生物质沼气技术范文

导语：如何才能写好一篇生物质沼气技术，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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8月25日，第五届工业企业微生物安全控制技术与实践研讨会在北京铁道大厦召开。会议由中国微生物学会工业微生物学专业委员会、中国食品发酵工业研究院、发酵行业生产力促进中心主办，中国工业微生物菌种保藏管理中心承办，由国家微生物资源平台、国家食品风险评估中心、中国食品药品检验研究院联合支持。会议特别邀请了24位来自食品安全风险评估中心、中检院、各省市药检所、CIQ等单位及国际食品、药品、日化企业的专家，为参会人员解读解读食品、药品、化妆品的法规要求和行业趋势，介绍国际微生物分析检验的创新理念和先进技术，交流分享跨国企业微生物风险管控和实验室运行实践经验。来自130余家单位的220余名代表参加了本次会议。《食品安全导刊》等媒体出席此次研讨会。

中国食品发酵工业研究院副院长王洁为会议致辞，她在致辞中表示微生物污染一直是影响食品和药品安全的热点话题，德国、新西兰以及中国等发生多起微生物污染事件，使得微生物安全控制警钟长鸣，让生产企业的微生物质控人员如履薄冰，所以行业亟需提升检验人员能力，提高检验技术创新能力。国家对食品、药品、化妆品等工业领域微生物安全控制技术的发展十分重视，国务院在7月份“十三五”国家科技创新规划中，提出构建具有国际竞争力的生物安全保障体系。

25日上午，国家食品安全风险评估中心微生物实验部主任李凤琴带来题为《食品微生物检验技术及发展趋势》的报告、中国食品药品检定研究院研究员化学药品检定首席专家胡昌勤带来题为《对中药饮片污染微生物控制的思考》的报告、中国疾病预防控制中心环境与健康相关产品安全所研究员陈西平带来题为《化妆品微生物污染及检测技术》的报告。下午，P&G新加坡创新中心亚太地区微生物部门技术总监JQ Liu、上海市食品药品检验所副所长杨美成、英国LGC Standards公司首席微生物专家Tracey、中国食品发酵工业研究院发酵工程部主任姚粟也作了相关报告。

26日，研讨会分成食品化妆品分会、制药分会两个分会场。福建省疾病预防控制中心马群飞主任、河南省疾病预防控制中心廖兴广研究员、北京市出入境检验检疫局技术中心饶红研究员、中国工业微生物菌种保藏管理中心副主任李金霞等在食品化妆品分会做了精彩的报告；中国食品药品检定研究院马仕洪副主任、天津市食品药品检验所抗生素室曹晓云主任、上海诺狄生物科技有限公司柴海毅、中国工业微生物菌种保藏管理中心赵婷高级工程师围绕“2015版药典、药品实验室规划建设、培养基质控技术”在制药分会进行演讲；除此之外，玛氏、赛默飞、布鲁克、美国Microbiologics、梅里埃等企业代表也作了相关领域的报告。

工业企业微生物安全控制技术与实践研讨会从2012年起，至今已经连续召开5届。规模不断扩大，影响力逐年提升，吸引越来越多的行业专家和企业来参与。

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一、生物质产业发展现状

（一）农作物秸秆的综合开发利用

为认真贯彻落实《国务院办公厅关于加快推进农作物秸杆综合利用的意见》文件精神，建设资源节约型、环境友好型社会，实现节能减排总目标，我县在农作物秸杆综合利用方面做了大量的工作，对农村秸杆露天焚烧、乱堆乱弃、污染环境、破坏土壤表层有机质、影响交通安全等问题进行了综合治理，科学系统地制定了农物作秸杆综合利用发展规划。2009年，我县秸杆综合利用总量约53万吨，其中用于养殖21万吨(青贮饲料占16万吨)，全县食用菌主要利用玉米秸杆，转化秸杆总量25万吨，农作物秸杆资源得到了有效、合理的综合利用和发展。

1、结合配方施肥项目，大面积极推广秸杆还田技术

在该项目的核心区率先推广大面积的秸杆还田技术，同时制定出秸杆还田的技术规程，包括还田方式、秸杆数量、施氮量、土壤水分、还田时间以及防治病虫害、防止杂草方面的技术要求，并分析秸杆还田增产效果的作用机理。

2、秸杆饲料化处理

随着农业、畜牧业的发展需要，扩大饲料来源，开发新的饲养资源，提高饲料质量和饲料效率已日趋重要，具体处理一般有微生物处理和饲料化加工两类，秸杆中都含有碳水化合物、蛋白质、脂肪、木质素、醇类、醛酮和有机酸等，所以要科学地开发利用秸杆饲养。

3、秸杆在农村沼气池中的综合利用

随着我县农村户用沼气池项目的建设发展，农作物秸杆经粉碎加工处理后，与人畜粪便等有机物在沼气池的厌氧环境中通过微生物分解转化，即可产生沼气、沼液、沼渣，俗称“三沼”，根据它们各自的特性，在生产、生活领域中广泛应用，既有降本增效的功能，又能改善环境，保护生态。

（二）畜禽粪便的综合开发利用

目前，我县畜禽粪便的综合利用开发主要是通过一定的技术处理，将其变成资源，即变成农业肥料、饲料和燃料。

1、用作肥料

畜禽粪便经发酵后就地还田作为肥料使用，是减轻环境污染、充分利用农业资源最经济有效的措施。从我县畜禽粪便利用的情况来看，不同畜禽粪便使用有一定差异。鸡肥含有的营养成分较高、含水量较低，大中型鸡场、养鸡专业户、专业村的鸡肥都充分供给农民作为肥料和沼气池原料，使鸡肥得以充分利用。而牛粪和猪粪含水量较高，运输不方便以及与农业使用存在季节性差异，猪牛粪的还田利用率较低。根据调查，个别地方的猪牛粪还田利用率仅达30％～50％，除做为沼气池原料外，还有一部分没有得到充分利用，造成了资源的浪费。

2、用作饲料

畜禽粪便用作饲料，是其综合利用的主要途径，根据各种动物粪便的营养成分，畜禽粪便的营养最适合于反刍动物。

畜禽粪便饲料化处理的方法，当前我县主要采取干燥法：主要以自然干燥、塑料大棚自然干燥为主；其次是青贮法，即单独或与其他饲料一起青贮，该方法处理费用低，能源消耗少，产品无毒无味，适口性强，蛋白质消化率和代谢率都能显著提高，间接的节约了饲料费用；再者就是发酵处理，主要采取自然发酵和酒糟发酵两种方法。

3、用作燃料

随着我县农村户用沼气和大中型沼气的蓬勃发展，畜禽粪便已成为沼气池的主要原料。实践证明，畜禽粪便经过厌氧发酵不仅可产生沼气做为燃料，而且对处理大中型畜禽养殖场的污染和使粪便资源化方面，是一项切实可行的综合利用途径。同时农村户用沼气有效的改善了农村公共卫生脏、乱、差的现状，促进了农民传统生活方式的改变，使广大农民走向清洁、卫生、健康的生活道路。

（三）农村沼气建设情况

1、大力实施农村户用沼气池建设项目

为加快我县农村可再生能源的开发利用，尽快解决能源资源紧张结构不合理、利用率低下和环境污染等问题，我县积极争取能源项目。2008年实施了省农村户用沼气池项目。上半年已全部完成，共建沼气池1600个。项目区主要分布在我县的西湖乡、七级镇、大布乡、阿城镇、闫楼镇等乡镇。2009年实施了新增50亿元农村户用沼气池项目。我县计划任务为3000户，截止2009年年底已完成1100户，占任务的36.6%，预计2010年上半年全部完成。项目区主要分布在我县的侨润、狮子楼、博济桥三个办事处，及西湖、定水、大布、高庙王、阿城、闫楼、七级、郭屯等乡镇。

目前，已建成的沼气池运行正常，给农民带来的好处是多方面的，也是实实在在，显而易见的。一方面可以产生很可观的经济效益。经统计，我县所建“一池二改”或“一池三改”沼气池，使用年限为20—25年，每户每年可节约增收1600元左右，其中沼气用于做饭、照明一年可节约800元，养殖增收500元，用沼液、沼渣做肥料，可节省化肥、农药费用300元，有蔬菜大棚的农户利用沼液冲施、喷施蔬菜效益更可观，每个大棚每年可节约增收2000—3000元；另一方面，改变了农村传统的生产、生活方式，农村环境脏、乱、差的状况得到治理，提高了生活质量。同时促进农业和农村经济的良性循环，实现经济效益、社会效益、生态效益的统一，为优化环境，保护水、土、大气等自然资源，奠定了良好的基础。

2、大型沼气建设工程

2009年度我县新建两处大型沼气工程。一是华鑫养殖有限公司（年出栏3万头猪）大型沼气工程，计划投资199.6万元，其中中央投资50万元，省投资13万元，县配套37万元，政府债券贷款企业自筹99.6万元，已全部完成投资。09年10月已竣工运行，目前运行良好，对沼气、沼液、沼渣进行科学合理的利用。二是绿源牧业有限公司（年出栏3.2万头猪）大型沼气工程，总投资为420万元，其中中央投资100万元，地方配套100万元，项目单位自筹220万元，09年11月份已竣工完成，目前处于调试和试运行状态。

