污處理壓力巨大。在眾多處理方式中生物質成型機具有快捷、生態環保和節能的特點，日益受到人們的重視。文章針對制約新疆多功能生物質成型機發展的不利因素進行分析，對國內各種機型進行對比、改進和創新，研發出適宜新疆地區，可以添加添加劑的多功能生物質成型機。該生物質成型機能將農作物秸稈、牛糞等壓制成塊、條等生物質燃料，以及能將青草、可食性秸稈壓制成飼料，也可添加添加劑調節口味和營養，是促進農業廢棄物資源利用、養殖業健康可持續發展的一條新途徑。
0前言
新疆的農作物秸稈主要以棉花秸稈、玉米秸稈、小麥秸稈為主，尤其是棉花種植面積較大。玉米秸稈一般作為青貯飼料或直接粉碎作為牛羊的飼料，棉花秸稈直接還田作為肥料繼續使用利用，但是，玉米秸稈作為飼料若不能及時加工，堆放需要很大的空間，而棉花秸稈還田的試驗證明，秸稈分解過程中要消耗土壤中的氮肥，并且分解過程緩慢，所以，若將這些秸稈通過生物質成型機壓制成生物質塊，將能大大節省存放的空間，減少運輸的費用，達到其利用效率的最大化。另外，隨著新疆的養牛業的迅猛發展，牛的糞污，已經嚴重地影響到周邊環境，污染地下水源，養殖場附近牛糞到處堆積，污水橫流，居民怨聲載道，同時牛糞又是多種細菌病原體孳生繁殖的源頭，對養殖群體有著嚴重的影響，如不妥善處理，將會嚴重制約養牛業的健康發展。若用生牛糞做肥料，它會產生熱量，消耗土壤氧氣，導致燒根燒苗，還對寄生蟲的卵、病源微生物起到傳播作用。發展沼氣工程是解決秸稈、畜禽糞污處理的好方法，而快捷、方便的生物質成型機壓塊處理模式，也越來越受到人們的重視。
農業部最新數據顯示，2016年，全國主要農作物秸稈總產量為9.84億t，秸稈可收集資源量為8.24億t，利用量為6.70億t，綜合利用率達到81.3%，其中肥料化、飼料化、燃料化、基料化、原料化分別占46.5%、17.9%、11.5%、2.2%、2.5%。可以看出，秸稈由過去的主要用于農村生活能源和牲畜飼料，已拓展到肥料化、飼料化、燃料化、原料化和基料化等利用領域，發展新型多功能生物質成型機已迫在眉睫。
1生物質成型機的工作原理及發展方向
1.1工作原理
生物質成型技術是生物質能的有效利用技術之一，是指在一定的溫度與壓力作用下，將各類分散的、無一定形狀的農林剩余物經加工制成有一定形狀、密度較大的各種燃料產品的技術[1]。生物質原料從接料斗進入環模與壓輪之間，壓輪在主軸的帶動下繞主軸公轉，同時，在自身與物料之間的摩擦力作用下，繞壓輪軸自轉，物料在壓輪的擠壓下進入環模孔，隨著擠壓力的增加，溫度越來越高，秸稈當中的木質素在一定溫度下分解，充當著粘結劑的作用，將物料粘結在一起，隨著更多的物料進入環模孔，已經成型的壓塊燃料從環模孔中不斷被擠出，在自身重力作用下，折成一定長度的成型燃料，從環模孔出口處落下[2]。公司經過研發設計了一種可以添加添加劑的生物質料斗成型機：其添加劑加料系統由進料控制器、攪拌機、添加劑料斗、均料盤、帶圓孔的添加劑料斗底板組成；進料控制器與添加劑料斗相連，均料盤與攪拌機連接，均料盤上有2個四分之一扇形，互為對角，上面安裝有圓孔，通過旋轉圓孔與帶圓孔的添加劑料斗底板形成通道，添加劑料斗底板上的圓孔比均料盤上的圓孔大2~4mm，生物質料斗底板和添加劑料斗底板上都均勻分布著圓孔；添加劑包括煤粉、燃料助劑、催化劑、成型劑、微生物活性菌劑、微量元素和生長調節劑。該生物質成型機能將農作物秸稈、牛糞等壓制成塊、條等生物質燃料，以及能將青草、可食性秸稈壓制成飼料，也可添加添加劑調節口味和營養，是促進農業廢棄物資源利用的一個新裝備。如圖1所示。
