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[關(guān)鍵詞]生物質(zhì)能源;未來(lái)環(huán)境
中圖分類號(hào):F326.2;F224 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-914X(2016)21-0005-01
0 前言
人類在進(jìn)入工業(yè)化社會(huì)之后,對(duì)于能源使用量與需求量正在逐漸增加,并且向高能源方向建設(shè)。化石類能源在快速消耗過(guò)程中,化石能源數(shù)量在快速下降,生態(tài)環(huán)境問(wèn)題越加突出。生物質(zhì)能源一共擁有三種形態(tài),并且能夠雙向清潔,屬于可再生能源范圍之內(nèi),現(xiàn)在已經(jīng)得到世界各國(guó)的廣泛關(guān)注,與太陽(yáng)能與風(fēng)能等能源成為替代傳統(tǒng)能源的渠道。提高生物質(zhì)能源的開發(fā)及利用,已經(jīng)成為世界各國(guó)的共同研究項(xiàng)目。
1 生物質(zhì)能源優(yōu)勢(shì)項(xiàng)目及應(yīng)用前景
1.1 生物質(zhì)電廠
1.1.1 優(yōu)勢(shì)分析
生物質(zhì)電廠在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中所擁有的原材料十分豐富,并且原材料還是可再生的,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)廢物或者是垃圾都可以作為發(fā)電原理。生物質(zhì)電廠與其他能源電廠之間有著明顯優(yōu)勢(shì),水電及風(fēng)電對(duì)于電廠建設(shè)環(huán)境有著十分嚴(yán)苛的要求,具有明顯的區(qū)域性,但是想要保證生物質(zhì)電廠的穩(wěn)定運(yùn)行,僅需要將原料運(yùn)輸問(wèn)題解決即可,對(duì)于電廠所在地并沒有任何要求,同時(shí)生物質(zhì)電廠還是國(guó)家大力支持鼓勵(lì)的產(chǎn)業(yè),在電能銷售上面具有較大的優(yōu)勢(shì)。
1.1.2 問(wèn)題分析
生物質(zhì)電廠與任何電廠在經(jīng)營(yíng)建設(shè)中都存在一定問(wèn)題,生物質(zhì)電廠在投資上面所需要的成本要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于活力發(fā)電,主要原因是由于生物質(zhì)電廠在投資建設(shè)上面所需要的成本就較高,同時(shí)生物質(zhì)發(fā)電對(duì)于成本控制能力較低;原材料對(duì)于生物質(zhì)電廠經(jīng)營(yíng)建設(shè)具有直接性作用,生物質(zhì)發(fā)電燃料短缺是現(xiàn)在生物質(zhì)電廠經(jīng)營(yíng)建設(shè)中存在的主要問(wèn)題,理論計(jì)算結(jié)果與實(shí)際情況之間存在較大的差距,政府有關(guān)政策制定還尚未完善,并沒有形成完善的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)[1]。
1.2 生物柴油
石油是現(xiàn)在能源儲(chǔ)備中的重要組成,對(duì)于社會(huì)建設(shè)所具有的重要性顯而易見。柴油是石油在經(jīng)過(guò)處理之后所得出的原油產(chǎn)品,已經(jīng)廣泛應(yīng)用在軍事及交通等等領(lǐng)域內(nèi)。生物柴油由于具有環(huán)保性能及可再生性能,已經(jīng)成為生物質(zhì)能源的重要產(chǎn)品。
1.2.1 優(yōu)勢(shì)分析
生物柴油所擁有的原材料十分豐富,其中油料作物或者是水生物質(zhì)油脂等等都可以成為原料有,在通過(guò)工藝加工之后就可以作為可再生柴油。同時(shí),生物柴油還擁有良好的環(huán)保特點(diǎn),主要原因是由于生物柴油內(nèi)硫含量較低,在實(shí)際應(yīng)用中二氧化硫等污染物排放數(shù)量較少,能夠降低對(duì)于人體的污染。
1.2.2 問(wèn)題分析
在我國(guó)生物柴油生產(chǎn)中,主要限制因素就是原料問(wèn)題,原料短缺會(huì)直接造成生物柴油生產(chǎn)成本過(guò)高,進(jìn)而影響產(chǎn)業(yè)在市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)力。我國(guó)現(xiàn)在主要使用大豆或者是菜籽油作為原料,與我國(guó)實(shí)際情況嚴(yán)重不符。筆者在研究之后問(wèn)題,廢棄油與非食用油料物應(yīng)該成為原料[2]。
2 生物質(zhì)能源發(fā)展建設(shè)分析
伴隨著全球氣候變暖,近幾年世界石油市場(chǎng)價(jià)格在不斷上升,環(huán)境問(wèn)題越加嚴(yán)重。在過(guò)去幾十年內(nèi),由于能源快速消耗,環(huán)境內(nèi)二氧化碳等氣體數(shù)量已經(jīng)增加了7倍以上。世界各國(guó)在能源研究上面,都將主要對(duì)象放在了新能源上面,其中生物質(zhì)能源必將成為熱點(diǎn)課題。生物質(zhì)能源在發(fā)展建設(shè)中會(huì)面臨較多的問(wèn)題,同樣也是我國(guó)能源開放上面的一次機(jī)遇。我國(guó)要是能夠提高生物質(zhì)能源開發(fā)利用質(zhì)量,在推動(dòng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)建設(shè)過(guò)程中,還能夠有效保護(hù)環(huán)境[3]。
我國(guó)在生物質(zhì)能源開放上面應(yīng)該始終堅(jiān)定不移,提高生物質(zhì)能源在社會(huì)范圍內(nèi)的影響力,讓人們都能夠了解到生物質(zhì)能源對(duì)于經(jīng)濟(jì)建設(shè)與環(huán)境的重要性,了解生物質(zhì)能源能夠有效解決我國(guó)能源短缺問(wèn)題。生物質(zhì)能源在開發(fā)利用過(guò)程中,不僅僅具有良好的經(jīng)濟(jì)效益,還具有一定社會(huì)效益。我國(guó)在生物質(zhì)能源研究上面的時(shí)間較短,與國(guó)外研究之間還存在一定差距,我國(guó)在部分技術(shù)研究上面場(chǎng)所出現(xiàn)的問(wèn)題一直在限制我國(guó)生物質(zhì)能源的發(fā)展。只有正確認(rèn)識(shí)到生物質(zhì)能源的重要性,在能夠促進(jìn)我國(guó)生物質(zhì)能源的研究工作,縮短我國(guó)與世界之間的差距,讓生物質(zhì)能源在為我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的同時(shí),為我國(guó)營(yíng)造一個(gè)良好的未了生活環(huán)境[4]。
3 結(jié)論
生物質(zhì)能源開發(fā)與利用不僅僅具有經(jīng)濟(jì)效益,還具有環(huán)境效益,現(xiàn)在已經(jīng)成為世界各國(guó)所接受的觀點(diǎn)。筆者經(jīng)過(guò)大量研究認(rèn)為,生物質(zhì)能源是能源發(fā)展中的必然形式,能夠有效解決環(huán)境問(wèn)題。
參考文獻(xiàn)
[1] 肖麗娜,莫笑萍,許芳燕,曹杰.國(guó)外生物質(zhì)能源發(fā)展?jié)摿ρ芯窟M(jìn)展[J].中國(guó)人口.資源與環(huán)境,2014,S2:61-64.
[2] 陳艷,朱雅麗.中國(guó)農(nóng)村居民可再生能源生活消費(fèi)的碳排放評(píng)估[J].中國(guó)人口.資源與環(huán)境,2011,09:88-92.
據(jù)估計(jì),植物每年貯存的能量約相當(dāng)于世界主要燃料消耗的10倍;而作為能源利用量還不到其總量的l%。高效利用生物質(zhì)能源,生產(chǎn)各種清潔燃料,替代煤炭,石油和天然氣等燃料,生產(chǎn)電力。而減少對(duì)礦物能源的依賴,保護(hù)國(guó)家能源資源,減輕能源消費(fèi)給環(huán)境造成的污染。專家認(rèn)為,生物質(zhì)能源將成為未來(lái)持續(xù)能源重要部分,到2015年,全球總能耗將有40%來(lái)自生物質(zhì)能源。
生物質(zhì)能采用高新技術(shù)將秸稈、禽畜糞便和有機(jī)廢水等生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為高品位能源,開發(fā)生物質(zhì)能源將涉及農(nóng)村發(fā)展、能源開發(fā)、環(huán)境保護(hù)、資源保護(hù)、國(guó)家安全和生態(tài)平衡等諸多利益。發(fā)展生物能源的初衷就是保護(hù)生態(tài)環(huán)境,在實(shí)際應(yīng)用中也是以此為基點(diǎn)。這也是我國(guó)超前發(fā)展的一次很好機(jī)會(huì),發(fā)展生物質(zhì)能是一件利國(guó)利民的好事情。
生物質(zhì)能源不僅是安全、穩(wěn)定的能源,而且通過(guò)一系列轉(zhuǎn)換技術(shù),可以生產(chǎn)出不同品種的能源,如固化和炭化可以生產(chǎn)因體燃料,氣化可以生產(chǎn)氣體燃料,液化和植物油可以獲得液體燃料,如果需要還可以生產(chǎn)電力等。
目前,世界各國(guó),尤其是發(fā)達(dá)國(guó)家,都在致力于開發(fā)高效、無(wú)污染的生物質(zhì)能利用技術(shù),保護(hù)本國(guó)的礦物能源資源,為實(shí)現(xiàn)國(guó)家經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展提供根本保障。
6MW生物質(zhì)顆粒與煤混燒發(fā)電技術(shù)
成果簡(jiǎn)介:該項(xiàng)目是通對(duì)不同比例的生物質(zhì)成型顆粒與煤在循環(huán)流化床中進(jìn)行混合燃燒,混合后的燃料可大大改變?cè)旱娜紵匦裕ń档椭饻囟取⒏纳浦鹦阅堋⑻岣吡搜h(huán)流化床鍋爐的熱利用率等。生物質(zhì)原料與煤之間燃燒特性的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。該技術(shù)可用于電廠、工業(yè)鍋爐等各種利用循環(huán)流化床鍋爐的行業(yè)。該技術(shù)對(duì)生物質(zhì)的燃燒特性,燃燒過(guò)程以及其結(jié)渣特性、堿金屬腐蝕、氣體燃燒不完全等難題進(jìn)行了研究,并找出了解決方案。生物質(zhì)顆粒混燒量可達(dá)到80%,在此工況下熱效率可提高15%以上,二氧化硫排放量減少50%。氮的氧化物排放量可減少30%;完成了由輸送帶、給料倉(cāng)、給料絞龍組成的顆粒燃料輸送給料系統(tǒng);為適應(yīng)生物質(zhì)燃料高揮發(fā)分的特性,在生物質(zhì)顆粒燃料進(jìn)料口上方1.2m處增設(shè)了一個(gè)二次風(fēng)進(jìn)口;可根據(jù)生物質(zhì)顆粒與煤的不同混燒比例,自動(dòng)調(diào)整一、二次進(jìn)風(fēng)量。
成果類型:應(yīng)用技術(shù)
所處階段:中期階段
生物質(zhì)氣化燃?xì)庵薪褂痛呋D(zhuǎn)化研究
成果簡(jiǎn)介:該項(xiàng)目研究采用在生物質(zhì)氣化裝置的出口處,建一催化凈化裝置有催化保護(hù)床和催化轉(zhuǎn)化床構(gòu)成,直接處理熱的生物質(zhì)氣體,保護(hù)床吸收粗燃?xì)庵械牧蚧瘹涞扔卸疚镔|(zhì)及催化裂化脫除部分重焦油;第二催化反應(yīng)床催化轉(zhuǎn)化剩余的焦油。碳?xì)浠衔锏慕褂捅淮呋D(zhuǎn)化為小分子氣體如CO等,增加燃?xì)鉄嶂怠=Y(jié)果表明,對(duì)空氣流化床氣化的粗燃?xì)獾拇呋煞ǔ褂停瑢?shí)驗(yàn)方案是行之有效的和成功的。篩選出工業(yè)鎳基蒸汽轉(zhuǎn)化催化劑和氧化鈰添加的鎂橄欖石負(fù)載型鎳基催化劑可作為焦油的催化轉(zhuǎn)化催化劑,氧化鈰可促進(jìn)催化劑的活性和提高抗積炭能力,對(duì)氣化燃?xì)獾闹亟褂偷娜コ蔬_(dá)99%,按干氣計(jì)算燃?xì)庵袣錃獾臐舛仍黾?~11%。通過(guò)催化凈化系統(tǒng)直接處理氣化燃?xì)猓环矫娼褂偷拇呋D(zhuǎn)化增加了氣化氣中有價(jià)值的氣體成分;另一方面又克服了濕法除焦油所帶來(lái)的不易解決的環(huán)境污染問(wèn)題。
所處階段:成熟應(yīng)用階段
2Kg/hr生物質(zhì)流化床氣化/熱解實(shí)驗(yàn)裝置研制
成果簡(jiǎn)介:氣化是缺氧的反應(yīng)過(guò)程,熱解是隔絕氧氣的反應(yīng)過(guò)程;氣化的反應(yīng)溫度為750-850℃,而熱解的反應(yīng)溫度為400-700℃;熱解必須采用快速進(jìn)料,氣化對(duì)供料速度則無(wú)嚴(yán)格要求;兩者產(chǎn)物的凈化處理過(guò)程則基本相同。分析兩者的相同點(diǎn)及不同點(diǎn),該課題組認(rèn)為建一套氣化及熱解的雙功能系統(tǒng)是可行的。為此該課題組采用了以下特殊設(shè)計(jì):獨(dú)立的氧氣及氮?dú)夤┤胂到y(tǒng),共用一套流量計(jì)量及預(yù)熱裝置;流化段及懸浮段分別采用獨(dú)立的電加熱及控制裝置;流化段及懸浮段分別采用獨(dú)立的電加熱及控制裝置用雙級(jí)供料系統(tǒng),且均可無(wú)級(jí)調(diào)速;共用一套旋風(fēng)分離、冷凝、過(guò)濾、排氣及計(jì)量系統(tǒng)。運(yùn)行及試驗(yàn)結(jié)果表明:該系統(tǒng)可分別進(jìn)行氣化及熱解試驗(yàn),且運(yùn)行良好,達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。
