具有自动送料功能的秸秆压块燃料户用采暖装备一、 项目简介在教育部科学技术研究重点项目和河北省科技支撑计划项目的资助下，河北工业大学能源与环境工程学院（暨天津市建筑供能技术工程中心）基于对北方农作物秸秆燃料燃烧特性的研究，开发了具有自动送料功能的秸秆压块燃料户用采暖装备。农作物秸秆的燃烧特性与燃煤显著不同，秸秆燃料的挥发分含量高达70%，固定碳含量仅有15%左右，灰分含量低于10%。秸秆燃烧放热集中于挥发分的气相燃烧过程，而燃煤以固定碳固相燃烧放热为主，因此，套用燃煤炉结构（尤其是配风方面）来设计秸秆压块采暖炉是不可行的。秸秆燃料灰熔点低、富含钠钾等碱金属化合物，采用常规层燃方式易于造成燃料层板结、受热面结渣和碱金属腐蚀，并导致燃烧效率和热效率降低。煤块的燃烧周期长达2小时，而秸秆压块的燃烧周期仅有25分钟，人工添加燃料势必造成炉内燃烧工况波动和污染物排放提高。秸秆燃料低温、缺氧情况下将产生大量焦油，夜间封火将形成焦油污染，并将因烟气中的水蒸气冷凝而形成污水二次污染。本项目所涉及的秸秆压块燃料户用采暖装备匹配了自动送料装置，内置“日间供热”和“夜间供热”两种模式，可实现12小时无人值守，不仅提高了燃烧稳定性、燃烧效率和热效率，同时彻底摆脱了夜间封火工艺，可有效保证用户的夜间室内温度，舒适度大大提高，劳动强度显著降低。二、 项目技术成熟程度具有自动送料功能的秸秆压块燃料户用采暖装备在技术上已经完全成熟，目前已在遵化和张家口分别完成了热负荷10kW（供热面积80-100m2）和15kW（供热面积150-200m2）采暖装备的示范运行工作，其各项污染物排放指标均满足《锅炉大气污染物排放标准》（GB13271-2013）的要求，燃尽灰可直接作为生物肥料还田。户用采暖装备示范样机照片见下文图1。三、 技术指标（包括鉴定、知识产权专利、获奖等情况）本项目所涉及的采暖装备已获得国家发明专利授权1项，另有1项发明专利正处于审查过程中。秸秆压块燃料户用采暖装备示范样机监测结果显示，其各项污染物排放指标均满足《锅炉大气污染物排放标准》（GB13271-2013）的要求，其热效率达到80%以上。四、 市场前景（应用领域、市场分析等）应用领域：具有自动送料功能的秸秆压块燃料户用采暖装备主要适用于北方农村地区农村住房的冬季供暖过程，同时可用于城郊别墅冬季供暖、蔬菜种植大棚的供热、以及养殖建筑的冬季供热。市场分析：2013年，京津冀地区农民生活生产燃煤消耗高达4224万吨/年，占到社会总煤耗量的11%，而农村地区燃煤的污染物排放却占环境统计烟尘排放总量的23.2%、二氧化硫排放总量的15.2%，氮氧化物排放总量的4.4%。上述统计数据说明，燃烧等量的煤炭，农村用能过程较工业燃烧过程对环境污染的贡献率更大。2014年，北京可持续发展促进会针对京津冀农村地区7795个农户的生活用能情况进行了调查，农民的用能以“散煤+电+液化石油气”方式为主，户平均生活能耗折合2.5-3吨标准煤/年，其中，冬季燃煤采暖用能所占比例高于60%、生活用电能耗约占20%、炊事用能约占15%（以秸秆等生物质能和液化石油气为主）；并且农户生活用能的85-90%为商品能源，户均能源购置成本3500元/年。上述调查结果说明，污染物排放严重的燃煤燃烧在农村用能过程中占据着主导地位，而农村地区丰富的生物质能并未得到有效利用。近十年来，我国在生物质能的规模化利用（秸秆直燃发电、生物制油制乙醇、秸秆集中气化等）领域，完成了各种类型的示范工程建设。但值得注意的是，由于秸秆收集半径过大、燃料运输成本过高等原因，已建成的数十座秸秆直燃电站并没有彻底改变农村地区秸秆田间焚烧或废弃的现状。目前，农村地区均使用技术水平较低的、未配备除尘脱硫装置的燃煤采暖炉散烧劣质原煤，从技术角度而言，市场上现有的户用燃煤采暖炉根本无法克服周期性的人工添加燃料和夜间封火工艺所造成的燃烧不稳定和燃烧不完全现象，而上述周期性燃烧和不完全燃烧，是造成农村地区燃烧污染物排放严重超标的主要原因。2014年，京津冀三地针对农村地区冬季采暖燃煤排放问题相继出台“推广民用无烟煤炉具”、“控制散烧劣质原煤，强制燃用无烟煤或型煤”、“推广秸秆压块民用采暖炉”等政策，并计划在2017年之前投入数千万元用于补贴农户购置无烟煤炉具或秸秆压块采暖炉。但这不过是一时权宜之策，目前市场上销售的无烟煤炉具和秸秆压块采暖炉，均因缺乏专业设计而无法克服人工加料和夜间封火所造成的燃烧不稳定和燃烧不完全现象，不能从根本上控制燃烧污染物的超标排放；尤其是秸秆压块采暖炉，封火期间的低温燃烧过程将产生大量的碳烟、焦油和冷凝水，室内空气污染异常严重，影响用户的身体健康。河北省年产秸秆6200万吨（全国年产秸秆7亿吨，天津市230万吨），其中能源化利用的仅有74万吨，直接还田和废弃的秸秆折合标准煤2300万吨。但是由于缺少专用的燃烧设备，导致大量秸秆于田间焚烧，能源浪费和大气污染严重 。因此，在农村地区推广以秸秆燃料取代燃煤采暖具有可行性，而技术先进的秸秆压块燃料户用采暖装备在农村地区具有广阔的应用前景，其需求量巨大。五、 规模与投资需求（资金需求、场地规模、人员等需求）北方农村地区冬季供热多采用燃煤采暖炉+土暖气模式，是一种分布式供能系统。由于燃煤采暖炉的技术水平较低，热效率仅有65%左右，故导致其燃料消耗量较高；并且，常规燃煤采暖炉在夜间必须封火，低温、缺氧燃烧不仅降低了室内温度，同时也显著提高了燃烧污染物排放量，并且煤气中毒的可能性增大。目前，农村地区100m2供热面积年消耗燃煤3-5吨，燃煤购置成本3000-5000元/采暖期。