基本介紹
- 中文名：秸稈能源
- 外文名：Straw energy
- 種類：新能源利用
- 用途：發電，發熱
簡介,爐灶排污不可小視,重擔落在科技人員肩上,中國政府要求農村爐灶升級換代,技術上如何貫徹中央指導意見,科學改灶,科學用灶,
簡介
石油價格瘋漲引發的第三次能源危機爆發以來，人類把成本低、使用方便、數量巨大的最古老的生物質燃料稱為繼煤炭、石油、天然氣之後的第四能源。全球生物質能的年產量相當於目前人類年消耗能源總量的20倍，特別是其燃燒放出的CO與其生長過程中，光合作用所吸收CO2可以持平，被視為CO2零排放。又可以再生而取之不盡、用之不竭。更讓許多國家將生物質燃料作為節能減排的重要技術手段之一。目前全球有15億人燒用柴草爐灶。5億人用燃煤爐灶。
爐灶排污不可小視
2008年英國《自然》雜誌發表的一項研究稱：抑制煤煙排放還能挽救生命。每年排放到大氣中的煤煙計算出的炭黑高達800萬噸，是造成全球變暖的第二大元兇，僅次於CO2。又稱，僅在印度就有40多萬婦女和兒童死於煙塵吸入（這種煙塵是用木柴和糞便等生物燃料進行室內烹飪造成的）。
2008年11月15日，聯合國環境規劃署在北京公布的題為“大氣層棕色雲以亞洲為重點的區域評估報告”稱，在亞洲大片地區，煤煙、煙霧和有毒的化學物質的混合物遮蔽了陽光，污染了數百萬人的肺，並改變著亞洲大片地區的氣候模式。它還會橫掃朝、韓和日本，有時雲層會一直飄到美國的加利福利亞。罪魁禍首就是燃煤工廠、柴油卡車和燒柴爐灶的排放物。
重擔落在科技人員肩上
1952年12月5~8日，英國首都倫敦市上空大霧瀰漫、無風，煙塵和SO2氣體籠罩不散，空氣中的SO2濃度最高達422~3822mg/m，煙塵濃度達4500 mg/m。造成比正常情況下多死亡4000人、事後2個月內又陸續早死亡8000人的嚴重大氣環境污染。後來查明，罪魁禍首是燃煤煙氣，其中爐灶煙氣占60%。這就是震驚世界的倫敦煙霧事件！隨後掀起了世界第一次環保浪潮，喊出了“還我藍天”的口號！已開發國家進行了大規模的改爐改灶和推廣無煙燃料。歷經數十年攻關未獲突破後，採取“改變燃料結構”即以油、氣、電代煤。淘汰了手燒爐，放棄了爐灶學的研究。
全球約有20億人燒用固體燃料爐灶，其中靠柴草做飯取暖的人數就有15億。其中還有2.5億人嚴重缺燒而不得已亂砍濫伐破壞生態環境。現在已開發國家燒爐灶的人數只占人口的5%左右，而開發中國家多達28~90%，中國就有70%的人口燒爐灶，每年要燒煤2.5億噸、農作廢物和木材剩餘物約7億噸。
要解決爐灶的節能減排，無國外經驗可以借鑑。技術的開發研究就只能靠開發中國家自己。
中國政府要求農村爐灶升級換代
中國政府一直支持改爐灶，曾研製出大量適合農村的先進灶型，被開發中國家公認為領先水平，從中國引進技術和爐灶產品。
2010年5月11日，國務院以國辦發（2010）33號檔案轉發環保部、發改委、科技部、財政部等9部委《關於推進大氣污染聯防聯控工作改善區域空氣品質的指導意見》在“防控重點”中指出，重點解決SO2、NOX、顆粒物、揮發性有機物等污染。技術措施中涉及爐灶的有：禁止含硫量>0.5%的煤直接燒用、推廣生物質成型燃料技術、鼓勵採用節能爐灶，逐步淘汰傳統的高污染爐灶；加強潔淨煤利用、農村生物質能開發等技術攻關。
在該檔案正式發布前的5月10日，農業部部務會議就貫徹國務院會議精神，決定開展“農村爐灶的升級換代”工作。
技術上如何貫徹中央指導意見
4.1 SO2 生物質燃料一般不含硫，除個別品種外，可以不考慮。煤炭基本上都含硫，當爐灶燃用含硫量>0.5%的煤和生物質燃料時應當進行脫硫。
用石灰脫硫時還可同時脫氟、脫氯。
4.2 NOX 家用爐灶一般燃燒溫度在1200℃以下，能避免溫度型NOX，但燃料中的N要生成NOX，可將爐膛設計為兩段燃燒，可減少50~70%的NOX。
