作者:王方 来源:科学网 www.sciencenet.cn 发布时间:2017/12/26 20:20:46
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“无煤”农业更清洁

秸秆覆盖种植技术可保持室温 王方摄

“三省”锅炉直接燃烧方捆秸秆 王方摄

不少人发现,今年的雾霾天明显变少了。还记得去年冬天,只要天空放晴的时候,人们朋友圈里发的都是蓝天白云的照片。今年已经不用如此对比了,因为生活中绝大多数都是晴天,无须再在网上吐槽了。

各地相继实施的燃煤控制政策在空气污染防治方面取得了不错的效果。对于农业尤其是设施农业而言,顺应环保形势,同样在探索清洁取暖、清洁生产的道路上努力着。

清洁取暖规划出台

日前,我国北方地区正推进的清洁取暖备受关注。

今年12月,国家发展改革委官网显示,国家发展改革委、国家能源局、财政部等十部委共同发布《北方地区冬季清洁取暖规划(2017-2021)》(下称《规划》),对北方地热供暖、生物质供暖太阳能、供暖、天然气供暖、电供暖、工业余热供暖、清洁燃煤集中供暖等作出了具体安排。

《规划》称,当前,中国北方地区清洁取暖比例低,特别是部分地区冬季大量使用散烧煤,大气污染物排放量大,迫切需要推进清洁取暖,这关系北方地区广大群众温暖过冬,关系雾霾天能不能减少,是能源生产和消费革命、农村生活方式革命的重要内容。

目前,北方地区取暖使用能源以燃煤为主,燃煤取暖面积约占总取暖面积的83%。清洁取暖是利用清洁化能源,通过高效用能系统实现低排放、低能耗的取暖方式。《规划》提出,到2019年,北方地区清洁取暖率达到50%;到2021年,北方地区清洁取暖率达到70%。

与农村生活相呼应,处在“无煤化”大趋势下的设施农业生产同样需要清洁取暖。

近年来,我国设施农业发展迅速,特别是日光温室、智能温室有效地解决了北方冬季蔬菜供应问题。但是由于北方地区冬季严寒,单纯依靠日光增温,设施内温度仍较低,通常需要加温才能保证产量,并且部分农产品需要在秋冬季进行籽种生产,也需要加温。

此外,传统温室最难的问题是地温的问题解决不了。除连续阴天外,白天通过阳光照射,室内温度都能升高,但到夜间,棚内温度和土壤温度均不理想,一些对温度要求较高的茄果类蔬菜就不能正常生长。

以往农业园区主要使用燃煤加温方式满足秋冬季农业生产,但是燃煤产生的废气易造成空气污染。因此,除了工业废气、汽车尾气、居民采暖外,设施农业采暖也是空气污染的因素之一。使用燃煤加温的传统农业生产方式将逐步被禁止。

改造坡面大棚、利用农业废料取暖、设置太阳能集热板、配备土壤加温系统……助力蓝天白云,不同地区探索了多种清洁取暖的方法和途径。

农业废料利用

“开展玉米秸秆能源化利用的关键技术研究和配套设备研发,是解决玉米秸秆资源过剩和露天焚烧的重要途径,也是提高玉米秸秆利用效率的主要方式。”辽宁省农业科学院副研究员潘荣光说。

据介绍,玉米秸秆能源化利用方式主要有直燃式、秸秆固体成型燃料燃烧式、秸秆热解发电式等。辽宁省农科院通过科企合作,研发了新一代的秸秆打捆直燃锅炉——“三省”生物质锅炉,并获国家发明专利。

“三省”生物质锅炉采用的是玉米秸秆厌氧倒置层燃技术,具有燃烧反应速率可控、热流分布均匀、单位时间燃料消耗量低、燃烧稳定、热效率高等特点。若供暖面积100平方米,一次投放玉米秸秆25公斤,室温可保持20~22摄氏度,长达12小时,热功率接近10千瓦,热效率超过75%。

