《中国秸秆产业化》张晓阳、包宇:秸秆原料收、储、运体系建设

 

秸秆原料收、储、运体系建设

农作物秸秆是一种重要的生物质资源,是当今世界上仅次于石油、煤炭、天然气的第四大能源。秸秆中含有丰富的纤维素、半纤维素和木质素、微量元素等,是一种可供开发与综合利用的资源。随着石油资源的逐渐枯竭和环境的日益恶化,减少对化石能源的依赖和温室气体的排放,大力推广使用可再生能源技术已成为许多国家能源发展战略的重要组成部分。加快可再生能源的开发利用是解决能源和环境问题的重要措施,也是实现经济和社会可持续发展的必然选择。

以农作物秸秆为原料生产的纤维素乙醇是一种用途广泛的基础资源,市场成熟,资源替代潜力巨大。首先,作为液体燃料可替代汽油。其次,乙醇还是石油化工的基料——乙烯的理想原料,1.8吨左右的乙醇可生产1吨乙烯,我国乙烯国内市场容量在3 000万吨的水平。单就车用燃料和石油化工这两大市场,已足以展示纤维乙醇对石油替代的巨大潜力。

天冠集团利用秸秆开展纤维素乙醇产业化研究始于1997年,目前,生产单元已经达到万吨级规模,生产工艺具有完全自主知识产权,解决了纤维素乙醇产业化过程中的系列关键难题,形成完整的产业化链条。其中秸秆的收、储、运原料供应保证体系的建立,不仅充分的保障了纤维素乙醇的原料需求,而且带动了农民增收,有效降低了农村秸秆的禁烧压力,为农作物秸秆综合利用开创了一条新路,实现了“工农互动”的良性循环经济发展新模式。

天冠集团创建秸秆原料收、储、运供应体系的具体做法可以用“三种模式、五个阶段”来进行总结:

一、三种模式

针对秸秆原料存在收购期季节性强、储存期保管难度大、密度小运输成本高的特性,为确保秸秆原料稳定连续地供应生产,进行了各种模式小麦、玉米秸秆原料收购储存运输环节的试验,检验了各种方式收购储存运输秸秆原料的经济性和时效性。在此基础上,结合南阳地处中原,一年两季收获播种的农业节点以及农村土地分散和劳动力短缺的现状,主要采取纤维素乙醇生产厂自行收购、设立固定收购基站、以村组为单位设立收购点三种模式,尽可能地为农户交售秸秆创造便利条件,形成良好的市场氛围。纤维素乙醇厂各收购站、点在收购过程中,就地使用粉碎、打包设备对原料进行初处理,将原料加工成密度较大的打包料,既便于保管,保证原料质量,又能大大提高运输效率,降低运输成本。纤维素乙醇生产厂按生产需求量,按计划从各收购站、点调拨原料,并持续循环使用,从而保障纤维素乙醇厂按计划连续生产。取得成熟经验后,以此为模板,不断在秸秆资源丰富的地域加以复制推广,最终在南阳13县市区形成小麦和玉米秸秆收购、加工、储运体系(图1)。

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图1 秸秆收购模式示意图

二、五个阶段

1.建立收购站、收购点

收购基站均建在地势较高、交通便利、水电条件具备、辐射农田面积较大的场地,以符合距离、收购量、初加工、交通、消防、防涝等各方面的要求为前提。在长期的秸秆原料收购工作中,天冠集团加强与县乡村各级政府和部门的合作,注重结合政府秸秆禁烧工作同步进行,得到了各级各部门的大力支持,部分乡镇政府甚至出台了对农户交售秸秆原料进行补贴等优惠政策,并对各收购站原料收购量给予保障承诺;设立收购基站所在村由于秸秆能够利用,为村里秸秆消化找到了出路,因此积极配合,协调规划出土地供建站使用,收购基站的面积一般为20~30亩,可单季储存10 000吨左右的打包原料。收购基站周围10公里范围内涉及的村小麦、玉米种植总面积均要求在5万亩以上,秸秆产量均在10 000吨以上,以保证每个基站两季的原料收购量;场地附近具备水电设施,满足原料初加工条件;收购基站建设基础设施的投入不必过大,以能够达到计划原料储存量要求、保证原料安全、在保管期间保证原料质量为原则即可。场地地面处理使用2∶8灰土覆盖压平实,周边挖开排水通道,可达到硬化及防积水要求;周围用钢丝网护栏隔离,以防止火灾等意外事故发生。合理建设收购基站,并且围绕基站建立符合要求的临时收购点,分散存放,有效地解决原料季节性强、收购时间短,质量难保证与均衡连续生产原料质量要求高的矛盾,生产厂区原料贮存量与整体使用量的矛盾。通过合理调配,既能满足生产需要量,又能满足生产质量和生产的计划性和有序性。天冠集团已经按照以上标准建立了13个标准化收购基站,全年秸秆原料收购量能够达到25万吨以上。

