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篇1

關鍵詞:生物質,成型燃料,熱水鍋爐,節(jié)能研究,經(jīng)濟評價

概述

能源是推動經(jīng)濟增長的基本動力[1],能源節(jié)約則是促進能源發(fā)展的重點。生物質能源具有來源廣泛,成本低廉、用能清潔等特點,特別適合于擁有豐富生物質資源的中國,通過發(fā)展生物質能源打造節(jié)能新亮點前景可觀。

我國從20世紀80年代引進螺旋推進式秸稈成型機以后[2],生物質壓縮成型技術已經(jīng)發(fā)展得比較成熟,但是,相應的專用生物質成型燃料燃燒設備的發(fā)展相對滯后。為燃用生物質成型燃料,出現(xiàn)盲目將原有的燃煤燃燒設備改為生物質成型燃料燃燒設備的現(xiàn)象,致使鍋爐燃燒效率及熱效率較低,污染物排放超標。燃燒設備成為生物質能源發(fā)展鏈的薄弱環(huán)節(jié)。因此,根據(jù)生物質成型燃料燃燒特性設計合理的生物質成型燃料燃燒專用設備,對能源節(jié)約有著重要的意義。

生物質成型燃料熱水鍋爐作為燃用生物質燃料的主要設備之一,直接燃燒固體生物質顆粒燃料,主要用于家庭、賓館、酒店、學校、醫(yī)院等場所的熱水、洗浴和取暖。由于燃料為生物質燃料且結構合理,此類鍋爐基本達到無煙化完全燃燒的效果,排放達到環(huán)保要求,具有較好的經(jīng)濟、社會和環(huán)境效益。

1、生物質成型燃料

1.1生物質成型燃料的元素特性

生物質成型燃料是指通過生物質壓縮成型技術將秸稈、稻殼、鋸末、木屑等農(nóng)作物廢棄物加工成具有一定形狀、密度較大的固體成型燃料。

生物質原料經(jīng)擠壓成型后,密度可達1.1~1.4噸/立方米,能量密度與中質煤相當,而且便于運輸和貯存。在壓縮過程中以物理變化為主,其元素組成及微觀結構與原生物質基本相同。各種生物質成型燃料中碳含量集中在35%~42%,氫含量較低,為3.82% ~5%,而氮含量不到1%,硫的含量不到0.2%,因此,造成的污染程度極低。生物質成型燃料的揮發(fā)分均在60% ～70%,因此在設計燃燒設備時應重點考慮揮發(fā)分的問題[3]。

1.2生物質成型燃料的燃燒特性

生物質成型燃料經(jīng)高壓形成后,密度遠大于原生物質,燃燒相對穩(wěn)定。雖然點火溫度有所升高,點火性能變差,但比煤的點火性能好。由于生物質成型燃料是經(jīng)過高壓而形成的塊狀燃料,其結構與組織特征就決定了揮發(fā)分的逸出速度與傳熱速度都大大降低,但與煤相比顯得更為容易[4,5]。因此,生物質成型燃料的揮發(fā)分特性指數(shù)大于煤的,其燃燒特性指數(shù)較煤的大。燃燒速度適中,能夠使揮發(fā)分放出的熱量及時傳遞給受熱面,使排煙熱損失降低;同時揮發(fā)分燃燒所需的氧與外界擴散的氧很好的匹配,燃燒波浪較小,減少了固體與排煙熱損失[6]。

2、生物質成型燃料熱水爐

2.1 生物質成型燃料熱水爐的結構

目前我國擁有多種型號生物質成型燃料熱水鍋爐,按燃料品種可分為木質顆粒鍋爐和秸稈顆粒鍋爐,按應用場合可分為家用型和商用型。下吸式固定雙層爐排熱水爐是應用較廣的一種結構形式,其充分考慮生物質燃料燃燒特性,由爐門、爐排、爐膛、受熱面、風室、降塵室、爐墻、排汽管、煙道、煙囪等主要部分組成,結構布置如圖1所示[7]。

1.水冷爐排 2.上爐門 3.出灰口 4.爐膛 5.風室 6.高溫氣流出口 7.降塵室 8.后置鍋筒

9.排污口10.進水口 11.引風機 12.煙囪13.排氣管14.對流受熱面15.出水口

圖1下吸式固定雙層爐排熱水爐示意圖

2.2 生物質成型燃料熱水爐的工作過程

一定粒徑生物質成型燃料經(jīng)上爐門加在爐排上,根據(jù)生物質容易著火的燃料特性,片刻就會燃燒起來,在引風機引導下進行下吸式燃燒;上爐排漏下的燃料屑和灰渣到下爐膛底部繼續(xù)燃燒并燃燼,然后經(jīng)出灰口排出;燃料在上爐排上燃燒后形成的煙氣和部分可燃氣體透過燃料層、灰渣層進入下爐膛繼續(xù)燃燒,并與下爐排上燃料產(chǎn)生的煙氣一起經(jīng)出高溫氣流出口流向后面的降塵室和對流受熱面,在充分熱交換后進入煙囪排向外界。

3、節(jié)能原理

由有關燃燒理論可知,保持燃料充分燃燒的必要條件為保持足夠的爐膛溫度,合適的空氣量及與燃料良好的混合、足夠的燃燒時間和空間。因此,本文將依據(jù)生物質成型燃料本身的特性,結合燃燒理論,針對鍋爐結構進行節(jié)能分析。

3.1 爐排及爐膛

生物質成型燃料熱水鍋爐采用雙層爐排結構,即在手燒爐排一定高度另加一道水冷卻的鋼管式爐排,其成彎管直接插入上方鍋筒中,這種設計一方面增大了水冷爐排吸熱面積,另一方面加快了爐排與鍋筒內回水的熱傳遞。

燃料燃燒采用下吸式燃燒方式。成型燃料由上爐門加在上爐排上進行預熱、燃燒,由于風機的引導,新燃料不會直接遇到高溫過熱煙氣,延緩了揮發(fā)分的集中析出,從而避免了爐膛溫度的波動,使燃燒趨于穩(wěn)定;同時,揮發(fā)分必須通過高溫氧化層,與空氣充分混合,在焦炭顆粒間隙中進行著火燃燒;在完成一段燃燒過程后,上爐排形成的燃料屑和灰渣漏至下爐膛并繼續(xù)燃燒,直到燃燼。

采用雙層爐排,實現(xiàn)了秸稈成型燃料的分步燃燒,緩解秸稈燃燒速度,達到燃燒需氧與供氧的匹配,使秸稈成型燃料穩(wěn)定持續(xù)完全燃燒,在提高燃料利用率的同時起到了消煙除塵作用。

3.2 輻射受熱面

早期的部分生物質成型燃料熱水鍋爐設計布置不夠合理,水冷爐排直接與水箱相連,使得爐膛溫度過高,特別是上爐膛,致使上爐門附近爐墻墻體過熱,增加了鍋爐的散熱損失。在不斷優(yōu)化設計中,水箱被上下兩個鍋筒所代替,上鍋筒部分置于上爐膛上方,利用鍋筒里的水吸收燃料燃燒在上爐膛的熱量,從而增加輻射受熱面積,起到降低上爐膛溫度的目的,從而減少鍋爐的散熱損失,提高熱效率。

3.3 對流受熱面

生物質成型燃料熱水鍋爐的對流受熱面分為兩個部分:降塵對流受熱面和降溫受熱面。對流受熱面極易發(fā)生以下現(xiàn)象:高溫煙氣與鍋筒中的水換熱不均,從而引起熱水部分出現(xiàn)沸騰,增加鍋爐運行的不穩(wěn)定因素;受整體外形約束,煙道長度設計偏短,導致煙氣與鍋筒里的水換熱不夠充分,使得排煙溫度過高,增加了鍋爐的排煙熱損失。為避免上述問題出現(xiàn),降溫對流受熱面與降塵對流受熱面常常采取分開布置;降溫換熱面置于上鍋筒內,采用煙管并聯(lián)設計,增加煙氣與鍋筒中水的熱交換,降低排煙溫度,提高燃燒效率;降塵則利用鍋爐后部的下鍋筒及管路引起的煙氣通道面積的變化達到效果。

3.4 爐門設計

目前應用較多的爐門設計為雙爐門。上爐門常開,作為投燃料與供應空氣之用;下爐門用于清除灰渣及供給少量空氣,正常運行時微開,在清渣時打開;一方面保證了燃燒所需條件,另一方面減少了由于爐門多而造成的散熱損失。

