秸秆煤：柴火垛变身小煤堆

 

 探讨技术难题。

 秸秆在机械作用下变成了秸秆煤。

大田是秸秆煤原料来源。

 技术人员与工人一起攻克难关。

乡村可望告别柴堆。

秸秆煤机的研制成功凝聚了老教授的心血。

　　文／本报记者 郭 平 摄／本报记者 宋 澍

   一年的农业生产周期结束后，我们除了收获粮食，还能收获什么？也许在十多年前这还不是个问题，因为我们几千年农耕传统已经为以土地为生的人们规划好了这一切：以粟麦为食，以稼禾为炊。

    随着我国农村经济的迅速发展和农民生活水平的逐渐提高，电力、天然气、煤炭等能源越来越多地走进乡村，并且大大提高了农村居民的生活质量，农家院落正在逐渐告别烟熏火燎，迎来整洁清亮。然而，进步当中也带来了新问题，那就是传统的柴火秸秆哪里去。很多地方的农民无奈之下在田间将其一把火烧掉，不仅浪费了宝贵的资源，还造成了严重的污染。

    我省鞍山海城地区一位民营企业家经过多年的调研，并与辽宁科技大学专家一起进行了历时四年的攻关，终于突破了将秸秆转化成为燃烧指标与煤相媲美，排放指标远胜于煤的新型燃料，其专利技术在今年的中国国际专利技术与产品交易会上获得金奖。

    与现有其他秸秆转化技术相比，这一转化更接近于农业生产的收获过程，庄稼成熟之后，农村居民收获粮食同时获得秸秆加工成的高效燃料正在由梦想变成现实。

    比煤好：省钱、烟小，还能剩下草木灰

    车驶入海城市南台镇二道河子村，村巷两旁满眼仍是传统农村秋收后的景色，家家门前、院里都有大垛的秸秆，人们告诉记者：“现在比以前还是少了些，村外那些还没收割的苞米秆，有的就等着明年春天一把火烧了。 ”

    技术人员领着一行人来到一户人家门前，与村里其他人家明显不同，这里没有了那个标志传统农家身份的柴火垛。

    小狗欢吠通知主人有客到来，主人于锡才从屋里迎了出来，带着一脸的疑惑。听说是采访秸秆煤的事，他搓搓手说：“看看就知道了。 ”

    走进这个三间 “北京平”的门厅兼厨房，炉子上的水壶刚刚烧开，冒出团团的蒸汽。于锡才将水壶提到一边，炉膛里火苗的热浪扑面而来。他说：“我去年就用这东西了，他们说是什么生物燃料，我们就叫它秸秆煤，其实比煤还好。 ”

    他掐着指头给记者算账，当地大同煤零售价一吨1200元左右，就是省着烧，一年也得一吨半左右，一年得1900元。他家从去年开始用秸秆煤，2吨足够用，才1200元，可以节省700元，这才是经济账。

    记者与他探讨烧秸秆的事，他说：“先进屋里看看再说。 ”记者走进他的居室，下午的阳光铺满了这间干净明亮的房间，雪白的墙壁上看不到农户人家惯有的烟火痕迹。

    他说：“柴火占地方不说，赶个阴天下雨就冒烟，到了夏天还烂，就是别的家用得也少了，用也就是冬天烧炕，夏天这里大都用天然气了，烧水做饭又快又干净。 ”近年来，他们村很多家装上用炉子带动的小暖气，秸秆除了作引火柴，取暖的作用大大下降，秸秆成了家庭的主要取暖做饭燃料。

    于锡才告诉记者：“秸秆煤这东西烧起来一点也不比煤差，像这个炉子，差不多两个来小时填一次火就行，跟煤差不多。点火以后，10来分钟就能炒菜做饭，不像煤，没半个小时上不来火。 ”

    他又领记者到屋外指着烟囱说：“你看咱家烟囱没啥烟。”而近在咫尺的邻家烟囱则正在冒出灰黄的烟雾，他说：“我家烧秸秆煤时刚引火的时候就这样，火烧旺了也冒烟，就是小点。 ”