1.2發展現狀
我國的生物質成型機生產企業以中小企業為主。生物質成型的設備主要有螺旋擠壓式成型機、機械活塞沖壓式成型機、環模輥壓式和液壓活塞沖壓式成型機等幾種主要類型[3]，從其主要技術指標來看，環模輥壓式具有較高的生產率，而且產品成本低，但是技術要求較高，生物質成型機按壓塊生產技術類型可以分為環模和平模2種成型機。據了解，我國生物質資源豐富，能源化利用潛力大，全國可作為能源利用的農作物秸稈及農產品加工剩余物、林業剩余物和能源作物、生活垃圾與有機廢棄物等生物質資源總量每年約4.6億t標準煤。生物質成型機的發展也十分不平衡，存在南北不平衡，產業成帶狀聚集，生物質供熱在中、小城市和城鎮應用空間不斷擴大等特點。現階段，生物質成型機產品制造質量、工藝水平參差不齊。生物質成型機存在設備機組可靠性差、能耗高、設備適應范圍小等缺點，由于原料的供應受季節、成本、運輸半徑等影響，難以滿足連續生產的需求，設備只好間歇工作，一年中有多半時間處于閑置狀態，導致資源浪費，設備自然損耗嚴重，增大了設備回收年限。建議同類科研單位與生產企業聯合起來，取長補短，抓住機遇，共謀發展，為使生物質成型技術早日產業化，造福社會而共同努力[3]。
1.3發展方向
生物質成型機的發展方向：秸稈壓塊、飼料壓塊、牛糞壓塊，對生物質進行壓縮處理后，可以用作飼草料，也可以用作生物質能源。另外，利用生物質原料制備生物質成型炭是農林廢棄物利用的一個重要途徑[4]。在環模成型機的產能與能耗計算模型方面，分析結果表明：產率隨環模寬度、線速度和開孔率的增大而增加；能耗與物料特性和設備工藝參數有關，在保證物料順利擠出并穩定成型的前提下，改進模輥材料和加工工藝、選擇錐角大且短粗的模孔結構均可降低設備能耗[5]。新疆是傳統的畜牧養殖區，牛糞的處理是每一個養殖場都要面臨的環保問題，生物質成型機在畜禽糞污處理方面也是具有優勢的，也應該成為其發展方向之一。利用牛糞中有機質的可燃性及纖維類的黏結作用，通過與煤的合理配比制成生物質型煤的方法成功解決了牛糞的污染問題，壓力、燃燒等試驗表明，牛糞生物質型煤能夠滿足預期的燃燒性能要求，采用牛糞制備生物質型煤不但解決了畜牧業區的環境污染問題，也為當地提供了一種潔凈、環保和廉價的燃料，具有顯著的社會和經濟效益[6]。在飼料壓塊方面，增加添加劑料斗，改善飼草料體積、口味和營養也是成型機發展的一個方向，它必將為促進秸稈資源化利用，保護環境做出積極的貢獻。
2影響新疆生物質成型機發展的因素
2.1原材料的影響
新疆地廣人稀，生物質原料的收集、儲存、運輸、
加工等各個環節都需要大量的人力和物力，機械設等運輸成本高，造成原材料成本偏高。目前原材料收集等環節沒有一個統一的標準和政策支持，造成原材料不好收集，有些人圖省事將秸稈一燒了之，有些人漫天要價造成原材料無法收集，制約了生物質成型機的發展。
2.2經濟性的影響
農村對優質能源的需求巨大，采用致密成型技術將秸稈等加工成優質燃料供應給農民，可以大幅度減少農村對其他商品能源的依賴。
農民有個適應過程，對于我國尤其是農村成型燃料還是新生事物，農民已經適應了燃燒免費的秸稈，突然對高出秸稈價格2～3倍的成型燃料不能接受。另外，一些經濟條件稍好的地方燃煤取暖，因為成型燃料的熱值比煤要低，而價格稍微高于煤炭，即便是他們對優勢燃料有需求，也不會選擇成型燃料。這就要求各級政府從環境效益和社會效益的角度出發，對使用成型燃料的農民給予合理的補貼。