所處階段:初期階段
生物質(zhì)經(jīng)催化熱分解技術(shù)
成果簡(jiǎn)介:該研究是以植物系生物質(zhì)為原料通過(guò)催化熱解的方法生產(chǎn)高附加值的輕質(zhì)芳烴苯、甲苯和二甲苯等化學(xué)品以及合成燃料。使用了熱解溫度控制容易,升溫速度快,焦炭便于回收,且可連續(xù)操作的雙顆粒流化床,建立了一套可以定量操作的熱解反應(yīng)系統(tǒng),開發(fā)了連續(xù)催化熱解過(guò)程。充分利用生物質(zhì)熱解溫度低揮發(fā)物多的特性,選擇合適的催化劑,控制生物質(zhì)熱解過(guò)程的二次氣相反應(yīng),使產(chǎn)物向有利于輕質(zhì)芳烴苯、甲苯和二甲苯等化學(xué)品轉(zhuǎn)化,在CoMo-B催化劑的作用下,863K時(shí)可得到6.29wt%的收率。這一收率在同類研究中,是常壓下熱解過(guò)程中得到的最高收率。在實(shí)驗(yàn)研究過(guò)程中還可發(fā)現(xiàn),NiMo類催化劑有利于生物質(zhì)低溫制氫,為生物質(zhì)低溫制氫提出了新的研究課題。生物質(zhì)連續(xù)催化熱解裝置的研發(fā),實(shí)現(xiàn)了連續(xù)化操作的熱解過(guò)程,為未來(lái)大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)提供了必要的前期研究成果。
所處階段:初期階段
錐形流化床生物質(zhì)氣化技術(shù)
成果簡(jiǎn)介:該專題針對(duì)目前國(guó)內(nèi)生物質(zhì)氣化發(fā)電、供熱、供氣存在的原料適應(yīng)范圍窄、燃?xì)饨褂秃扛摺⒆詣?dòng)化程度低、適用松散型物料的氣化發(fā)電設(shè)備和系統(tǒng)等問(wèn)題,開發(fā)錐形流化床生物質(zhì)氣化發(fā)電供熱、供氣機(jī)技術(shù)產(chǎn)業(yè)化為目標(biāo),研制生物質(zhì)氣化裝置與氣體發(fā)電機(jī)組成的系列生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng);降低燃?xì)庵械慕褂秃浚簧镔|(zhì)氣化系統(tǒng)的操作彈性試驗(yàn);提高生物質(zhì)氣燃?xì)鉄嶂怠?/p>
所處階段:成熟應(yīng)用階段
利用藻類熱解制備生物質(zhì)液體燃料
成果簡(jiǎn)介:該課題應(yīng)用能源科學(xué)、環(huán)境科學(xué)和生命科學(xué)等交叉學(xué)科的理論和技術(shù),以藻類為原料,通過(guò)細(xì)胞工程和生物質(zhì)轉(zhuǎn)化等技術(shù),產(chǎn)生生物油和烴類等可再生生物能源,為開發(fā)新能源提供新的生物技術(shù)途徑。用異養(yǎng)轉(zhuǎn)化技術(shù)和基因改造技術(shù)獲得高脂肪含量的藻細(xì)胞來(lái)熱解制備液體燃料,實(shí)現(xiàn)異養(yǎng)轉(zhuǎn)化技術(shù)、細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)、基因改造技術(shù)與熱解技術(shù)的整合集成,獲得原創(chuàng)性、新穎性的研究成果;同時(shí)為后繼能源的開發(fā)應(yīng)用提供技術(shù)儲(chǔ)備;并且通過(guò)最前沿的生物技術(shù)與能源技術(shù)相互結(jié)合、交叉與滲透,推動(dòng)學(xué)科的發(fā)展。該研究成果應(yīng)用前景良好。
生物質(zhì)氣氣化合成二甲醚液體燃料
成果簡(jiǎn)介:在固定床或循環(huán)流化床中將生物質(zhì)氣化,變成H2, CO, CO2等組分,然后經(jīng)過(guò)氣體凈化,在重整反應(yīng)器中和沼氣一起在催化劑的作用下進(jìn)行重整來(lái)調(diào)整H2和 CO的比例,同時(shí)降低二氧化碳的比例,使之適合于合成二甲醚。然后氣體經(jīng)過(guò)壓縮進(jìn)入二甲醚反應(yīng)器。在催化劑的作用下合成二甲醚。該套技術(shù)已經(jīng)申請(qǐng)了國(guó)家發(fā)明專利。
二甲醚(簡(jiǎn)稱DME,CH3OCH3)是一種清潔的燃料與化工產(chǎn)品,有很大的市場(chǎng)。液化二甲醚可以完全替代液化石油氣(LPG),與LPG相比具有無(wú)毒無(wú)臭、不易爆炸、熱效率高、燃燒徹底、無(wú)污染等特點(diǎn),因此,DME作為L(zhǎng)PG的替代品在中國(guó)特別是農(nóng)村有巨大的潛在市場(chǎng)。作為清潔燃料DME可以替代柴油用作發(fā)動(dòng)機(jī)燃料,十六烷值達(dá)55,與柴油熱效率相同,DME不會(huì)產(chǎn)生黑煙和固體顆粒,NOx排出量大大減少,是很有前途的綠色環(huán)保型發(fā)動(dòng)機(jī)燃料。
該項(xiàng)目采用的以生物質(zhì)廢棄物(包括木粉、秸稈、谷殼等)作為原料,通過(guò)催化裂解造氣作為氣頭的新工藝,目前還未見報(bào)道。DME的合成也采用先進(jìn)的一步法合成工藝,該方法作為應(yīng)用基礎(chǔ)研究最近幾年才在國(guó)際上展開。廣州能源研究所在世界上首先實(shí)現(xiàn)了在小型裝置上由生物質(zhì)一步法合成綠色燃料二甲醚的連續(xù)運(yùn)行。將該技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化推廣可以解決緩解廣東省液化氣日益緊張的形勢(shì)。
適用范圍和條件:適用于生物質(zhì)資源豐富的地區(qū)
3MW生物質(zhì)氣化高效發(fā)電系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)
成果簡(jiǎn)介:該項(xiàng)目發(fā)展了6MW生物質(zhì)氣化及余熱蒸汽聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)、500kW生物質(zhì)燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組和焦油污水生化處理新工藝等關(guān)鍵技術(shù),在江蘇興化建立的示范電站裝機(jī)容量為6MW,氣化效率最高達(dá)78%,燃?xì)鈾C(jī)組發(fā)電效率為29.8%,系統(tǒng)發(fā)電效率27.8%,電站總投資約3200萬(wàn)元,系統(tǒng)運(yùn)行成本0.40元/kw,具有較高的性價(jià)比和顯著的社會(huì)效益。示范電站建設(shè)嚴(yán)格按國(guó)家電力行業(yè)的規(guī)范進(jìn)行,并形成了市場(chǎng)化運(yùn)作機(jī)制,為生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化積累了有益的經(jīng)驗(yàn)。
所處階段:成熟應(yīng)用階段
自熱式生物質(zhì)熱解液化裝置
成果簡(jiǎn)介:中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)研制的“自熱式生物質(zhì)熱解液化裝置”通過(guò)了安徽省科技廳組織的專家鑒定,達(dá)到國(guó)際國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平,是生物質(zhì)潔凈能源研究取得的重要進(jìn)展。該裝置是在安徽省“十五”科技攻關(guān)計(jì)劃、教育部“211”工程和中國(guó)科學(xué)院知識(shí)創(chuàng)新工程等項(xiàng)目資助下研制完成的,專家認(rèn)為:自熱式生物質(zhì)熱解液化裝置采用兩級(jí)螺旋進(jìn)料器有效解決了生物質(zhì)進(jìn)料系統(tǒng)的進(jìn)料速率定量控制、密封和堵塞問(wèn)題,其中自熱式生物質(zhì)熱解液化裝置在熱解熱源供給和生物油冷凝收集等方面具有創(chuàng)新性。
所處階段:初期階段
稻殼生物質(zhì)中型氣化發(fā)電系統(tǒng)
成果簡(jiǎn)介:該電技術(shù)的基本原理為利用生物質(zhì)氣化高新技術(shù),經(jīng)中溫裂解氣化,轉(zhuǎn)換為可燃?xì)怏w。氣化爐內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程主要是燃燒反應(yīng),熱分解反應(yīng)和還原反應(yīng)。稻殼進(jìn)入氣化爐后,部分遇氧燃燒,提供熱分解所需熱量,大部分稻殼在缺氧條件下發(fā)生熱分解反應(yīng),折出揮發(fā)份和焦炭,揮發(fā)份在中溫反應(yīng)區(qū)內(nèi)發(fā)生二次反應(yīng),使焦油裂解為氣體,同時(shí)氣體和焦炭之間,氣體和氣體之間發(fā)生還原反應(yīng),產(chǎn)生氣相焦油和氣體。這些氣體攜帶部分細(xì)顆粒焦炭、灰塵進(jìn)入燃?xì)鈨艋到y(tǒng)。部分焦炭通過(guò)慣性除塵器回流進(jìn)入氣化爐參加反應(yīng),氣相焦油冷凝通過(guò)水洗除去。燃?xì)饨?jīng)凈化后,再送到自吸式燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)進(jìn)行熱功轉(zhuǎn)換產(chǎn)生動(dòng)力,帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。
所處階段:成熟應(yīng)用階段
JZS家用生物質(zhì)燃?xì)庠?/p>
成果簡(jiǎn)介:該項(xiàng)目灶具的心臟閥體獨(dú)創(chuàng)了大銅芯、大閥體,閥芯不凝滯、焦油不堵塞、維修方便,使用壽命特長(zhǎng);面殼采用進(jìn)口加厚不銹鋼板鍛壓成型,美觀大方,優(yōu)質(zhì)耐用;高壓脈沖點(diǎn)火器,使用壽命達(dá)10萬(wàn)次以上,著火率達(dá)100%,絕緣性能好;燃燒器爐頭選用直徑120mm和100mm標(biāo)準(zhǔn)鑄鐵雙管和單管氣道爐頭;燃燒器火蓋選用內(nèi)旋火條形火孔,火蓋材質(zhì)選用全銅鍛壓成型,火孔加工精確,熱效率高,高溫不變型,高效更節(jié)能。JZS家用生物質(zhì)燃?xì)庠钍墙斩挌饣泄庀到y(tǒng)的配套設(shè)備,是開發(fā)農(nóng)村綠色能源的新產(chǎn)品。
所處階段:成熟應(yīng)用階段
生物質(zhì)聯(lián)產(chǎn)技術(shù)及成套設(shè)備研究
成果簡(jiǎn)介:該項(xiàng)技術(shù)以干餾炭化工藝為中心,以生產(chǎn)產(chǎn)品為主,實(shí)現(xiàn)了炭、氣、油聯(lián)產(chǎn)的工業(yè)化生產(chǎn),大大提高了經(jīng)濟(jì)效益;該設(shè)備系統(tǒng)熱效率高。國(guó)內(nèi)同類技術(shù)的設(shè)備系統(tǒng)熱效率為56%,本項(xiàng)技術(shù)的系統(tǒng)熱效率達(dá)到73.64%,比普通冷煤氣發(fā)生爐的熱效率高出10個(gè)百分點(diǎn)左右;生產(chǎn)的生物質(zhì)炭熱值和固定炭含量高,無(wú)煙、無(wú)味。經(jīng)深加工可制成橡膠炭黑,優(yōu)于木炭,木焦油可以提煉出多種化工原料,優(yōu)于煤焦油,經(jīng)濟(jì)效益顯著,市場(chǎng)前景很好;生產(chǎn)的生物質(zhì)燃?xì)鉄嶂颠_(dá)到17.7MJ/Nm^3,高于城市煤氣的熱值,大大超過(guò)4.6MJ/Nm^3的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn);燃?xì)庵薪褂秃突覊m含量小于10mg/Nm^3,大大低于50mg/Nm^3的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
所處階段:成熟應(yīng)用階段
生物質(zhì)氣化發(fā)電優(yōu)化系統(tǒng)及其示范工程
成果簡(jiǎn)介:該成果采用循環(huán)流化床氣化爐和多級(jí)氣體凈化裝置,配置多臺(tái)500kW的單氣體燃料內(nèi)燃發(fā)電機(jī)組,發(fā)電系統(tǒng)可在2000-6000kW之間根據(jù)需要設(shè)計(jì),發(fā)電原料可用谷殼、木屑、稻草等多種生物質(zhì)廢棄物。氣化發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電效率達(dá)20%~28%。由于系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理,單位投資約4500~6500元/kW, 運(yùn)行成本約0.35 ~0.45元/kWh,能滿足農(nóng)村處理農(nóng)業(yè)廢棄物的需要,電力符合工廠企業(yè)用電或上網(wǎng)要求,有顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
所處階段:成熟應(yīng)用階段
生物質(zhì)制取合成氣技術(shù)研究
