隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，能源的供求矛盾越來越突出，而化石燃料的生產(chǎn)和消費造成了嚴重的環(huán)境污染和生態(tài)破壞。2004年我國燃煤二氧化硫排放量約2 000萬噸，居世界第一，由此造成的酸雨面積已超過國土面積的40%;二氧化碳排放量達到46億噸，居世界第一。所以人們在探求包括生物質能、太陽能、地熱能、風能等在內(nèi)的可再生能源的開發(fā)利用。
自2006年以來，“亮起來、暖起來、循環(huán)起來”工程的建設成為了京郊新農(nóng)村建設的一道亮麗的風景線。由于以前農(nóng)村居民生活用能結構不合理，大量煤炭、秸稈的直接燃燒嚴重污染了室內(nèi)外空氣質量，危害人們的身心健康，影響生活質量的提高，同時養(yǎng)殖場或養(yǎng)殖小區(qū)的畜禽糞便的不合理利用、秸稈的隨意丟棄也造成了嚴重的環(huán)境污染。針對這些問題，京郊農(nóng)村在新農(nóng)村建設的同時，開發(fā)生物質能源的利用，為調(diào)整目前農(nóng)村生活用能結構，改善農(nóng)村生活環(huán)境等起到了積極的推動作用。生物質開發(fā)利用的方式包括生物質成型燃料的商品化生產(chǎn)、生物質爐具的推廣使用、生物質氣化集中供氣工程、大型沼氣集中供氣工程和戶用沼氣池的推廣等。
1．京郊農(nóng)村生物質能源的利用現(xiàn)狀
(1)生物質成型燃料的商品化生產(chǎn)
生物質成型燃料是將各種分散的、沒有一定形狀的生物質經(jīng)干燥、粉碎到一定粒度后，在一定的溫度、濕度和壓力條件下，擠壓成規(guī)則的、較大密度的棒狀、塊狀、球狀或顆粒狀的固體燃料。成型后的燃料燃燒性能得到極大改善，燃燒效率由秸稈直接燃燒的10%～15%提高到30%～40%。成型燃料的熱值為14.6兆焦／千克，相當于普通煤熱值的67%。理論上講，1.5噸的該燃料相當于1噸煤。
目前京郊農(nóng)村生物制成型燃料生產(chǎn)還處于起步階段，如通州區(qū)的北京菲美得機械有限公司，該公司從2007年9月至2008年4月共生產(chǎn)了約600噸生物質成型燃料。生產(chǎn)的原料中玉米秸稈占60%，其他的如楊樹葉、西瓜秧占40%。生產(chǎn)的產(chǎn)品主要有塊狀和顆粒狀，且生產(chǎn)塊狀的總成本為250元／噸，生產(chǎn)顆粒狀的總成本為450元／噸。也有以鄉(xiāng)鎮(zhèn)或村為單位建立生物質壓縮成型工廠的，它以其周圍的生物質（稻稈、麥稈和玉米稈等）為原料進行生物制成型燃料的生產(chǎn)。以房山區(qū)河北鎮(zhèn)生物質燃料加工廠為例，它主要以周邊農(nóng)田秸稈和木材加工廠的邊角料為原料，自2007年10月投產(chǎn)以來，每天可生產(chǎn)生物制成型燃料6噸左右，主要供給周圍村莊使用，從而減少了運輸成本。但是目前京郊的生物質成型燃料生產(chǎn)商品化程度不高，且市場開發(fā)難度較大。
生物質成型燃料的生產(chǎn)，在克服了生物質體積大、不易運輸?shù)娜秉c的同時，保持了生物質揮發(fā)性高、易燃燒、灰分少、燃燒時幾乎不產(chǎn)生二氧化硫等優(yōu)點；而且成型燃料的使用與農(nóng)民長期以來燃用固體燃料的習慣一致，可成為煤的良好替代品。
(2)生物質爐具的推廣使用