4、技術經(jīng)濟評價

4.1 技術評價

研究對象為生物質成型燃料熱水鍋爐,本文采用與目前應用最廣的燃煤鍋爐相比較的方法,來分析它們各自的優(yōu)劣。評價針對鍋爐的節(jié)能環(huán)保性能,主要指標有熱效率、燃燒效率、出水量和污染物的排放量(主要是排煙處的NOx、CO、SO2和灰塵的含量),并與國家相關標準比較。

生物質成型燃料熱水鍋爐與燃煤鍋爐的性能指標比較如表1所示[8,9]。

從表1中的數(shù)據(jù)對比可知,生物質成型燃料熱水鍋爐在性能上具有一定優(yōu)勢。節(jié)能方面,鍋爐熱效率和燃燒效率均高于傳統(tǒng)燃煤鍋爐,遠遠超過國家標準;廢氣排放方面,煙中NOx、CO、S O2及煙塵含量均低于燃煤鍋爐,符合使用清潔能源的要求。

4.2 經(jīng)濟評價

經(jīng)濟性評價以設備運行費用為指標,將生物質成型燃料熱水鍋爐與燃煤鍋爐、燃油鍋爐、天燃氣鍋爐、電鍋爐、空氣源熱水器進行比較。各熱水設備的效率及相應熱源(燃料)熱值、單價詳見表2。

運行費用計算公式如下:

(1)

以加熱1t水為基準,溫度從20℃升至90℃(溫升70℃),此時需要熱量70000kcal。根據(jù)式(1)求得各設備在此負荷下的運行費用列于表2,可知生物質成型燃料熱水鍋爐在運行費用上相對較低,但是就目前而言,其固定資產(chǎn)投入費較同類型的其它鍋爐設備要高。不過隨著化石能源價格的上漲和國家對環(huán)保的要求的提高,生物質成型燃料熱水鍋爐在經(jīng)濟效益上將會越來越具有優(yōu)勢。

通過技術經(jīng)濟評價,生物質成型燃料熱水鍋爐在技術上是可行的,經(jīng)濟上是合理的。該鍋爐用生物質成型塊做燃料,一方面為生物質廢料找到了有效的利用途徑,節(jié)約化石能源,另一方面染物排放量低于同類型的燃煤鍋爐,因此該鍋爐具有良好的社會和環(huán)保效益。

5、結論

(1)生物質成型燃料熱水鍋爐依據(jù)生物質成型燃料本身的特性,結合燃燒理論,在爐排及爐膛、輻射與對流受熱面、爐門等結構設計上充分挖掘節(jié)能潛力。鍋爐燃燒效率可達94.84%,熱效率為78.2%~81.25%。

(2)生物質成型燃料熱水鍋爐在技術性能上具有一定優(yōu)勢。節(jié)能方面,鍋爐熱效率和燃燒效率均高于傳統(tǒng)燃煤鍋爐,遠遠超過國家標準;廢氣排放方面,煙中NOx、CO、SO2及煙塵含量均低于燃煤鍋爐,符合清潔能源的要求。

(3)生物質成型燃料熱水鍋爐在運行費用上較其它類型設備要低,盡管目前其固定資產(chǎn)投入費相對較高。隨著節(jié)能環(huán)保要求的提高,此類鍋爐在經(jīng)濟效益上將會越來越具有優(yōu)勢。

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篇2

關鍵詞：生物質能源；烘烤；煙葉品質

中圖分類號：TS44 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2017）06-1123-05

DOI：10.14088/ki.issn0439-8114.2017.06.033

Abstract： To compare the quality of cured tobacco which were baked by biomass fuel and conventional fuel， the differences of appearance and internal quality of cured tobacco were observed. The results showed that under automatic baking by biomass energy， the percentage of superior tobacco was larger and the economic benefit， internal quality and quality estimate were better than baking by conventional fuel.

Key words： biomass energy； bake； quality of cured tobacco

煙葉烘烤的優(yōu)劣直接決定了煙葉的外觀等級和價格，事關煙農(nóng)的切身利益，也是卷煙工業(yè)對煙葉原料質量的要求。影響煙葉烘烤質量的主要因素包括溫濕度、燃料、烤房結構等。前人對常規(guī)煙葉烘烤的研究較多，但大都集中于烤房結構優(yōu)化[1-5]、不同裝煙方式[6-8]、烘烤溫濕度調節(jié)[9]、燃煤用量配比等方面，對生物質顆粒燃料的研究主要趨向于趨勢研究[10-12]，而對生物質用于烤煙的研究相對較少。生物質能源燃料與煤燃燒相比，具有低污染和潔凈的特點。生物質燃料一般發(fā)熱值在15 906.237～17 580.578 kJ/kg之間，灰分低于5%，還可作為優(yōu)質鉀肥還田利用[7]，排放污染物可忽略不計，與煤相比，具有易點火、升溫快、火力強、易于控制燃燒等特點。為了進一步明確生物質燃料烘烤對煙葉品質的影響，2014-2015年，對不同燃料烘烤的煙葉的外觀品質、內在化學成分、評吸結果進行了綜合比較。結果表明，生物質燃料烘烤不僅具有顯著的環(huán)保優(yōu)勢，而且在提升煙葉的外觀及內在品質上也具有明顯的優(yōu)勢。

1 材料與方法

1.1 試驗地點及供試品種

2014-2015年在云南省尋甸縣煙草科技試驗基地、祿勸縣九龍鎮(zhèn)、撒營盤鎮(zhèn)、屏山鎮(zhèn)、石林縣長湖鎮(zhèn)5個試驗點進行試驗。供試品種選擇同一農(nóng)戶、長勢正常、成熟度相同的煙葉，供試烤煙品種為云煙87、K326及云煙99。

1.2 生物質顆粒燃料制備

收集煙稈、玉米稈曬干，充分粉碎之后以煙稈∶玉米稈=7∶3的比例混合，利用生物質顆粒機制成煙稈生物質顆粒燃料成品（顆粒直徑8 mm，平均長度4～5 cm）備用。生物質顆粒燃料由尋甸縣煙草科技試驗基地加工制作。

1.3 生物質烘烤設備運行參數(shù)

在生物質燃料烘烤煙葉的過程中，燃料的自動添加與溫度、風機風力、加料間隔時間及加料量呈現(xiàn)動態(tài)變化的趨勢。由表1可知，試驗完成了生物質燃料烘烤煙葉的過程，烘烤后分不同煙葉類型取樣檢測。生物質新型烘烤機（KM-9）由云南名澤煙草機械有限公司提供。

1.4 試驗方法

以常規(guī)密集型烤房、全新建設的生物質能源烤房、設備對接改造生物質烤房、農(nóng)村土烤房4種類型進行烘烤對比。對不同燃料、不同類型烤房的煙葉樣本進行了分類取樣，抽取1 kg各種烤房類型條件下初烤煙葉樣品C3F進行外觀和內在化學成分的對比，并進行評吸比較。其中外觀質量的對比主要以不同燃料所烘烤的煙葉上等煙的比例進行比較。內在質量及評吸結果以化學成分檢測及評吸結果進行比較。

2 結果與分析

2.1 初烤煙葉外觀質量比較

由表2可知，相同品種、部位及成熟度的煙葉分別用2種不同的烘烤方法烘烤，在外觀質量上，生物質烘烤的煙葉無論上等煙比例還是產(chǎn)值都顯著高于以煤炭為原料烘烤的煙葉。以上部煙葉來看，上等煙比例約是煤炭烘烤的2倍，產(chǎn)值平均約提高4.17元/kg；以中部煙葉來看，上等煙比例約提升10.40%，產(chǎn)值平均約提高1.32元/kg。煙葉產(chǎn)值提升比例為5.40%～37.05%。

由表3可知，云煙87在常規(guī)密集烤房和密集烤房改造的生物質烤房中，生物質燃料烘烤的上部煙葉上等煙比例高出煤炭烘烤34.6%，產(chǎn)值提升1.4元/kg；在土烤房和土烤房改造的生物質烤房中，生物質燃料烘烤的上部煙葉上等煙比例高出煤炭烘烤43%，產(chǎn)值提升2.5元/kg。使用煤炭作為燃料，常規(guī)密集型烤房烘烤出的上等煙平均比例較農(nóng)村土烤房高出12.94%，產(chǎn)值平均高出2.88元/kg；使用生物質作為燃料，密集烤房改造的生物質烤房烘烤出的上等煙比例較土烤房改造的生物質烤房高出11.31%，產(chǎn)值平均高出1.71元/kg。由此可見，生物質燃料比煤炭烘烤，設備對接改造的生物質烤房比密集型烤房、農(nóng)村土烤房烘烤在提高煙葉品質及產(chǎn)值上具有明顯優(yōu)勢。