利用农村废弃的农作物秸秆、树枝等加工而成秸秆压块燃料取代燃煤用于冬季采暖过程，是符合国家中长期发展战略和京津冀地方政府农村政策的。值得注意的是，秸秆和秸秆压块属于地方燃料，收集和运输半径过大势必提高其燃料成本，因此，建议采用“就地生产、就近利用”的模式，来推广秸秆压块采暖装备和秸秆压块燃料。企业需要以能源供应商的身份介入秸秆压块采暖装备和秸秆压块燃料生产销售过程，以“分户采暖/集中监控”的商业模式运行；需要在农村地区建设辐射半径10公里（1000-2000家左右的用户）的中心服务站，一方面负责秸秆收集以及压块燃料的生成、销售工作，另一方面负责燃烧装备的生成、销售工作，同时还要负责燃烧装备的运行监控、维护及维修服务工作。以服务1000家农户（预计秸秆压块燃料总消耗量5000吨/采暖期）的中心站建设为例，其投资规模为150万元左右，场地规模3000m2左右，人员10-13人（其中专业技术人员和管理人员3-4人，装备生产加工人员3-4人，燃料加工人员4-5人）。投资预算包括：秸秆压块装备购置成本25万元（2台套）；燃烧装备加工设备购置成本15万元（年生产能力2000台套）；土地购置成本20万，厂房和燃料仓库建设成本30万元、露天储料场建设成本5万元；控制终端设备购置成本10万元；人员工资成本30-40万元/年。等等。六、 生产设备秸秆压块燃料生产需要购置秸秆压块机，生产能力1-1.5吨/小时的秸秆压块机械，目前市场售价12万左右。采暖装备加工需要卷板机、电焊机、磨具等基本机械加工设备。七、 效益分析下文将从用户和能源供应商两方面进行效益分析。1、秸秆压块、燃煤和燃气采暖的经济性分析以采暖面积200平米的民居为例，采暖热指标取70W/m2，若选用NK15.0-IY型户用采暖装备，售价以4000元/台计算；秸秆压块发热量3500-3700kcal/kg，市场售价450-550元/吨。初投资（不包括室内管网）和运行成本见下表：采用秸秆压块采暖装备进行冬季采暖，其初期投资为4210元，运行成本包括秸秆压块购置4140-5160元、自动送料装置和循环水泵电耗180元，折合采暖费用为22-26.5元/平米。若农户自产5吨秸秆，则采暖成本可降低至15元/平米以下。同样供热面积的燃煤采暖炉市场售价1500-2000元/台，其热效率约为65%；燃煤发热量5600kcal/kg，目前市场售价650-800元/吨左右。初投资（不包括室内管网）和运行成本见下表：采用燃煤炉具进行冬季采暖，其初期初投资为1710-2210元，较秸秆压块采暖装备初投资低2000元左右，考虑国家补贴的1500元后，两者相差500元左右。其运行成本包括燃煤购置费用4916-6050元，循环泵电耗50元，折合采暖费用为24.8-30.5元/平米，较秸秆压块全部购置采暖成本高10%左右。但是，采用秸秆压块采暖装备的劳动强度更低、室内舒适度（尤其是夜间）更高，灰渣处理量更少，环保效益更为显著。同样供热面积的燃气壁挂炉市场售价8500-15000元/台，可同时解决采暖和热水供应问题；单户燃气壁挂炉采暖有很大的调节灵活性，使用完全独立，采暖温度以自主调节，采暖时间可自行控制。天然气价格按3元/立方米计算，其运行成本见下表：燃气壁挂炉采暖的初期投资为8500-15000元，其运行成本包括燃气费用9504元，折合采暖费用为47.5元/平米；尽管燃气壁挂炉采暖系统兼具热水供应功能，但如此高的投资成本和运行成本，是普通农户难以接受的。综上所述，对于农户而言，使用秸秆压块采暖装备进行冬季采暖，具有良好的经济性；同时可以降低商品能源的使用，可提高户用供能自给程度到60%以上。2、能源供应商的投资效益本项目推广实施过程中，企业将以能源供应商和服务商角色介入，负责建立辐射半径5-10公里（用户1000家左右，秸秆压块消耗量5000吨/采暖期）的区域中心工作站（投资规模150万元左右），负责采暖装备的生产、销售、日常维护和年度检修，负责秸秆收集、运输以及压块燃料生产、销售和运输，负责区域供热系统的集中监控和运行保障。而农民用户则负责秸秆生产、采暖装备上料（12小时一次）和供热模式切换、以及室内暖气系统日常调节。在这种商业运作模式下，能源价格将主要由秸秆原料价格（150元/吨）、秸秆压块成型成本（150元/吨）、秸秆和压块燃料收集运输成本（50元/吨）、服务成本（50元/吨）和利润（100-150元/吨）等组成。企业每年可通过秸秆压块燃料销售获得利润50-75万。采暖装备的生产与销售也是企业利润的来源之一，单台采暖装备的生产成本可控制在3000元以下，若销售价格为3400-3500元的话，以年销售1000台计算，企业每年可通过采暖装备销售获得利润40-50万。目前各级政府对于大规模利用秸秆燃料进行了补贴，在利用规模高于5000吨/年情况下，国家财政补贴一般为150元/吨，因此，企业每年可获得的财政补贴为75万。值得注意的是，企业只有以能源供应商角色介入，方可达到如此大的销售和利用规模，而以单个农户每年消耗几吨秸秆燃料的模式运作，是无法获得国家补贴的。综上所述，依托本技术建立一个中心服务站每年可获得的利润为90-125万，可获得的国家补贴为75万，一年即可收回投资。因此，对于企业而言，本项目具有良好的经济效益。八、 合作方式专利转让、技术入股均可，面议。九、 项目具体联系人及联系方式（包括电子邮箱）联系人：刘联胜电话：13802036623Email: lane812@163.com