生物質爐具的燃燒原料為生物質成型燃料及薪柴等，爐具種類包括炊事爐、采暖爐和炊事采暖一體爐。在2006 2007年通州區(qū)推廣了炊事爐1 800臺，采暖爐770臺；順義區(qū)在6個鄉(xiāng)鎮(zhèn)推廣了2 000臺炊事爐。延慶縣至2006年10月年已推廣生物質爐具3 965臺。目前，房山區(qū)也示范推廣3 000臺生物質爐具，同時引進了5種不同類型的戶用生物質爐具；門頭溝區(qū)推廣了炊事爐5 600臺，采暖爐180臺。且這些爐具的推廣區(qū)域主要分布在林木、秸稈資源豐富的地方。政府對生物質爐具的推廣有一定的補貼，如房山區(qū)河北鎮(zhèn)東港村的農(nóng)民每戶只需花200元就可買到價值1 000多元的炊事采暖一體爐。
據(jù)測定，使用顆粒燃料的炊事采暖一體爐，在冬季120天供暖期內(nèi)，建筑面積100～120米2的農(nóng)戶，使用6噸顆粒燃料，在最寒冷天氣里，室內(nèi)平均溫度在15℃以上。
三門峽富通新能源生產(chǎn)銷售
顆粒機、
木屑顆粒機專業(yè)壓制木屑生物質顆粒燃料。
(3)生物質氣化集中供氣工程
京郊地區(qū)生物質氣化集中供氣工程主要分布在糧食生產(chǎn)區(qū)、林木生產(chǎn)區(qū)等生物質原料來源豐富的地區(qū)，分別采用下吸式和上吸式氣固定床，采用濕式除塵，普通水洗法去除焦油；近兩年干餾法氣化爐建設已呈上升趨勢。目前，生物質氣化的原料主要是玉米芯、作物秸稈、木材加工廠的邊角料、果木樹枝等。其中，順義區(qū)有生物質氣化集中供氣工程7處；門頭溝區(qū)有1處；通州區(qū)有5處，其中2006年建了4處，2007年建了1處，供氣戶數(shù)達到1 430戶，延慶縣截至2007年已建成大型生物質氣化站12處，供氣戶數(shù)為2 550戶。房山區(qū)到2007年6月已建成19個示范工程，使6 000多戶農(nóng)民用上了生物質燃氣。
以通州區(qū)于家務鎮(zhèn)富各莊村秸稈氣化集中供氣工程為例，該工程目前的氣化的原料80%為木材加工廠的邊角料，20%為玉米秸稈及玉米芯。秸稈氣化爐每小時燃燒原料300～350千克，燃燒溫度為400～500℃，每天工作1.5小時，可產(chǎn)氣約1 000米3。采用濕式方式儲氣，儲氣柜容積為400米3，供氣戶數(shù)為200戶。
(4)大型沼氣集中供氣工程
京郊農(nóng)村大型沼氣集中供氣工程主要分布在靠近養(yǎng)殖場或養(yǎng)殖小區(qū)的村莊，原料主要為畜禽糞便。厭氧消化器大都采用USR形式，中溫(35℃)發(fā)酵，儲氣方式有干式儲氣和濕式儲氣兩類。目前通州區(qū)已建大中型沼氣集中供氣工程14處，沼氣池總的發(fā)酵容積為8 000米3，供氣戶數(shù)達4 500戶；房山區(qū)有20處，供氣戶數(shù)達4 000多戶；順義區(qū)有10處，供氣戶數(shù)達3 000多戶；門頭溝已建成1處，擬供氣戶數(shù)200多戶。
以通州區(qū)永樂店鎮(zhèn)半截河村奶牛場糞污處理沼氣集中供氣工程為例，該工程自2007年10月開始運行，厭氧消化器的材料為搪瓷鋼板，其容積為950米3，發(fā)酵原料購自周邊的奶牛場，每天進料10～20米3，其TS約為8%，采用中溫(35℃)發(fā)酵，每天產(chǎn)氣400米3左右，，采用干式儲氣，壓力儲氣罐兩個，每個容積為30米3，供氣戶數(shù)為865戶。
但沼氣工程的消化原料有一部分是養(yǎng)殖場無償提供，有一部分是從養(yǎng)殖場或其他養(yǎng)殖小區(qū)購買的。
(5)其他可再生能源的開發(fā)利用