省钱、省料、省事的“三省”生物质锅炉最大的优势是通过燃料倒置、无焰低氧层燃的燃烧方式,实现了玉米等作物秸秆直接燃烧,无须再耗能将秸秆加工为成型燃料,而且使用方便,一个冬天点一次火,12小时添一次料,5天清一次灰,无须专人看管。

据悉,该技术和设备可广泛用于农户和农业生产冬季供暖。在辽宁省抚顺市东州区哈达镇上年村设施农业基地,应用CSS-300型“三省”生物质锅炉,根据不同作物温度需要,每天燃烧100~200公斤玉米秸秆,冬季能提高温室大棚温度5摄氏度以上。

在这里,葡萄等高效经济作物提前上市、抢占市场,一栋标准大棚年增收0.5万~1万元,农民增收效益明显;还能解决经济作物冬季种植无法北移的问题,扩宽了北方农民增收渠道。

“三省”生物质锅炉成为玉米秸秆能源化利用的有效载体,摒弃了传统取暖方式严重污染室外环境的弊端,实现农村冬季取暖清洁化,也大大提高了玉米等作物秸秆利用效率,有利于改善农村居民生活质量。

针对玉米秸秆基质化利用,吉林省农业科学院开发出设施农业玉米秸秆覆盖种植技术,不仅可以保持湿度,减少病害发生,秸秆发酵还能提高棚内温度和二氧化碳浓度,有助于提升产量。尤其是早春晚秋时节,提高栽培床温度,延长暖棚时间1个月,效果好。

减煤换煤 全面改造

北京市大规模“煤改清洁能源”工作开始于2016年,主要侧重居民供暖。2017年按照北京市政府对农业生产领域“减煤换煤”工作要求,南部6区全部农业生产设施和北部7区“煤改清洁能源”村庄范围内的农业设施不允许再使用燃煤。

房山区琉璃河镇周庄村慧田农庄的番茄温室里,温暖如春。一个个正在成长的番茄藏在枝叶间,温室的墙壁上铺满了一排排散热的白色管子。这是园区安装的空气源热泵取暖设备,就如同写字楼里的“中央空调”一样,统一设置温度。

昌平区兴寿镇四季青山草莓园也用上了空气源热泵。以前每个取暖季需要消耗60多吨燃煤,光煤钱就要花费六七万元,再加上看守锅炉人工工资还需支出三万多元。如今,园区请来了智能温控“管家”,每月耗电费用仅约1500元,整个冬季也就花费两三万元。

北京市农业局探索了不少这样节能环保的新型温室增温方式,温室过冬取暖用上了LED植物补光灯、“浴霸”、太阳能“暖气”等节能环保新设备。

北京市农业局相关负责人介绍,截至目前全市已完成农业籽种设施煤改清洁能源105万平方米,同步实施保温改造21万平方米,并对数十万平方米的一般农业设施实施了煤改清洁能源改造。另外,今年全市共清退“小散低劣”农业设施113万平方米,调转生产方式或种养品种,减少冬季用煤的农业设施357万平方米。

初步测算,北京全市农业生产领域可减少使用标煤5.6万吨以上,折合减排二氧化碳14.56万吨、二氧化硫476吨、氮氧化物415吨,直接减少粉尘排放1.1万吨。

为推进农业生产领域“减煤换煤”工作,农业局制定了“四个一批”的具体工作路径:“清退一批”,即对老旧、无法正常生产的农业设施进行清退,淘汰一批落后产能;“调转一批”,即结合市农业结构调整的总体要求,引导农业生产经营主体逐步调整生产方式和生产品种,在生产时不再使用燃煤加温;“提升一批”,即对“育秧、育种、育苗、仔畜、雏禽”等农业籽种设施实施“煤改清洁能源”工作,提升农业籽种设施冬季生产水平;“完善一批”,即对冬季需加温的农业生产设施实施保温改造,完善保温条件。同时,出台了相应的补贴政策。

通过实施农业生产领域“煤改清洁能源”,不仅能够改造提升一批农业设施的清洁取暖条件,直接减少农业生产燃煤用量,同时也是一次促进北京市农业产业转型升级的重要机遇。

 
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