4.3 顆粒物 爐灶飛灰粒度都在10μm以上，且數量少、沉降快，危害不大。唯黑煙物質粒徑僅0.01~0.1μm，一旦排入大氣便不會沉降，對城市造成嚴重污染，還漂洋過海禍及遠方。
黑煙是爐灶應該消除的主要污染物。
4.4 揮發性有機物 對爐灶而言主要是固體燃料受熱至160~200℃時開始，350℃以後大量釋放出的揮發分，其主要成分是以甲烷為主的揮發性有機物。甲烷的溫室效應潛能為CO2的21倍，應該讓其在爐內完全燃燒，既節能及減排。
爐灶的節能減排分為改灶和燒火兩個方面。
科學改灶
爐灶本身結構簡陋、工藝條件差、燃燒工況不穩定；而廣大農村發展相對滯後、經濟欠發達、農民相對貧困、交通不便、文化程度也相對較低。爐灶改革必須採用綜合的、低投資、低運行費、高效益的適合國情的技術。而沒有科學理論指導下的實踐是盲目的實踐，只有依靠科學技術才能迅速地、高效地進行爐灶改革。
5.1 分清爐灶三膛 爐膛是讓燃料完全燃燒釋放出熱量的場所，是爐灶的心臟；風膛是爐膛下面的一截灶體，它既是灶體的支撐，又主要是進風向爐膛供氧的部位。同時又是爐膛燃燒產生灰渣的暫停處，故又被稱為灰膛；爐膛口以上便是讓燃燒的火焰、高溫煙氣在鍋底上均勻分配火力並進行充分接觸，讓飯鍋儘可能多吸收熱量的地方，謂之鍋膛。風膛和鍋膛一般變化不大，而爐膛則隨爐內熱負荷的大小、燃料的種類及煙囪抽力的變化而成為改灶的關鍵部位。
5.2 確定爐灶的功率 飯鍋的鍋底就是爐灶加熱的受熱面，其受熱量與受熱面積成正比。所以要根據鍋的底面積來設計爐內的熱負荷；而鍋底面積則可按其相似的某種或幾種組合的幾何圖形外表面積計算公式來進行計算。
根據鍋底面積就可以估算出爐灶的功率、燃料消耗量、燃燒空氣需要量及不同熱效率時鍋內的熱加工能力。
5.3 煙囪高度 爐灶從爐排下吸入助燃空氣和及時排出煙氣，一般爐灶都靠煙囪產生的負壓（俗稱抽力）來完成。煙囪抽力的大小決定於囟內外的溫差（嚴格地說是氣體的重度差）及其垂直高度。為了節能降低排煙溫度，便應增加煙囪高度；而為了避免煙氣對人呼吸帶的空氣污染也應該儘可能地升高煙囪。
空氣中含 氧量隨海拔高度的升高而降低，高海拔地區爐灶燃燒的空氣需要量就要增加。這就要增加煙囪高度或加大進風面積（即爐排縫的總面積）。
5.4 針對燃料特性設計爐膛結構
5.4.1燃料粒度 燃料粒度越大其間隙就大，進風阻力就小；反之，進風阻力就大。而燃料層阻力是爐灶煙風系統最大的阻力。所以應相應設計好燃料層厚度和進風速度（按爐排縫進風面積進行調控），否則就不能保證適量進風。
5.4.2 揮發分 固體燃料熱解釋出的揮發分是一種可燃氣體，應組織好燃燒。要圍繞保證高溫、足氧、充分混和、足夠燃燒時間等完全燃燒的四大要素進行結構設計。
5.4.3 結渣性 容易結大渣的煤應設計為易出渣爐膛結構。
抓住了上述幾個關鍵因素，就能科學地設計和快速準確地改灶。
20世紀80年代，中國大規模地改爐改灶，研發出許多經濟適用的優秀灶型。按上述關鍵因素的變化進行放大、縮小，便可使任何灶型在任何地方推廣套用。
科學用灶
有了一個好灶不一定就能節能減排。俗話說“三分灶七分燒”，就像一台好汽車，如果司機駕駛技術不良，就難保全全、快捷和節能減排的行駛。爐灶效果的好壞還要靠人的正確燒火來實現。
6.1 生火 燃燒是劇烈的氧化反應，必需燃料、氧氣和溫度三大基本條件。生火主要是提供燃料燃起所必須的溫度。當然不必將爐內所有的燃料都加熱到著火溫度，只需將揮發分點燃即可。
6.2 燒火三工序 不斷加進燃料才有繼續燃燒可言；從爐內排出爐渣才能為新加燃料騰出空間；撬碎大塊的結焦和爐渣與漏灰，才能保持燃料層中的空氣暢通，使燃燒穩定地進行。
6.3 穩定的燃料層 要保持燃料層厚度，特別是紅炭層（氧化層）的厚度。才能保持燃燒工況的穩定；當然還應根據鍋內需要火力的大小、煙囪抽力的變化及時、適當地進行調整。