與同等熱值的油氣能源相比，生物質成型燃料具有明顯的價格優勢，價格相當于燃油的50％~60％，相當于燃氣的70％，綜合成本與煤基本持平[7]。生物質成型燃料壓塊也可以開辟供熱和發電領域。近年來，生物質成型燃料越來越多地在區域供熱、熱電聯產以及混燃發電系統中使用，用于發電和供熱。生物質成型燃料的成本高于煤炭等常規能源，由煤炭等化石燃料進行的電力轉化價格比可再生能源低，但電力生產同時造成的環境污染卻沒有進行成本計算。生物質發電和供熱增長速度較快，主要源于政策的支持[8]。另外，一臺生物質成型機一般售價在二、三十萬元，如果得不到政府的財政補貼，購買人不能盡快收回投資，經濟效益差，都會影響生物質成型機的發展。
2.3政策的影響
新疆地區目前沒有專業化的生物質成型機生產企業，產品也沒有列入農機補貼目錄。各地政府采用了多種辦法疏導秸稈、畜禽糞便產生的污染，生物質成型機的出現，為農牧民解決了如何處理廢棄物的難題。建議政府給予生物質成型機產業必要的政策扶持：一是將生物質成型機綜合利用方案列入當地農業綠色發展戰略；二是采取多種優惠政策，加大購置設備補貼力度，加快機械設備的推廣使用；三是在全疆范圍內組織開展生物質成型機的秸稈、牛糞壓塊應用、飼料壓塊應用的推廣試驗研究，探索出新的廢棄物處理的新途徑；四是在現有的稅收優惠政策基礎上加大減免力度，對其壓塊產品實施免征增值稅優惠政策。通過免收過橋過路費、發放物流補貼等，降低秸稈、牛糞等的運輸成本；五是政企聯動，促進秸稈、畜禽糞便綜合利用；鼓勵政府、養殖場、飼料廠、生物質成型機廠、科研院所等利用各自優勢資源與生物質成型機企業形成互補，實現技術、效益、人才、生物質流等各方良性循環，盡快促進提升農業廢棄物綜合利用的產業化水平。
2.4服務體系的影響
新疆現階段還沒有處理秸稈、畜禽糞便污染的相關服務體系，沒有生物質成型機的服務體系和產品售后服務體系，制約了新疆農業廢棄物綜合利用事業的發展。隨著新疆農業廢棄物綜合利用事業的發展，一批采用新技術、新工藝的生物質成型機企業、沼氣工程企業和生物有機肥企業的出現，以及國家相關能源環保企業的發展、環保政策、法規的落實和人們對農業廢棄物綜合利用的重視，創新的新型秸稈、畜禽糞便綜合利用服務體系一定會迅速的建立起來。創新的服務體系的建立，對新疆秸稈、畜禽糞便的綜合利用、生物質成型機的發展、宣傳和引導將起到積極的促進作用。
3結論
發展新疆農業廢棄物資源化利用事業，要引進新技術和新裝備，同時也要開拓視野，積極引進吸收國內外環保、可再生能源領域先進的思想、技術和成功模式，把生物質資源綜合利用的上下游鏈條連接起來，形成產業鏈，實現綜合處理和高效利用。發展生物質成型機事業，也離不開政府政策支持，農民種田使用有機肥的支持、秸稈回收的支持和燃煤電廠的支持等等，我們只有用創新的方法和創新的理念，在實現多方共贏的情況下，才能健康可持續發展農業廢棄物資源化利用事業。
發展新疆農業廢棄物資源化利用事業，既可以解決秸稈焚燒導致的環境問題，又可以緩解能源危機，既可以解決牛糞污染問題，也可以解決青貯飼料儲存、運輸及口味營養等問題，可以說生物質成型機是促進農業廢棄物綜合利用，實現農業資源多層次、多方位良性循環利用的紐帶。推廣生物質成型機是促進農業廢棄物資源利用、養殖業健康可持續發展的一條新途徑。
參考文獻
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