成果簡(jiǎn)介:氣化爐內(nèi)的生物質(zhì)由高溫CO_2在水蒸汽氛圍下進(jìn)行碳化直接還原為CO。高溫CO_2由助燃的水蒸汽和系統(tǒng)循環(huán)的可燃?xì)馍伞U麄€(gè)工藝系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了熱量自給平衡。可獲得較高熱值的合成氣。通過(guò)控制CO_2和H_2O的比例和氣化溫度,在高溫常壓下,CO_2與碳反應(yīng)還原為CO,同時(shí)H_2O的分解、重整產(chǎn)生H_2,保證了CO+H_2>50%的出口氣濃度及其合適的比例。自主研制的固流復(fù)合床生物質(zhì)氣化爐,抑制了焦油的產(chǎn)生,降低氣體凈化的難度,提高生物質(zhì)原料的利用率。獨(dú)特的加料排渣系統(tǒng),適應(yīng)多元化原料的處理。本項(xiàng)目研究合成氣制取機(jī)理及其氣化過(guò)程有關(guān)特性,找出生物質(zhì)制取合成氣工藝中的某些關(guān)鍵參數(shù),作為未來(lái)工業(yè)化系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。
所處階段:成熟應(yīng)用階段
生物質(zhì)干餾氣炭油聯(lián)產(chǎn)技術(shù)及設(shè)備
成果簡(jiǎn)介:該項(xiàng)目針對(duì)不同類型的生物質(zhì)原料,開發(fā)了兩種不同的致密成型及干餾工藝,使生物質(zhì)的熱轉(zhuǎn)換具有較高的能源利用率與換率。該項(xiàng)技術(shù)以成型后的生物質(zhì)干餾工藝為中心,燃?xì)庵械獨(dú)夂康停細(xì)鉄嶂颠_(dá)到15MJ/m^3以上,是較好的化工原料,生物質(zhì)炭、焦油及木醋液也有較好的市場(chǎng)。設(shè)備采用隧道連續(xù)干餾工藝,具有創(chuàng)新性,結(jié)構(gòu)合理,操作、維護(hù)簡(jiǎn)單易行。
成果類型:應(yīng)用技術(shù)
所處階段:中期階段
生物質(zhì)顆粒燃料冷態(tài)致密成型技術(shù)及成套設(shè)備
成果簡(jiǎn)介:該項(xiàng)目通過(guò)研究確定不同種類農(nóng)林廢棄物原料的高效粉碎工藝、生物質(zhì)冷態(tài)致密成型機(jī)理及不同農(nóng)林廢棄物冷成型條件。建立農(nóng)林廢棄物冷態(tài)致密成型過(guò)程的數(shù)理模型與開發(fā)生物質(zhì)冷態(tài)成型過(guò)程計(jì)算模擬系統(tǒng)。設(shè)計(jì)出能適用于各類生物質(zhì)原料的高效粉碎設(shè)備、冷態(tài)成型模具及成型設(shè)備。進(jìn)而設(shè)計(jì)出完整的生物質(zhì)顆粒燃料冷壓成型成套設(shè)備、生產(chǎn)工藝流程及相關(guān)輔助設(shè)備,充分保證成套設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性。
成果類型:應(yīng)用技術(shù)
所處階段:中期階段
生物質(zhì)材料甲醛釋放量檢測(cè)環(huán)境跟蹤控制技術(shù)
成果簡(jiǎn)介:該成果涉及生物質(zhì)材料(人造板等)揮發(fā)物檢測(cè)環(huán)境的動(dòng)態(tài)精確控制方法,應(yīng)用范圍為人造板、建筑材料、化工等產(chǎn)品中含揮發(fā)性有害氣體的檢測(cè),為控制人造板產(chǎn)品及其含甲醛等有害揮發(fā)物產(chǎn)品的質(zhì)量,提供可靠的技術(shù)與檢測(cè)設(shè)備。同時(shí)為林產(chǎn)工業(yè)及全社會(huì)的環(huán)境保護(hù)、安全檢測(cè)與監(jiān)測(cè)技術(shù)、環(huán)境工程與技術(shù)、環(huán)境保護(hù)與管理、環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)與環(huán)境檢測(cè)等科學(xué)研究提供的新的成果、進(jìn)展及方法。產(chǎn)品已應(yīng)用在國(guó)家人造板質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心、家具質(zhì)檢站、人造板檢測(cè)機(jī)構(gòu)、理化測(cè)試中心、疾病控制中心、大學(xué)等單位,負(fù)責(zé)我國(guó)生物質(zhì)材料甲醛釋放量的檢測(cè)與監(jiān)督工作。
成果類型:應(yīng)用技術(shù)
所處階段:成熟應(yīng)用階段
SLQ-300型空氣鼓風(fēng)常壓流化床生物質(zhì)氣化成套設(shè)備
成果簡(jiǎn)介:該項(xiàng)目研制開發(fā)的新型生物質(zhì)氣化系統(tǒng),即空氣鼓風(fēng)常壓流化床生物質(zhì)氣化系統(tǒng),可生產(chǎn)低熱值生物質(zhì)燃?xì)猓糜卩l(xiāng)鎮(zhèn)居民炊事與生活、工副業(yè)生產(chǎn)及發(fā)電。技術(shù)原理為:鼓入氣化器的適量空氣經(jīng)布風(fēng)系統(tǒng)均勻分布后,將床料流化,合適粒度的生物質(zhì)原料送入氣化器并與高溫慶料迅速混合,在布風(fēng)器以上的一定空間內(nèi)激烈翻滾,在常壓條件下迅速完成干燥、熱解、燃燒及氣化反應(yīng)過(guò)程,從而生產(chǎn)出低熱值燃?xì)狻E懦鰵饣鞯臒崛細(xì)庠僖来瓮ㄟ^(guò)由干式旋負(fù)除塵器、沖擊式水除塵器、旋風(fēng)水膜凈化器、多級(jí)水噴淋凈化器、焦油分離器和過(guò)濾器等組成的凈化系統(tǒng),被冷卻凈化為符合使用要求的干凈冷燃?xì)庖怨┎煌脩羰褂谩?/p>
成果類型:應(yīng)用技術(shù)
所處階段:成熟應(yīng)用階段
下吸式固定爐排生物質(zhì)成型燃料熱水鍋爐設(shè)計(jì)與研究
成果簡(jiǎn)介:該項(xiàng)目屬河南省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào):0311050400;0411052000)。技術(shù)原理:一定粒徑生物質(zhì)成型燃料經(jīng)上爐門加在爐排上下吸燃燒,上爐排漏下的生物質(zhì)屑和灰渣到下爐排上繼續(xù)燃燒和燃燼。生物質(zhì)成型燃料在上爐排上燃燒后形成的煙氣和部分可燃?xì)怏w透過(guò)燃料層、灰渣層進(jìn)入上、下爐排間的爐膛進(jìn)行燃燒,并與下爐排上燃料產(chǎn)生的煙氣一起,經(jīng)兩爐排間的出煙口流向降塵室和后面的對(duì)流受熱面。這種燃燒方式,實(shí)現(xiàn)了生物質(zhì)成型燃料的分步燃燒,緩解生物質(zhì)燃燒速度,達(dá)到燃燒需氧與供氧的匹配,使生物質(zhì)成型燃料穩(wěn)定持續(xù)完全燃燒,起到了消煙除塵作用。
成果類型:應(yīng)用技術(shù)
所處階段:初期階段
SMG-3型生物質(zhì)型煤高壓干式成型機(jī)研究
成果簡(jiǎn)介:該產(chǎn)品成型原理是在高壓的條件下,經(jīng)過(guò)對(duì)滾滾壓的工藝方法,將干燥后的煤粉、生物質(zhì)粉、固硫劑粉等原料壓制成長(zhǎng)橢球形狀型煤的。所生產(chǎn)的生物質(zhì)型煤具有潔凈化、環(huán)保化的特點(diǎn)。性能指標(biāo):液壓系統(tǒng)工作壓力:20~25Mpa;對(duì)滾轉(zhuǎn)數(shù):0~11r/min;螺旋推進(jìn)預(yù)壓機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)數(shù):0~40r/min;成型機(jī)產(chǎn)量:3t/h;壓制生物質(zhì)型煤的原料:含水≤3%的煤粉、生物質(zhì)粉、固硫劑粉;生物質(zhì)型煤壓碎力:300~350N。成型機(jī)的特點(diǎn):高壓干式滾壓成型;液壓、油氣系統(tǒng)保壓、恒壓;園柱型螺旋預(yù)壓、推進(jìn);主機(jī)傳動(dòng)為單軸與減速機(jī)連接;主傳動(dòng)與推進(jìn)預(yù)壓機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了無(wú)級(jí)變速。該產(chǎn)品填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)成型機(jī)生產(chǎn)的空白,達(dá)到了國(guó)際當(dāng)代同類產(chǎn)品的水平。
成果類型:應(yīng)用技術(shù)
所處階段:中期階段
生物質(zhì)經(jīng)催化熱分解向輕質(zhì)芳烴的轉(zhuǎn)化
成果簡(jiǎn)介:該研究是以植物系生物質(zhì)為原料通過(guò)催化熱解的方法生產(chǎn)高附加值的輕質(zhì)芳烴苯、甲苯和二甲苯等化學(xué)品以及合成燃料。使用了熱解溫度控制容易,升溫速度快,焦炭便于回收,且可連續(xù)操作的雙顆粒流化床,建立了一套可以定量操作的熱解反應(yīng)系統(tǒng),開發(fā)了連續(xù)催化熱解過(guò)程。充分利用生物質(zhì)熱解溫度低揮發(fā)物多的特性,選擇合適的催化劑,控制生物質(zhì)熱解過(guò)程的二次氣相反應(yīng),使產(chǎn)物向有利于輕質(zhì)芳烴苯、甲苯和二甲苯等化學(xué)品轉(zhuǎn)化,在CoMo-B催化劑的作用下,863K時(shí)可得到6.29wt%的收率。這一收率在同類研究中,是常壓下熱解過(guò)程中得到的最高收率。在實(shí)驗(yàn)研究過(guò)程中還可發(fā)現(xiàn),NiMo類催化劑有利于生物質(zhì)低溫制氫,為生物質(zhì)低溫制氫提出了新的研究課題。生物質(zhì)連續(xù)催化熱解裝置的研發(fā),實(shí)現(xiàn)了連續(xù)化操作的熱解過(guò)程,為未來(lái)大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)提供了必要的前期研究成果。
成果類型:應(yīng)用技術(shù)
所處階段:初期階段
生物質(zhì)能開發(fā)利用示范工程研究
成果簡(jiǎn)介:該產(chǎn)品生物質(zhì)成型燃料以農(nóng)作物廢棄物為原料,供暖、供熱,燃燒時(shí)無(wú)黑煙,幾乎沒有二氧化硫的排放,氮化物排放極低,二氧化碳排放量接近植物生長(zhǎng)所需要量,可以稱得上是零排放。原料加工,可以使農(nóng)業(yè)廢棄物變廢為寶實(shí)現(xiàn)增值,所以該項(xiàng)目是有利于社會(huì),有利于農(nóng)民,有利于消費(fèi)者的事業(yè),具有一定的推廣應(yīng)用前景。
成果類型:應(yīng)用技術(shù)
所處階段:成熟應(yīng)用階段
生物質(zhì)復(fù)合型煤制備及燃燒性能研究
成果簡(jiǎn)介:該課題對(duì)生物質(zhì)型煤的制備工藝、燃燒過(guò)程、燃燒機(jī)理、固硫性能等進(jìn)行了研究。當(dāng)生物質(zhì)添加量為20%、成型壓力為40MPa時(shí),生物質(zhì)型煤的抗壓強(qiáng)度可以達(dá)到400N/個(gè);生物質(zhì)型煤的著火溫度一般低于350℃,燃燒過(guò)程可以分為4個(gè)階段;當(dāng)Ca/S比為2.0,燃燒溫度為900℃時(shí),生物質(zhì)型煤的固硫率可以達(dá)到90%以上,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通型煤的固硫率,生物質(zhì)型煤燃燒過(guò)程的SO2排放濃度明顯低于傳統(tǒng)型煤。因此,生物質(zhì)型煤比普通型煤有更好的燃燒特性,更高的固硫率。
成果類型:應(yīng)用技術(shù)
所處階段:中期階段
雙循環(huán)流化床生物質(zhì)氣化裝
成果簡(jiǎn)介:“雙循環(huán)流化床生物質(zhì)氣化裝置”是在教育部“211”工程和中國(guó)科學(xué)院知識(shí)創(chuàng)新工程等項(xiàng)目資助下研制完成的,主要研究?jī)?nèi)容包括:(1)掌握了鋸末和稻殼等生物質(zhì)的流化特性。(2)研制了每小時(shí)可處理80公斤物料的雙循環(huán)流化床生物質(zhì)氣化裝置。該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)合理,采用特殊結(jié)構(gòu)的兩級(jí)螺旋進(jìn)料器可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)式的密封進(jìn)料;合理的流化床層和返料結(jié)構(gòu),可以保證床層溫度均勻分布,以及實(shí)現(xiàn)焦油蒸汽在爐內(nèi)二次裂解,從而使氣化效率、碳轉(zhuǎn)化率和燃?xì)赓|(zhì)量等得到顯著提高;采用鼓風(fēng)運(yùn)行方式可以實(shí)現(xiàn)熱煤氣的直接利用,從而可以避免高溫燃?xì)獾娘@熱損失和焦油能量的損失,以及水洗焦油造成的二次污染等。(3)掌握了常見秸稈的氣化方法和氣化效率、碳轉(zhuǎn)化率和燃?xì)獬煞旨盁嶂档葰饣瘏?shù),對(duì)熱煤氣的燃燒利用進(jìn)行了試驗(yàn)研究,研發(fā)了預(yù)混式燃?xì)馊紵鳌?/p>
成果類型:應(yīng)用技術(shù)
所處階段:中期階段
板式生物質(zhì)干燥機(jī)