    听说炉灰的事，他又引记者进屋，揭开炉坑上面的盖板说：“出不了多少灰，入冬到现在就这些，我没扔，这是草木灰，开春就上到地里了，不像煤灰，还得挑炉渣，剩下的只能扔。 ”

    于锡才是村里较早用上秸秆煤的住户，他说：“去年打工，我听人家说这东西行，还省钱，当时就试了试，还真行！ ”

    秸秆不必再一烧了之

    农村用秸秆来取暖、做饭由来已久，从技术角度讲，也正是以秸秆为燃料，才能产生我国农村晨暮时刻“炊烟袅袅”的景象。

    随着我国社会经济的迅速发展，农村生活水平的不断提高，电、天然气、煤等能源越来越多地为农家所利用，直燃的秸秆因为灰尘大，热量低，正有被取代之势。刚入冬，记者到辽中县老大房乡一带采访，傍晚时分，已经分明感受到这种变化所带来的影响，村落中已经难得见到“袅袅炊烟”，大田里却不时升起“狼烟”，土地上随处可见燃烧过的黑斑。

    我省农村如此，在全国范围内，秸秆去向也是一个需要迫切解决的问题。

    我国农作物秸秆资源拥有量居世界首位，去年仅农作物产生的秸秆就达7亿吨，预计到2010年将增至8亿吨。现有秸秆大约有1.45亿吨用作畜牧饲料，0.91亿吨还田作肥料，0.14亿吨用作工业原料，2.8亿吨作为农民传统的生活燃料，剩下的秸秆几乎全部被焚烧。

    焚烧秸秆是很让民航部门头疼的事，所产生的烟雾使得机场附近的能见度降低，影响航班正常起降。特别是在产粮大省的机场，附近农民焚烧秸秆会造成飞机一连几周都不能正常起飞。近年来，每年由此造成的飞机延误都达1000多起，公路交通事故5000多起，直接损失难以统计。

    除了影响正常交通，焚烧秸秆对环境的污染也非常严重。环保总局会同农业部、财政部、铁道部、交通部、民航总局6部门早在1999年就下发了 《秸秆禁烧和综合利用管理办法》。2007年全国各地政府相继出台了严禁秸秆露地焚烧的法规，对私自焚烧秸秆的给予经济处罚，对引发火灾事故的当事人予以刑事拘留。

    中央领导同志曾在《西安周边大量焚烧玉米秸秆，漫天浓烟威胁飞行安全》的记者调查中批示，“此事强调多年仍未得到解决，看来关键是要给秸秆找个出路。 ”

    与之相对，秸秆不仅是重要的生物质资源，而且是一种很好的清洁可再生能源，每一吨秸秆的热值就相当于0.9吨原煤，而且其平均含硫量只有3.8‰，远低于煤1％的平均含硫量。目前我国农作物秸秆中可作为能源用途的秸秆在2.8亿吨左右，可替代2亿多吨的煤炭。

    另外，在农田里焚烧秸秆还会使地面温度急剧升高，能直接烧死、烫死土壤中的有益微生物，直接影响作物对土壤养分的充分吸收，进而影响农田作物的产量和质量。

    中国科学院院士、中国工程院院士石元春指出：“如能利用现有秸秆资源的一半，生物质产业年产值可增上万亿元。 ”

    目前，农作物秸秆的综合利用已被国家列入“十一五”发展规划。今年7月下发的《国务院办公厅关于加快推进农作物秸秆综合利用的意见》进一步明确了“把推进秸秆综合利用与农业增效和农民增收结合起来，以技术创新为动力，以制度创新为保障，加大政策扶持力度，发挥市场机制作用，加快推进秸秆综合利用，促进资源节约型、环境友好型社会建设”这一基本原则，同时提出“加大政策引导和扶持力度，利用价格和税收杠杆调动企业和农民的积极性，形成以政策为导向、企业为主体、农民广泛参与的长效机制”。

    固化秸秆，相当于优质煤

    尽管有中国国际专利技术与产品交易会的金奖证书，而这一交易会也是由国家知识产权局、辽宁省人民政府和中国贸促会共同主办的，但是由于此前有过水变油等伪科学行为惑乱视听，记者仍要亲自搞清楚秸秆变煤的真实性。