二、存在的主要问题

尽管我县在生物质能源的开发利用方面取得了一些成效，但由于生物质能源发展还处于起步阶段，面临许多困难和问题，归纳起来主要有以下几个方面。

1、技术严重落后

由于资源分散，收集手段落后，我县的生物质能利用工程的规模很小。为降低投资，大多数工程采用简单工艺和简陋设备，设备利用率低，转换效率低效。

2、投入严重不足

生物质能属于高新技术和新兴产业，其技术研发和市场培育需要大量资金投入，但目前投融资渠道较为单一，投入严重不足，产业化程度低，大规模生物质能源生产产业化的格局尚未形成。

3、发展思路不够明确

我县近几年生物质能产业有了一定的发展，并且也取得了一定的成效，但是总体看，如何根据不同地区的情况来发展生物质能产业，思路还不够清晰，认识还不够成熟；对于生物质能资源的区域分布、发展潜力等基础情况，掌握得还不够清楚，分析得还不够深入；还缺乏通盘考虑和科学规划。

4、扶持政策力度不够

民众对于生物质能资源缺乏足够的认识，宣传和普及工作不到位。政策和市场环境不完善，缺乏足够的经济鼓励政策和激励机制。生物质资源的利用项目初始投资高，在一定程度上制约了生物质资源的开发利用。

三、加快促进生物质产业发展的意见和建议

1、健全促进生物质能发展的法规政策体系

根据国家颁布的《可再生能源法》等法律政策，研究制定适合生物质能发展的法规和政策措施，出台财政补贴、投资政策、税收优惠、用户补助等经济激励政策。加大对生物质能产业的补贴力度，对从事生物质能技术研发和设备制造等企业给与所得税优惠。另外，尽快完善生物质能标准体系，并组织做好标准宣贯工作。

2、建立稳定的投入机制，引导多种经济主体的参与

充分发挥政府在投入中的引导作用，通过财政直接投入、税收优惠等多种财政投入方式，增强政府投入调动全社会科技资源配置的能力，调动企业自筹资金投入生物质能建设的主动性。创造良好的投资环境，积极争取金融部门、国际组织等的资金支持，广泛吸引社会、个人和外资的投入。设立生物质能发展专项资金，用于支持技术进步、人才培养、产业体系建设和新技术示范项目的建设。充分发挥政府投资的引导作用。

3、开展教育、宣传和培训工作

充分利用网络、电视、报纸、杂志等多种媒体，采取多种形式，广泛宣传加快生物质能开发利用的重要意义，宣传先进典型和成功经验，形成全社会关心、支持生物质能开发利用的良好氛围。重点抓好技术培训和职业技能鉴定工作，建立生物质能技术培训基地，组织开展不同形式、不同层次、不同内容的技术培训，对从事生物质能利用的技术工种实行职业准入和持证上岗制度。

4、开展调查研究，做好资源评价

要想更好地发展生物质能产业，就应该清楚资源分布以及产量。并且制定生物质能资源评价技术规范，提出生物质能资源评价方法和指标体系。深入开展能源作物普查工作，摸清主要能源作物品种的性能、适宜的边际性土地等资源数量、区域分布现状，科学制订能源作物的种植规划。在种植基础好、资源潜力大的地区，规划建设一批能源作物种植基地，为生物燃料示范建设和规模化发展提供可靠的原料供应基础。在摸清畜禽养殖数量、分布和发展趋势的基础上，对畜禽粪便的可获得性及未来供应潜力等进行评价。

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[关键词]湿法技术、干法技术

中图分类号：O654.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）24-0248-01

一、当前沼气技术简介

不同地区的自然、经济状况、养殖场规模和环境容量等条件各不相同，因此沼气能源化处理工艺技术和模式也存在差异。本论文根据厌氧发酵原料的干物质含量的不同，主要讨论两种不同的沼气能源化利用工艺：湿法技术和干法技术。

湿法技术：发酵原料的干物质含量一般小于8%，是液态有机物的处理方法。湿法技术具有物料传热、传质效果好，反应器可以在厌氧状态下连续进出料，易于工程放大等优点，被现阶段大中型沼气工程普遍采用。

干法技术：发酵原料的干物质含量在20%～40%，原料呈固态，虽然含水丰富，但没有或者几乎没有自由流动水的沼气厌氧微生物发酵过程，是有机固体生物质的处理方法。干法技术具有容积产气率高、处理过程中不产生污水、自身能耗低等独特优势。由于干法发酵原料呈固态，在反应器厌氧状态下连续进出料有较大难度，为避免使用高能耗的输送设备，一般采用全进全出的间歇式进出料工艺，但反应器形式和密封结构是工程化研究设计的难点。

二、沼气发酵的生物过程

沼气干法发酵的微生物学原理与湿法沼气发酵基本相同。

1、主要的菌群：发酵性细菌、产氢产乙酸菌、耗氢产乙酸菌（同型产乙酸菌）、产甲烷菌。

沼气发酵的条件

1）发酵原料的C：N比：是指原料中有机碳素与氮素含量的比例关系，因为微生物生长对碳和氮有一定要求，其利用速度是20～30倍的关系，因此发酵原料的碳氮比20～30：1，或者BOD5：N：P= 200：5：1为宜。

2）足够的接种物（微生物量）：接种量一般为发酵液10%～50%；当采用老沼气池发酵液体作为接种物时，接种量应占总发酵液的30%以上。

3）严格的厌氧环境：产甲烷菌是一种厌氧性细菌，空气中的氧会使其生命活动受到抑制，甚至死亡。因此正常沼气发酵，其发酵液的氧化还原电位越低越好（不产甲烷阶段+100～-100mV， 产甲烷阶段-150～-400mV），发酵环境处于无氧状态。

4）适宜的发酵温度：高温发酵：50-65 ℃，最适温度为55±2°C；中温发酵：20-45℃，最适温度为35±2°C；偏低温发酵：10-20℃；常温发酵：随自然温度而变化的发酵。

5）pH值与碱度

pH值：厌氧消化最适宜的pH值为6.8―7.4。当pH值6.4以下或7.6以上，都会对厌氧微生物产生不同程度的抑制作用，导致产气减少或中止。

碱度：指消化液中含有能与强酸相作用的所有物质的含量。主要以重碳酸盐，碳酸盐，氢氧化物三种形式存在。这些物质可与挥发酸发生反应，使pH值不会有太大变动。

6）毒性化合物

一般情况下，农作物秸秆中不会含有大量有毒物质，但畜禽养殖场和工厂中的有机废水中常含有消毒和防疫的药物或者重金属等有毒物质，这些有毒物质会抑制厌氧微生物的生长、代谢及繁殖等。例如，有些有机氯（CH2Cl2，CHCl3和CCl4等）毒性很强，如氯甲烷浓度在1mg/L左右，常引起产甲烷菌的中毒而使发酵失败。

3、主要调控指标

1）固体物

总固体（TS）是悬浮固体（SS）和溶解固体（DS）的总和，以单位体积水样在103-105℃蒸发干后残留物的重量表示。

2）化学需氧量（COD）和生化需氧量（BOD5）

3）挥发性有机酸（VFA）

挥发性有机酸（VFA）是厌氧消化过程中重要的中间产物。VFA在厌氧反应器中的积累能反映出甲烷菌的不活跃状态或反应器操作条件的恶化，较高的VFA（如乙酸） 对甲烷菌有抑制作用。

4）pH值和碱度

5）停留时间

水力停留时间简写作HRT，指进入反应器的废水在反应器内的平均停留时间，如果反应器的有效容积为V（m3），则：HRT=V/Q

污泥停留时间简写作SRT，也称为泥龄。

SRT=反应器内污泥总量/排出反应器的污泥量。

微生物停留时间简写作MRT，指从微生物细胞的生成到被置换出消化器的平均时间。

采取可能的措施，尽可能达到：MRT> SRT >HRT

6）原料产气率Mr

是指单位原料在一定条件下的产气量。原料产气率是衡量原料分解好坏的一个重要指标。产气率的单位通常用“m3/kg（COD）”。

7）反应器的容积负荷Nv

容积负荷Nv：单位反应器，在单位时间内要保证一定的处理效果所能承受的有机物的量，其单位为kgCOD/m3.d或KgBOD5/m3.d，则计算公式：

Nv=QS/ V

式中：进料浓度S （kgCOD/m3或kgBOD5/m3），流量Q（m3/d），反应器有效容积V（m3）。

8）容积产气率是指在一定条件下，厌氧消化器单位容积的产气量，单位：m3/m3.d。容积产气率是评价厌氧消化器反应效率的一个重要指标。它与发酵原料入池量、原料种类、厌氧消化器规模、消化时间、温度等有关。Gv： 池容产气率（m3/m3.d）

Gv==Nv×Mr式中：Nv--容积负荷（kgCOD/m3.d） Mr--原料产气率（m3/kgCOD）

国内工程应用

沼气发酵的工艺条件主要包括两个方面：一是满足厌氧发酵微生物生长繁殖的适宜条件，即微生物的生物学生长条件，包括C/N比、发酵温度、pH值、接种物量等参数的合理控制等。二是从工艺上满足沼气发酵的工程化生产问题。

1、湿法技术

河南省于2007年从丹麦引进车用燃料沼气工程技术并建造了第一座大型车用燃料沼气工程。该工程以当地收集的牛粪、猪粪、人粪、屠宰垃圾、厨余垃圾和生活污水处理厂的生污泥为原料，采用欧洲有机废弃物联合消化CSTR工艺，高温发酵，全自动化控制和远程监控，产气率2.0以上，设计生产符合国家车用天然气规范的车用沼气约10000m3 d-1。