由表4可知，云煙87在常規(guī)密集烤房和密集烤房改造的生物質烤房中，生物|燃料烘烤的中部煙葉上等煙比例高出木柴烘烤15.5%，產(chǎn)值提升1.9元/kg；在土烤房和土烤房改造的生物質烤房中，生物質燃料烘烤的中部煙葉上等煙比例高出木柴烘烤17.4%，產(chǎn)值提升4.6元/kg。以相同燃料烘烤，其上等煙比例及產(chǎn)值略有差異，但差異不明顯。

由表5可知，云煙87在常規(guī)密集烤房和密集烤房改造的生物質烤房中，生物質燃料烘烤的中下部煙葉上等煙比例高出煤炭烘烤15.7%，產(chǎn)值提升3.56元/kg。

由表6可以看出，云煙99在常規(guī)密集烤房和密集烤房改造的生物質烤房中，生物質燃料烘烤的中部煙葉上等煙比例高出煤炭烘烤3.97%，產(chǎn)值提升1.95元/kg。

綜上所述，以生物質燃料烘烤出的上等煙比例較煤炭烘烤的上等煙比例高2.54%～23.00%，干煙平均產(chǎn)值高0.98～4.96元/kg；以生物質燃料的農(nóng)村土烤房設備對接改造烤房烘烤出的上等煙比例較以煤炭或木柴作為燃料的上等煙比例高3.97%～20.57%，干煙平均產(chǎn)值高0.08～5.13元/kg。由此可見，生物質能源烘烤可以明顯提高煙葉的外觀質量及產(chǎn)值。

2.2 煙葉內在化學成分比較

由表7～表9可知，在不同燃料、不同類型烤房條件下，把相同品種、相同部位、相同成熟度的煙葉分別烘烤，無論使用常規(guī)密集型烤房或農(nóng)村土烤房，總體來看（檢測結果中個別數(shù)值稍有偏差），以生物質作為燃料烤出的初烤煙葉煙堿含量均低于以煤炭或木柴作為燃料烤出的干煙葉，而以生物質為燃料烘烤的煙葉總糖、還原糖、總氮整體含量較高；使用相同的燃料（煤炭、木柴或生物質），常規(guī)密集型烤房烘烤煙葉煙堿含量均低于農(nóng)村土烤房烘烤出的初烤煙葉。

2.3 工業(yè)評吸結果比較

由表10可知，從15組不同燃料烘烤的初烤煙葉評吸對比結果可以得出，煤炭烘烤的品吸結果共計1 068.1分，生物質烘烤的品吸結果共計1 071分。生物質烘烤的煙葉評吸效果好于煤炭烘烤。具體表現(xiàn)為香氣量增加，煙葉濃度、勁頭均高于用煤炭烘烤的同類煙葉，余味舒適度上升，煙氣透發(fā)順暢，香氣飽滿厚實，刺激性小，細膩柔綿的特征明顯，總體質量好。

3 小結與討論

烘烤對比試驗結果表明，將相同品種、相同部位、相同成熟度的煙葉分別烘烤，無論使用常規(guī)密集型烤房或是農(nóng)村土烤房，生物質燃料烤出的煙葉外觀品質更好，上等煙比例及產(chǎn)值均高于煤炭烘烤或木柴烘烤。生物質燃料烘烤出的煙葉化學成分在總糖、還原糖、總氮、水溶性氯離子、蛋白質方面總體偏高，煙堿、淀粉的含量整體有所降低，氯化鉀含量水平基本保持一致。生物質能源烘烤通過生物質燃燒機、溫濕度一體控制儀，實現(xiàn)煙葉烘烤的自動化控制，烘烤溫濕度控制精準，煙葉的烘烤工藝得以完整實現(xiàn)，因此促進了煙葉的外觀質量、內在化學成分向有利與卷煙工業(yè)需求的方向發(fā)展。同時，自動烘烤減少人工燒火溫度上下波動較大的影響，降低了烤壞煙的比例。各類初烤煙葉工業(yè)評吸對比結果與上述檢測結果基本一致，說明生物質能源自動化烘烤出的煙葉品質更符合卷煙工業(yè)的需求。

生物質能源烘烤不僅可以節(jié)省人工成本，而且原料來源豐富、可以再生。利用生物質農(nóng)業(yè)進行煙葉烘烤，可以明顯提高煙葉的外觀質量和內在品質，有益于環(huán)境生態(tài)保護。在煤炭能源逐漸減少、資源不斷消耗的形勢下，利用生物質新能源進行煙葉烘烤將是煙葉烘烤改革的重要發(fā)展趨勢[8]。

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篇3

關鍵詞：生物質 能源

一、福建生物質能源發(fā)展現(xiàn)狀

福建地處亞熱帶，生物質資源非常豐富。目前可作為能源利用的生物質主要有林業(yè)生物質、木質油料植物、農(nóng)作物秸稈、畜禽糞便、農(nóng)產(chǎn)品加工副產(chǎn)品以及能源作物。在林業(yè)生物質方面，福建現(xiàn)有植物種類達5000種以上，其中用材樹種有400余種，為全國6大林區(qū)之一。福建省生物質能資源豐富，開發(fā)利用具有一定基礎，生物質能的利用方式目前主要集中在以下幾個方面：

1.沼氣。

福建省從20世紀80年代就開始發(fā)展沼氣，沼氣的發(fā)展近年來越來越受重視，農(nóng)村戶用沼氣建設工程被列入2006年省委省政府為民辦實事項目?！笆濉币詠?，在農(nóng)業(yè)部沼氣建設項目的帶動下，以“一池三改”為基本建設單元，“豬-沼-果”等生態(tài)農(nóng)業(yè)模式得到積極推廣。沼氣建設從70年代能源需求型階段轉化為目前的生態(tài)需求型階段。沼氣技術不斷成熟，“常規(guī)水壓型”、“曲流布料型”、“強回流型”、“旋流布料型”等池型不斷推廣；“一池三改”（改廁、改圈、改廚）功能效應不斷擴展，以沼氣為紐帶、“畜-沼-果”、“豬-沼-漁”、 “畜-沼-菜”、“庭院生態(tài)經(jīng)濟綜合利用”、“農(nóng)業(yè)廢棄物綜合處理及資源化利用”等生態(tài)農(nóng)業(yè)模式不斷創(chuàng)新；沼氣配套管理與服務得到不斷完善，從省到地市、縣、鄉(xiāng)、村都建立了沼氣管理和推廣機構以及服務站。

2.生物燃料乙醇

目前國家發(fā)改委批準的燃料乙醇試點項目全部集中在東北和華北地區(qū)，東南沿海還沒有一家企業(yè)獲準，福建目前也無燃料乙醇生產(chǎn)企業(yè)。“十一五”期間，國家將繼續(xù)實行生物燃料乙醇“定點生產(chǎn)，定向流通，市場開放，公平競爭”相關政策?？傮w思路是積極培育石油替代市場，促進產(chǎn)業(yè)發(fā)展；根據(jù)市場發(fā)育情況，擴大發(fā)展規(guī)模；確定合理布局，嚴格市場準入；依托主導力量，提高發(fā)展質量；穩(wěn)定政策支持，加強市場監(jiān)管?！笆晃濉逼陂g將是我國燃料乙醇發(fā)展的重要時期，據(jù)預測，“十一五”末國內乙醇汽油消費量占全國汽油消費量的比例將上升到50%以上。因此，福建省應抓住這個機遇，認真分析論證，盡早立項引進生產(chǎn)線，力爭使福建省燃料乙醇項目走在我國東南沿海前列。