成果簡(jiǎn)介:“板式生物質(zhì)干燥機(jī)”是河南省科學(xué)院能源研究所研制開發(fā)的新產(chǎn)品,本產(chǎn)品能較好地適應(yīng)粉碎后的蓬松多孔狀生物質(zhì)物料的干燥。在充分研究了生物質(zhì)物理化學(xué)特性的基礎(chǔ)上,把空氣調(diào)節(jié)技術(shù)與傳熱學(xué)相結(jié)合設(shè)計(jì)出高效節(jié)能型干燥機(jī)。本產(chǎn)品具有獨(dú)特的換熱排濕結(jié)構(gòu),熱利用率達(dá)到60%以上,以無(wú)級(jí)調(diào)速電機(jī)為動(dòng)力,通過(guò)鏈條刮桿等傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)物料在干燥機(jī)內(nèi)移動(dòng),通過(guò)調(diào)節(jié)調(diào)速電機(jī)的轉(zhuǎn)速(0~1440r/min)改變物料的干燥時(shí)間, 以適應(yīng)不同含水率的生物質(zhì)物料的干燥;圓柱形刮桿帶動(dòng)物料在加熱板上移動(dòng),同時(shí)完成了物料的翻動(dòng),使含水物料的不均勻度大大減小;空氣調(diào)節(jié)技術(shù)與傳熱學(xué)相結(jié)合,通過(guò)等壓分流的穩(wěn)壓箱和板式射流加熱板組成高效的氣流組織結(jié)構(gòu),能使熱風(fēng)等速均勻地射向物料,提高了烘干效率,同時(shí)減少了物料中灰分的帶出,降低了廢氣中灰分的含量,減少了環(huán)境污染;射流板的上表面為平板,做為物料床,同時(shí)進(jìn)行傳導(dǎo)換熱,下表面為多孔板,可使熱空氣等速均勻地射向物料,可完成對(duì)流換熱與濕氣的帶出,高溫多孔板發(fā)射出遠(yuǎn)紅外線,以輻射形式加熱了物料,綜合利用了傳導(dǎo)、對(duì)流與輻射三種熱的傳播形式,熱利用率達(dá)60%以上;實(shí)現(xiàn)了干燥機(jī)的模塊化設(shè)計(jì),每?jī)蓪訛橐换灸K,可根據(jù)處理量的大小隨意增減換熱板的數(shù)量,從而減少不同型號(hào)的干燥機(jī)設(shè)計(jì)工作量。縮短了設(shè)計(jì)周期,加工更加簡(jiǎn)單。
成果類型:應(yīng)用技術(shù)
所處階段:初期階段
生物質(zhì)鍋爐型煤的開發(fā)研究
該項(xiàng)目開發(fā)出“水泡-氫氧化鈣溶液蒸煮”的生物質(zhì)型煤粘結(jié)劑及生產(chǎn)工藝,“有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合粘結(jié)劑”及型煤生產(chǎn)工藝,該粘結(jié)劑及型煤生產(chǎn)工藝可以利用國(guó)內(nèi)現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)。采用紅外光譜分析研究了生物質(zhì)經(jīng)“水泡-氫氧化鈣溶液蒸煮”處理前后組成變化,證明該處理工藝可以使生物質(zhì)有效降解。提出了新穎的生物質(zhì)型煤粘結(jié)機(jī)理和防水機(jī)理。認(rèn)為生物質(zhì)中可降解成分降解后的固體纖維素、半纖維素和木質(zhì)素等在型煤中形成“網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)”將煤粒包裹起來(lái),液體粘稠物充填于煤粒與生物質(zhì)固體之間。生物質(zhì)固體與液體部分共同型煤強(qiáng)度。粘結(jié)劑加工中過(guò)剩的氫氧化鈣在型煤干燥中將轉(zhuǎn)化成碳酸鈣,對(duì)型煤防水強(qiáng)度具有一定的作用。
成果類型:應(yīng)用技術(shù)
所處階段:中期階段
生物質(zhì)切揉制粉機(jī)
成果簡(jiǎn)介:該成果在充分研究國(guó)內(nèi)外粉碎機(jī)的基礎(chǔ)上,試驗(yàn)分析了生物質(zhì)秸稈的粉碎特性,針對(duì)生物質(zhì)秸稈含水率高、具有長(zhǎng)纖維的特點(diǎn),研究設(shè)計(jì)出適合各種含水率高達(dá)25%以下生物質(zhì)秸稈粉碎的生物質(zhì)切揉制粉機(jī),采用錘片、刀片相結(jié)合的方式,秸稈經(jīng)高速旋轉(zhuǎn)的刀片切斷后,再經(jīng)錘片擊打粉碎,提高了粉碎效率。經(jīng)河南省節(jié)能及燃?xì)饩弋a(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)站檢測(cè),系統(tǒng)的各項(xiàng)技術(shù)性能符合河南省科學(xué)院能源研究所企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/HKN001-2005《生物質(zhì)切揉制粉機(jī)》的要求。該機(jī)即可用于農(nóng)村,也可用于工業(yè),即環(huán)保又經(jīng)濟(jì),節(jié)約能源,具有良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
成果類型:應(yīng)用技術(shù)
所處階段:中期階段
低能耗生物質(zhì)熱裂解裝置
成果簡(jiǎn)介:該實(shí)用新型的目的是為了能將低品位的生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換成高品位的液體燃料和高附加值產(chǎn)品,提供一種基于流化床的低能耗生物熱裂解裝置。低能耗生物熱裂解采用以下工藝流程:連續(xù)送料至反應(yīng)器,使其在高溫下氣化,分離,含生物的氣體經(jīng)熱交換冷凝成油,升溫后的非凝結(jié)氣體再循環(huán)。本實(shí)用新型采用流化床作為反應(yīng)器,由給料器、調(diào)速電機(jī)及減速器、進(jìn)料套筒及螺旋進(jìn)料棒、流化床反應(yīng)器、螺旋風(fēng)分離器、作為能源回收的氣-氣熱交換器、氣-水熱交換器、集油器、茨循環(huán)風(fēng)機(jī)、主電加熱器、輔助電加熱器等組成。主電加熱器、輔助電加熱器;流化床反應(yīng)器豎直放置,底部置有多孔板,并放入石英砂作為中間載體;主電加熱器置于反應(yīng)器入口前端,輔助電加熱器置于反應(yīng)器外壁面。
成果類型:應(yīng)用技術(shù)
所處階段:初期階段
生物質(zhì)經(jīng)催化熱分解向輕質(zhì)芳烴的轉(zhuǎn)化
成果簡(jiǎn)介:該研究是以植物系生物質(zhì)為原料通過(guò)催化熱解的方法生產(chǎn)高附加值的輕質(zhì)芳烴苯、甲苯和二甲苯等化學(xué)品以及合成燃料。使用了熱解溫度控制容易,升溫速度快,焦炭便于回收,且可連續(xù)操作的雙顆粒流化床,建立了一套可以定量操作的熱解反應(yīng)系統(tǒng),開發(fā)了連續(xù)催化熱解過(guò)程。充分利用生物質(zhì)熱解溫度低揮發(fā)物多的特性,選擇合適的催化劑,控制生物質(zhì)熱解過(guò)程的二次氣相反應(yīng),使產(chǎn)物向有利于輕質(zhì)芳烴苯、甲苯和二甲苯等化學(xué)品轉(zhuǎn)化,在CoMo-B催化劑的作用下,863K時(shí)可得到6.29wt%的收率。這一收率在同類研究中,是常壓下熱解過(guò)程中得到的最高收率。在實(shí)驗(yàn)研究過(guò)程中還可發(fā)現(xiàn),NiMo類催化劑有利于生物質(zhì)低溫制氫,為生物質(zhì)低溫制氫提出了新的研究課題。生物質(zhì)連續(xù)催化熱解裝置的研發(fā),實(shí)現(xiàn)了連續(xù)化操作的熱解過(guò)程,為未來(lái)大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)提供了必要的前期研究成果。
成果類型:應(yīng)用技術(shù)
所處階段:初期階段
超低焦油秸稈高效制氣技術(shù)
成果簡(jiǎn)介:該技術(shù)是以秸稈為主要原料,采用先進(jìn)的低倍率低速循環(huán)流化床氣化技術(shù)和雙層催化裂化爐,通過(guò)特定的流場(chǎng)組織和多級(jí)進(jìn)料、組合進(jìn)氣方式,在氣化介質(zhì)和特殊催化劑(鈣鎂復(fù)合催化劑)作用下,在特殊的工藝流程內(nèi)進(jìn)行催化氣化反應(yīng)制取超低焦油燃?xì)猓鋬艋^(guò)程具有用水量極少,并從生活垃圾中獲得的高活性焦炭基材料作為過(guò)濾干燥介質(zhì)等特點(diǎn)。該技術(shù)在國(guó)內(nèi)處于領(lǐng)先水平,提高了傳統(tǒng)氣化爐產(chǎn)氣效率和燃?xì)馄焚|(zhì),大大降低了燃?xì)庵薪褂秃浚瑴p少了廢水的排放和焦油對(duì)環(huán)境的污染,充分利用農(nóng)村農(nóng)林廢棄物,避免了其露天放置對(duì)環(huán)境的污染,解決了部分勞動(dòng)力就業(yè)。
成果類型:應(yīng)用技術(shù)
所處階段:初期階段
強(qiáng)化熱解生物質(zhì)氣化技術(shù)的研究
成果簡(jiǎn)介:該課題研究以各種農(nóng)作物秸稈為原料的低焦油燃?xì)獍l(fā)生器,及與之配套的燃?xì)鈨艋夹g(shù),采用新式強(qiáng)化裂解氣化反應(yīng)器,充分降低燃?xì)庵薪褂秃浚?jiǎn)化凈化工藝,保證燃?xì)赓|(zhì)量,使秸稈氣化機(jī)組的各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到或超過(guò)國(guó)家相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),提高已有的生物質(zhì)氣化技術(shù)水平和燃?xì)赓|(zhì)量,形成配套合理,運(yùn)行方便,安全可靠的氣化機(jī)組,實(shí)現(xiàn)氣化機(jī)組的更新?lián)Q代。應(yīng)用此技術(shù),將解決目前設(shè)備中存在的焦油清理難、勞動(dòng)強(qiáng)度大的問(wèn)題,提高使用壽命,實(shí)用性更強(qiáng),不僅可以應(yīng)用于農(nóng)村,在工業(yè)有機(jī)廢料處理和燃?xì)獍l(fā)電方面,也將有良好的推廣前景。
成果類型:應(yīng)用技術(shù)
所處階段:中期階段
生物質(zhì)鍋爐型煤的開發(fā)研究
該項(xiàng)目開發(fā)出“水泡-氫氧化鈣溶液蒸煮”的生物質(zhì)型煤粘結(jié)劑及生產(chǎn)工藝,“有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合粘結(jié)劑”及型煤生產(chǎn)工藝,該粘結(jié)劑及型煤生產(chǎn)工藝可以利用國(guó)內(nèi)現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)。采用紅外光譜分析研究了生物質(zhì)經(jīng)“水泡-氫氧化鈣溶液蒸煮”處理前后組成變化,證明該處理工藝可以使生物質(zhì)有效降解。提出了新穎的生物質(zhì)型煤粘結(jié)機(jī)理和防水機(jī)理。認(rèn)為生物質(zhì)中可降解成分降解后的固體纖維素、半纖維素和木質(zhì)素等在型煤中形成“網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)”將煤粒包裹起來(lái),液體粘稠物充填于煤粒與生物質(zhì)固體之間。生物質(zhì)固體與液體部分共同型煤強(qiáng)度。粘結(jié)劑加工中過(guò)剩的氫氧化鈣在型煤干燥中將轉(zhuǎn)化成碳酸鈣,對(duì)型煤防水強(qiáng)度具有一定的作用。
一、中國(guó)生物質(zhì)能源開發(fā)利用現(xiàn)狀
20世紀(jì)70年代,國(guó)際上第一次石油危機(jī)使發(fā)達(dá)國(guó)家和貧油國(guó)家重視石油替代,開始大規(guī)模發(fā)展生物質(zhì)能源。生物質(zhì)能源是以農(nóng)林等有機(jī)廢棄物以及利用邊際土地種植的能源植物為主要原料進(jìn)行能源生產(chǎn)的一種新興能源。生物質(zhì)能源按照生物質(zhì)的特點(diǎn)及轉(zhuǎn)化方式可分為固體生物質(zhì)燃料、液體生物質(zhì)燃料、氣體生物質(zhì)燃料。中國(guó)生物質(zhì)能源的發(fā)展一直是在“改善農(nóng)村能源”的觀念和框架下運(yùn)作,較早地起步于農(nóng)村戶用沼氣,以后在秸稈氣化上部署了試點(diǎn)。近兩年,生物質(zhì)能源在中國(guó)受到越來(lái)越多的關(guān)注,生物質(zhì)能源利用取得了很大的成績(jī)。沼氣工程建設(shè)初見成效。截至2005年底,全國(guó)共建成3764座大中型沼氣池,形成了每年約3.4l億立方米沼氣的生產(chǎn)能力,年處理有機(jī)廢棄物和污水1.2億噸,沼氣利用量達(dá)到80億立方米。到2006年底,建設(shè)農(nóng)村戶用沼氣池的農(nóng)戶達(dá)2260萬(wàn)戶,占總農(nóng)戶的9.2%,占適宜農(nóng)戶的15.3%,年產(chǎn)沼氣87.0億立方米,使7500多萬(wàn)農(nóng)民受益,直接為農(nóng)民增收約180億元。生物質(zhì)能源發(fā)電邁出了重要步伐,發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到200萬(wàn)千瓦。液體生物質(zhì)燃料生產(chǎn)取得明顯進(jìn)展,全國(guó)燃料乙醇生產(chǎn)能力達(dá)到:102萬(wàn)噸,已在河南等9個(gè)省的車用燃料中推廣使用乙醇汽油。
(一)固體生物質(zhì)燃料
固體生物質(zhì)燃料分生物質(zhì)直接燃燒或壓縮成型燃料及生物質(zhì)與煤混合燃燒為原料的燃料。生物質(zhì)燃燒技術(shù)是傳統(tǒng)的能源轉(zhuǎn)化形式,截止到2004年底,中國(guó)農(nóng)村地區(qū)已累計(jì)推廣省柴節(jié)煤爐灶1.89億戶,普及率達(dá)到70%以上。省柴節(jié)煤爐灶比普通爐灶的熱效率提高一倍以上,極大緩解了農(nóng)村能源短缺的局面。生物質(zhì)成型燃料是把生物質(zhì)固化成型后采用略加改進(jìn)后的傳統(tǒng)設(shè)備燃用,這種燃料可提高能源密度,但由于壓縮技術(shù)環(huán)節(jié)的問(wèn)題,成型燃料的壓縮成本較高。目前,中國(guó)(清華大學(xué)、河南省能源研究所、北京美農(nóng)達(dá)科技有限公司)和意大利(比薩大學(xué))兩國(guó)分別開發(fā)出生物質(zhì)直接成型技術(shù),降低了生物質(zhì)成型燃料的成本,為生物質(zhì)成型燃料的廣泛應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。此外,中國(guó)生物質(zhì)燃料發(fā)電也具有了一定的規(guī)模,主要集中在南方地區(qū)的許多糖廠利用甘蔗渣發(fā)電。廣東和廣西兩省(區(qū))共有小型發(fā)電機(jī)組300余臺(tái),總裝機(jī)容量800兆瓦,云南也有一些甘蔗渣電廠。中國(guó)第一批農(nóng)作物秸稈燃燒發(fā)電廠將在河北石家莊晉州市和山東菏澤市單縣建設(shè),裝機(jī)容量分別為2×12兆瓦和25兆瓦,發(fā)電量分別為1.2億千瓦時(shí)和1.56億千瓦時(shí),年消耗秸稈20萬(wàn)噸。