2、干法技术

间歇式干法沼气工程与湿法沼气工程相比，有两个关键的技术问题需要解决：一是发酵初期与发酵结束时发酵室沼气浓度与空气浓度达到临界点15：85时的防爆安全；二是发酵菌在发酵物中的繁殖速度保障[1]。为了解决这两个关键问题，工程需要设置安全可靠的自动控制系统。

哈尔滨宾西沼气有限公司建设的车库型间歇式干法沼气工程使用德国工艺设备，日处理农作物秸秆7.88t和牛粪17.5t，主要包括车库式厌氧发酵仓，储液池，储气柜，辅助用房包括中控室、锅炉房、净化间、发电机房和提纯车间。项目投产后，年产沼气量182.5万m3，日生产沼气5000m3。日产沼渣10.89t，年产沼渣3974.44t。

四、结论

沼气能源化利用可以解决当前我国农业发展的“瓶颈”，有利于减少农村种植业和养殖业废弃物造成的污染，提高环境质量。有利于转变农业增长方式，发展农业循环经济。我国的科研人员和工程公司目前也在致力于工程化的研发，随着生态农业的逐步发展，国内的技术将会发生突飞猛进的变化。

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关键词：能源；可再生；生物质能

引言

在这个各国愈来愈重视能源问题的时代背景下，生物质能显得格外耀眼。石油、天然气等化石能源已经支撑了19世纪到20世纪近200年人类文明的进步以及社会的发展。但人类对其的过度使用以及这些化石能源的不可再生，使化石能源逐渐枯竭，能源危机浮出水面。

1. 当前能源发展概况

据调查显示，目前石油供应尚算充足，供需基本平衡，但日积月累的过度开发利用，导致地球大气圈、水圈、岩石圈等生态环境遭受了非常严重的污染，类似的文献和报到比比皆是。同时石油资源的短期不可再生性也是必须面对的严峻问题，全世界范围内高效开发利用新的替代能源迫在眉睫。天然气是目前主要的替代能源，世界天然气的年平均消费增长速度达到百分之一点六，需求稳步提高。风能、核能、潮汐能也已被不同程度的开发应用。生物来源的可再生能，即生物质能的研究方兴未艾，在欧美发达国家已有相当程度应用普及。生物质能的高效开发利用已成为能源领域未来发展的最主要趋势。

2. 我国关于生物质能的政策

解决秸秆问题一直是我国政府的关注焦点，也是我国开发生物质能的重点对象。政府推行一系列的政策来促进资源的循环节约以及农民的收入增加。《中华人民共和国循环经济促进法》第三十四条中明文规定，国家鼓励和支持农业生产者和相关企业采用先进或者适用技术，对农作物秸秆、畜禽粪便、农产品加工业副产品、废农用薄膜等进行综合利用，开发利用沼气等生物质能源。国务院相关政策《中华人民共和国可再生资源法》第十六条中明文规定，国家鼓励清洁、高效地开发利用生物质燃料，鼓励发展能源作物。国务院办公厅《关于加快推进农作物秸秆综合利用的意见》中的基本原则是统筹规划，重点突出；因地制宜，分类指导；科技支撑，试点示范；政策扶持，公众参与。重点推进生物质能的产业化，增大政府的支持力度。

3.生物质能

3.1 生物质能的来源

通常意义讲，生物能源的普遍来源是指生物本身。但生物质能同样包含动物的粪便以及废水的有机成分等。生物质能的载体是植物通过光合作用合成的有机物，它的能量最初来源于太阳，即太阳能，追溯本质生物质能也是太阳能其中的一种，生物质能为太阳能最主要的吸收和储存器。阳光照射到地球之后，其中一部分转化为内能，其中另一部分则被植物吸收、转化为我们所说的生物质能；由于太阳能很难被直接利用，其中只有极少量被人类通过太阳能面板收集起来，其余大部分则分布在地球的其他物质中，最主要渠道就是植物的光合作用。同时植物作为地球食物链的生产者，被摄食后继而将能量转移至动物等高层食物营养级中。

3.2 生物质能的种类

生物质能种类非常多，植物类主要有木材、农作物、杂草、藻类等。另一部分则有动物的排泄物和尸体、有机垃圾和废水等等。在还没有认识生物质能之前，这些大多都被废弃，显得格外可惜。如今随着对生物质能研究的不断深入，这些往昔的废物正逐渐被回收利用，利用率显著提高。

3.3 生物质能的特点

3.3.1可再生性 生物质能最显著的特点是可再生性，通过植物的光合作用储存在生物的体内，和风能潮汐能一样属于可再生能源，实现了可再生能源的永续利用。

3.3.2环保性 在生物质能的利用过程中 其生成的有毒有害气体和物质远远比石油及其他能源少。

3.3.3丰富性 原料丰富，分布广泛，有调查显示全球生物质能未利用并可利用量为350EJ/年（约合82.12亿吨标准油），为09年世界能源消耗的73% 。

3.3.4代替优势性 有专家说到采用科学技术可将生物质能转化为能够替代石油能源的固液气生物质燃料等等。在热转化中生物质能可以通过直接燃烧或者转换，转化为方便储存运输的固液气能源燃料。

4. 国内外生物质能应用状况

4.1 欧美国家生物质能应用情况

生物质能源很早就引起欧美等西方国家的重视和开发。2001到2010年十年间，美国的生物质能产品从原本总产品量的5%提高到12%，比重大大增加，日本政府规划了阳光计划，印度政府则规划了绿色能源工程计划。德国法国加拿大等等国家也同样近几年一直在进行大力度的开发和研究，形成了生物质能的研究与体系。

4.2 我国生物质能应用状况

在我国，沼气及秸秆等农林副产品是当前最主要的利用对象。2006年底全国已建设农村户用沼气池1870万口，畜禽养殖场和工业废水沼气工程2000多处，生活污水净化沼气池14万处，每年产沼估算为90亿立方米，为近大量农村居住户带来了高质量丰富的生活燃料。此外我国开发出多种固定床和流化床气化炉，以秸秆、木屑、稻壳为原料。村镇级秸秆气化集中供气系统约有600多，年生产生物质燃气约为2000万立方米。

4.3 生物质能应用水平差距

虽然我国开发生物质能有一定历史，也取得了一定的成绩，但我们应清楚认识我国的生物质能发展水平，较欧美西方国家的水平还有一定的差距。（1）技术水平不高。我国生物质能以沼气的利用为代表，近几年才重视热解气的技术开发，但是技术开发研究速度缓慢。（2）标准欠缺，管理混乱。在秸杆气化供气与沼气工程开发上，目前没有明确的规定以及规划，很多参与沼气工程以及秸秆气化供气设备生产的单位技术水平不高，甚至带来一系列的安全问题。（3）投资少，技术水平落后，资源不集中，所以中国的生物质能源工程的规模不大，很多工程都是极为简单的工程，采取简单的设备，所以利用率很低，形成投资多回报少的尴尬境地。

结语

生物质能作为可再生能源中的重要一种，广受世界各国所关注。我国化石能源并不丰富，生物质能技术水平与国外尚有一定差距，所以更应该提高重视，反省自我，加大研究投入提高技术水平，完善政府宏观调控政策，提升对生物质能发电产业的支持力度，从而促进我国生物质能的市场化发展。发展好和利用好生物质能，既能够缓解能源危机的困扰，同时也将极大促进我国科学技术水平和综合实力的发展。

参考文献：

[1]张志军.新能源[M].东南大学出版社，2010.

[2]冯飞.张蕾.新能源技术与应用概论[M].化学工业出版社，2011.3.

[3]袁振宏.生物质能利用原理与技术[M].化学工业出版社，2005.

[4]高飞.绿色能源之风能[J].电器工业，2002

作者简介：

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【关键词】生物质能；转化；利用体系

0.引言

生物质能是一种易得的可再生能源。由于大气污染、全球气候的变化和化石能源的日益短缺，对生物质能的研究和利用也越来越受到人们的重视。目前生物质能的利用还处在不断推向前进的过程中，需要进行更为深入的研究，包括相关的转化利用系统研究以及应用技术的开发和推广。

1.我国生物质能利用情况

我国对生物质能的利用起步比较的晚，和欧美一些发到国家相比还存在一定的差距，但是我国是一个农业大国，可以被利用的生物质能资源丰富，一旦转化的技术得到了提高，相应地会对我国的新能源开发利用带来巨大的贡献。目前我国生物质能利用的主要重点领域以及地区的分布如表1所示。

2.生物质能利用的相关技术

生物质能的利用技术一般可以分成三类，分别是直接燃烧技术，汽化利用技术，液化利用技术以及沼气技术，具体的分类见图1。

2.1直接燃燃技术

这种技术是人类最早采用的利用生物质能的技术，但是利用的效率较低，并有一定的污染。随着现代技术的发展，利用现代的技术手段对其进行更加有效的利用已经成为了可能，大致可以分成、直接燃烧发电、成型成固体无污染燃烧以及混合燃烧发电等技术，最后得到的主要产品是供人们使用的电能以及燃烧热能。

2.2气化利用技术

气化利用技术主要的产品是电能以及燃气，采取的气化方式主要是流化床式和固定床式两种。其中应用比较多的就是热解气化法，技术的关键是通过运用高效热解气化技术来对原材料进行处理，得到适合于燃气轮机以及内燃机使用的燃料，其中的关键部件就是气化炉，它必须适应各种不同的生物质原料，这样才可以扩大气化技术的应用面。

2.3液化利用技术

液化利用技术主要就是将生物质转化成为液体的燃料，一般都是通过化学或者是生物的方法。当前已经具备一定规模的生物质液化产品主要包括生物柴油、乙醇以及生物油，是一种可以用来代替不可再生液体燃料的资源。

2.4沼气利用技术

沼气是一种可燃性的气体，产生的主要机理是有机物质需要在厌氧的环境下，经过发酵而产生。沼气产生过程中的副产品包括沼液以及沼渣，都是很好的生物化肥，可以用来进行农业生产，这种技术一旦和农业生产相结合，就会大大地有利于环境和生态的可持续发展，是一种良好的生物质的利用技术。

3.结语

伴随着资源的不断减少，人类所面临的资源问题也越来越严重，加强生物质能转化系统的研究是解决这个问题比较好的途径，因此，需要在不断提升利用技术的基础上的，不断加强生物质能利用的合理性和科学性，对我国这样的农业大国来说合理地利用好生物质能更是显得意义重大。 [科]

【参考文献】

[1]高荫榆，雷占兰，郭磊，谢何融，陈才水.生物质能转化利用技术及其研究进展[J].江西科学，2006（06）.