3.生物柴油

福建省生物柴油生產(chǎn)發(fā)展較早，主要是民營企業(yè)生產(chǎn)，目前已形成產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。福建生物柴油三代技術都有不同程度的發(fā)展。目前第一代技術是以動植物廢油脂為原料加工提煉成生物柴油?，F(xiàn)已建成具有相當技術裝備水平規(guī)模的生物柴油企業(yè)11家（其中5萬t級生產(chǎn)能力3家、2萬t級3家、1萬t級6家），境外上市3家，形成年生產(chǎn)能力35萬t左右。第二代技術以木本油料林的油脂為原料加工提煉成生物柴油。在有關部門大力支持下，多家民營、外資企業(yè)與科研機構合作，小規(guī)模建立示范基地，繁育栽培優(yōu)良樹種，探索經(jīng)濟模式，取得了可喜的成果；第三代技術是以海洋藻類和纖維素為原料制取生物柴油，在福建師大、廈門大學開展試驗，也取得了階段性的研究成果。

由于我國一直沒有自己的生物柴油標準，造成民營企業(yè)生產(chǎn)的生物柴油無法進入官方銷售渠道，生物柴油的質量處于混亂狀態(tài)。雖然卓越企業(yè)起步早，發(fā)展較快，2006年在倫敦成功上市，但是缺乏共同承認的產(chǎn)品標準，生物柴油沒有通過官方系統(tǒng)銷售到中石油、中石化的銷售網(wǎng)絡中，一定程度上限制了生物柴油的發(fā)展。2007年1月國家標準化管理委員會頒布了首個生物柴油國家標準《柴油機燃料調和用生物柴油》，這意味著不久我省生物柴油將進入產(chǎn)業(yè)化大發(fā)展階段。

4.生物質發(fā)電

福建省生物質發(fā)電近年發(fā)展較快。我國首個雞糞發(fā)電廠――亞洲最大的雞糞發(fā)電廠，2007年在福建省光澤縣正式動工建設，該項目由福建圣農(nóng)公司和武漢凱迪發(fā)電控制公司共同投資，總投資4.8億元，分兩期進行：首期建設兩臺汽輪發(fā)電機組和循環(huán)硫化床鍋爐，投資2.8億元，年處理雞糞30萬t以上，于2008年10月建成發(fā)電，年發(fā)電量達1.68億kwh。該廠利用雞糞與谷殼混合物為原料，通過直接燃燒發(fā)電，整個項目建成后，可以滿足1.2億羽肉雞產(chǎn)生廢棄物的資源化處理需求，并為當?shù)剞r(nóng)民提供更多就業(yè)崗位。

垃圾焚燒發(fā)電方面，福建表現(xiàn)也較為突出。垃圾焚燒發(fā)電是利用焚燒垃圾的余熱發(fā)電，可減少排放垃圾體積85%～95%，避免土地資源浪費，垃圾焚燒產(chǎn)生煙氣中的有害氣體經(jīng)處理達標后排放，可避免垃圾填埋而產(chǎn)生的二次污染，從而達到城市生活垃圾的減量化、無害化、資源化。福建省是全國第一個對垃圾焚燒發(fā)電設施進行規(guī)劃的省份。自《福建省城市生活垃圾焚燒發(fā)電設施建設規(guī)劃》，2007～2010年已建設（包括擴建）20座垃圾焚燒發(fā)電廠，總規(guī)模為17400 t/d，近期內形成規(guī)模為13300t/d；2010年全省城市（含縣城）垃圾無害化處理率達到60%以上、設市城市垃圾無害化處理率達95%以上的目標。其中，焚燒發(fā)電處理量占全省生活垃圾無害化處理總量的78.9%。規(guī)劃順利實施后，福建省城市垃圾無害化處理水平將處于全國先進行列，福州、廈門、泉州三大中心城市的垃圾無害化處理水平在全國同類城市中也將處于前列。

二、生物質能源發(fā)展趨勢

中國良好的宏觀環(huán)境與能源政策逐漸形成，為生物質能產(chǎn)業(yè)提供了機會。2006 起開始正式實施《可再生能源法》。此后又相繼頒布了《可再生能源發(fā)展專項資金管理辦法》、《關于發(fā)展生物能源和生物化工財稅扶持政策的實施意見》、《全國農(nóng)村沼氣建設規(guī)劃》、《全國生物質能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》、《節(jié)能減排綜合性工作方案》、《可再生能源電價補貼和配額交易方案》等一系列的政策措施。這為生物質能的開發(fā)利用提供了良好的宏觀環(huán)境，通過建立這一系列有效的機制來推進生物質能又好又快的發(fā)展。

現(xiàn)代生物質能發(fā)展的方向是高效清潔利用，將生物質能轉化為優(yōu)質能源，包括電力、燃氣和液體燃料等。預計到2015年，我國生物質發(fā)電裝機容量達到720萬千瓦，生物質液體燃料達到700萬噸，沼氣年利用量達到240億立方米，生物質固體燃料達到120萬噸。2010年11月，國家質檢總局、國家標準委了生物柴油調和燃料（B5）標準名列，2010年12月26日，國家稅務總局宣布對利用廢棄的動物油和植物油為原料生產(chǎn)的純生物柴油免征消費稅。這表明，未來針對生物質產(chǎn)業(yè)的政策和標準將陸續(xù)出臺，相關產(chǎn)業(yè)政策缺失的問題將在“十二五”得以解決。

以非糧作物乙醇、纖維素乙醇和生物柴油等為代表的第二代生物燃料已成為許多國家開發(fā)生物燃料時的新寵。與第一代生物燃料相比，第二代生物燃料具有非常大的優(yōu)勢。首先，汽車發(fā)動機不需要改造就可以直接使用摻入了生物乙醇的汽油或柴油；其次，生產(chǎn)第二代生物乙醇的催化酶技術近兩年成本快速下降，大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)的可行性非常強；第三，秸稈等纖維素類農(nóng)業(yè)廢棄物大量存在，比如中國每年農(nóng)業(yè)大約產(chǎn)生7億噸秸稈，供給非常充足。而且從長期來看，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)廢棄物還可以用來生產(chǎn)生物高分子新材料。對于第二代生物燃料的關鍵技術是催化酶技術，酶是一種生物催化劑，可使生物化學反應在溫和的環(huán)境下進行得更加迅速、效率更高。新型酶制劑能將植物中的纖維素分解成可發(fā)酵糖，并進一步轉化為乙醇。就在幾年前，該技術的成本還比較高，這兩年來，隨著生物技術的不斷創(chuàng)新，其成本已經(jīng)下降數(shù)倍，從而使第二代生物燃料越來越具有競爭力。

福建省提出至2015年全省生物質發(fā)電裝機容量達40萬千瓦。生物質能發(fā)展最有前景的就是垃圾發(fā)電和農(nóng)林能源作物的利用。城市生活垃圾焚燒發(fā)電廠中遠期規(guī)劃：擴建9座焚燒發(fā)電廠，新增建設規(guī)模為4100？t/d。建設投資為12.7億元。

三、福建生物質能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中存在的問題

1. 對開發(fā)生物質能源戰(zhàn)略意義的認識不足。福建省擁有適合發(fā)展的生物質能源產(chǎn)業(yè)，特別是生物液體燃料中的燃料乙醇和生物柴油均有較成熟的技術和資源，但開發(fā)生物質能源對可持續(xù)發(fā)展的重要意義尚未引起全社會的重視。因為生物質能源在能源領域里所占的比重較小，有些人認為生物能源成本較高，近期替代常規(guī)能源的潛力有限，無足輕重，因此從政策支持、資金扶持、加快發(fā)展、檢查落實上都未引起足夠重視。

2. 福建省對生物質能源產(chǎn)業(yè)的投入較少。因為對生物質能源的認識不足，所以在生物質能源產(chǎn)業(yè)方面投入太少。生物質能源建設項目還沒有規(guī)范地納入各級財政預算和計劃，沒有為生物質能源建設項目建立如常規(guī)能源建設項目同等待遇的固定資金渠道。

3. 缺乏完整的激勵政策。生物質能源產(chǎn)業(yè)在發(fā)展初期是弱勢產(chǎn)業(yè)，投資高、技術含量高。在發(fā)展初期，政府支持和引導十分重要。政府應當把開發(fā)可再生能源技術作為一項減少常規(guī)能源消費量和改善環(huán)境的措施加以扶持，并采取稅收、補助、低息貸款和信貸擔保、建立風險基金、加速折舊、幫助開拓市場等一系列激勵政策.以扶持生物質能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