(二)氣體生物質(zhì)燃料
氣體生物質(zhì)燃料包括沼氣、生物質(zhì)氣化制氣等。中國(guó)沼氣開發(fā)歷史悠久,但大中型沼氣工程發(fā)展較慢,還停留在幾十年前的個(gè)體小厭氧消化池的水平,2004年,中國(guó)農(nóng)戶用沼氣池年末累計(jì)1500萬(wàn)戶,北方能源生態(tài)模式應(yīng)用農(nóng)戶達(dá)43.42萬(wàn)戶,南方能源生態(tài)模式應(yīng)用農(nóng)戶達(dá)391.27萬(wàn)戶,總產(chǎn)氣量45.80億立方米,相當(dāng)于300多萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤。到2004年底,中國(guó)共建成2500座工業(yè)廢水和畜禽糞便沼氣池,總池容達(dá)到了88.29萬(wàn)立方米,形成了每年約1.84億立方米沼氣的生產(chǎn)能力,年處理有機(jī)廢物污水5801萬(wàn)噸,年發(fā)電量63萬(wàn)千瓦時(shí),可向13.09萬(wàn)戶供氣。
在生物質(zhì)氣化技術(shù)開發(fā)方面,中國(guó)對(duì)農(nóng)林業(yè)廢棄物等生物質(zhì)資源的氣化技術(shù)的深入研究始于20世紀(jì)70年代末、80年代初。截至2006年底,中國(guó)生物質(zhì)氣化集中供氣系統(tǒng)的秸稈氣化站保有量539處,年產(chǎn)生物質(zhì)燃?xì)?.5億立方米;年發(fā)電量160千瓦時(shí)稻殼氣化發(fā)電系統(tǒng)已進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段。
(三)液體生物質(zhì)燃料
液體生物質(zhì)燃料是指通過(guò)生物質(zhì)資源生產(chǎn)的燃料乙醇和生物柴油,可以替代由石油制取的汽油和柴油,是可再生能源開發(fā)利用的重要方向。近年來(lái),中國(guó)的生物質(zhì)燃料發(fā)展取得了很大的成績(jī),特別是以糧食為原料的燃料乙醇生產(chǎn)已初步形成規(guī)模。“十五”期間,在河南、安徽、吉林和黑龍江分別建設(shè)了以陳化糧為原料的燃料乙醇生產(chǎn)廠,總產(chǎn)能達(dá)到每年102萬(wàn)噸,現(xiàn)已在9個(gè)省(5個(gè)省全部,4個(gè)省的27個(gè)地(市))開展車用乙醇汽油銷售。到2005年,這些地方除軍隊(duì)特需和國(guó)家特種儲(chǔ)備外實(shí)現(xiàn)了車用乙醇汽油替代汽油。
但是,受糧食產(chǎn)量和生產(chǎn)成本制約,以糧食作物為原料生產(chǎn)生物質(zhì)燃料大規(guī)模替代石油燃料時(shí),也會(huì)產(chǎn)生如同當(dāng)今面臨的石油問(wèn)題一樣的原料短缺,因此,中國(guó)近期不再擴(kuò)大以糧食為原料的燃料乙醇生產(chǎn),轉(zhuǎn)而開發(fā)非糧食原料乙醇生產(chǎn)技術(shù)。目前開發(fā)的以木薯為代表的非食用薯類、甜高粱、木質(zhì)纖維素等為原料的生物質(zhì)燃料,既不與糧油競(jìng)爭(zhēng),又能降低乙醇成本。廣西是木薯的主要產(chǎn)地,種植面積和總產(chǎn)量均占全國(guó)總量的80%,2005年,木薯乙醇產(chǎn)量30萬(wàn)噸。從生產(chǎn)潛力看,目前,木薯是替代糧食生產(chǎn)乙醇最現(xiàn)實(shí)可行的原料,全國(guó)具有年產(chǎn)500萬(wàn)噸燃料乙醇的潛力。
此外,為了擴(kuò)大生物質(zhì)燃料來(lái)源,中國(guó)已自主開發(fā)了以甜高粱莖稈為原料生產(chǎn)燃料乙醇的技術(shù)(稱為甜高粱乙醇),目前,已經(jīng)達(dá)到年產(chǎn)5000噸燃料乙醇的生產(chǎn)規(guī)模。國(guó)內(nèi)已經(jīng)在黑龍江、內(nèi)蒙古、新疆、遼寧和山東等地,建立了甜高粱種植、甜高梁莖稈制取燃料乙醇的基地。生產(chǎn)1噸燃料乙醇所需原料--甜高粱莖稈收購(gòu)成本2000元,加上加工費(fèi),燃料乙醇生產(chǎn)成本低于3500元,噸。由于現(xiàn)階段國(guó)家對(duì)燃料乙醇實(shí)行定點(diǎn)生產(chǎn),這些甜高粱乙醇無(wú)法進(jìn)入交通燃料市場(chǎng),大多數(shù)摻入了低質(zhì)白酒中。另外,中國(guó)也在開展纖維素制取燃料乙醇技術(shù)的研究開發(fā),現(xiàn)已在安徽豐原生化股份有限公司等企業(yè)形成年產(chǎn)600噸的試驗(yàn)生產(chǎn)能力。目前,中國(guó)燃料乙醇使用量已居世界第三位。生物柴油是燃料乙醇以外的另一種液體生物質(zhì)燃料。生物柴油的原料來(lái)源既可以是各種廢棄或回收的動(dòng)植物油,也可以是含油量高的油料植物,例如麻風(fēng)樹(學(xué)名小桐子)、黃連木等。中國(guó)生物柴油產(chǎn)業(yè)的發(fā)展率先在民營(yíng)企業(yè)實(shí)現(xiàn),海南正和生物能源公司、四川古杉油脂化工公司、福建卓越新能源發(fā)展公司等都建成了年生產(chǎn)能力l萬(wàn)~2萬(wàn)噸的生產(chǎn)裝置,主要以餐飲業(yè)廢油和皂化油下腳料為原料。此外,國(guó)外公司也進(jìn)軍中國(guó),奧地利一家公司在山東威海市建設(shè)年生產(chǎn)能力25萬(wàn)噸的生物柴油廠,意大利一家公司在黑龍江佳木斯市建設(shè)年生產(chǎn)能力20萬(wàn)噸的生物柴油廠。預(yù)計(jì)中國(guó)生物柴油產(chǎn)量2010年前約可達(dá)每年100萬(wàn)噸。
二、中國(guó)生物質(zhì)能源發(fā)展政策
為了確保生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展,中國(guó)政府出臺(tái)了一系列法律法規(guī)和政策措施,積極推動(dòng)了生物質(zhì)能源的開發(fā)和利用。
(一)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范生產(chǎn),法律法規(guī)提供保障
本世紀(jì)初,為解決大量庫(kù)存糧積壓帶來(lái)的財(cái)政重負(fù)和發(fā)展石化替代能源,中國(guó)開始生產(chǎn)以陳化糧為主要原料的燃料乙醇。2001年,國(guó)家計(jì)劃委員會(huì)了示范推行車用汽油中添加燃料乙醇的通告。隨后,相關(guān)部委聯(lián)合出臺(tái)了試點(diǎn)方案與工作實(shí)施細(xì)則。2002年3月,國(guó)家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會(huì)等8部委聯(lián)合制定頒布了《車用乙醇汽油使用試點(diǎn)方案》和《車用乙醇汽油使用試點(diǎn)工作實(shí)施細(xì)則》,明確試點(diǎn)范圍和方式,并制定試點(diǎn)期間的財(cái)政、稅收、價(jià)格等方面的相關(guān)方針政策和基本原則,對(duì)燃料乙醇的生產(chǎn)及使用實(shí)行優(yōu)惠和補(bǔ)貼的財(cái)政及價(jià)格政策。在初步試點(diǎn)的基礎(chǔ)上,2004年2月,國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)等8部委聯(lián)合《車用乙醇汽油擴(kuò)大試點(diǎn)方案》和《車用乙醇汽油擴(kuò)大試點(diǎn)工作實(shí)施細(xì)則》,在中國(guó)部分地區(qū)開展車用乙醇汽油擴(kuò)大試點(diǎn)工作。同時(shí),為了規(guī)范燃料乙醇的生產(chǎn),國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局于2001年4月和2004.年4月,分別GBl8350-2001《變性燃料乙醇》和GBl8351-2001《車用乙醇汽油》兩個(gè)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及新車用乙醇汽油強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GBl835l一2004)。在國(guó)家出臺(tái)相關(guān)政策措施的同時(shí),試點(diǎn)區(qū)域的省份均制定和頒布了地方性法規(guī),地方各級(jí)政府機(jī)構(gòu)依照有關(guān)規(guī)定,加強(qiáng)組織領(lǐng)導(dǎo)和協(xié)調(diào),嚴(yán)格市場(chǎng)準(zhǔn)入,加大市場(chǎng)監(jiān)管力度,對(duì)中國(guó)生物質(zhì)燃料乙醇產(chǎn)業(yè)發(fā)展和車用生物乙醇汽油推廣使用起到了重大作用。
此外,國(guó)家相關(guān)的法律法規(guī)也為生物質(zhì)能源的發(fā)展提供保障。2005年,《中華人民共和國(guó)可再生能源法》提出,“國(guó)家鼓勵(lì)清潔、高效地開發(fā)利用生物質(zhì)燃料、鼓勵(lì)發(fā)展能源作物,將符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的生物液體燃料納入其燃料銷售體系”。國(guó)家“十一五”規(guī)劃綱要也提出,“加快開發(fā)生物質(zhì)能源,支持發(fā)展秸稈、垃圾焚燒和垃圾填埋發(fā)電,建設(shè)一批秸稈發(fā)電站和林木質(zhì)發(fā)電站,擴(kuò)大生物質(zhì)固體成型燃料、燃料乙醇和生物柴油生產(chǎn)能力”。
(二)運(yùn)用經(jīng)濟(jì)手段和財(cái)政扶持政策推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展
除制定相應(yīng)法律法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)外,2002年以來(lái),中央財(cái)政也積極支持燃料乙醇的試點(diǎn)及推廣工作,主要措施包括投入國(guó)債資金、實(shí)施稅收優(yōu)惠政策、建立并優(yōu)化財(cái)政補(bǔ)貼機(jī)制等。一是投入國(guó)債資金4.8億元用于河南、安徽、吉林3省燃料乙醇企業(yè)建設(shè);二是對(duì)國(guó)家批準(zhǔn)的黑龍江華潤(rùn)酒精有限公司、吉林燃料乙醇有限公司、河南天冠燃料乙醇有限公司、安徽豐原生化股份有限公司4家試點(diǎn)單位,免征燃料乙醇5%的消費(fèi)稅,對(duì)生產(chǎn)燃料乙醇實(shí)現(xiàn)的增值稅實(shí)行先征后返;三是在試點(diǎn)初期,對(duì)生產(chǎn)企業(yè)按保本微利的原則據(jù)實(shí)補(bǔ)貼,在擴(kuò)大試點(diǎn)規(guī)模階段,為促進(jìn)企業(yè)降低生產(chǎn)成本,改為按照平均先進(jìn)的原則定額補(bǔ)貼,補(bǔ)貼逐年遞減。
為進(jìn)一步推動(dòng)生物質(zhì)能源的穩(wěn)步發(fā)展,2006年9月,財(cái)政部、國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)、農(nóng)業(yè)部、國(guó)家稅務(wù)總局、國(guó)家林業(yè)局聯(lián)合出臺(tái)了《關(guān)于發(fā)展生物質(zhì)能源和生物化工財(cái)稅扶持政策的實(shí)施意見》,在風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避與補(bǔ)償、原料基地補(bǔ)助、示范補(bǔ)助、稅收減免等方面對(duì)于發(fā)展生物質(zhì)能源和生物化工制定了具體的財(cái)稅扶持政策。此外,自2006年1月1日《可再生能源法》正式生效后,醞釀中與之配套的各項(xiàng)行政法規(guī)和規(guī)章也開始陸續(xù)出臺(tái)。財(cái)政部2006年10月4日出臺(tái)了《可再生能源發(fā)展專項(xiàng)資金管理暫行辦法》,該辦法對(duì)專項(xiàng)資金的扶持重點(diǎn)、申報(bào)及審批、財(cái)務(wù)管理、考核監(jiān)督等方面做出全面規(guī)定。該《辦法》規(guī)定:發(fā)展專項(xiàng)資金由國(guó)務(wù)院財(cái)政部門依法設(shè)立,發(fā)展專項(xiàng)資金的使用方式包括無(wú)償資助和貸款貼息,通過(guò)中央財(cái)政預(yù)算安排。
三、中國(guó)生物質(zhì)能源發(fā)展中存在的主要問(wèn)題
盡管中國(guó)在生物質(zhì)能源等可再生能源的開發(fā)利用方面取得了一些成效,但由于中國(guó)生物質(zhì)能源發(fā)展還處于起步階段,面臨許多困難和問(wèn)題,歸納起來(lái)主要有以下幾個(gè)方面。