    面对这一问题，辽宁科技大学的高兴岐教授，这位74岁的老专家是省及鞍山市优秀共产党员、宝钢奖教金获得者、辽宁科技大学机械工程与自动化学院教学质量优秀教师、科研带头人，享受国务院津贴。他郑重地说：“从转化的能耗指标，生产效率、设备稳定性和秸秆煤燃烧效果看，我们成功了。 ”他们设计制造的大小两种机型“SZS型秸秆燃料成型机”，可以将经过干燥、破碎的玉米秸秆或其它作物秸秆压制成密度大于1的燃料棒，人称“秸秆煤”，国家冶金工业焦化产品质量监督检测中心实测其单位热值达4300大卡以上，与优质煤相当。

    高兴岐教授是这一科研项目技术组织实施者，而专利持有人马亮被问及怎么介入这一领域时，一声长叹之后久久不语。

    “秸秆变煤”这一词语本身就具有特异性和吸引力，它的出现难免会产生震撼的效果，然而对于马亮而言，这一过程早在多年前就已经发生过了。

    由于爱人在上个世纪80年代末就独立创业经营服装，他们在海城当地较早走上富裕道路。此后他们又进入房地产业，马亮说：“就是沿着原来的道走下去，我们还是会很富裕。 ”不过，他没有这样做，究其原因，他说：“我一直对技术发明感兴趣。 ”

    说起来，应该在十多年以前，他就开始留意各种技术发明和新产品推介，每年国家和地方组织的各种专利技术博览会或者交易会，只要有时间和条件，他都要前往参观和收集资料。

    他说：“搞技术需要知识，在这方面我受到一定限制，所以没有往电子设备、软件开发方面使劲，农业和农村我比较熟悉，这里又确实很需要新技术。 ”

    大约在5年前，在一次农业技术博览会上，他看到了一种利用饲料加工机械将秸秆压制成燃料的技术，当时也称“秸秆煤”，只不过发热量还远不如煤，但是这一次参观对他启发很大。

    马亮说：“我到过煤矿，看到采煤工人很是辛苦，年纪很轻就得面临生命危险，那时我就想怎么能帮帮他们。 ”他生活的海城市乡村，家家门前都是一个大柴火垛，逢年过节，火灾此起彼伏，哪家摊上都无法过个安生年，对他触动很大。

    利用机械创造出一个煤形成的高温、高压环境，将秸秆也转化成煤，是不是可以解决上述两个问题。马亮经过深思熟虑，专程找到了辽宁科技大学机械工程与自动化学院，提出自己的设想，得到了大力支持，当时学院就确定由高兴岐教授带领科研组将这一项目承接下来。

    接手项目后，高兴岐教授就秸秆燃料转化方法进行了科学分析。

    直至目前，国内、国际其他地方生物质燃料利用技术主要有三种。其一液化，也就是对秸秆进行裂解，变成油质，像利用秸秆生产乙醇汽油就是一种，不过这种技术成本很高，而且为国外率先掌握，成套设备一套也得数千万美元；其二是气化，目前国内国际上的技术都存在一定缺陷，主要是产生的煤焦油治理困难。生物燃料致密成型，也就是固化技术是第三种，国内外企业和科研机构也都有过攻关，产生了三类成果。其一是利用饲料机械，对秸秆直接粉碎，挤压成型，主要缺点是设备不是专用的，致密效果不理想；第二种是机械柱塞式固化，国外已经有成型产品，固化效果较为理想，但是从其设备技术指标上看，能耗较高，生产效率较低；第三种是螺旋挤压式，固化效果较好，缺点是效率较低，而且螺纹部件长时间高压下工作，破损严重，生产成本较高。