本发明公开了一种精细化作物施肥系统及施肥方法，所述施肥系统包括：全方位移动平台以及设于全方位移动平台上的施肥装置、检测装置和控制装置，全方位移动平台、施肥装置和检测装置受控于控制装置；施肥装置包括：肥料箱；出液管，一端与输送泵相连，另一端连通有喷杆，喷杆设有若干喷头；输送泵，通过管路与肥料箱的底部连通，用于将肥料泵入出液管；驱动装置，与输送泵相连，用于驱动输送泵运行；机械臂，喷杆固定在该机械臂上；检测装置包括固定在机械臂上的双目相机和光谱仪。本发明还公开了一种精细化作物氮肥施肥方法。本发明能够通过双目相机和光谱仪全面分析作物的特征信息，从而实现精细化施肥，且结构简单，喷施更加灵活。

项目简介 普通喷杆式喷雾机只能进行大面积等量均匀喷施。但作物苗期冠层较小，覆盖不了 整个地面，大量农药雾滴直接喷洒到了地面土壤上，不仅造成了大量农药浪费，且污染 了土壤和农业生态环境。本项目设计开发了具有自主知识产权的秧苗自动识别装置和喷 杆式喷雾机变量喷施控制器，根据作物株型和冠层形状特点，选用红外/超声/图像探测 装置实现秧苗的识别和定位；并在每个喷头的支管路上都串接高速开关电磁阀，通过对 电磁阀的通断控制实现间歇式喷雾控制；两者融合实现对靶喷施。该成果已申请发