4. 尚未建立有效的技術支撐體系。作為一個新興產(chǎn)業(yè)，目前福建省的大部分相關企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模偏小，集約化程度低，原料來源困難，產(chǎn)品質量不穩(wěn)定，生產(chǎn)成本高。在不考慮常規(guī)能源對生態(tài)、環(huán)境造成負面影響的情況下，目前一部分生物質能源產(chǎn)品的成本較高，難以適應市場競爭的要求。另外，省內高校和研究機構缺乏這方面專門人才的培養(yǎng)體系，企業(yè)缺乏熟悉生產(chǎn)流程和工藝的技術人員和管理人員。

四、福建生物質能產(chǎn)業(yè)發(fā)展思路

福建省擁有發(fā)展生物質能源的優(yōu)勢和特色，在未來發(fā)展福建生物質能源的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化方面，應重視以下五點：

1. 加強生物質能源產(chǎn)業(yè)化技術的研發(fā)，發(fā)展具有福建特色的生物質能源產(chǎn)業(yè)。福建可設立一個生物質能源發(fā)展專項基金，重點資助生物質轉化為能源的關鍵技術。比如，生物質預處理，水解，催化熱解，氣化和合成氣催化轉化等。還要依托省內的一些主要高校和研究所，比如廈門大學、福州大學和福建農(nóng)林大學等進行生物質產(chǎn)業(yè)化技術的聯(lián)合攻關。注重自主創(chuàng)新、集成創(chuàng)新、技術開發(fā)和技術引進消化吸收在創(chuàng)新相結合。重點支持能源作物的品種選育、高效生產(chǎn)燃料乙醇、生物柴油以及生物基材料的成套生產(chǎn)技術，促進重點技術與產(chǎn)業(yè)的新突破。促進產(chǎn)學研的聯(lián)合，重點扶持合作關系清晰、合作實體明確、合作任務落實的產(chǎn)學研合作的示范工程，重點投資應用型或具有較大產(chǎn)業(yè)化潛力的研究項目。

2. 加強林業(yè)生物質能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展。目前，福建省在能源甘蔗、能源林草、燃料酒精和生物柴油方面已具有一定的優(yōu)勢。福建省多山的地理條件似乎更適合于發(fā)展林業(yè)生物質，可以重點在以上領域多投入，以擴大成果，強化優(yōu)勢。建議在品種選育、科研投入、企業(yè)培育、基地建設、技術開發(fā)等幾個重要環(huán)節(jié)，進行全面的規(guī)劃布局，投入相應的人力物力，以盡快形成林業(yè)生物質能源產(chǎn)業(yè)。

3. 解決好投入機制問題。生物質能源產(chǎn)業(yè)是個新興產(chǎn)業(yè)，技術和工藝的成熟需要一個過程，雛形期經(jīng)營成本相對較高，需要較大投入。因此，要注意解決投入機制問題。政府應充分利用政策資源，依靠市場機制，培育企業(yè)主體，營造投資渠道，鼓勵并支持民營資本進入生物質能源產(chǎn)業(yè)領域。充分利用市場機制。發(fā)揮國家投資引導作用，鼓勵企業(yè)和社會投資，培育具有較強自主創(chuàng)新、技術開發(fā)能力和市場競爭力的生物能源企業(yè)。

4. 積極建設一批沼氣發(fā)電廠、垃圾焚燒發(fā)電廠、農(nóng)林生物質發(fā)電廠等。充分利用荒山、鹽堿地積極規(guī)劃能源植物的規(guī)?；N植，擴大生物質液體燃料的原料來源，發(fā)展非糧食生物質液體燃料規(guī)?；庸I(yè)；支持以餐飲業(yè)廢油、油榨廠油渣、油料作物為原料的生物柴油規(guī)?；a(chǎn)，開發(fā)替代油源制造生物柴油新技術；鼓勵研發(fā)新型催化劑及高效生物轉化酶，提高生物質液體燃料制備轉化率。

參考資料：

[1]劉葉志：福建新能源產(chǎn)業(yè)布局的戰(zhàn)略構想《發(fā)展研究》2010年12

[2]林孟濤：加快發(fā)展福建省新能源產(chǎn)業(yè)的對策研究《東南學術》2012 年第3 期

[3]劉運權 王奪 ：福建生物質能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展思路與對策《能源與環(huán)境》2011年4期

[4]官巧燕：福建生物質能利用與城市可持續(xù)發(fā)展《綠色中國》2011年1月5日

篇4

[關鍵詞]:鍋爐,污染,生物質燃料,環(huán)保

一、引言

我國能源生產(chǎn)結構中煤炭比例始終在67%及以上,煤炭是我國能源的主體。目前,我國已探明煤炭可采儲量約1145億噸,年消耗燃煤12億～15億噸,其中大多數(shù)直接作為燃料被消耗掉,以煤炭為主的中國能源結構可開采煤炭儲量約能使用150年。另外,以煤為主的能源結構直接導致能源活動對環(huán)境質量和公眾健康造成了極大危害。

二、生物質固體成型燃料簡介

生物質固體成型燃料(簡稱生物質燃料,俗稱秸稈煤)是利用新技術及專用設備將農(nóng)作物秸稈、木屑、鋸末、花生殼、玉米芯、稻草、稻殼、麥秸麥糠、樹枝葉、干草等壓縮碳化成型的現(xiàn)代化清潔燃料(目前國內外常用的生物質成型工藝流程如圖1),無任何添加劑和粘結劑。既可以解決農(nóng)村的基本生活能源,也可以直接用于城市傳統(tǒng)的燃煤鍋爐設備上,可代替?zhèn)鹘y(tǒng)的煤碳。其直徑一般為6cm～8cm,長度為其直徑的4～5倍,破碎率小于2.0%,干基含水量小于15%,灰分含量小于1.5%,硫和氯含量一般均小于0.07%,氮含量小于0.5%。在河南省,生物質燃料是政府重點扶持的新農(nóng)村建設項目之一。

三、生物質燃料燃燒技術

根據(jù)試驗研究及測試資料,生物質燃料燃燒特性為:生物質揮發(fā)物的燃燒效率比炭化物質快。燃燒著火前為吸熱反應;到著火溫度以后,生成氣相燃燒火焰和固相表面燃燒的光輝火焰,為放熱反應。具體的燃燒性能見表1。

生物質燃料專用鍋爐燃燒原理如下:

①生物質燃料從上料機均勻進入高溫裂解燃燒室,著火后,燃料中的揮發(fā)份快速析出,火焰向內燃燒,在氣(固)相燃燒室內迅速形成高溫區(qū),為連續(xù)穩(wěn)定著火創(chuàng)造了條件;

②高溫裂解燃燒室內的燃料在高溫缺氧的條件下不斷地快速分解為可燃氣體,并送往氣相燃燒室內進行氣相燃燒;

③在氣相燃燒的同時,90%以上揮發(fā)份被裂解為炙熱燃料,由輸送系統(tǒng)輸送到固相燃燒室內進行固相燃燒,完全燃燒后的灰渣排往渣池或灰坑;

④在輸送過程中,小顆粒燃料和未燃盡的微粒在風動的作用下于氣(固)相燃燒室內燃燒;

⑤從多個配氧處可按比例自動調配、補充所需量的氧氣,為爐膛出口的燃燒助燃,完全燃燒后的高溫煙氣通往鍋爐受熱面被吸收后,再經(jīng)除塵后排往大氣。

生物質燃料燃燒的特點為:

①可迅速形成高溫區(qū),穩(wěn)定地維持層燃、氣化燃燒及懸浮燃燒狀態(tài),煙氣在高溫爐膛內停留時間長,經(jīng)多次配氧,燃燒充分,燃料利用率高,可從根本上解決冒黑煙的難題。