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关键词：新能源；纯秸秆；中高温高浓度；沼气

2009年9月，主席在联合国气候变化峰会上提出我国将“争取2020年非化石能源占一次能源消费的比重达到15％左右”的目标；总理在哥本哈根气候变化会议上也承诺“到2020年，单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40％至45％”。“十二五”规划提出：深入贯彻节约资源和保护环境基本国策，节约能源，降低温室气体排放强度，发展循环经济，推广低碳技术，积极应对全球气候变化，促进经济社会发展与人口资源环境相协调，走可持续发展之路。因此，开发利用风能、太阳能、潮汐能、生物质能等是必由之路。

生物质是自然界中有生命的可以生长的各种有机物质，它是多种复杂的高分子有机化合物组成的复合体，其化学组成主要有纤维素、半纤维素和木质素和提取物等。生物质能是指直接或间接的通过各种绿色植物的光和作用，把太阳能转化为化学能后固定和储存在生物质内的能量。作为研究对象的生物质，通常是指农业和林业废弃物。因此说，植物生物质是一个巨大的太阳能仓库，开发利用生物质能源就是开发利用太阳能，取之不尽，用之不竭!地球每年经光合作用产生的干物质有1730亿t，能量相当于全世界总消耗量的10倍以上，目前只利用了1％～3％。

我国是一个能源短缺的国家，随着经济的发展能源紧缺更是成为经济发展的瓶颈因素。然而我国也是生物质资源大国。据农业部科技教育司最新统计，我国农作物秸秆理论资源量为8.2亿t(风干，含水量为15％)。我国秸秆可收集资源量为6.87亿t，我国秸秆未利用资源量为2.15亿。农作物秸秆是一种重要的富含有机质(80％～90％)的生物质能源。因此，利用现代技术将作物秸秆转化为高效、洁净、方便的高品位能源——沼气。对缓解我国常规能源紧张状况，促进社会经济的可持续发展和生态环境的改善都具有重要意义。秸秆中含有大量的纤维素、木质素，这是导致发酵速率低的主要因素。若将秸秆直接入沼气池进行发酵产气慢、产气量少、不经济、无法大面积推广应用。沼气技术是近些年国家确立的重点研究和推广项目之一，经过多年来全国各地新能源战线技术人员的研究，户用小型沼气、养殖场沼气工程、污水处理沼气工程技术已日臻完善，并在全国大部分省、市得到了推广和应用，但是利用纯秸秆制取沼气技术仍处于开发研究阶段。经过多年的努力研究，河北青县攻克了纯秸秆制取沼气的技术难题，实现了沼气工程供气。

自上个世纪七八十年代以来，研究人员就采取各种各样的方法研究秸秆前处理、预处理、发酵菌剂、发酵温度、C／N比、PH等在秸秆制取沼气中发挥的重要作用。但是利用纯秸秆不添加氮素很难制取沼气，并且很容易酸化造成发酵失败，因而一直没有实体纯秸秆沼气工程应用于实际中，河北省青县沼气技术人员在各级各部门的支持下，经过几十年的研究、试验和实践，克服了种种困难攻克了纯秸秆很难制取沼气技术难题，成功建成大型秸秆沼气工程投入实际运行，并申请了“回流发纯秸秆连续发酵沼气新工艺”专利。2007年7月15日到8月31日农业部沼气科学研究所对青县钢板焊接的400m3秸秆沼气工程运行情况进行了为期33天的工程运行现场监测。并于9月3日，农业部沼气科学研究所组成了以颜丽研究员为组长、李景明处长为副组长、梅自力研究员、符征鸽研究员、赵跃新副研究员为成员的专家组，专家组给出了：“该工程的运行数据详实可靠，池容产气率达到1.1m3／m3·d，每投入1公斤秸秆可以产生沼气0.5m3左右，该工程技术达到实际运行水平，可以推广使用”的评审意见。

为加快纯秸秆沼气技术推广，河北省青县成立了河北耿忠生物质能源开发有限公司，下大力度推广秸秆沼气工程技术，该公司就纯秸秆沼气工程进行了各种建设模式探索。2010年1月农业部沼气产品及设备质量监督检验测试中心对青县耿官屯秸秆沼气工程进行了检测，日平均产气在1200m3以上，给出结论是池容产气率达到1.2m3／m3·d的报告。

1　大型秸秆沼气工程发展概况

自上个世纪七八十年代开始，青县就着手研究利用纯秸秆制取沼气的技术研究。经过二十多年的研究，在纯秸秆制取沼气技术上取得了实质性进展。2005年东姚庄村成功建成全地上砖混结构400m3大型秸秆沼气工程一处，并为青县明发食品厂供气。虽然实现了纯秸秆制取沼气，且产气率很高，但工程设计上存在不足和问题。在青县县委县政府的支持下，2006年开始建设第二处400m3大型钢板焊接的纯秸秆沼气工程。于2006年12月底满足了马厂镇明发食品厂生产用气以及食品厂周围20余户农民用气，2007年满足了全村600多户村民生活用气。自2007年成功供气以来，全村村民一直使用沼气做饭。在借鉴东姚庄村秸秆沼气工程建设经验的基础上，清州镇耿官屯村2008年建成650m3大型秸秆沼气工程一处，满足995户居民用气。在东姚庄村、耿官屯村的带动下，青县按照现代工业化理念，企业化管理，市场化运作，规模化经营的发展思路，实现“集中建站，联村供气”。2009年青县共有五个村开始建设大型秸秆沼气工程，5个村大型秸秆沼气工程发酵罐总容积达到7200m3，可满足8000户居民用气。

2　纯秸秆沼气工艺技术

2.1工艺技术发展

秸秆中温高浓度发酵工艺制取沼气工程技术在其他工程建设过程中又不断改进和提高。随着2005年砖混结构纯秸秆沼气工程的停用，在总结经验的基础上2006～2007年建成沼气工程并投入使用。目前，该工艺技术已经成熟，并具备大范围推广的实力。

2.2工艺技术路线

秸秆中高温高浓度发酵工艺技术路线是：

应用仿生学原理，即生物有口、胃和排泄器官，秸秆沼气工程有进料口、发酵罐和出料口，以搅拌机、泵为动力，将秸秆同其它辅料按照一定比例混合均匀加一定量的热水，搅拌后，经过进料口靠泵体动力将发酵混合原料打入沼气发酵罐，在30℃～55℃和pH6.8～7.5的环境下进行发酵产气。其过程如下：

秸秆－粉碎或铡切－(青贮)－(加土、加添加剂)－加菌种－加入50℃～60℃热水－搅拌－打入发酵罐－产气－脱水－脱硫－入储气罐－(将CO2和CH4分离后提纯为天然气)－调压输配系统－供企业和农户使用

2.3核心技术特点

钢板焊接的高强度沼气发酵罐体；良好的防腐、防渗漏性能和保温性能；秸秆不需要复杂的预处理即可产生沼气技术；pH值要在6.8～7.5范围内；C／N比例在20～30：1以外也能正常产气；添加剂的开发研究；秸秆降解率、能源转化率高。

2.4创新点

纯秸秆中高温高浓度发酵工艺制取沼气；鲜体秸秆、干体秸秆均能产生沼气；秸秆加工精度研究；两种上料方式；池体采用聚氨脂发泡保温，保温效果好、运营成本低；运行管理模式创新；全地上式秸秆沼气发酵装置，多点进料，多点出料，采用顶部进料底部出料。

2.5青县秸秆沼气工程十大特点

2.5.1采用纯秸秆制取沼气。采用纯秸秆中高温高浓度发酵工艺技术制取沼气。

2.5.2秸秆能源转化率高、降解率高。每2kg干体秸秆或5.5～7.5kg鲜体秸秆可产出1m3沼气，绝大多数植物秸秆均可使用，原材料取之不尽用之不竭。

2.5.3池容产气率高。经农业部沼气产品及设备质量监督检验测试中心冬季低温环境下检测，池容产气率达到1.2m3／m3·d以上，CH453％以上。

2.5.4进、出料方式创新。采用上进料，下出料方式，同时多点进料、多点出料以及两种上料方式，在实现循环接种以及搅拌料液的同时，有效的解决了料液结壳、挂壁以及料液排出不畅等问题。