    深入的分析为他们理清了科研项目攻关方向：研制一套高效加工设备，将秸秆固化成新型高效生物燃料。

    柴火垛是怎样变成小煤堆的？

    如果四年前站在起点上的马亮能够预见到所做的决定将给他带来的巨大精力和财力的投入，也许这一旅程根本不会开始。

    在海城市南台镇二道河子工业园区，3万平方米的厂区内，崭新的办公兼开发大楼，机械加工车间，秸秆燃料生产车间各占厂区的一角，厂区中间堆积着收购来的玉米秸秆，站在大门口，可以真切感受到马亮要将他投资兴建的辽宁鑫能机械设备制造有限公司打造成国内一流生物燃料加工设备生产基地的雄心。

    不过理想的翅膀在腾飞之前，似乎注定要经受一番磨难。最初，不仅是马亮，甚至多年从事特种机械设计制造的高兴岐教授也心理准备不足。他说：“我们当初没有想到会这么难。 ”

    牛刀小试赶上国外同行

    在鑫能公司办公兼开发大楼的地下室，沿着北墙，从小到大排着一列废弃的机械设备，这还只是他们试制的样机的一部分，还有一部分至今仍放在辽宁科技大学的实验室里。

    项目起步阶段较为顺利。攻关的第一步是要搞清楚将秸秆转化成高发热量燃料需要多大的压力。高兴岐教授说：“借助计算机辅助设计技术，对于一些常见材质，比如说钢材，我们运用有限元分析方法，可以较迅速地计算出来。 ”然而，翻遍各种资料，生物材质这一领域仍是空白。

    所以他们面临的第一个关口就是压力值的测算。在开发的起点，他们采取了相当谨慎的态度，并未直奔攻关的主峰——秸秆柱塞式固化方法，而是先设计了一套螺旋式秸秆燃料成型机。

    高兴岐说：“产品是出来了，但是这也证明了我们当初的设想，能耗高，主要部件易损，成本高，算是为我们排除了一个障碍，没有影响我们的进展。 ”

    此后，他们专心投入柱塞式秸秆燃料成型机的设计制造，并在半年之后试制出第一台样机，而且成功生产出了符合预期的“秸秆煤”。

    马亮说：“那时候我们是真高兴啊，全体人员一起出去，举杯欢庆。 ”

    然而实测生产指标，他们的笑容又都僵在了脸上，这种单筒的柱塞式秸秆燃料成型机，虽然产品已经达到了国际上同类产品水平，但是与他们的设备一样，效率很低，每小时产量仅有不到30公斤，而且噪声很大，就像是建筑工地在打桩。

    几十万元投进去了，虽然技术上达到了国际同类产品水平，学院式的攻关可以鸣金收兵了，可马亮不是搞研究，这一结果带来的不是喜悦，而是沉重的打击。

    瞄准实用走上国际前沿

    不行了吗？马亮说：“我过去从来没有接触过机械设备，那一阵子，我满脑子里都是齿轮。 ”

    高兴岐说：“单柱塞设备一个重大缺点就是电机做功不均，设备大部分时间空转耗能，突然发力又必然产生很大噪声。 ”

    单柱塞噪声大、能耗高、效率低，多柱塞行不行？

    没有人知道，国际上没有先例，国内谈不上，但是从机械理论上讲却是行得通的。

    还走不走下去？马亮说：“我觉得这个项目，有的时候差头发丝那点的力，就断了。 ”

    他们确定新的攻关目标是三柱塞式秸秆燃料成型机的研制，这也意味着马亮个人投入的继续增加，而且那时的投入很难预料后果。

    天道酬勤，老天似乎也很喜欢敢于探索的人，经过了近一年时间的攻关，他们的三柱塞式秸秆燃料成型机小型样机制造完成，这就是他们地下室中最小的那一台。

    由于他们当时还没有自己的厂区，实验都是在辽宁科技大学实验室里进行。实验紧张阶段正赶上学校接受教育部验收，各项管理都非常严，马亮也不好为自己的项目给学校增加太多麻烦，噪声较大的生产实验只好在验收间隙进行，他说：“当时感觉偷偷摸摸的，好像是在搞地下工作。 ”但是三柱塞式秸秆燃料成型机的试生产成功，仍然让他们兴奋得忘情。