②與之配套的鍋爐,煙塵排放原始濃度低,可不用煙囪。

③燃料燃燒連續(xù),工況穩(wěn)定,不受添加燃料和捅火的影響,可保證出力。

④自動化程度高,勞動強度低,操作簡單、方便,無需繁雜的操作程序。

⑤燃料適用性廣,不結渣,完全解決了生物質燃料的易結渣問題。

⑥由于采用了氣固相分相燃燒技術,還具有如下優(yōu)點:

a從高溫裂解燃燒室送入了氣相燃燒室的揮發(fā)份大多是碳氫化合物,適合低過氧或欠氧燃燒,可達無黑煙燃燒及完全燃燒,可有效地抑制“熱力――NO”的產(chǎn)生。

b在高溫裂解過程中,處于缺氧狀態(tài),此過程可有效地制止燃料中氮轉化為有毒的氮氧化物。

四、環(huán)境影響分析

生物質燃料燃燒污染物排放主要為少量的大氣污染物及可綜合利用的固體廢棄物。

(1)大氣污染物

生物質燃料纖維素含量高,為70%左右;硫含量大大低于煤;燃料密度大,便于貯存和運輸;產(chǎn)品形狀規(guī)格多,利用范圍廣;熱值與中質煤相當,燃燒速度比煤快11%以上,燃燒充分、黑煙少、灰分低、環(huán)保衛(wèi)生;另在采取配套的脫硫除塵裝置后,大氣污染物排放種類少、濃度低。根據(jù)河南德潤鍋爐有限公司對生物質固體成型燃料專用鍋爐的研究:生物質燃料燃燒后可實現(xiàn)CO2零排放,NOx微量排放,SO2排放量低于33.6mg/m3,煙塵排放量低于46mg/m3。新建使用生物質燃料鍋爐大氣污染物排放控制指標執(zhí)行《鍋爐大氣污染物排放標準》(GB13271-2001)中燃氣鍋爐的排放標準。查閱該標準可知,燃氣鍋爐排放標準為:SO2≤100mg/m3、煙塵≤100mg/m3。生物質燃料鍋爐燃燒后大氣污染物排放濃度遠低于國家標準。

(2)固體廢棄物

生物質燃料鍋爐燃燒固體廢棄物主要為燃燒后的灰分,可以回收做鉀肥,資源綜合利用。

五、環(huán)境效益分析

生物質燃料的環(huán)境效益主要體現(xiàn)在以下幾方面:

(1)生物質燃料代替煤等常規(guī)能源,能減少大氣污染物的排放量,有效改善城鄉(xiāng)空氣環(huán)境質量。生物質燃料中硫的含量不到煤炭的1/10,其替代煤燃燒能有效地減少大氣中二氧化硫的排放量;由于生物質在燃燒過程中排出的CO2與其生長過程中光合作用中所吸收的一樣多,所以從循環(huán)利用的角度看,生物質燃燒對空氣的CO2的凈排放為零。煤炭與生物質固體燃料的污染物燃燒排放比較見表2。

(2)燃燒后的固體廢物可綜合利用

灰分可以回收做鉀肥,實現(xiàn)“秸稈――燃料――肥料”的有效循環(huán)。

(3)合理處理廢棄的農(nóng)作物,降低對環(huán)境的影響

僅秸稈而言,我國每年農(nóng)作物秸稈產(chǎn)重約為7.06億千噸,河南省每年達7000萬千噸,占全國的1/10。若秸稈等廢棄的農(nóng)作物自然腐爛,將產(chǎn)生大量的甲烷,通常認為甲烷氣體的溫室效應是二氧化碳的21倍。將廢棄的農(nóng)作物做成燃料,既變廢為寶,節(jié)約資源,又可減排溫室氣體,保護環(huán)境。

六、結論

生物質燃料利用廢棄的農(nóng)作物作為原料,可實現(xiàn)就地取材、就地生產(chǎn),降低了農(nóng)業(yè)廢棄物運輸成本與運輸過程中的污染,其產(chǎn)品具有節(jié)能、環(huán)保、保護不可再生資源等特點。生物質燃料生產(chǎn)的工藝、方法符合我國目前建設節(jié)約型社會要求和可持續(xù)發(fā)展的國策,具有突出的社會效益、經(jīng)濟效益和環(huán)境效益,有很好的實用性和推廣價值,對緩解我國能源緊張和環(huán)境污染具有重大意義,有著廣泛的市場前景和應用空間。

參考文獻:

[1]洪成梅 徐士洪 魏良國 利用農(nóng)作物秸稈生產(chǎn)生物質“顆粒”燃料 污染防治技術,2007

[2]江淑琴 生物質燃料的燃燒與熱解特性[J] 太陽能學報,1995

篇5

【關鍵詞】酶技術，乙醇產(chǎn)業(yè)化

【中圖分類號】S5

【文獻標識碼】A

【文章編號】1672-5158（2012）12-0418-01

一、農(nóng)作物秸稈制燃料乙醇的需求分析

能源是人類賴以生存和發(fā)展的重要基礎，隨著世界不可再生能源的枯竭，加快開發(fā)利用以生物燃料為代表的可再生綠色環(huán)保生物質能源，已成為人類社會可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略選擇和發(fā)展方向。

生物質能作為第四大能源，在可再生能源中占重要地位。開發(fā)生物質能源即可以補充常規(guī)能源的短缺，也具有重大的環(huán)境效益。

燃料乙醇和生物柴油是目前世界上應用最為廣泛的兩種生物燃料。繼美國和巴西之后，中國已經(jīng)成為全球第三大燃料乙醇生產(chǎn)國。但是，糧食安全問題限制著我國燃料乙醇產(chǎn)量的增加。

乙醇燃料技術是利用生物技術（包括酶技術）把生物質轉化為乙醇液體燃料的過程。目前，乙醇生產(chǎn)過程中主要以淀（主要是玉米）和糖蜜原料為主，但其因為伴隨糧食主要是玉米的價格連年上漲存在生產(chǎn)成本走高，生產(chǎn)企業(yè)面臨持續(xù)虧損的問題。“十一五”期間，我國的燃料乙醇生產(chǎn)，利用玉米新糧在生產(chǎn)原料里的比冽已經(jīng)上升到了80-90%左右，若進一步發(fā)展會造成“與人爭糧”、“與糧爭地”的問題。

為了能夠提高我國在新的資源競爭領域內的優(yōu)勢，盡快實現(xiàn)非糧燃料乙醇產(chǎn)業(yè)化已勢在必行。結合我國資源匱乏的國情，在國內發(fā)展非糧燃料乙醇更加具有現(xiàn)實意義。因此，我國政府和企業(yè)迫切需要開發(fā)和建設玉米秸稈、木薯和甘蔗渣等非糧乙醇燃料產(chǎn)業(yè)?！笆晃濉蹦┢?，乙醇汽油已經(jīng)占我國汽油消費量的70%，形成以“非糧”原料為主、以技術進步為動力、經(jīng)濟效益為中心、緩解能源供應緊張壓力和保護環(huán)境為目的的生物液體燃料產(chǎn)業(yè)鏈是當務之急。

據(jù)國家權威部門統(tǒng)計預測，到2020年，我國將生產(chǎn)生物乙醇（含下游產(chǎn)品）2300萬噸、而我國實際晴況定位的重點產(chǎn)品按重要性依次為：燃料乙醇、成型燃料、工業(yè)沼氣、生物塑料和生物柴油。

據(jù)測算國家統(tǒng)計部門測算，“十一五”期間，我國農(nóng)作物播種面積約1億公頃，每年僅農(nóng)作物秸稈有7億噸，其中2億噸被作為農(nóng)村燃料消耗。若將其余5億噸用來生產(chǎn)乙醇，可產(chǎn)7000萬噸乙醇。再加上木材、制糖、造紙工業(yè)下腳料和城市廢纖維垃圾，總計可得乙醇8500萬噸，比全國汽油消耗總量還要多，生物質可再生能源開發(fā)利用空間巨大。

以秸稈為原料生產(chǎn)乙醇的成本低于用糧食發(fā)酵，原料來源廣泛.秸稈發(fā)酵生產(chǎn)乙醇可有效解決原有的以糧食為原料的乙醇生產(chǎn)中遇到的價格和資源瓶頸問題。

二、遼寧農(nóng)作物秸稈資源的現(xiàn)狀分析

遼寧是個農(nóng)業(yè)大省，秸稈類農(nóng)作物種植面積廣泛，較多。作為可再生資源用來生產(chǎn)生物質燃料乙醇的秸稈量大質優(yōu)，非常適宜推廣，燃料乙醇作為汽車燃料生產(chǎn)行業(yè)適用地區(qū)廣泛，產(chǎn)業(yè)鏈長，無任何污染，有利于保護環(huán)境，有益于農(nóng)民增收致富，調整能源消費結構，增加非化石能源比重。促進可循環(huán)經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展。

2011年遼寧省糧食作物播種面積為4754.7萬畝。其中，玉米3163.2萬畝，水稻964.7萬畝，保守估計玉米平均畝產(chǎn)1000斤，水稻平均畝產(chǎn)800斤，全省當年所收獲的秸稈產(chǎn)量達3000萬噸以上。