2.5.5不需要搅拌装置。发酵罐内无搅拌装置，既节省了设备投资，还降低了运行费用，减少了工程安全隐患。

2.5.6原料不需要复杂预处理。秸秆粉碎或铡短后，直接使用(鲜体秸秆也可以先青贮)，不需要复杂的生物、化学处理。

2.5.7以钢板焊接工艺制造发酵罐、储气罐等主体工程，采取新型防腐技术，优于砖混、混凝土及其他材料建设。该工艺施工快、强度高、耐高压、耐腐蚀、密封性好、使用寿命长、容易维修和改造等，即使若干年以后工程报废，废旧钢材易回收、无污染、价值远高于混凝土或其他材料制作的工程，实现物质的良性循环。

2.5.8加热创新。以太阳能加热增温为主，冬季辅助以沼气锅炉加热，多能开发，节约能源，高效运转。

2.5.9现代化监测与控制。发酵罐内多处安装温度检测仪，实时检测罐体内不同部位的温度；雷达测位仪，监测料液位置；采用CH4、CO2、pH值等分析仪，随时检测相关数据；为工程运行管理提供必要的数据；实现站区内自动化控制，并通过因特网实现各个站区的远程监控。同时采用调压式干式储气罐，配以先进的输配增、减压输配系统，同时采用防超压、负压系统，使得储气、用气更加安全稳定。

2.5.10发酵剩余物为沼渣，基本无沼液排出。沼渣无异味，直接用于大田、果树、蔬菜、花卉底肥或追肥，也可以经过深加工后成为附加值更高的无公害有机肥或育苗基质等。

2.6应用和成果情况

近年来，青县结合新农村、新民居建设，大力发展秸秆沼气工程，积极探索大中型秸秆沼气工程的建设和使用，推进农村小城镇化建设。截止2009年，河北耿忠生物质能源开发有限公司经过先后六代的完善和改进形成了钢板焊接沼气工程。到2010年，该公司已经为青县东姚庄村、耿官屯村、王胜武屯村、范官屯村及陈缺屯村、黄骅市西排村、白庄村先后建成了300m3～2000m3大型秸秆沼气工程7处。目前，青县秸秆沼气工程供气能力达到8000多户，沧州范围供气能力12000户。由该公司采用第七代技术承建的总供气能力为3000户的秸秆沼气工程正在建设中，拟建的有河北承德双桥区，辽宁沈阳、吉林白城、黑龙江852农场等多处。

通过近几年的试验、示范，秸秆沼气集中供气系统工程初见成效，取得了一定的经济、社会和生态效益。

3　后期运行管理模式

3.1人员及管理

东姚庄沼气站管理人员6人，满足了600多户村民、两个食品厂的生活生产用气；耿官屯沼气站4个人，满足了近1700户居民、喜庆大厅、河北耿忠生物质能源开发有限公司用气。一般情况下，800户左右的沼气站管理人员2～3人即可；1000户以上的工人沼气站由3～6个人即可满足管理要求。

3.2沼气站日常管理

沼气站日常管理包括：秸秆集中收购、加工及青贮管理；发酵原料上料管理；发酵罐排料管理；输气管理；料液控制管理；温度控制管理；pH值检测管理；安全消防管理；相关数据记录管理；24小时轮流值班制度；突发事件应急预案制度等。

4　建设内容及投资成本

根据多年的建设经验，按照不同的标准1000户以上的秸秆沼气工程户均投资在3500～6000元左右。以建设较高标准1000m3沼气工程为例，估算投资595万元，建设内容包括：土建工程110万元；输配管网110万元；发酵罐、储气罐、站内输配系统、净化系统、消防系统、加热系统、自控系统等300万元；沼气灶具、计量表、漏气报警器55万元；勘察、设计、预算、监理20万元。(不包括科研、初步设计、不可预见等费用)。

5　运行成本与效益分析

以1000m3沼气工程为例分析运行成本与效益。

5.1运行成本

保守估算，年消耗鲜体玉米秸秆2737t，年产沼气36.5万m3，产沼渣1200m3。秸秆、人工、水、电、冬季取暖、柴油及维修费等成本约1.2元／m3。

年消耗原料2737t，按100元／t计算，计27.37万元。

秸秆收集、加工、水、取暖、柴油、电费，按0.2元／m3，计7.3万元，操作工人工资每人每月1200元，计5×1200×12=7.2万元

设备维修及维护费2万元

年生产成本为：27.37+7.3+7.2+2=43.87万元

每立方米沼气平均成本为：43.87／36.5=1.2元

此处，沼渣没有计算价值，因此，1000m3沼气站盈亏平衡点为1.2元／m3。

5.2各种燃料对比及效益分析

5.2.1秸秆沼气与液化石油气对比。1m3的沼气和0.5kg液化气的热值相当，目前青县液化气市场价格是9元／kg。沼气站1m3沼气可盈利：4.5-1.2=3.3元，年盈利：36.5×3.3=120.45万元。

5.2.2秸秆沼气与煤的对比。1m3的沼气和1kg原煤热值相当。由于沼气灶具的热效率约是煤炉灶热效率的3倍，因此每立方米沼气相当于3.3kg原煤。据调查，青县农户使用蜂窝煤用于日常生活用能的已经不多，一般每户每天用蜂窝煤5块，每块约1kg即5kg，蜂窝煤价格在450元／t，每天约2.25元，因此煤与沼气相比没有优势。

5.2.3秸秆沼气与天然气的对比。根据2011年11月28日中国新闻网《中土签天然气进口大单多元战略倒逼气价改革》中国与土库曼斯坦近日签署协议，土库曼斯坦通过中亚天然气管道输往中国的天然气每年将增加250亿m3，年总量达到650亿m3。加上已经与哈萨克斯坦、乌兹别克斯坦签署的协议，我国通过天然气管道从中亚三国进口的天然气每年将达到800亿m3。

根据我国与中亚三国签署的天然气供应协议，管道气的到岸完税价在2.6元／m3左右，而目前按照政府规定，国内管道气出厂价仅为1.15元／m3，比进口气的价格低了不止一倍。这意味着，我国从中亚每进口1m3的天然气，就至少要承受1元多的损失，每年进口800亿m3的天然气需要承受的损失就会达到约1000亿元。

据调查青县、任丘、沧州天然气入户初装费2500～2600元每户，居民还要自己安装灶具、报警器等。目前收费价格在2.2～2.75元／m3，天然气公司保本或微利。按照秸秆沼气每2m3可以提纯为1m3天然气计算，只有天然气价格高于2.4／m3用秸秆沼气才能有利润。一是做秸秆沼气的一般农户筹资都在1000元以下，甚至有的村村民不用筹资，所有费用均由村集体补贴比天天然气入网费低；二是从长远看天然气价格是不断上涨的，这样看秸秆沼气优越于天然气。

5.2.4秸秆沼气与电对比

一般家庭做饭、烧水每天用电大约3度左右，我县居民用电0.52元，大约1.56元，和使用秸秆沼气差不多。

5.2.5秸秆沼气工程总效益：一般供应农户沼气优惠售价是1.6元／m3，沼气站盈利0.4元／m3。

沼气年盈利：36.5×0.4=14.6万元；

沼渣售价20元／m3，年收入：1200m3×20元／m3=2.4万元；

当前青县液化气市场价格是9元／kg，农民每使用1m3沼气(相当于0.5kg液化气)可节省2.9元，农民每年节支：36.5×2.9=105.85万元。

0.067hm2(1亩)地收鲜体玉米秸秆1700kg左右，收购价0.1元／kg，因此0.067hm2(1亩)地农民可增收170元左右。农民将秸秆卖给沼气站可增加收入：2737t×100元／t=27.37万元；

秸秆沼气工程年促进节支增收：14.6+2.4+105.85+27.37=150.22万元；

按照市场价格沼气工程收益：150.22-27.37=122.85万元。

根据此方案该沼气站大约5年左右便可收回成本。

如果将沼气进行分离提纯后，成为天然气和二氧化碳，天然气用于汽车加气或工业使用，二氧化碳用于工业及棚室蔬菜施肥，使其用途更为广泛，效益更高。将沼液、沼渣进行深加工后，成为绿色有机肥料，每m3沼渣可增加附加值350元以上。

5.3社会效益

秸秆沼气工程的建设可以极大的促进新农村、新民居建设。推广秸秆沼气后，农作物秸秆不再入村，街道、庭院干净卫生，改善了农村脏乱差的环境面貌；改变了农民传统的生活方式，厨房干净卫生，做饭不再是烟熏火燎；用沼气做饭时间也缩短了，每户每天可节约1小时，节约的时间可用于打工增加收入，也可用于读书、看报、娱乐等。

5.4生态效益

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一、沼气的综合利用

沼气是一种可再生优质气体燃料，除可用于点灯、煮饭、发电外，还可广泛用于蔬菜大棚、升温育苗、烘干、储粮、保鲜水果等农业生产领域。

1.沼气在日光温室中的应用

在日光温室内燃烧沼气，不仅能增加光照、提高棚温，而且产生的二氧化碳作为气体肥，能促进蔬菜的生长。因此增加棚内cQ浓度有利于蔬菜的生长。比如大棚内CO：度提高到O.1%以上，番茄的产量可提高近两倍。