该技术针对当前作物生产过程中主要农情信息快速提取问题，以卫星影像、无人机和高光谱数据为支撑， 运用“星-机-地”遥感协同监测技术， 准确监测作物 LAI、 氮素、 生物量等长势参数以及品质参数和产量。

丁醇是一种重要的化工有机溶剂，也是一种极具潜力的新型生物燃料。本项目从实验室保藏的丙酮丁醇梭菌中筛选出能较好利用糖质原料的菌种Clostridium saccharobutylicum 进行糖蜜、纤维素水解液等糖质原料的丙酮丁醇发酵。以糖蜜为原料，半连续发酵稳定持续 8 d (205 h，26 循环)，2 级罐的平均总溶剂为 15.27 g/L，生产强度为 1.05 g/L/h，发酵时间缩短为 21-25 h；在连续发酵中稳定持续160 h，平均总溶剂为12.41 g/L，生产强度为1.24 g/L/h。以玉米秸秆水解液为原料，在 3-L 发酵罐中发酵培养 40 h，总溶剂 16.1 g·L-1，其中丁醇 10.59 g·L-1，发酵强度为 0.40 g·L-1·h-1，生产率为 0.33 g·g-1；采用变温连续发酵持续稳定 269 h，平均总溶剂为 12.28 g·L-1（其中丁醇8.50 g·L-1），发酵强度为 0.429 g·L-1·h-1

该成果根据不同地区土壤特性采用不同的耕作方法和秸秆还田方式以及配套的稻麦高产栽培技术，达到增加产量、节省成本、培肥地力，保护环境的目的。主要技术指标：(1)稻麦秸秆周年全量或半量还田； (2)减少耕作次数，减少化肥的使用量；肥料利用率提高 10%； (3)稻麦产量达到常规施肥水平，效益增加 15%以上。

项目简介 本成果利用去阻启动喷动床为反应器，将生物质秸秆和煤共催化气化，产生燃气， 形成了生物质稻草催化水煤气反应低焦油中热值燃气制备工艺，可用于农村地区以村镇 为单位的小型气化站的建设。成果已取得发明专利授权，ZL 2009 1 0264047.8。 性能指标 120kg/h 的生物质稻草等与煤、碳酸钙和水蒸汽共气化，生成焦油含量低于 10mg/m3 、 热值 10-15MJ/m3 的农村用燃气。 适用范围、市场前景