遼寧省作為農(nóng)業(yè)大省之一，長期以來作為主要農(nóng)村生活能源的農(nóng)作物秸稈已成為占用一定的農(nóng)田面積，常年堆積的廢棄物，而被就地焚燒，尤其是在省內的主要糧食產(chǎn)區(qū)，焚燒秸稈成為普遍現(xiàn)象。不僅浪費了大量的資源，而且嚴重污染了大氣環(huán)境，制約了農(nóng)村經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展。因此在我省發(fā)展農(nóng)作物秸稈原料生產(chǎn)乙醇就顯得尤為重要。

直觀來看，發(fā)展秸稈原料生產(chǎn)乙醇產(chǎn)業(yè)的有著顯著的經(jīng)濟意義和社會意義。首先，秸稈原料資源是一種可再生資源，能夠獲得持續(xù)的供給安全保證。其次，以秸稈生產(chǎn)燃料乙醇可減少食物和飼料生產(chǎn)對土地的需求的長期矛盾，徹底解決“與人爭糧”、“與糧爭地”的問題。再次，以生產(chǎn)秸稈原料乙醇等生物制燃料時所造成的二氧化碳氣體排放較少，對環(huán)境影響更小，是國際發(fā)展的先進趨勢，并逐漸成為全球碳交易的內容。同時，秸稈為原料生產(chǎn)乙醇也是當前遼寧調整產(chǎn)業(yè)結構，發(fā)展新興產(chǎn)業(yè)的一個方向；為營造新興經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)鏈，發(fā)展地方產(chǎn)業(yè)豐厚度提供的機遇。并且，秸稈類農(nóng)產(chǎn)品的深度加工和應用也為省內當?shù)剞r(nóng)村人口提供就業(yè)機會。

三、遼寧農(nóng)作物秸稈制燃料乙醇的經(jīng)濟價值分析

目前，我國以糧食為原料生產(chǎn)燃料乙醇的成本約為6000元左右/噸，國內試驗性生產(chǎn)的秸稈制燃料乙醇約為7000元以上/噸，相比之下秸稈制燃料乙醇由于工藝、科研攻關的能力限制，距離產(chǎn)業(yè)化仍有較大差距。

依據(jù)國外公開報道，2007年加拿大Logen公司利用酶加工麥稈，從一頓原料可生產(chǎn)約300升乙醇。該公司的工業(yè)化生物乙醇燃料加工裝置，乙醇生產(chǎn)成本約合430美元/噸。

以此對比分析，若秸稈按每千克0.12元征收，乙醇燃料的秸稈原料價格可按照150-200元/噸估算。如采用加拿大Iogen公司的技術，每噸秸稈可生產(chǎn)300升乙醇，推算的每噸乙醇產(chǎn)品的原料成本為600-800元。與我國目前的糧食乙醇燃料生產(chǎn)工藝相比，每噸產(chǎn)品的原料成本要低2500元以上。2011年，國內90#汽油的平均零售價格為8000元/噸左右，而以Iogen公司在加拿大的每噸燃料乙醇生產(chǎn)成本折合成人民幣為3650元左右；如果在中國生產(chǎn)，各方面的成本將會更低。加上國家對秸稈制燃料乙醇的優(yōu)惠政策，該項目經(jīng)濟效益將十分可觀。

綜上所述，秸稈制燃料乙醇生產(chǎn)技術在國際上完全成熟，正處于產(chǎn)業(yè)轉化階段。隨著關鍵技術不斷突破與完善，秸稈制燃料乙醇生產(chǎn)成本有顯著的下降空間為未來的發(fā)展提供了重要的實踐平臺和技術支撐，并將進一步推動秸稈制燃料乙醇產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

目前，我國的“十二五”規(guī)劃把能源產(chǎn)業(yè)結構轉型和升級列入的重要地位，積極發(fā)展替代可再生能源，將有利于我國實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟可持續(xù)化發(fā)展戰(zhàn)略的目標。

篇6

木薯是世界三大薯類（馬鈴薯、番薯和木薯）之一，原產(chǎn)美洲，如今經(jīng)過改良已經(jīng)在我國廣泛種植，其中最大的種植基地在廣西和海南。之所以選擇木薯生產(chǎn)生物質乙醇燃料的理由，一是木薯種植無局限性，如荒廢山地、經(jīng)濟林的空隙間均可種植；二是用木薯替代玉米、小麥（以前用于生產(chǎn)生物質燃料的原材料），減少糧食的消耗，有效緩解糧食危機。

供需不平衡是主因。利潤不菲是看點

市場供需不平衡。2010年之前，木薯在國內主要用途有兩個，一是化工、食品企業(yè)專用的淀粉，比如可廣泛用于“珍珠奶茶”等各類食品的制作中；二作為藥材使用。目前全國年產(chǎn)木薯不到1500萬噸，95%用于制作各類淀粉，其余用于食品加工、藥材和其他領域。

據(jù)浙江省環(huán)保廳相關負責人介紹，目前國內木薯供給量僅能滿足現(xiàn)有兩個用途，如果被廣泛用于生產(chǎn)生物質燃料，缺口巨大。一個年產(chǎn)30萬噸的生物質燃料工程，每年至少需要90-100萬噸木薯。而2010年全國已經(jīng)建成了七個規(guī)模在年產(chǎn)30萬噸左右的生物質燃料工程，且2013年之前全國要建立30個同等規(guī)模的生產(chǎn)站。據(jù)此推斷未來每年市場缺口至少有600萬噸。

種植利潤不菲。據(jù)了解，種植100畝木薯，除去成本每年毛利約10-30萬元不等，年毛利約比種植紫皮馬鈴薯（經(jīng)濟價值極高的特種蔬菜）高出30%。

種植100畝木薯，至少投資40萬元（包括買種、租地、流動資金、人工費用等），其中每畝地種植綜合成本約700-900元/年，流動資金約30萬元。木薯成熟期約8個月。目前品種較好的木薯，平均畝產(chǎn)量約3-4噸。

按照去年木薯的平均收購價（約1.2元，千克）計算，投資者約可年獲毛利25-40萬元不等。即使趕上歷史最低收購價0.8元/千克，投資者每年約有10萬元毛利。

據(jù)中國木薯淀粉交易市場（國內最大）介紹，木薯價格已經(jīng)連續(xù)三年都呈上漲趨勢，加上全國多個生物質燃料工程上馬和國內化工使用的木薯淀粉需求量增大，導致現(xiàn)有價格的木薯都供不應求，因此未來三五年內價格下跌可能性不大。

地方政策鼓勵。因為木薯種植普遍選擇荒地種植，又能給種植戶帶來一定的經(jīng)濟效益，因此一些地方（如海南、河南、湖南等?。┏雠_相關的鼓勵政策，如免稅等。據(jù)了解，目前鼓勵力度最大的是廣西，種植木薯可獲一定額度的財政補貼。

種植門檻不高。據(jù)廣西木薯研究所介紹，目前國內木薯種植技術十分成熟，其適應在國內除東北地區(qū)以外，大多數(shù)地區(qū)種植，特別是干旱的山地。另外，木薯適應性極強，耐旱耐瘠，不需要投資者太多的呵護。只要能種植土豆，就能種植木薯。

具有價格優(yōu)勢。據(jù)廣西木薯研究所介紹，受運輸、關稅等因素影響，進口木薯的采購價約是2.3元/千克，約比國內平均收購價高出1倍。因此國內木薯具有很強的價格優(yōu)勢。

投資提示

篇7

【關鍵詞】生物質成型燃料鍋爐設計；雙層爐排；動態(tài)評價；技術經(jīng)濟

鍋爐設計是我國工業(yè)生產(chǎn)中所涉及到的一個重要方面，必須要采取切實有效的方式來進行設計，最大限度的避免鍋爐的排放過大，容易對環(huán)境造成重大的污染的弊端。而雙層爐排生物質成型燃料鍋爐在進行設計的過程中，更是要注重這方面的問題。下文主要針對雙層爐排生物質成型燃料鍋爐設計與研究進行了全面詳細的探討。

1、雙層爐排的設計依據(jù)