2.沼气储粮

沼气储粮是根据“低氧储粮”原理，利用沼气含氧量低的特性，将沼气输入粮仓而置换出空气，形成低氧环境，致使粮中害虫窒息死亡。此方法简单、操作方便、投资少、无污染、防止效果好、经济效益显著等诸多优点，可为农户和中、小型粮仓采用。

3.保鲜水果、蔬菜

用沼气储藏水果、蔬菜，可降低其呼吸强度，减弱其新陈代谢，推迟后熟期，达到较跃时间的保鲜和储藏目的。

二、沼液的综合利用

沼液中除含有氮、磷、钾外，还含有一定量的微量元素和对动、植物生长有调控作用及对某些病虫有杀灭作用的物质，这些物质可渗透到生物细胞内，刺激动物、植物的生长和发育。因此，在“三沼”综合利用中沼液是最具效果，晟具活力和最有发展前途的。

1.沼液浸种

沼液浸种就是将农作物种子放在沼液中浸泡后再播种的一项种子处理技术。由于沼液中宙有多种活性、抗性、营养性物质，浸泡过程中，不同程度地被种子吸收利用，加速养分运转和新陈代谢过程，具有明显的幼苗“胎里壮”，抗病、抗虫、抗逆性能力强，为高产奠定基础。

2.叶面施肥

沼液经过充分腐熟发酵、富含氮、磷、钾等营养元素和铜、铁、锌、锰、钼等微量元素以及多种生物活性物质，极宜作根外施肥，其效果比化肥好，作物生长季节都能进行，特别是当植物进入花期、孕穗期、灌浆期、果实膨大期，喷施效果明显，对麦类、玉米、水稻、棉花、花生、蔬菜、瓜类、果树都有增产作用，尤其是施用于果树，有利于花芽分化，保花保果，果实增重快，光泽度好，成熟一致，提高品质和商品果率。

3.沼液防治病虫害

沼液中含有多种生物活性物质，其中有机酸中的丁酸和植物激素中的赤霉素、维生素B12对病菌有明显的抑制作用。沼液中氨和铵盐及某些抗生素对作物的害虫有着直接杀伤作用。经实践和实验所证实，沼液防治病害的途径是沼液浸种，沼液防治虫害的途径是使用沼肥和直接喷施。

主要防治：①小麦赤霹病、全蚀病、根腐病、牙虫。②大麦叶锈病、黄花叶病。⑧玉米大斑病、小斑病、螟虫。④棉花枯萎病、炭疽病、棉铃虫。⑤红薯软腐病、黑斑病。⑥大豆蚜虫。⑦西瓜枯萎病。

4.沼液作饲料添加剂喂猪

据测定：沼液中含有牲猪生长的8种必须氨基酸和8种非必须氨基酸及铜、铁、锌等微量元素。因此将沼液拌入猪饲料中喂猪，起到促进牲猪生长，缩短育肥期，提高饲料报酬，降低料肉比，提高了养猪的经济效益。

三、沼渣的综合利用

沼渣中营养物质高而全。沼渣质地疏松、富含有机质、腐植酸、粗蛋白、氮、磷、钾以及多种微量元素和矿物质，在农业生产中应用广泛。

1.改良土壤结构

沼碴中含有10%，--20%的腐殖酸和大量有机质，能产

生持续的效果，是一种速、缓兼备又增加土壤团粒数量的优质肥料，对改良土壤功效明显。

2.农作物增产

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【关键词】生物质能源 石油开采 石油化工 节能减排

随着可持续发展的推进，国家逐步提倡使用可再生能源。生物质能源即为可再生能源，以农作物，树木，植物枯萎的残体和家禽的粪便等为原料，进行直接燃烧或生物能源生产的产业即为生物质能源的开发与利用。

1 生物质能源开发的重要性和必要性1.1 非可再生性能源濒临枯竭

石油是一种重要的化工原料，也是国家必需的战略物资，所以说石油工业的发展在一些方面上就是国家军事实力和经济实力的象征。近些年来我国快速发展，石油化工产业在我们生活中变得越来越重要，与人们的衣食住行、国家的国计民生紧密相连。石油也可以说是一个国家的血脉，但石油属非可再生能源，终有用尽的一天。

1.2 非可再生性能源对环境污染严重

1.2.1 非可再生性能源开采对地层结构破坏严重

石油作为一种典型的非可再生能源，其开发的程序相对复杂，主要包括选址，打井，抽油，注水等过程，这些过程中对地层结构有较大的破坏作用。虽然抽完油要进行注水，但是由于水和石油的密度不同，长时间的石油开采必然会导致地层结构被严重破坏，导致地层土质疏松，甚至会发生底层塌陷。

1.2.2 非可再生能源利用对环境污染严重

众所周知，石油等传统非可再生资源的开采、利用可对环境造成污染。刚开采出来的原油内含有众多物质，不能被直接很好的利用，需经过石油化工企业的加工提炼，提炼出我们日常生活中所使用的汽油、柴油，沥青以及各种化工原料和产品。但是，开采、提炼原油的过程也是个污染环境的过程，直接导致大气污染和水污染。随着世界人口的增长和人们生活水平的提高，将有更多的化工产品和燃料被需要，更多的能源被开采，有更多的石油化工厂不得不开工建设。环境污染问题必然逐步加重。

鉴于此，我们必须努力提高技术水平，使石油化工单位产品排放更少的污染物，尽量降低对环境的污染程度，更要另辟蹊径，探索清洁的可替代能源。促进环境与人类的和谐发展，

2 生物质能源开发的现状

20世纪以来，全球性的非可再生能源危机让新能源的开发变得迫在眉睫。生物质能源因其清洁、高效、可再生等特点而得到越来越多的人的关注。生物质能源是位居于全球三大化石能源之后排行第四位，我国对于生物质能源的开发主要有以下几种：

2.1 沼气技术

沼气是指有机质在厌氧的条件下，有机质在微生物的发酵作用下产生的一种可燃性气体。因其最初的发现位置是在沼泽地区，因此被称为沼气。此技术主要是使用厌氧法处理家禽的粪便，这项技术是在我国使用较早的生物质能源的开发技术，二十世纪八十年代左右，目前，很多国家都把沼气当做生活燃料，西欧部分国家生物质能源发电并网量可占总发电量的10%左右。沼气的开发和利用在我国起步较晚，但发展较迅速，获得国家发改委批复的沼气发电CMD项目已有多个。

2.2 热裂解气化

在一九七零年左右，很多发达国家就已经对这项技术进行了研究，其中一项名为流化床气化的技术以其自身明显的优点占据了当时发达国家生物质能源的开发市场，美国已有19家公司和探究机构从事生物质热裂解气化技术的探究和开发；加拿大12个大学的实验室在开展生物质热裂解气化技术的探究，近些年来，我国等发展中国家也对这项技术进行了初步研究。2.3 生物质能源的转化

目前，生物质能源主要有生物乙、丁醇、生物柴油等。生物质燃料油资源的开发技术开始于“八五计划”期间，自“九五计划”以后，国家发改委颁布实施了用粮食和传统油料制备交通能源的战略方针。[4]生物质能源的转化主要是通过对植物油等代用油料的理化、酯化和裂解实现的。作为清洁燃料可以直接代替汽油等石油燃料，近些年来这项技术也得到了追捧。

2.4 压缩燃烧方法

生物质压缩技术可将固体农林废弃物压缩成型，制成可代替煤炭的压块燃料。成型燃料主要应用于两个方面：一是进一步炭化加工制成木炭棒或木炭块，作为民用烧栲木炭或工业用木炭原料。二是作为燃料直接燃烧，用于家庭或暖房取暖用燃料。

2.5 联合燃烧方法

联合燃烧是指将生物质压缩，掺入燃煤等传统燃料中进行混合燃烧的一种用能方式。联合燃烧可大幅降低燃煤中的硫氧化物、氮氧化物的生成，高效环保，技术门槛较低，利用较广。

2.6 垃圾焚烧方法

垃圾燃烧的燃烧是指将垃圾分类之后对可燃垃圾进行燃烧用能的去能方式。在使用这种方式进行去能时，要先将垃圾进行分类或者将垃圾研磨成悬浮液后进行沉降、过筛，然后再进行燃烧。实验数据显示每燃烧500t垃圾，可产生1W千万・时的电量。这种垃圾处理方式可大大减缓环境压力。

3 生物质能源的前景探析

我国现在所使用的能源中，生物质能源仅占能源总量的百分之十四，生物质能源开发具有很广阔的前景。与此同时，生物质能源也有着自己绝对的优势，这正是国家提倡生物质能源的一个重要原因。

目前，生物质能源的利用技术又传喜讯。生物柴油加工技术目前已取得了实质性突破，一些发达国家利用餐厨废油加工成柴油，并进一步加工转化为航空煤油。与之相比，我国的生物柴油产业也已初步形成，为餐厨废油的无害化处置、防止餐厨废油流回餐桌开辟了一条新路，也为保障我国食品卫生安全作出了巨大贡献。但生物柴油行业尚处在发展培育期，需要国家相关部门出台更多的支持政策，严控餐厨废油非法流向，需要有更多愿意承担社会责任的企业加入生物柴油行业，发展生物柴油行业。