目前京郊農(nóng)村還在通過地熱綜合利用、風力發(fā)電、太陽能綜合利用、清潔炊事、多元供暖、水力發(fā)電等6項工程，把生物質能源利用與其他可再生能源緊密結合起來，全面推進可再生能源利用工程的建設。通州區(qū)2006-2007年，在78個村莊安裝了太陽燈路燈9 500盞，建村級太陽能公共浴室試點示范工程30處，完成節(jié)能吊炕工程項目建設25 553鋪。這些工程的建設，大大減少了農(nóng)村不可再生能源的使用量，且對生物質能源的使用有很大的促進作用，有些項目已經(jīng)將太陽能與生物質能利用結合起來，如給村街安裝太陽能路燈，利用太陽能對沼氣池發(fā)酵罐體進行加溫，替代部分加熱燃煤的使用，從而減少工程運行成本，以實現(xiàn)清潔生產(chǎn)。
2．生物質能源利用的效益分析
(1)經(jīng)濟效益分析
生物質爐具，由于爐體采用了節(jié)能設計，能源利用率得到提高，從而減少燃料的投入，農(nóng)民可節(jié)省炊事和冬季采暖的支出。
在大型沼氣集中供氣和生物質氣化集中供氣工程的村莊，村民的炊事用能由以前的使用的液化氣轉變?yōu)榧泄獾娜細猓壳熬┙嫉貐^(qū)大型沼氣集中供氣工程的沼氣平均價格為1.5元／米s，農(nóng)戶每天平均用1術3，月均費用45元。若是秸稈氣化集中供氣工程，其燃氣的平均價格為0.3元／米s，農(nóng)戶每天平均用4米3，月均費用為36元。較之以前使用液化氣每月70～90元相比，村民在炊事用能的支出每年可減少400元左右。
同時，沼氣建設能有效地促進當?shù)仞B(yǎng)殖業(yè)的健康發(fā)展和種植業(yè)結構調(diào)整，沼渣沼液作為優(yōu)良的有機肥，利用其進行無公害農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)，可形成以沼氣為紐帶的生態(tài)農(nóng)業(yè)，發(fā)展生態(tài)循環(huán)經(jīng)濟。還可利用沼渣沼液生產(chǎn)商品有機肥進行銷售，為沼氣工程運行增加經(jīng)濟收入。
以北京順義區(qū)北郎中為例，它以沼氣工程為紐帶進行生態(tài)村建設，該村大型沼氣工程的發(fā)酵原料為養(yǎng)殖園區(qū)的豬糞，得到的厭氧殘留物用于該村的花卉、苗木、果蔬、糧食等生產(chǎn)。按厭氧殘留物中養(yǎng)分物質最低含量計算，該工程每年排放大約5.1萬米3厭氧殘留物，其肥效等于90. 60噸碳酸氫銨、73. 95噸磷酸二銨和96. 05噸氯化鉀中的氮、磷、鉀含量，按目前的化肥價格計算，厭氧殘留物使用過程中每年可節(jié)省42. 58萬元化肥投入。
(2)生態(tài)環(huán)境效益分析
沼氣工程解決了規(guī)模化養(yǎng)殖場、養(yǎng)殖小區(qū)等畜禽糞便造成的環(huán)境污染問題，生物質氣化工程在很大程度上緩解了農(nóng)田秸稈隨意丟棄或焚燒帶來的土壤、水體、大氣等污染問題。沼渣沼液的綜合利用還能減少化肥的使用，提高土壤的肥力。而生物質汽化后的灰渣富含磷鉀鈣鎂等營養(yǎng)成分，也可全部作為肥料還田。同時，農(nóng)民用上了生物質燃氣，減少了煤炭等化石能源的使用，保護了林草植被，有利于乍態(tài)環(huán)境的改善和節(jié)能減排。
沼氣集中供氣和生物質氣化集中供氣使農(nóng)民擺脫了以往煙熏火燎的炊事活動，沼氣或生物質燃氣替代了原來炊事用的煤，消除了二氧化硫的主要來源，使廚房的炊事環(huán)境明顯好轉，極大地改善了室內(nèi)的空氣質量。
(3)社會效益分析
