1、 第 1 章 绪论 1.1 本研究的目的和意义 中国是农业大国，也是秸秆资源最为丰富的国家之一。历史上，中国有利用秸 秆的优良传统，农民用秸秆建房蔽日遮雨，用秸秆烧火做饭取暖，用秸秆养畜积肥 还田，合理利用秸秆是中国传统农业的精华之一。在传统农业阶段，秸秆资源主要 是不经任何处理直接用于肥料、燃料和饲料。随着传统农业向现代化农业的转变以 及经济、社会的发展，农村能源、饲料结构等发生了深刻变化，传统的秸秆利用途 径发生了历史性的转变。在经济发达的地区，秸秆低效不清洁的直接燃烧利用方式 已不适应农民生活水平提高的需要，富裕起来的农民迫切需要优质、清洁、方便的 能源。农业主产区秸秆资源大量过剩问题日
2、趋突出，农民就地焚烧秸秆，不仅带来 污染大气的严重后果，还因烟雾造成了附近机场飞机不能下降，高速公路被迫关闭 的严重社会问题，引起了全社会的关注。 我国政府十分重视秸秆禁烧和综合利用问题， 1999 年 4 月，国家环境保护总局、 农业部、财政部、铁道部、中国民用航空总局联合颁发了秸秆燃烧和综合利用管 理办法 。 办法要求:禁止在机场、交通干线、高压输电线路附近和省辖级人民政 府划定的区域内焚烧秸秆，到 2005 年，各省、自治区的秸秆综合利用率将达到 85%。 科技部组织力量研究推广秸秆综合利用技术，并把秸秆综合利用技术列入国家“九 五” 、 “十五”科技攻关计划。农作物秸秆经粉碎或切碎后机
3、械压缩成燃料块，能有 效地改变其燃料特性，热值接近中质烟煤，平均为 16736kJ。压缩成型技术为秸秆燃 料异地运输使用创造条件，可以作为生物煤供应工业生产和居民使用，同时也是很 好的气化原料，对推广气化炉有促进作用。压制成型的秸秆块也可以进一步炭化处 理，得到木炭和活性炭，可广泛用于冶金、化工、环保、生活燃料。另外，利用压 缩成型技术可以将秸秆模压成不同形状和用途的产品，如一次性快餐盒、盘、碟、 包装盒、工业托盘、育苗容器、人造纸板、瓦楞纸等。 本研究以棉秆等硬茎秆为研究对象，通过对秸秆原料特性的分析，确定切碎原 理和方法，设计出动力消耗低、粒度大小满足压缩成型要求的秸秆切碎机。推动我 国目
4、前综合开发利用农作物秸秆资源的技术创新和实际应用。 1.2 农作物秸秆综合利用现状 中国农作物秸秆资源量大面广，每年产出量多达 6.4 亿 t，且随着农作物单产的 提高，秸秆产量也将随之增加。现阶段其用途大致可分为 4 个方面:秸秆还田;牲 畜饲料;替代能源;工业原料，约占 12.7%的剩余秸秆就地焚烧或闲置。 (1)秸秆还田 秸秆还田是目前秸秆利用的最主要方面，据统计，2000 年我国主要粮食作物秸 秆粉碎还田的面积占其种植面积的 58.6%(韩鲁佳等，2002)。秸秆还田的方法分为整 株还田技术、粉碎还田技术、有根茬切碎还田技术和传统沤肥还田技术。配套的秸 秆还田设备有粉碎还田机、灭茬机、
5、收获还田机和水田埋草机等。目前，经过对秸 秆还田技术和配套操作规程等的研究，秸秆直接还田在我国已有了一定面积的推广 应用。在“八五”期间，秸秆直接还田技术规程研究取得了重要突破，已经制定出了包 括华北、西南、长江中游区、江苏水早轮作区和浙江三熟制种植区的麦秸、玉米秸、 稻草直接翻压还田的技术规程，包括还田方式、秸秆数量、施氮量、土壤水分、粉 碎程度、还田时间以及防治病虫害、杂草等方面的技术要求，实践证明适量的秸秆 还田能有效增加土壤的有机质含量，改良土壤，培肥地力。 (2)牲畜饲料 秸秆用作饲料，在中国主要是以秸秆养畜、过腹还田的方式进行的。未经任何 处理的秸秆，不仅消化率低，粗蛋白和矿物质含
6、量低，而且适口性差。为提高饲料 的适口性和营养价值，近年来普遍采用氨化、微生物发酵贮存、热喷、揉搓等技术 处理，目前全国的年加工处理量约 1000 万 t，已开发出的加工设备有氨化炉、调质 机、青贮收获机、揉搓机、压饼机、热喷设备等。 (3)替代能源 据全国农村可再生资源统计资料显示(2001)，“九五”期间，秸秆能源用量仍占农 村生活用能的 30%-50%。传统的秸秆利用方式是直接燃烧，因其密度小，灰分多， 己不再适应农民生活水平的需要，国内现行的秸秆优质能源利用技术，除了本文所 要研究的秸秆压缩成型技术以外，还有秸秆气化集中供气技术、秸秆制取沼气技术、 秸秆燃料热风烘干技术等。秸秆热解气化技术把细软、松散的低品位秸秆转换成清 洁的高品位气体，热效率可达 40%。气相燃料速度快，热量输出可以控制，在烘干 木材、茶叶、饲料和代替燃油发电及农村居民炊事等方面己有成功应用。部分气化 炉和配套装置己经批量生产，进入实用推广阶段。目前全国己有 350 余处秸秆气化 集中供气示范点，主要集中在山东、河南、江苏、河北、山西、北京、陕西等。仅 山东就有 170 余处(韩鲁佳等，2