    因为此时，在秸秆燃料成型技术方面，他们运用自己的聪明才智已经走在了国际前沿，也是在那一刻，马亮决定加大投入，创办辽宁鑫能机械设备制造有限公司，鑫能取的是新能源的谐音，也是方言中新农村的谐音。

    再进一步终获科技硕果

    与厂区建设同步，他们抓紧时间对设备进行完善。马亮说：“我们是想暴露设备的不足，有问题的产品我是绝不允许拿到市场上去的。 ”出人意料的是，当时问题暴露得不是越来越少，而是越来越多。

    高兴岐说：“那时候，连马亮、车间工人也都参与了改造。 ”设备中有一个传动装置，他们原设计是链传动，这是常规设计，可是链条老是断，马亮琢磨了几天向高教授提出能不能用齿轮传动，改动设计后，果然效果良好。设备的给料仓原来是方形设计，柱塞打过之后，常有剩料，还容易卡死设备，马亮提出用圆仓，力争将料一次打净，这一改型又获成功。

    在设备的送料口有一个拨料杆，由于在装置内部，无法润滑，设计时就采用了自润滑装置，结果运行中总是发生故障。现场工人琢磨了许久提出，能不能改用滚珠。调整以后，设备又少了一个易损件。

    设备的最近一次改造成功前，马亮找了个没人的地方哭了。他说：“跟谁说去，跟爱人讲？人家当初就没让你干，在大家面前，没有个样子，大伙就更没信心了。那时我都开始想善后的事了。 ”

    这一次困难产生在他们准备将加工的原料范围扩大上。他们最初设计产品在加工玉米等软质秸秆方面已经经受住了各种考验，而且取得了国家专利，但是在加工荆条、棉花秸等较硬质材料时，出现了部件卡死情况。

    高兴岐说：“从现有技术资料和规范看，设计没有一点问题，但实验就是不行，改动意味着超越规范。 ”

    这可不是以前的小打小闹革新，这次设备改造可以说相当于在人心脏上动大手术，站在这一关口前，所有人都犹豫起来。马亮说：“那是我最困难的时候，从朋友那借了不少钱不算，还把老妈自己攒的10万元给用上了。 ”

    形势就是这么严峻，能不能成功不知道，搞，就得投入近30万元。说到这儿，一向表情平静的高教授也对马亮竖起了大拇指：“也就是他吧。 ”

    他们又一次成功了！闯出来的高效节能型三柱塞式秸秆燃料成型机可以吞下包括荆条、棉秆、花生皮等几乎所有生物燃料，而且产量大幅上升，能耗大幅下降，噪声明显降低，性能指标达到国际领先水平。

    目前这项重大改进正在申请专利。

    现在秸秆也能卖好价钱！

    海城市南台镇土河堡村的王贻斌赶着他的三驾大马车拉着满满一车玉米秆进了鑫能公司的院子，公司会计宜禹婷告诉记者：“昨晚下了场雪，今天来卖秸秆的少，多的时候，车都排大队。 ”

    王贻斌运来的不是自家秸秆，他是在搞运输。他说：“以前玉米秆除喂牲口，烧火，别的就只能在地里烧了。这里5毛钱一捆，当时就给钱，当然好了！ ”

    鑫能公司现以制造生物燃料固化成型设备为主，同时也加工一部分秸秆。公司总经理杨再山说：“我们测算过，一般两亩地秸秆可以产出1吨秸秆煤，压制后秸秆煤的体积是秸秆的1／30，燃烧效率却能提高50％。”从设备的加工能力上看，如果以村为单位普及推广，相当于传统的粮食生产发生一次重大变革，即：收获粮食，同时收获高效清洁燃料。

    在海城市马风镇，记者就见到了这样一个类似粮谷加工厂的小企业，经理付岩带记者参观她的加工车间，指着现场一台秸秆燃料成型机旁的机座说：“我已经打了30万元预付款，这两天正着急设备什么时候进来呢。 ”现在，企业所加工的秸秆煤不落地，付岩准备在设备和收购秸秆场地问题解决后，再打一些小广告，把影响力再扩大一些，她说：“不过现在不行，真忙不过来。 ”