(一)原料資源短缺限制了生物質(zhì)能源的大規(guī)模生產(chǎn)
由于糧食資源不足的制約,目前,以糧食為原料的生物質(zhì)燃料生產(chǎn)已不具備再擴(kuò)大規(guī)模的資源條件。今后,生物質(zhì)燃料乙醇生產(chǎn)應(yīng)轉(zhuǎn)為以甜高粱、木薯、紅薯等為原料,特別是以適宜在鹽堿地、荒地等劣質(zhì)地和氣候干旱地區(qū)種植的甜高粱為主要原料。雖然中國(guó)有大量的鹽堿地、荒地等劣質(zhì)土地可種植甜高粱,有大量荒山、荒坡可以種植麻風(fēng)樹和黃連木等油料植物,但目前缺乏對(duì)這些土地利用的合理評(píng)價(jià)和科學(xué)規(guī)劃。目前,雖然在西南地區(qū)已種植了一定數(shù)量的麻風(fēng)樹等油料植物,但不足以支撐生物柴油的規(guī)模化生產(chǎn)。因此,生物質(zhì)燃料資源不落實(shí)是制約生物質(zhì)燃料規(guī)模化發(fā)展的重要因素。
(二)還沒有建立起完備的生物質(zhì)能源工業(yè)體系,研究開發(fā)能力弱,技術(shù)產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)薄弱
雖然中國(guó)已實(shí)現(xiàn)以糧食為原料的燃料乙醇的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn),但以其他能源作物為原料生產(chǎn)生物質(zhì)燃料尚處于技術(shù)試驗(yàn)階段,要實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn),還需要在生產(chǎn)工藝和產(chǎn)業(yè)組織等方面做大量工作。以廢動(dòng)植物油生產(chǎn)生物柴油的技術(shù)較為成熟,但發(fā)展?jié)摿τ邢蕖:髠滟Y源潛力大的纖維素生物質(zhì)燃料乙醇和生物合成柴油的生產(chǎn)技術(shù)還處于研究階段,一些相對(duì)成熟的技術(shù)尚缺乏標(biāo)準(zhǔn)體系和服務(wù)體系的保障,產(chǎn)業(yè)化程度低,大規(guī)模生物質(zhì)能源生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)化的格局尚未形成。
(三)生物燃油產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力較弱
巴西以甘蔗生產(chǎn)燃料乙醇1980年每噸價(jià)格為849美元,1998年降到300美元以下。中國(guó)受原料來(lái)源、生產(chǎn)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)組織等多方面因素的影響,燃料乙醇的生產(chǎn)成本比較高,目前,以陳化糧為原料生產(chǎn)的燃料乙醇的成本約為每噸3500元左右,以甜高粱、木薯等為原料生產(chǎn)的燃料乙醇的成本約為每噸4000元。按等效熱值與汽油比較,汽油價(jià)格達(dá)到每升6元以上時(shí),燃料乙醇才可能贏利。目前,國(guó)家每年對(duì)102萬(wàn)噸燃料乙醇的財(cái)政補(bǔ)貼約為15億元,在目前的技術(shù)和市場(chǎng)條件下,擴(kuò)大燃料乙醇生產(chǎn)需要大量的資金補(bǔ)貼。以甜高粱和麻風(fēng)樹等非糧食作物為原料的燃料乙醇和生物柴油的生產(chǎn)技術(shù)才剛剛開始產(chǎn)業(yè)化試點(diǎn),產(chǎn)業(yè)化程度還很低,近期在成本方面的競(jìng)爭(zhēng)力還比較弱。因此,生物質(zhì)燃料成本和石油價(jià)格是制約生物質(zhì)燃料發(fā)展的重要因素。
(四)政策和市場(chǎng)環(huán)境不完善,缺乏足夠的經(jīng)濟(jì)鼓勵(lì)政策和激勵(lì)機(jī)制
生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)是具有環(huán)境效益的弱勢(shì)產(chǎn)業(yè)。從國(guó)外的經(jīng)驗(yàn)看,政府支持是生物質(zhì)能源市場(chǎng)發(fā)育初期的原始動(dòng)力。不論是發(fā)達(dá)國(guó)家還是發(fā)展中國(guó)家,生物質(zhì)能源的發(fā)展均離不開政府的支持,例如投融資、稅收、補(bǔ)貼、市場(chǎng)開拓等一系列的優(yōu)惠政策。2000年以來(lái),國(guó)家組織了燃料乙醇的試點(diǎn)生產(chǎn)和銷售,建立了包括燃料乙醇的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、生產(chǎn)基地、銷售渠道、財(cái)政補(bǔ)貼和稅收優(yōu)惠等在內(nèi)的政策體系,積累了生產(chǎn)和推廣燃料乙醇的初步經(jīng)驗(yàn)。但是,由于以糧食為原料的燃料乙醇發(fā)展?jié)摿τ邢蓿瑸楸苊鈱?duì)糧食安全造成負(fù)面影響,國(guó)家對(duì)燃料乙醇的生產(chǎn)和銷售采取了嚴(yán)格的管制。近年來(lái),雖有許多企業(yè)和個(gè)人試圖生產(chǎn)或銷售燃料乙醇,但由于受到現(xiàn)行政策的限制,不能普遍享受到財(cái)政補(bǔ)貼,也難以進(jìn)入汽油現(xiàn)有的銷售渠道。對(duì)于生物柴油的生產(chǎn),國(guó)家還沒有制定相關(guān)的政策,特別是還沒有生物柴油的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),更沒有生物柴油正常的銷售渠道。此外,生物質(zhì)資源的其它利用項(xiàng)目,例如燃燒發(fā)電、氣化發(fā)電、規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)大中型沼氣工程項(xiàng)目等,初始投資高,需要穩(wěn)定的投融資渠道給予支持,并通過(guò)優(yōu)惠的投融資政策降低成本。中國(guó)缺乏行之有效的投融資機(jī)制,在一定程度上制約了生物質(zhì)資源的開發(fā)利用。
四、中國(guó)生物質(zhì)能源未來(lái)的發(fā)展特點(diǎn)和趨勢(shì)
(一)逐步改善現(xiàn)有的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu),降低石油的進(jìn)口依存度
中國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,必須構(gòu)筑在能源安全和有效供給的基礎(chǔ)之上。目前,中國(guó)能源的基本狀況是:資源短缺,消費(fèi)結(jié)構(gòu)單一,石油的進(jìn)口依存度高,形勢(shì)十分嚴(yán)峻。2004年,中國(guó)一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中,煤炭占67.7%,石油占22.7%,天然氣占2.6%,水電等占7.0%;一次能源生產(chǎn)總量中,煤炭占75.6%,石油占13.5%,天然氣占3.O%,水電等占7.9%。這種能源結(jié)構(gòu)導(dǎo)致對(duì)環(huán)境的嚴(yán)重污染和不可持續(xù)性。中國(guó)石油儲(chǔ)量?jī)H占世界總量的2%,消費(fèi)量卻是世界第二,且需求持續(xù)高速增長(zhǎng),1990年的消費(fèi)量剛突破1億噸,2000年達(dá)到2.3億噸,2004年達(dá)到3.2億噸。中國(guó)自1993年成為石油凈進(jìn)口國(guó)后,2005年進(jìn)口原油及成品油約1.3億噸,估計(jì)2010年將進(jìn)口石油2.5億噸,進(jìn)口依存度將超過(guò)50%。進(jìn)口依存度越高,能源安全度就越低。中國(guó)進(jìn)口石油的80%來(lái)自中東,且需經(jīng)馬六甲海峽,受國(guó)際形勢(shì)影響很大。
因此,今后在厲行能源節(jié)約和加強(qiáng)常規(guī)能源開發(fā)的同時(shí),改變目前的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu),向能源多元化和可再生清潔能源時(shí)代過(guò)渡,已是大勢(shì)所趨,而在眾多的可再生能源和新能源中,生物質(zhì)能源的規(guī)模化開發(fā)無(wú)疑是一項(xiàng)現(xiàn)實(shí)可行的選擇。
(二)生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)的多功能性進(jìn)一步推動(dòng)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展
生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)是以農(nóng)林產(chǎn)品及其加工生產(chǎn)的有機(jī)廢棄物,以及利用邊際土地種植的能源植物為原料進(jìn)行生物能源和生物基產(chǎn)品生產(chǎn)的產(chǎn)業(yè)。中國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó),生物質(zhì)原料生產(chǎn)是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的一部分,生物質(zhì)能源的蘊(yùn)藏量很大,每年可用總量折合約5億噸標(biāo)準(zhǔn)煤,僅農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中每年產(chǎn)生的農(nóng)作物秸稈,就折合1.5億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。中國(guó)有不宜種植糧食作物、但可以種植能源植物的土地約l億公頃,可人工造林土地有311萬(wàn)公頃。按這些土地20%的利用率計(jì)算,每年約可生產(chǎn)10億噸生物質(zhì),再加上木薯、甜高粱等能源作物,據(jù)專家測(cè)算,每年至少可生產(chǎn)燃料乙醇和生物柴油約5000萬(wàn)噸,農(nóng)村可再生能源開發(fā)利用潛力巨大。生物基產(chǎn)品和生物能源產(chǎn)品不僅附加值高,而且市場(chǎng)容量幾近無(wú)限,這為農(nóng)民增收提供了一條重要的途徑;生物質(zhì)能源生產(chǎn)可以使有機(jī)廢棄物和污染源無(wú)害化和資源化,從而有利于環(huán)保和資源的循環(huán)利用,可以顯著改善農(nóng)村能源的消費(fèi)水平和質(zhì)量,凈化農(nóng)村的生產(chǎn)和生活環(huán)境。生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)的這種多功能性使它在眾多的可再生能源和新能源中脫穎而出和不可替代,這種多功能性對(duì)擁有8億農(nóng)村人口的中國(guó)和其他發(fā)展中國(guó)家具有特殊的重要性。
(三)凈化環(huán)境,進(jìn)一步為環(huán)境“減壓”
隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速增長(zhǎng),以石化能源為主的能源消費(fèi)量劇增,在過(guò)去的20多年里,中國(guó)能源消費(fèi)總量增長(zhǎng)了2.6倍,對(duì)環(huán)境的壓力越來(lái)越大。2003年,中國(guó)二氧化碳排放量達(dá)到8.23億噸,居世界第二位。2025年前后,中國(guó)二氧化碳排放量可能超過(guò)美國(guó)而居首位。2003年,中國(guó)二氧化硫的排放量也超過(guò)了2000萬(wàn)噸,居世界第一位,酸雨區(qū)已經(jīng)占到國(guó)土面積的30%以上。中國(guó)二氧化碳排放量的70%、二氧化硫排放量的90%、氮氧化物排放量的2/3均來(lái)自燃煤。預(yù)計(jì)到2020年,氧化硫和氮氧化物的排放量將分別超過(guò)中國(guó)環(huán)境容量30%和46%。《京都議定書》已對(duì)發(fā)達(dá)國(guó)家分配了2012年前二氧化碳減排8%的指標(biāo),中國(guó)是《京都議定書》的簽約國(guó),承擔(dān)此項(xiàng)任務(wù)只是時(shí)間早晚的問(wèn)題。此外,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和廢棄物排放也對(duì)生態(tài)環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重傷害。因此,發(fā)展生物質(zhì)能源,以生物質(zhì)燃料直接或成型燃燒發(fā)電替代煤炭以減少二氧化碳排放,以生物燃油替代石化燃油以減少碳?xì)浠铩⒌趸锏葘?duì)大氣的污染,將對(duì)于改善能源結(jié)構(gòu)、提高能源利用效率、減輕環(huán)境壓力貢獻(xiàn)巨大。
(四)技術(shù)逐步完善,產(chǎn)業(yè)化空間廣闊