近年来，随着我国工农业生产的迅速发展，我国土壤环境中的重 金属（尤其镉和铅）污染日益严重。传统的重金属污染土壤治理存在 着以下缺点:(1)成本高;(2)破坏土壤生态环境;(3)可能造成二次污染。 因此，一般很难在大面积中-轻程度污染的污染土壤修复治理中实际 推广应用。 本成果已获得授权国家发明专利（周启星, 刘维涛, 魏树和. 一 种筛选重金属低积累作物品种的方法，授权日期：2012 年 12 月 12 日, 专利号：ZL200810229329.X），通过筛选和培育排异和低积累土壤镉、 铅、砷等有害元素的农作物品种，提供了一种在重金属中-轻程度土壤 进行农业安全生产的技术方法，是一种成本低、操作简单、对土壤干扰小，原位绿色和安全高效的技术途径，利用本方法可以达到边安全 生产边修复土壤污染之目的。 本项目初步制定了低积累品种筛选标准(1)该植物的地上部和根 部的污染物含量都很低或者可食部位低于有关标准，尽管其它部位可 能污染物含量较高；(2)该植物的富集系数(BFs)小于 1.0，即植物体内 污染物浓度低于土壤中污染物浓度；(3)该植物的转运系数(TFs)小于 1.0，即植物吸收的污染物主要累积在根部，向地上部转运较少；(4)该 植物对污染物具有较高的耐性，在污染环境中能够正常生长且生物量 无显著下降。 该方法与传统的污染土壤治理方法相比，具有投资少、工作量小、 技术要求不高等优点，具有一定的创新性和实用性；而且作为一种污 染土壤的安全生产技术，所收获作物地上部重金属含量低于国家相关 标准，食用该作物不会对人体产生危害，可以通过出售该作物获得较 高的经济效益；对作物根进行集中处理，不会造成二次污染，同时固 定修复进程不仅不会破坏土壤生态环境，还有助于改善因重金属污染 而引起的土壤退化和生产力下降，恢复并提高其生物多样性。因此， 在重金属中-轻度污染土壤种植低积累作物具有良好的经济、环境和 生态效益。

近年来，随着我国工农业生产的迅速发展，我国土壤环境中的重金属（尤其镉和铅）污染日益严重。传统的重金属污染土壤治理存在着以下缺点:(1)成本高;(2)破坏土壤生态环境;(3)可能造成二次污染。因此，一般很难在大面积中-轻程度污染的污染土壤修复治理中实际推广应用。 本成果已获得授权国家发明专利（周启星, 刘维涛, 魏树和. 一种筛选重金属低积累作物品种的方法，授权日期：2012 年 12 月 12日, 专利号：ZL200810229329.X），通过筛选和培育排异和低积累土壤镉、铅、砷等有害元素的农作物品种，提供了一种在重金属中-轻程度土壤进行农业安全生产的技术方法，是一种成本低、操作简单、对土壤干扰小，原位绿色和安全高效的技术途径，利用本方法可以达到边安全生产边修复土壤污染之目的。 本项目初步制定了低积累品种筛选标准(1)该植物的地上部和根部的污染物含量都很低或者可食部位低于有关标准，尽管其它部位可能污染物含量较高；(2)该植物的富集系数(BFs)小于 1.0，即植物体内 污染物浓度低于土壤中污染物浓度；(3)该植物的转运系数(TFs)小于1.0，即植物吸收的污染物主要累积在根部，向地上部转运较少；(4)该植物对污染物具有较高的耐性，在污染环境中能够正常生长且生物量无显著下降。 该方法与传统的污染土壤治理方法相比，具有投资少、工作量小、技术要求不高等优点，具有一定的创新性和实用性；而且作为一种污染土壤的安全生产技术，所收获作物地上部重金属含量低于国家相关标准，食用该作物不会对人体产生危害，可以通过出售该作物获得较高的经济效益；对作物根进行集中处理，不会造成二次污染，同时固定修复进程不仅不会破坏土壤生态环境，还有助于改善因重金属污染而引起的土壤退化和生产力下降，恢复并提高其生物多样性。因此，在重金属中-轻度污染土壤种植低积累作物具有良好的经济、环境和生态效益。

该机选用手扶拖拉机为配套动力，动力消耗小，便于在丘陵山 地行应用。综合采用可调升降机架以及挖掘深度调控技术和浮动式振动抖土技 术，有效提高挖掘深度稳定性和薯土分离效果。配套动力 8.8kW；收获幅宽 700mm； 生产率为 0.10 hm2/h； 损失率≤5.0 %；伤薯率≤5.0 %。与国内外同类机具相 比具有挖掘深度调节方便、作业稳定、薯土分离效果好等优点。该机已有青岛 市洪珠农业机械有限公司组织批量生产，在四川、贵州、山东、内蒙古等地广 泛推广应用。 产品研发显著提高了我国马铃薯的机械化水平，提高了相关生产企业的经 济收益和市场竞争力。项目产品，按每年生产 8000 台马铃薯收获机，售价按 3500 元/台计，每套成本 2500 左右，则生产企业年新增产值 2800 万元，可实现利税青岛农业大学科技成果介绍 2017 －65－ 800 万元，同时采用机械化作业后，还将大幅度提高劳动生产率、降低损失、缩 短耕、种、收时间，有利于劳动力向二三产业转移，增加农民收入。通过项目 实施可以有效提升西南、中南地区农业机械化水平。