2.原料收购

每季收购开始时,对纤维素乙醇厂和各收购基站下达收购任务。收购期间各收购基站采取多种措施展开收购,由县乡村各级动员督促、公司业务人员分包各站点,落实收购工作。各收购基站合理分布,从而在每个收购季节的有效时间内,保证所收秸秆原料的质量和经济性。只要组织得力,农户有效益,交售秸秆就有一定的积极性,公司也能把秸秆到站的收购价格和质量标准控制在合理的范围内。

3.原料储存

原料的储存实际上和收购同时开展。每个收购基站都配备抱草机,收购同时同步进行卸车、集中,及时清理场地,以免影响收购。配备吊车类上垛设备,能够实现堆放原料大垛,提高场地利用效率。现使用的是塔吊式和带伸缩臂的可移动式双动力起吊上垛设备,起垛高度为13米,这些设备场地适用性高,起垛效率快。秸秆原料储存,安全消防是各项工作的重中之重,在完善消防设施和制度的同时,合理布局储存方案也是一项科学的预防措施。原料垛应距离场地周边3米,长宽高分别至少达到50、25、12米,垛与垛之间距离5米。这样,每个垛的体积可以达到15 000立方米,原料重量1 000吨左右。另建一个粉碎打包棚,安装粉碎打包设备,用于原料的初加工。

4.原料初加工

每季的收购工作结束后,各收购站立即开展原料的初加工工作。利用原料粉碎机、打包成型设备把原料先粉碎,再加工成90厘米×100厘米×120厘米的长方体打包料,可以大大缩小原料体积,便于原料储存保管,保证原料质量,便于原料运输,保证运输经济性。经过试验,这样的初加工产品还完全能够满足纤维素乙醇厂生产环节爆破、增加投料等工艺要求,实现了原料就地加工,减缓纤维素乙醇厂粉碎、预处理阶段的生产压力的目的。

5.原料运输

原料经过初加工后,已经具备经济运输的条件,可以根据纤维素乙醇厂的生产需求,直接从各收购站调运。目前,天冠集团的标准化收购基站均配备了专业的原料运输车辆,可以按照生产厂的计划,从基站直接运送原料入厂,最大限度地降低了运输成本。

三、经济性分析

原料的收购成本由原料的收购价格、粉碎、压缩、运输等成本费用构成,运输半径25公里范围内,对上述三种的经济性进行分析,产生的费用如表1:

模式类别

各 项 成 本 费 用(元/吨)

累计成本

收购

价格

粉碎

成本

压缩

成本

其它

成本

二次运输成本

(元/吨)

农户—工厂

180

35

50

30

 

295

农户—基地—工厂

150

40

60

40

50

340

农户—村组—工厂

130

40

50

25

45

290

平均成本

308元/吨

表1 原料收购体系三种模式的经济性比较

从收购成本来看,三种模式中,第二种与第一种、第三种相比,差距较大,第一种和第三种相比,差距较小,短时间内,三种模式共存,从长远发展来看,主要收购模式以第一种、第三种为主。采用三种模式同时收购,收购量可满足万吨级纤维素乙醇生产线的生产需要,平均成本可控制在允许范围内,随着收购模式的进一步优化和加强管理,收购成本会进一步降低,纤维素乙醇的经济性会进一步体现。

2009年以来,通过我们不断地探索和实践,建立了一套适合本地市场实际情况,满足纤维素乙醇发展需求的秸秆原料保障体系,形成了较为完善的市场网络。天冠集团于2012年投资2 000万元,建设成立专业的“南阳丰硕农业资源发展有限公司”(丰硕公司)负责纤维素乙醇秸秆原料供应保障体系的运行和建设。

“丰硕公司”经过几年的运行建设,通过不懈探索和创新,结合纤维素乙醇产业的发展,建立起了一套在国内领先水平的秸秆“收、储、运”保障体系,主要收购区域分布在南阳13个区县范围内,目前建立标准化收购基站13个,公司拥有专业秸秆加工、运输、收集设备60多台套,发展专业经济人40余户,与公司形成长期运输合作关系的运输户达20家车辆80多台,公司年秸秆收购供应能力达到30万吨,年带动相关产业和农户增收9 000万元。

天冠集团在“一体两翼”战略的基础上,立足于对乙醇产业的独特深刻理解,整合了企业的现有产业技术和先进理念,以低碳、循环、可持续发展为核心,完善了“生物炼制、能化并举”的战略发展规划,实现了将整个生物质的生产转化过程,打造成为绿色、低碳、环保的循环经济产业链,形成“取之自然——用于自然——回归自然”的持续发展良性循环。伴随着天津、福建、湖北非粮乙醇基地以及全球首个15万吨纤维素乙醇产业化示范项目的全面建设,天冠集团乙醇和生物天然气产能将分别达到200万吨和5亿立方米,销售收入将达180亿元,税利20亿元。到2020年,按照《河南建设国家生物能源示范省规划》要求,天冠集团将形成 500万吨燃料乙醇、25亿立方米生物天然气、100万吨综合利用产品和50万吨生物化工产品的综合生产能力。天冠集团将全力践行绿色、低碳、循环、可持续发展的“天冠之梦”,全力铸就以生态文明为基石的“美丽中国梦”!

张晓阳

河南天冠企业集团有限公司董事长

包宇

南阳丰硕农业资源发展有限公司业务主任

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