從生物質(zhì)能源的發(fā)展前景看,第一,生物乙醇是可以大規(guī)模替代石化液體燃料的最現(xiàn)實(shí)選擇;第二,對(duì)石油的替代,將由E85(在乙醇中添加15%的汽油)取代E10(汽油中添加10%的乙醇);第三,F(xiàn)FVs(靈活燃料汽車)促進(jìn)了生物燃油生產(chǎn)和對(duì)石化燃料的替代,生物燃油的發(fā)展帶動(dòng)了傳統(tǒng)汽車產(chǎn)業(yè)的更新改造;第四,沼氣將規(guī)模化生產(chǎn),用于供熱發(fā)電、(經(jīng)純化壓縮)車用燃料或罐裝管輸;第五,生物質(zhì)成型燃料的原料充足,技術(shù)成熟,投資少、見效快,可廣泛用于替代中小鍋爐用煤,熱電聯(lián)產(chǎn)(CHP)能效在90%以上,是生物質(zhì)能源家族中的重要成員;第六,以木質(zhì)纖維素生產(chǎn)的液體生物質(zhì)燃料(Bff。)被認(rèn)為是第二代生物質(zhì)燃料,包括纖維素乙醇、氣化后經(jīng)費(fèi)托合成生物柴油(FT柴油),以及經(jīng)熱裂解(TDP)或催化裂解(CDP)得到的生物柴油。此外,通過(guò)技術(shù)研發(fā)還將開拓新的資源空間。工程藻類的生物量巨大,如果能將現(xiàn)代生物技術(shù)和傳統(tǒng)育種技術(shù)相結(jié)合,優(yōu)化育種條件,就有可能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模養(yǎng)殖高產(chǎn)油藻。一旦高產(chǎn)油藻開發(fā)成功并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,由藻類制取生物柴油的規(guī)模可以達(dá)到數(shù)千萬(wàn)噸。
據(jù)專家預(yù)測(cè)估計(jì),到2010年,中國(guó)年生產(chǎn)生物燃油約為600萬(wàn)噸,其中,生物乙醇500萬(wàn)噸、生物柴油100萬(wàn)噸:到2020年,年生產(chǎn)生物燃油將達(dá)到1900萬(wàn)噸,其中,生物乙醇1000萬(wàn)噸,生物柴油900萬(wàn)噸。
關(guān)鍵詞 密集烤房;生物質(zhì)能源;煤炭;烘烤成本;節(jié)能降耗;經(jīng)濟(jì)性狀
中圖分類號(hào) S572;TK6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739(2017)03-0239-02
烤煙栽培中,在一定的時(shí)間和烤房?jī)?nèi)利用熱能實(shí)現(xiàn)煙葉內(nèi)部一系列生理生化變化和脫水干燥的過(guò)程稱為烤煙調(diào)制[1-2]。在烤煙調(diào)制過(guò)程中需要消耗大量的能源,燃料的不充分燃燒,煤燃燒所釋放的粉塵、硫化物和碳氧化合物等污染物排放在空氣中,給周圍環(huán)境帶來(lái)較大污染,影響空氣質(zhì)量[3-5]。隨著社會(huì)的進(jìn)步和科技的發(fā)展,人們對(duì)生活的要求越來(lái)越高,為減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、適應(yīng)烤煙規(guī)模化生產(chǎn)、保護(hù)環(huán)境,當(dāng)前以燃煤為主的密集型烤房表現(xiàn)出一系列不足[6]。隨著烤煙產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,能源危機(jī)越來(lái)越嚴(yán)重以及環(huán)保問(wèn)題的提出,采用可再生環(huán)保能源生物質(zhì)能烘烤煙葉,大力實(shí)施節(jié)能減排,是煙草行業(yè)義不容辭的責(zé)任[7]。生物質(zhì)能是世界第四大能源,也是唯一可運(yùn)輸、儲(chǔ)存的清潔的可再生能源[8-9]。生物質(zhì)顆粒燃料的原料包括煙桿、麥稈、玉米秸稈、大豆秸稈、木屑、鋸末等。石林地廣人稀,氣候溫暖,草料和農(nóng)作物秸稈豐富,非常適合于發(fā)展烤煙調(diào)制過(guò)程中生物質(zhì)能的利用。2016年7―9月,在昆明市石林彝族自治縣西街口鎮(zhèn)格渣烘烤工場(chǎng),對(duì)密集型烤房生物質(zhì)能源烘烤和煤炭烘烤進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)分析,為云南石林生物質(zhì)能源烘烤工藝提供一定的技術(shù)參考依據(jù),從而推動(dòng)煙草產(chǎn)業(yè)的節(jié)能減排和低碳濟(jì)發(fā)展。
1 材料與方法
1.1 試驗(yàn)地概況
試驗(yàn)在云南省昆明市石林縣西街口鎮(zhèn)格渣村委會(huì)烘烤工廠進(jìn)行。供試煙田土壤為微酸性,適宜烤煙生長(zhǎng);肥力較好,水解性氮含量中等,磷含量和有效鎂含量中等,速效鉀含量偏低。
1.2 試驗(yàn)材料
1.2.1 供試燃料。以廢棄煙桿為主原料,如鋸末、木屑顆粒及秸稈顆粒生物質(zhì)燃料(90%廢棄煙桿,10%鋸末)等可再生能源以及市場(chǎng)上的普通燃煤。
1.2.2 供試烤房及設(shè)備。生物質(zhì)能源供熱氣流下降式密集型烤房成套設(shè)備,煤炭當(dāng)前推廣的規(guī)格為8.0 m×2.7 m×3.0 m的氣流下降式密集型烤房。
1.2.3 供試煙葉。供試品種為當(dāng)?shù)刂髟云贩N紅花大金元的中部葉。在煙葉田間成熟時(shí),選取成熟度一致的中部煙葉作為試驗(yàn)材料。供試煙葉要求同一天采摘、編竿、入爐、點(diǎn)火。
1.2.4 其他。備用發(fā)電機(jī)、天平秤、平板秤、電度表、電子溫濕度計(jì)等。
1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)
試驗(yàn)設(shè)2個(gè)處理,分別為密集型烤房煤炭烘烤(T1)、密集型烤房生物質(zhì)能源烘烤(T2)。采用對(duì)比試驗(yàn)方法,3次重復(fù)。除了供熱系統(tǒng)不同,選擇結(jié)構(gòu)相同的2座流下降式密集型烤房,一座使用生物質(zhì)能源烘烤,另一座使用煤炭烘烤。
1.4 試驗(yàn)方法及測(cè)定項(xiàng)目
供試煙葉采取統(tǒng)一、規(guī)范的原則,采收時(shí),根據(jù)試驗(yàn)要求和煙葉成熟度標(biāo)準(zhǔn),統(tǒng)一采烤。烘烤結(jié)束回潮后,進(jìn)行烤后煙葉外觀質(zhì)量評(píng)價(jià)。烘烤過(guò)程根據(jù)中烤房?jī)?nèi)溫濕度情況酌情添加燃料。
1.4.1 烤房?jī)?nèi)溫濕度變化測(cè)定與記錄。在烤房?jī)?nèi)距離供熱墻1.5 m處的掛煙梁上分別放置溫濕度傳感器,每隔24 h觀察記錄溫度和濕度變化情況,依據(jù)烤房?jī)?nèi)煙葉的顏色、狀態(tài)變化及溫濕度數(shù)據(jù),調(diào)整設(shè)定溫度和濕度,提高烤后煙葉質(zhì)量。
1.4.2 烘烤能耗及成本。在入爐時(shí)記錄裝煙桿數(shù),稱量每桿的鮮煙重并且記錄,烘烤過(guò)程中,對(duì)2種燃料每次添加的量分別進(jìn)行記錄并匯總,烘烤結(jié)束后按照市場(chǎng)價(jià)格,計(jì)算出2座烤房的燃料成本,對(duì)2座烤房的耗電量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)并且稱量每桿的干煙重,計(jì)算鮮干比。點(diǎn)火前分別記錄2座烤房的電表讀數(shù),烘烤結(jié)束后再分別記錄2座烤房的電表讀數(shù),依據(jù)前后記錄的2座烤房電表讀數(shù),分別計(jì)算出2座烤房的耗電量,根據(jù)當(dāng)?shù)毓I(yè)用電價(jià)格計(jì)算出2座烤房的用電成本。
1.4.3 烤后煙葉外觀質(zhì)量評(píng)價(jià)。對(duì)2座烤房隨機(jī)抽取20竿煙樣,然后由經(jīng)驗(yàn)豐富的分級(jí)員,根據(jù)烤煙GB2635―1992標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分級(jí),計(jì)算烤后煙葉上中等煙比例、黃煙比例、青煙比例、雜色煙比例,以及烤后煙葉等級(jí)比例(中部橘黃二級(jí)C2F,中部橘黃三級(jí)C3F,中部檸黃三級(jí)C3L,中部橘黃四級(jí)C4F,中下部雜色二級(jí)CX2K),根據(jù)2016年烤煙收購(gòu)價(jià)格計(jì)算出均價(jià)。
1.4.4 烘烤工藝措施。烘烤技術(shù)參照三段式烘烤工藝,按照昆明市烤煙烘烤技術(shù)操作指導(dǎo)圖表烘烤。
1.5 數(shù)據(jù)分析
根據(jù)烤房?jī)?nèi)的溫度變化,利用Office軟件作圖,并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。
2 結(jié)果與分析
2.1 烤房?jī)?nèi)溫度變化
由圖1可知,處理T1的溫度波動(dòng)性大于處理T2。2個(gè)處理的起火點(diǎn)溫度相同,在烘烤96 h以前,處理T2的溫度一直高于處理T1的溫度,且處理T2的溫度在24 h內(nèi)升高了7 ℃,而處理T1只升高了4 ℃,在烘烤72 h時(shí),處理T1突然劇烈升溫且溫度從96 h開始一直高于處理T2。處理T2整個(gè)烘烤過(guò)程干球溫度穩(wěn)定,波動(dòng)性較小,在整個(gè)烘烤過(guò)程中沒有出現(xiàn)突然升溫或降溫的情況,而處理T1溫度變化不穩(wěn)定,較生物質(zhì)燃料烤房升溫較慢,波動(dòng)性大。
2.2 烘烤能耗及成本
由表1可以看出,生物質(zhì)與燃煤燃料能耗成本各不相同。其中處理T2的鮮干比為6.9,較處理T1減少了0.2,降幅為2.9%,說(shuō)明同質(zhì)量的鮮煙葉經(jīng)處理T2烘烤后,干煙重量更高;處理T1的單位能耗為1.2元/kg,較處理T2增加了0.1元/kg,增幅9.1%,表明處理T1的能耗成本較處理T2要高。
2.3 烤后煙葉外觀質(zhì)量
由表2可知,處理T2的烤后煙葉在外觀質(zhì)量上結(jié)構(gòu)疏松,成熟度好,油分足,色度強(qiáng),明顯優(yōu)于處理T1,且烤后黃煙率較高、青煙率低、雜色煙比例較低。其中處理T2烤后煙葉的黃煙率為93.5%,較處理T1增加了3.6個(gè)百分點(diǎn),增幅為4.0%;而處理T1烤后煙葉的青煙率為8.2%,較處理T2高2.1個(gè)百分點(diǎn),增幅達(dá)34.4%;雜色率為1.9%,較處理T2高1.5個(gè)百分點(diǎn),增幅達(dá)到了375.0%。
由表3可知,生物質(zhì)燃料烤后煙葉油分足,色度好,外觀質(zhì)量好且能顯著提高中上等煙等級(jí)比例,增加經(jīng)濟(jì)效益。其中處理T2烤后煙葉等級(jí)比例以C2F和C3F較高,且均高于處理T1,上等煙比例為61.4%,較處理T1增加了8.9個(gè)百分點(diǎn),增幅為17.0%;處理T1的中等煙比例明顯高于處理 T2,為33.5%,較處理T2增加了6.4個(gè)百分點(diǎn),增幅為23.6%,但其中價(jià)格稍高的C3L比例低于處理T2,處理T2較處理T1增加了0.6個(gè)百分點(diǎn),增幅達(dá)10.7%;處理T1 CX2K的比例為14.0%,較處理T2增加了2.5個(gè)百分點(diǎn),增幅達(dá)21.7%;綜上分析,處理T2的均價(jià)為32.8元/kg,較處理T1增加了1.4元/kg,增幅為4.5%。
2.4 綜合經(jīng)濟(jì)效益
由表4可知,處理T2提高了經(jīng)濟(jì)效益。其中,處理T1的用工工價(jià)為3 060.0元,較處理T2增加了1 320元,增幅高_(dá)75.9%;處理T1能耗為830.7元,較處理T2增加了18.1元,增幅為2.2%;處理T2的產(chǎn)值為23 891.5元,較處理T1增加了1 851.8元,增幅為8.4%;而在凈利潤(rùn)上,處理T2為21 338.9元,較處理T1增加了3 189.9元,增幅高達(dá)17.6%。
3 結(jié)論與討論
該試驗(yàn)結(jié)果表明,生物質(zhì)燃料較煤炭密集型烤房烘烤的節(jié)能減排效果好、減工降本效益好、提質(zhì)增效效果好。其中生物質(zhì)燃料整個(gè)烘烤過(guò)程干球溫度穩(wěn)定,受人為因素影響較小,可操控性強(qiáng),沒有出現(xiàn)突然大幅升溫的情況,而燃煤烘烤溫度變化不穩(wěn)定,受人為因素影響較大,溫度會(huì)隨著加煤次數(shù)以及每次加煤量的變化而變化,很難達(dá)到預(yù)期的溫度。另外,烘烤操作人員任務(wù)更繁重,增加了烘烤成本。烘烤能耗較燃煤烘烤低,同時(shí),一方面生物質(zhì)燃料起火點(diǎn)低、可控性強(qiáng)、燃燒性好;另一方面,生物質(zhì)燃料的原料來(lái)源廣泛,變廢為寶,對(duì)保護(hù)環(huán)境起到很大的作用,同時(shí),田間烤煙秸稈等的回收利用降低了病蟲害的傳播,病蟲害大大減少。
而在烤房建造成本上,密集型烤房生物質(zhì)能源烤房的建造成本要比燃煤烤房高6 500元左右,但可以使用的年限達(dá)10年之久,凈利潤(rùn)可高出3 189.9元,煙葉經(jīng)濟(jì)效益有所提高,大多數(shù)煙農(nóng)對(duì)于這樣的建造成本是可以接受的,增強(qiáng)了煙農(nóng)種植的積極性,有利于在當(dāng)?shù)卮罅ν茝V密集型烤房生物質(zhì)能源烘烤。
生物質(zhì)能烘烤也有不足之處。生物質(zhì)燃料不易運(yùn)輸、不易儲(chǔ)存以及生物質(zhì)送料機(jī)技術(shù)不成熟,時(shí)常會(huì)出現(xiàn)送料機(jī)被生物質(zhì)燃料卡死的情況,在送料機(jī)改造和生物質(zhì)燃料烘烤余熱回收方面的技術(shù)還有待提高。另外,生物質(zhì)燃料的加工方式有多種,例如工廠集中加工銷售式、農(nóng)戶提供原料加工付費(fèi)式等各種加工方式,為適應(yīng)烤煙規(guī)模化烘烤的發(fā)展,還應(yīng)對(duì)加工方式做進(jìn)一步的研究與改進(jìn)。
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關(guān)鍵詞:合同能源管理;林木生物質(zhì);融資;節(jié)能