生物柴油加工技术的进步，为我们生物质能源利用技术的发展带来了希望，大大提高我们开发生物质能源利用技术的信心，为生物质能源利用技术的开发，带来光明的前景。

结语：生物质能源必然会发挥其明显的优势，逐步的加大自己在能源领域的比重，同时，生物质能源必然会逐步减小环境的污染，有力缓解企业节能减排压力。

参考文献

[1] 兰家彬，金丛书，龚义华.随州市中小企业减排现状调查[J].武汉金融，2008（06）：69-70

[2] 李亚红.政府失灵与现代环境管理模式的建构[J].河南科技大学学报（社会科学版），2008，28（2）：101-105

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关键词：低碳经济；生物质能；生物质发电技术；发电

一、引言

在能源发展领域，生物质能备受各国关注。生物质能在我国发展较晚，与其他国家相比有一定的差距，所以在生物质能研发方面需要制定长远的发展规划，使低碳经济能顺利发展。生物质能通过高技术被转化为高品位洁净的液体和气体燃料，取代化石燃料的位置，在城市煤气、交通运输、电力等方面得到很好的应用。

二、低碳经济概述

由于当前世界气候环境和能源安全受到严重的威胁，所以急需发展低碳经济。巴西、美国、英国等都在发展低碳经济。在低污染、低能耗、地排放的基础上，建立一种新的经济发展模式使生态效益、社会效益、经济效益相统一，这种经济模式被称为低碳经济。能源消耗问题是它的一个核心问题，不可再生的传统能源如石油、煤炭等日益缺乏，各国的能源安全严重受其影响，所以新能源的开发和利用是非常必要的。世界各国主要应用的新能源开发方式是开发利用生物质能。生物质能和传统能源相比，价格便宜、资源量大、分布广、可再生、灰分少、含硫量低，并且co2净排放量为零，温室气体的排放得以减少。

三、生物质能在我国的发展状况

生物质能在我国有着非常丰富的来源，主要是秸秆类生物质。在政策方面，我国签订了国际公约《气候变化框架公约》等，并且颁布了《中国环境与发展十大对策》等，这位可持续发展起到了很好作用。我国加快推进核电、水电建设，有序积极的做好可再生资源的转化利用如生物质能、太阳能、风电等。在我国现代生物质能技术提供极大的发展空间在农业和工业方面，生物质能在现代技术条件下被转化成气态、液态、固态的生物质燃料，工作环境和能源利用方式得到了显著的改善，能源的利用率大大提供了。总而言之，在不断的探索和实践中，我国的生物质能开发利用形成了一定的规模、取得了较大的成效。

四、开发应用生物质发电技术

（1）气化发电

生物质被转化为可燃气，并且燃气发电设备在可燃气的推动下进行发电，这是生物质气化发电技术的基本原理。有三个过程包含在气化发电工艺中：①固体生物质被转化为气体燃料，这个过程就是生物质气化；②像如焦油、焦炭、灰分等这样的杂质蕴含在气化出来的燃气中，净化系统在过滤气体的时候将杂志除去，这个过程就是气体净化；③在发电时应用燃气内燃机或燃气轮机，有的工艺在发电过程中增加蒸汽轮机或余热锅炉使发电效率提高，这个过程就是燃气发电。另外，流化床气化炉和固定床气化炉是气化炉的两种类型。在此我们针对流化床气化炉进行一定的介绍。作为一种先进的燃烧技术，在生物质燃烧方面流化床燃烧已经取得成功。一个简单的流化床由布风板、燃烧室组成，生物质通过布风板气化剂进入流化床反应器中。按照气固流动特性的不同流化床被分为循环流化床和鼓泡流化床。气流速率在鼓泡流化床气化炉中相对较低，几乎没有固体颗粒从流化床中逸出，如果生物质原料的颗粒较大的话可以使用这种气化炉，并且需要增加热载体。流化速率在循环流化床气化炉中相对较高，大量的固体颗粒在流化床中由旋风分离器进行收集并且被重新送入炉中再次进行气化反应。

（2）燃烧发电

生物质在适合燃烧的特定锅炉中能够直接燃烧，汽轮发电机在产生的蒸汽驱动下进行发电。锅炉是生物质发电装备中的关键设备，其中振动炉排锅炉由于热效率高、技术成熟，得到了广泛的应用。炉排是炉排炉的关键部件，生物质在炉中的移动是通过可调节、可移动的炉排来控制的，而且炉排使炉排炉能够调节一次空气量，实现调节燃烧。炉排使用寿命的提高是因为改进了它的材质和冷却方式。

（3）沼气发电

城市生活、农业、工业中的大量有机废弃物被用来进行厌氧发酵处理，如城市污水和垃圾、禽畜粪、酒糟液等，沼气发电机是在以上处理产生的沼气驱动下进行发电

，这个过程就是沼气发电。而且在沼气的生产过长中发电机组的余热得到充分应用， 80%左右的综合热效率，比30%-40%的发电效率高得多。沼气发酵的3个阶段如下图：

五、结束语

综上所述，生物质发电技术越来越被重视，因为其原料对环境的有好性和可再生性。生物质能通过高技术被转化为高品位洁净的液体和气体燃料，取代化石燃料的位置，在城市煤气、交通运输、电力等方面得到很好的应用。而且生物质能和传统能源相比，价格便宜、资源量大、分布广、可再生、灰分少、含硫量低，并且co2净排放量为零。

参考文献

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[3]米铁， 唐汝江， 陈汉平， 等. 生物质能利用技术及研究进展[j].煤气与热力， 2004， 24（12）：701-705.

篇10

就对沼气能源建设一项的效益分析估算：全省沼气用户达到75.69万户，其中：户用沼气71.21万户，大中小沼气工程入户4.48万户。年生产沼气约26078.81万m3，年替代标准煤32.20万吨，年生产沼肥约1422.56万吨，年替化肥167.19万吨，年减少二氧化碳排放80.29万吨，年减少二氧化硫等有害物质排放3.73万吨，有效保护16.40万公顷以上森林植被。通过节能、节肥、节药、节水等各种途径，全省年可实现9.08亿元的增收节支能力。实践证明：农村沼气上联养殖业，下联种植业，不仅有效防止了畜禽粪便排放和化肥农药过量施用造成的面源污染，有效改善农村环境和农民生活条件，而且实现了农业节能减排，实现了农业的节支增效。

一、山西农村能源建设与发展

山西农村能源建设至今有30多年历史，在建设发展历程中经历了起步探索、试点示范、快速发展、稳步发展四个阶段。尤其是2003以来，山西农村能源以农村沼气国债项目建设为契机，在全省11个市115个县开展了以沼气为主的多元发展的农村可再生能源建设。目前，已形成户用沼气、大中小沼气工程、秸秆能源、节能炕连灶、生物质炉、“三沼”综合利用、太阳能利用及农户秸秆地暖等多能开发全面发展的新格局。

1、沼气投资力度比较大

自2003年以来，在中央累计投资314亿元支持全国农村沼气建设的带动下，山西农村能源建设在2003～2012年间，累计完成约29.89亿元资金建设。其中：中央财政累计投资5.88亿元；省级财政累计投资5.76亿元；市级财政累计投资约3.44亿元；县级财政投资2.41万元；带动农户及农民企业投入12.34亿元。这些资金的投入和支持，为山西农村能源建设与发展起到了保障支撑作用。

2、户用沼气发展比较快

自2003以来，山西农村能源户用沼气发展比较快，每年以10万户数量递增。目前，全省户用沼气达到71.21万户，占到适宜农户32%，年产沼气24533.87m3，折合标准煤30.29万吨；同时建立了以市级站为龙头、县级站为支撑、乡村级为窗口的三级户用沼气服务网点3227个，服务管理农户约100万户，覆盖率达到了75%以上。有效地改善了村容村貌，提高了农民生活质量，促进了农村生活用能清洁化发展。

3、沼气池由小逐步变大

随着我省畜牧养殖业规模化、集约化的快速发展，山西农村能源建设从战略上转变思路，从战术上逐步将沼气池由小变大发展大中小沼气工程。2006年在有6处的基础上，大力发展沼气工程建设。到2012年，全省发展大、中、小型沼气工程约有405处，发酵池总容量7.9万m3，年产沼气约2129m3，供气4.48万户。项目区畜禽粪便处理利用率一般在65%～70%，畜禽养殖污水处理利用率一般在45%～50%，生产的有机沼肥施入农田率达到100%，有效缓解了养殖场畜禽粪便对农村环境的污染和农田的面源污染。

4、多能开发逐步发展

近年来，山西农村能源在巩固稳步发展户用沼气，大力发展大中小沼气工程同时，利用各级地方财政资金开展了秸秆能源、节能炕连灶、生物质炉、“三沼”综合利用、太阳能利用及农户秸秆地暖等多能开发建设。至2012年，全省推广节能炕连灶累计15.86万铺，年节省秸秆21.92万吨或薪柴19.19万吨，折10.961屯标准煤；推广太阳灶累计2.3948万台，年节省秸秆约1197万kg；推广使用高效低排生物质炉具2万余台，年消耗秸秆类4.8万吨，年替代节约煤炭6万吨，折合标准煤4.2万吨；太阳能路灯3605盏、受益农户36050万户；试点建设秸秆热解气化集中能源工程132处，年可消耗秸秆在4万吨左右，供气农户4.76万户；实践探索农户秸秆地暖试点建设，秸秆沼气工程、校园沼气工程在山西实现了“零”的突破。