生物質能利用工程的正常運行，需一定的勞動力輸入，從而可解決當?shù)夭糠质Ｓ鄤趧恿蜆I(yè)問題。積極發(fā)展生物質能利用，可以逐步改變農(nóng)村的用能方式，提高農(nóng)村能源利用效率，緩解農(nóng)村能源供應緊張的局面，同時能夠推動農(nóng)村基礎設施建設，改善農(nóng)村生產(chǎn)和生活條件，提高農(nóng)民生活質量，有利于允分利用農(nóng)村資源，優(yōu)化農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結構，促進農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展。
3．存在的問題及發(fā)展對策
(1)生物質能源利用過程中存在的問題
①一些農(nóng)民對生物質能利用的技術掌握少。目前，在京郊農(nóng)村，一些農(nóng)民對生物質能利用的技術了解不多，如對生物質爐具的結構和使用方法不了解，導致使用過程出現(xiàn)生物質爐具排煙、排灰困難等。
②生物質能利用工程技術不完善。目前，京郊農(nóng)村大部分生物質氣化集中供氣工程都面臨除焦的難題，如除焦不合理會容易造成供氣管道堵塞等，同時除焦得到的焦油缺乏合理的后處理技術，目前大部分只是儲藏在一起。同時，對于集中供氣工程，冬季供氣管網(wǎng)維護也面臨低溫的考驗。
③生物質能利用工程運行成本高。生物質能利用工程運行需人力和物力的投入，且一些工程的原料基本是購入，如購買秸稈、畜禽糞便等，造成運行成本較高。由于生物質成型燃料的生產(chǎn)成本較高，如需盈利，售價將與市場上商品煤的價格相當，而生物質成型燃料的熱值低于煤，故在市場上競爭優(yōu)勢不明顯，市場開發(fā)難度大。
④一些設備使用效果不理想。一些生物質取暖爐保溫能力較差，導致需要燃燒的燃料增多；一些沼氣工程的脫硫效果不好，導致農(nóng)戶使用時氣味較大，影響室內(nèi)環(huán)境；一些生物質燃氣爐灶使用時存在噪音大、易堵塞等問題。
(2)發(fā)展對策
①完善技術服務。可通過加強宣傳、培訓的方式讓農(nóng)民掌握更多的生物質能利用技術，同時建立健全生物質能技術服務網(wǎng)絡，保證用戶的正常和安全使用，解除用戶的后顧之憂。
②堅持因地制宜。生物質能利用工程的建設應因地制宜，根據(jù)原料的可獲得性出發(fā)，合理規(guī)劃和設計生物質能利用工程的區(qū)域分布及其規(guī)模，促進農(nóng)業(yè)生物質能產(chǎn)業(yè)和相關產(chǎn)業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展。
③支持和鼓勵技術創(chuàng)新。通過技術創(chuàng)新，把新技術、新設備、新理念用到生物質能利用工程中，如改善生物質爐具的產(chǎn)品的結構，使其更合理，達到節(jié)能、高效的使用要求；通過技術創(chuàng)新，探尋合理處理焦油的技術。
④加強工程管理。在工程建成后，制定合理的管理規(guī)章制度，注重管理人員的技術培訓，使工程運行效率提高，達到降低生產(chǎn)成本、提高經(jīng)濟效益的目的。
4．結語
上述生物質能利用技術的應用，受到了京郊農(nóng)民的肯定，特別是生物質氣化集中供氣工程和大型沼氣集中供氣工程，讓農(nóng)民用上了管道燃氣，方便了農(nóng)民的生活。盡管一些技術還存在不足，但隨著科研和技術的發(fā)展，生物質能利用技術將會逐步完善。它增加了京郊農(nóng)村能源供應，改變了農(nóng)村的用能結構，改善了農(nóng)村的環(huán)境，為生態(tài)農(nóng)業(yè)的發(fā)展、社會主義新農(nóng)村的建設起到了積極的推動作用。
三門峽富通新能源生產(chǎn)銷售
顆粒機、
秸稈顆粒機、
木屑顆粒機等生物質燃料飼料成型機械設備，同時我們還有大量的生物質顆粒燃料出售。