作者簡(jiǎn)介:張彩虹,北京林業(yè)大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院統(tǒng)計(jì)系學(xué)科負(fù)責(zé)人,教授,博士生導(dǎo)師。
中圖分類號(hào):F326.2;DF4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A doi:10.3969/j.issn.1672-3309(x).2013.02.10 文章編號(hào):1672-3309(2013)02-23-03
一、合同能源管理的定義
合同能源管理,在國(guó)外簡(jiǎn)稱EPC(Energy Performance Contracting),在國(guó)內(nèi)廣泛地被稱為EMC(Energy Management Contracting),是20世紀(jì)70年代,起源于西方發(fā)達(dá)國(guó)家的一種全新節(jié)能模式。
它是指能源服務(wù)公司與用能單位以契約形式約定節(jié)能目標(biāo),能源服務(wù)公司提供節(jié)能服務(wù),用能單位以節(jié)能效益支付能源服務(wù)公司投入及其合理利潤(rùn)。其基本框架是用能單位將本單位的節(jié)能工作外包給能源服務(wù)公司,不需要事先支付改造和服務(wù)費(fèi)用,并通過(guò)減少的能源費(fèi)用支出償付能源服務(wù)公司,并在項(xiàng)目結(jié)束后獲得節(jié)能資產(chǎn)的所有權(quán);能源服務(wù)公司依靠自己的專業(yè)優(yōu)勢(shì),有效降低客戶能源消耗,分享節(jié)能收益并獲得利潤(rùn)收益。合同能源管理實(shí)現(xiàn)了能源服務(wù)公司、用能單位和社會(huì)三方共贏,并逐步發(fā)展形成了以合同能源管理機(jī)制為商務(wù)模式的新興節(jié)能服務(wù)產(chǎn)業(yè)(賈曉燕 2012)。
它的實(shí)質(zhì)是一種以減少的能源費(fèi)用來(lái)支付節(jié)能項(xiàng)目全部成本的節(jié)能投資方式。這種節(jié)能投資方式允許用戶使用未來(lái)的節(jié)能收益為用能單位和能耗設(shè)備升級(jí),以及降低目前的運(yùn)行成本。節(jié)能服務(wù)合同在實(shí)施節(jié)能項(xiàng)目的企業(yè)(用戶)與專門的盈利性能源管理公司之間簽訂,它有助于推動(dòng)節(jié)能項(xiàng)目的開展。
二、合同能源管理的服務(wù)模式
目前,合同能源管理的服務(wù)模式主要有:節(jié)能效益分享模式、節(jié)能量擔(dān)保模式、能源管理外包模式、設(shè)備租賃模式、創(chuàng)新工程施工模式、BOOT 模式等。
王一(2011)對(duì)各種模式做了研究,指出節(jié)能效益分享模式,是在合同約定的年限內(nèi),節(jié)能服務(wù)公司負(fù)責(zé)融資并為用戶提供技術(shù)服務(wù),根據(jù)服務(wù)后的節(jié)能效益預(yù)算或根據(jù)實(shí)際運(yùn)行的效益分析,與用戶按照約定的比例分享項(xiàng)目實(shí)施后節(jié)省的費(fèi)用。
節(jié)能量擔(dān)保模式,是指在節(jié)能服務(wù)公司向客戶承諾最低節(jié)能指標(biāo),保證其項(xiàng)目在改造后的節(jié)能收益。
能源管理外包模式,是指節(jié)能服務(wù)公司將用能單位所有的能源費(fèi)用進(jìn)行托管,由節(jié)能公司支付項(xiàng)目改造所需要的費(fèi)用,并獨(dú)自享受通過(guò)節(jié)約所得的能源效益。
設(shè)備租賃模式是指節(jié)能服務(wù)公司在采用租賃方式購(gòu)買設(shè)備租賃期內(nèi),設(shè)備所有權(quán)歸節(jié)能服務(wù)公司所有,當(dāng)其收回投資及利息后,設(shè)備歸用戶所有。
創(chuàng)新工程施工模式,是指客戶會(huì)委托節(jié)能服務(wù)公司做能源審計(jì)、節(jié)能方案設(shè)計(jì)、節(jié)能改造工程施工,并提前支付工程的預(yù)付款、在工程結(jié)束后支付竣工款。
BOOT模式源于自然資源開發(fā)和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目,屬于BOT(建設(shè)―經(jīng)營(yíng)―移交)結(jié)構(gòu)。新能源等分散能源供應(yīng)建設(shè)項(xiàng)目和熱點(diǎn)聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目,類似于自然資源開發(fā)和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目,(建設(shè)―擁有―經(jīng)營(yíng)―移交)模式應(yīng)用較多。
趙靜蕊(2011)則研究了各種模式在目前的合同能源管理項(xiàng)目里面所占的比例,分別是節(jié)能分享模式占約32%,節(jié)能量擔(dān)保模式處于主導(dǎo)地位,達(dá)到約57%,能源管理外包模式占約8%,設(shè)備租賃模式占約3%。
盧志堅(jiān)、孫元欣等(2012)分析了在各種模式下,節(jié)能服務(wù)公司需要承擔(dān)的工作以及對(duì)于雙方的風(fēng)險(xiǎn)和收益等。
在以上這些模式中,節(jié)能效益分享和節(jié)能擔(dān)保模式應(yīng)用最廣,它們分別注重了能源節(jié)約達(dá)到的水平和節(jié)約的相關(guān)費(fèi)用。
三、合同能源管理的融資模式
合同能源管理起步較早的國(guó)家包括美國(guó)、德國(guó)、法國(guó)、日本和巴西等,目前,這些國(guó)家已經(jīng)形成了比較成熟的融資模式。比較有代表性的模式有:保證節(jié)能量結(jié)構(gòu)融資模式、共享節(jié)能量結(jié)構(gòu)融資模式,又以前者的應(yīng)用較多。巴西則建立了獨(dú)特的保證基金融資模式, 即Super ESCO 模式以及SPE融資模式(丁友衛(wèi) 2012)。
孫碧(2011)指出,合同能源管理的融資模式主要有:債券融資、股權(quán)融資、證券化融資、設(shè)立專項(xiàng)能源基金融資等,結(jié)合債權(quán)和股權(quán)融資,可推得可轉(zhuǎn)換債券融資,而債券融資的主要債務(wù)形式又包括商業(yè)銀行信貸、債券融資、租賃融資等。
李玉靜、胡振一(2009)指出,在借鑒巴西的經(jīng)驗(yàn)時(shí),我國(guó)在拓展合同能源管理融資模式時(shí),可以選擇引入多機(jī)構(gòu)、多方位的融資模式。巴西的保證基金模式、Super EMCo 及特殊目的公司模式,我國(guó)都是可以嘗試的。但絕不可以照搬照抄,要能夠針對(duì)具體的節(jié)能市場(chǎng)需要,可以考慮運(yùn)用Super EMCo模式;保證基金融資模式更具有借鑒意義,因?yàn)楦鶕?jù)我國(guó)國(guó)情,引入擔(dān)保可以使我國(guó)EMC突破銀行惜貸的束縛;特殊目的公司模式,我國(guó)并沒有應(yīng)用。
葉倩、吳晶瑋、鐘奕等(2012)也強(qiáng)調(diào),成功的融資離不開政府的引導(dǎo)和支持。政府可在對(duì)ESCO公司進(jìn)行備案的基礎(chǔ)上建立信用評(píng)級(jí)制度;進(jìn)一步建立健全針對(duì)合同能源管理項(xiàng)目的財(cái)稅政策和法律監(jiān)管體系,對(duì)合同能源管理項(xiàng)目減免稅收,明確補(bǔ)貼額度,明確各利益方的法律責(zé)任,推動(dòng)合同能源管理行業(yè)健康有序發(fā)展。同時(shí)為培育合同能源管理市場(chǎng),政府還可成立專項(xiàng)基金,為合同能源管理項(xiàng)目融資進(jìn)行擔(dān)保,提供穩(wěn)健的融資保證,從而免除投融資機(jī)構(gòu)的后顧之憂。
四、林木生物質(zhì)能源介紹
(一)林木生物質(zhì)能源
“中國(guó)林木生物質(zhì)資源潛力與開發(fā)機(jī)制研究”課題組在其研究報(bào)告(2006)中指出,林木生物質(zhì)能源資源是指將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化的生物量經(jīng)林業(yè)的經(jīng)營(yíng)活動(dòng)產(chǎn)生的可以成為能源的物質(zhì),它是林木總生物資源量的組成部分。王連茂(2009)在其研究中提出林木生物質(zhì)是指以木本、草木植物為主的生物質(zhì),把來(lái)自森林的能源界定為“林業(yè)生物質(zhì)能源”,指出“林業(yè)生物質(zhì)能源是指林木生物質(zhì)本身所固定和貯藏的化學(xué)能,這種化學(xué)能由太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化而形成”。劉剛和沈鐳(2007)認(rèn)為林木生物質(zhì)能源是指可用于能源或薪柴的森林及其他木質(zhì)資源。
林木生物質(zhì)能源資源一般指沒有加工利用價(jià)值從而形成直接增值效益的林產(chǎn)品原料。可用于發(fā)展成為生物質(zhì)能源的林木生物質(zhì)資源主要有薪炭林生物質(zhì)資源、灌木林生物質(zhì)資源,以及林業(yè)生產(chǎn)和更新剩余物生物質(zhì)資源。
(二)林木生物質(zhì)能源資源潛力
呂文等(2005)根據(jù)調(diào)查研究,初步測(cè)算出我國(guó)森林生物量約180億噸,每年可獲得的資源量約9億噸,可用于能源開發(fā)的資源量近3億噸。洪浩等(2011)研究指出,“十二五”期間,全國(guó)共有1.04億公頃(15.6億畝)林地要進(jìn)行清林撫育,按照每畝林地至少產(chǎn)生500KG清林撫育剩余物計(jì)算,全國(guó)將產(chǎn)生7.8億噸林業(yè)剩余物。
另根據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計(jì),全國(guó)木材加工企業(yè)年加工能力9379.85萬(wàn)m3,產(chǎn)出剩余物約0.418億噸;木材制品拋棄物約0.60億噸。另外,我國(guó)薪炭林生物質(zhì)總量是0.66億噸,灌木林的生物量約為2.15億噸。
綜上可見,林木生物質(zhì)能源資源潛力巨大,有待于開發(fā)和利用。
五、生物質(zhì)能源在合同能源管理中的應(yīng)用前景構(gòu)想
張燕、馬越、陳勝(2012)指出,發(fā)展生物質(zhì)能源是當(dāng)今世界各國(guó)改變能源消耗、控制環(huán)境污染的主要途徑,傳統(tǒng)發(fā)展模式的單一性使得各國(guó)迫切需要尋求發(fā)展生物質(zhì)能源的新路徑。合同能源管理作為一種先進(jìn)的能源管理模式和市場(chǎng)化運(yùn)作的節(jié)能新機(jī)制,其獨(dú)特的市場(chǎng)主體結(jié)構(gòu)、多元的融資渠道和規(guī)范的監(jiān)管體制都將為解決生物質(zhì)能源發(fā)展中出現(xiàn)的相關(guān)問(wèn)題提供契機(jī)。
蔣建林(2010)也指出,合同能源管理中利用生物質(zhì)燃料替代化石能源,負(fù)責(zé)從生物質(zhì)燃料生產(chǎn)到使用的一整套管理實(shí)施并承擔(dān)所有費(fèi)用,按照低于客戶原運(yùn)行成本5%~20%的蒸汽或熱水價(jià)格跟客戶結(jié)算,合作期滿后將鍋爐贈(zèng)送給客戶,免除了客戶的投資風(fēng)險(xiǎn)、技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)和管理風(fēng)險(xiǎn)。該模式在客戶無(wú)需投資的情況下,實(shí)實(shí)在在地降低客戶的生產(chǎn)能耗,讓客戶樹立依靠可再生清潔能源替代高污染的化石能源的綠色企業(yè)形象。
以東莞市為例,據(jù)《東莞日?qǐng)?bào)》報(bào)道,根據(jù)東莞市2011年初定下方案,兩年內(nèi)全市逐步淘汰改造全市小工業(yè)鍋爐1200 臺(tái),即4 蒸噸/小時(shí)以下,使用8 年以上10 蒸噸/小時(shí)以下的燃煤鍋爐。
為抓住鍋爐改造中出現(xiàn)的商機(jī),近來(lái)市場(chǎng)上出現(xiàn)一種全新的鍋爐能源改造模式:能源生產(chǎn)企業(yè)以合同能源管理(EMC)的方式集中供氣,企業(yè)用戶只需繳納使用費(fèi),接入管道就可以使用蒸汽。
雖然目前這樣的方式還不是很成熟,尚在試驗(yàn)階段,但是相信隨著合同能源管理模式的推進(jìn)和生物質(zhì)能源的廣泛應(yīng)用,兩者的結(jié)合會(huì)帶來(lái)更多的益處。
這樣的事例目前不勝枚舉。然而根據(jù)生物質(zhì)能源和合同能源管理模式的特點(diǎn),兩者的結(jié)合還會(huì)產(chǎn)生一些新的問(wèn)題。比如,具體的組織模式、運(yùn)行機(jī)制等,合同能源管理應(yīng)用到林木生物質(zhì)能源領(lǐng)域帶來(lái)的環(huán)境效益的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)等,還有需要什么樣的政策性支持等,都有非常高的理論和實(shí)踐意義。
因此,本文提出了合同能源管理在林木生物質(zhì)能源領(lǐng)域的應(yīng)用研究,以期通過(guò)研究,可以分析合同能源管理在林木生物質(zhì)能源領(lǐng)域應(yīng)用的運(yùn)作模式和相關(guān)的政策性建議。
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