5、能源生态模式应用推广

山西农村可再能源建设，充分发挥71.21万户小沼气池和405处大中小沼气工程纽带循环作用，在实践中科学应用推广能源生态模式技术。经过调研筛选出农村庭院、设施蔬菜、果园、养殖小区等10种主要能源生态模式。模式技术推广覆盖率达到90以上，“三沼”综合利用率达到了95%以上。2010年在全省建立111处“三沼”综合利用示范点建设，年利用沼肥1110万吨，施入农田达到了1.11万亩，有效地促进全省农业向就高产、优质、高效、生态、安全的现代化农业的发展。

二、山西农村能源循环农业模式应用

山西农村能源建设发展，实践研究建立了以沼气和秸秆为主的10个农村能源循环农业模式，模式结构功能及配套技术科学应用，在改善农民生产生活条件、促进农民增收节支，推进农业农村节能减排排及发展农业循环经济等方面发挥着重要作用。

1、庭院“一池三改”能源生态模式

“一池三改”能源生态模式，是农业部实施农村沼气国债项目主推的技术模式。它是以庭院为依托，以农户为单元，以沼气为纽带，集能源、生态、养殖、种植为一体，建沼气池同时与改圈、改厕和改厨相结合同步建设的一种能源生态模式。

主要内容及技术要点：

（1）沼气池。池型为水压底层出料式及砖混或混凝土浇筑，池容为8～10m3。

（2）改暖圈。沼气池上面建6～12m2的太阳能暖圈，养成猪3～6头；

（3）改厕所。厕所面积不少于1.2～2m2，安装蹲便器及冲厕装置设备；

（4）改厨房。厨房灶按装沼气灶、沼气灯，厨房整洁、卫生明亮。

2、庭院“四配套”能源生态模式

“四配套”能源生态模式，是平川及城郊区是以农户为单元，集沼气池、节能型炕连灶、生物质炉、太阳能热水器为一体的农村清洁能源利用能源生态模式。

主要内容及技术要点：

（1）沼气池。池型为水压底层出料式及砖混或混凝土浇筑，池容为10～15m3，实践证明，池容为大些相比发酵产气量充足。

（2）节能炕连灶。建一铺高效预制组装架空炕连灶（俗称吊炕），与旧式炕相比可节省材料33%，节省柴草50%。

（3）节能生物质炉。安装一台燃烧秸秆、薪柴、枯枝落叶等节能低排炊事或炊事取暖两用生物质炉。

（4）太阳能热水器。洗浴间安装一台太阳能热水器，为农户提供生活热水。

3、庭院“五个一”能源生态模式

“五个一”工程能源生态模式，是丘陵山区以农村庭院为单元，沼气为纽带，旱井为条件，太阳能为动力，种养业为重点，增收节支为目的能源生态生态模式。

主要内容及技术要点：

（1）旱井。院内洼处建10～30m3集雨井。

（2）日光棚。搭建0.3亩左右的日光小温棚，种菜、育苗、养食用菌。

（3）沼气池。建一个池容为10m3左右水压式型的沼气池。

（4）暖圈。沼气池上面修建一个10m2太阳暖圈，养猪3～4头以上。

（5）果园。在房前屋后种植0.1～0.2亩左右的果树，干果和水果均可。

4、庭院“六位一体”能源生态模式

“六位一体”能源生态模式，是平川及城郊区以农户为单元，以硬化绿化美化院落为基础，以沼气池为纽带，以种植养殖为重点及太阳能利用集为的一体种生态、生活和生产协调发展的能源生态经济模式。

主要内容及技术要点：

（1）太阳能居舍。用保温材料修建、改建一座坐北朝南面积约45～200m2住房。

（2）庭院硬化绿化。可就地取材栽种一些经济型和观赏性的花草树木进行庭院硬化绿化。

（3）温室。建一个0.2～0.3亩左右日光温室，并与太阳能猪舍联成一体。

（4）暖圈。温室内建一个15～65m2的太阳能猪舍，养猪7～20头左右。

（5）沼气池。猪舍下面建1个或者2个池容10～15m3的沼气池，沼气池的进料口要与猪舍出料口相连。

（6）太阳能热水器。厨房安装一台太阳能热水器，为农户提供热水及洗浴。

5、园区“四位一体”能源生态模式

山西的“四位一体”能源生态模式，是以设施蔬菜园区为依托，以沼气为纽带，以旱井水源为条件，以太阳能为动力，在同块土地上将节能日光温室、沼气池、畜禽舍、集雨井等有机地结合在一起，通过生物转换技术，形成一个产气、积肥同步，种养并举，能源、物流良性循环的新型能源生态工程模式。

主要内容及技术要点：

（1）日光温室。建一个坐北朝南、200～600m2的日光温室，棚内种植时令无公害蔬菜、水果、花卉等高产栽培及食用菌等。

（2）猪舍。温室内西侧旁建一个20m2可养猪4～6头的畜禽舍，猪舍的侧面配建一个1m2厕所，粪便可直接排入沼气池。

（3）沼气池。猪舍下面建一个8～10m2地下水压式沼气池，沼气池的入料口与猪舍出粪口相连，粪便可直接进入沼气池。

（4）旱井。建一个30～50m2集水窖。

6、果园“猪-沼-果”能源生态模式

“畜（猪）-沼-果”能源生态模式，是利用山地、坡地、农田、庭院等资源，围绕果业发展，以沼气为纽带，连动畜牧业、果业、种植业等相关产业共同发展，开展沼气、沼渣、沼液的综合利用的高效生态循环农业模式。

主要内容及技术要点：

（1）果园。果园面积1～5亩不等。

（2）畜禽舍。建15～20m2可养猪4～6头的畜禽舍，猪舍的侧面配建一个1m2厕所。

（3）沼气池。猪舍下面建一个8～10m3地下水压式沼气池。大力推广“沼液施肥”、“果园生草”、“病虫综防”等综合集成技术，真正实现以沼气促养猪，以养猪促种果，以优质果品促增收。

7、养殖基地“一池三建”能源生态模式

畜禽养殖“一池三建”能源生态模式，是以养殖基地（场、小区）为单元，以大中小沼气工程建设为纽带，以畜禽粪便为主要原料，以沼气、沼肥、沼渣三沼综合利用为目的建立的能源生态模式。

主要内容及技术要点：

（1）沼气发酵池。建150、300、500、600以上不等立方米的厌氧发酵塔及配套的沼气储气柜。

（2）原料处理间。修建收集堆存畜禽粪便进行预处理设施。

（3）沼气输送管网。铺设沼气输送主管网线路，购置户用沼气设备设施等。

（3）沼肥存储池。修建简易沼肥池及沼肥运输设施等，带动“三沼”综合利用，真正实现以沼气促养殖，以养殖促种植，以增收促节支的农业生态环境及农业生产的良性循环循环。

8、秸秆沼气能源生态模式

秸秆沼气能源生态模式，山西2007年在全国率先引进“大型纯秸秆连续发酵技术”，该模式以村委会或农民专业合作社为主体，以农作物秸秆为主料，农产品加工废弃物为辅料。安装沼气发酵装置，修建原料预处理设施、沼气和沼肥利用设施等。

主要内容及技术要点：

（1）原料处理池。秸秆原料收集、存储、预处理等设施建设。

（2）沼气发酵塔。500m3不等的秸秆厌氧发酵塔处理秸秆。

（3）沼气储气柜。安装干式沼气储气柜。

（4）输气管网。铺设沼气输送主管网，购置户用沼气使用设备设施等。

9、秸秆热解气化能源生态模式

秸秆热解气化能源生态模式技术，是以村委会或农民专业合作社为主体，以农作物秸秆为主料，安装秸秆制气炉，经过热解还原反应造气，燃气经过脱焦油、脱烟尘，脱水蒸气的净化等自动分离系统程序，从而产生优质燃气，燃气通过管道输送到燃气灶点燃使用。

主要内容及技术要点：

（1）储料间。秸秆原料收集、存储、预处理等设施。

（2）气化间。生物质气化技术利用玉米、小麦、豆类等农作物秸秆和木屑、果壳等各种可燃物在缺氧状态下加热反应的能量转换过程。

（3）燃气储存器。秸秆经过热解反应将碳氢元素转化一氧化碳、氢气和甲烷等可燃气体，气体经净化后储存起来。

（4）输气管网。铺设秸秆气输送主管网，购置户用秸秆气使用设备设施等。

10、多元配套能源生态模式

多元配套能源生态模式，是以村级为依托，以农户为单元，以沼气为纽带，以“种植-养殖-沼气-吊炕-地暖-太阳能”建设及配套技术为支撑，加快农村可再生能源建设，发展绿色能源示范及低碳示范村建设模式。

主要内容及技术要点：

（1）小型沼气池。建一处约150m3小型沼气工程及储气柜设施。

（2）节能炕连灶。居舍建一铺高效预制组装架空炕连灶（俗称吊炕），燃烧（也叫熏烤）各种秸秆进行取暖。

（3）太阳能热水器。安装一台太阳能作为能源进行加热的热水器，为农户提供热水及洗浴等。

（4）秸秆地暖。房前建一个容积4～7m3的秸秆燃烧池，填上作物秸秆、杂草、枯枝落叶等杂物，点火让其暗火缓慢燃烧（也叫熏烤），利用产生的烟气来达到取暖效果。

（5）种植养殖。因地制宜种发展植蔬菜、药材、育种、育苗、养菇等产业。