我國在生物質成型燃料燃燒上所進行的相關理論研究起步較晚，其中所涉及到的研究課題也沒有發(fā)達國家深入，但是仍然能夠明顯的發(fā)現(xiàn)，這一方面是能夠切實有效的解決生物質高效、干凈利用的重要課題。就目前來說，如果沒有徹底了解生物質成型燃燒理論，那么就必須要把以往傳統(tǒng)的燃燒鍋爐進行相應的改造，但即便是這樣，其爐膛自身的容積、形狀、過剩空氣等各個方面在這一過程中所體現(xiàn)出來的成型燃燒都是完全不匹配的，在這種情況之下，直接導致了鍋爐自身所具有的熱效率、燃燒率無法充分的滿足要求，并且鍋爐所存在的污染排放超標等方面的問題也在這一過程中體現(xiàn)出了較為嚴重的狀況。所以，必須要使用生物質成型燃燒理論來針對專用鍋爐進行全面深入的研究，這是當前鍋爐中所涉及到的一個重要問題。

1.1燃燒特性

以稻草，玉米稈，高粱稈，木屑為例子，對比它們的工業(yè)分析、元素分析、以及發(fā)熱量的數(shù)值，我們可以得出結論：生物質成型燃料的揮發(fā)分遠遠高于煤，含碳量和灰分也比煤小很多，熱值比煤要小。

（1）原生物質燃燒特性，原生物質尤其是秸稈類的生物質密度較小，體積大，揮發(fā)分在60%～70%之間，易燃。熱分解時的溫度低，一般來說，350C就能釋放80%的揮發(fā)分，燃燒速度很快。需氧量也遠大于外界擴散所提供的氧量，導致供養(yǎng)不足，從而形成CO等的有害物質。

（2）生物質成型燃料特性，生物質成型燃料自身所具有的密度要遠遠大于以往的原生物質，這主要是由于其自身是經(jīng)過高壓處理之后才徹底成型的，并且呈現(xiàn)出塊狀物體，其結構、組織所具有的各方面特性，直接使得揮發(fā)熱量、傳熱的速度大幅度的降低，并且火溫也在這一過程中持續(xù)不斷的升高，性能較差，但是依然比煤的性能更加優(yōu)秀。燃燒開始的時候揮發(fā)分是慢速分解的，在動力區(qū)燃燒，速度也中等，逐漸過度到擴散區(qū)和過渡區(qū)。

1.2設計生物質成型燃料鍋爐的主要要求

結構布置，采用了雙層爐排的設計結構，也就是手燒爐排，并且在一定高度加上一道水冷卻的鋼管式爐排。其組成包括了：上爐門、中爐門、下爐門、上爐排、下爐排、輻射受熱面、風室、燃燼室、爐膛、爐墻、對流受熱面、排氣管、煙道和煙囪等。

上爐門是保持的常開設計，這一門的本身所起到的主要作用便是用作燃料的投放以及空氣的進入。中爐門能夠對下爐所排放上來的燃料進行燃燒，同時對于燃燒的殘渣進行清理。通常情況下，都僅僅只是使用在清理以及點火操作砂鍋。下爐門在實際操作的過程中，一般都是作為排灰操作，僅僅只對其供應少量的空氣到其中，只需要在鍋爐運行的過程中輕微打開即可，在進行檢查的過程中，主要是依據(jù)下爐燃燒的具體狀況來作為是否打開的一個依據(jù)。在上爐以上的位置，都是作為風室來進行使用，而上下爐排之間則是作為爐膛來進行使用。在鍋爐的墻上必須要設置相應的排煙口，煙口位置不能夠過高，否則極有可能會導致煙氣出現(xiàn)短路的可能性。但是其煙口本身的位置也不能過低，否則在下爐排的灰渣厚度無法達到要求的情況下，就可能會導致鍋爐燃燒出現(xiàn)一定程度的問題。在進行設計的過程中，務必遵循相應的原理來進行，也就是讓一定粒徑的生物質燃料能夠進入到上爐門中進行燃燒，而上爐排在這一過程中所存在的生物質屑以及灰渣都能夠下爐排繼續(xù)進行燃燒。

2、對雙層爐排生物質成型燃料鍋爐的前景分析

生產(chǎn)、利用這兩個方面從本質上來說，就是一個將生產(chǎn)目的、手段都投入大量的資金和人力進行深入研究的重要過程中，在這整個過程之中，所涉及到的不僅僅知識一個經(jīng)濟過程，同樣也是經(jīng)濟和技術進行完美結合的一個過程。只有其中所涉及到的經(jīng)濟因素和技術因素能夠在這一過程中進行切實有效的協(xié)調，才能夠為該技術的發(fā)展和推廣提供保障。

2.1技術分析

雙層爐排生物質成型燃料鍋爐設計的熱負荷是87千瓦，熱水溫度95攝氏度，進水的溫度是20攝氏度，熱效率也能高達70%，其排煙溫度200攝氏度。它在技術的性能上十分占優(yōu)勢，有很高的熱效率和燃燒效率，也減少了有害氣體和煙塵的排放量，符合我國的標準，對環(huán)境帶來的損害小，所以可以考慮廣泛應用于各種活動生產(chǎn)中來。

2.2經(jīng)濟分析

從經(jīng)濟效益方面來說，由于雙層爐排生物質成型燃燒鍋爐在實際使用過程中所展現(xiàn)出來的燃燒效率極高，這使得燃料能夠在這其中最大限度的進行燃燒，其中所存在的熱量損失也較小，減少了燃料費用的使用。和燃煤鍋爐相比較而言，這一鍋爐燃燒形式更加的經(jīng)濟、適用。除此之外，在成本費用中，還包括了固定資產(chǎn)的投入部分以及運行成本。而在固定資產(chǎn)投入的費用之中，則是直接包含了設備以及建設費這兩項，例如鍋爐成本為一萬元，那么土建費以及安裝費這兩個部分就是五千元，并且在運行費用之中還會包含大量的人工費、原料費、電費、維修費，這其中所存在的主要優(yōu)點就在于人工費的節(jié)省。如果說成型技術以及設備能夠進行持續(xù)不斷的深入研究，那么就還可以在以往的基礎之上來進行成本降低，所以，該方式是完全可取的，能夠良好的適應當前經(jīng)濟發(fā)展需求。

3、結語

綜上所述，雙層爐排鍋爐是現(xiàn)代鍋爐設計中一個極其重要的進步，這一類型的鍋爐能夠極大的提高生產(chǎn)效率，并且切實有效的減少了污染物的排放，鍋爐的各個方面也充分的達到了工質參數(shù)所嚴格要求的指數(shù)，并且在當前燃料市場價格不斷上揚的情況下，相關的研究人員還應當針對這一方面進行持續(xù)不斷的研究，這能夠促使雙層爐排鍋爐在現(xiàn)代工業(yè)中的占有率獲得進一部的提升。

參考文獻

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作者簡介

篇8

2009年3月底，發(fā)改委宣布將汽、柴油價格每噸分別提高290元和180元。這是自今年1月15日成品油定價機制改革以來，根據(jù)“原油成本定價法”實施的首次油價調整。對此，國家發(fā)改委給出的解釋是：油價調整鑒于近期國際油價持續(xù)上漲。

盡管金融危機爆發(fā)以后，全球原油價格不斷下跌，但是石化能源消耗的不可持續(xù)性是不可能改變的，人們早就把眼光投向了生物質能源領域。生物質能源是地球上最普遍的一種可再生能源，它是通過植物光合作用，將太陽能以化學能的形式貯存在生物體內的一種能量形式，被稱為綠色能源。但是如果用玉米、高粱等糧食來制作乙醇等生物質能源，將威脅全球的糧食安全。因此，對于生物質能源的原料，人們的目光一直集中在傳統(tǒng)的陳化糧、木質素、動物油脂等領域，然而對于生物質能源的重要來源、開發(fā)前景同樣廣闊、屬水生植物的藻類卻認識不足。

作為一種重要的可再生資源，藻類具有分布廣泛、生物量大、光合作用效率高、環(huán)境適應能力強、生長周期短、產(chǎn)量高等突出特點。而藻類中的微藻，更是遍布全球的浮游植物，它在海洋、淡水湖泊等水域或是潮濕的土壤、樹干處，在任何有光照且潮濕的地方都能生存。而每年由微藻光合作用固定的二氧化碳，竟達全球二氧化碳固定量的40％以上。微型藻生物技術的開發(fā)，將為我國提供新的能源途徑。

陽光和水的結晶

微藻，其細胞中含有獨特的初級或次級代謝產(chǎn)物，化學成分復雜，太陽能轉化效率可達到3.5％，因而作為能源原料的潛力十分巨大。從微藻中得到的脂肪酸可轉化成脂肪酸甲酯，即生物柴油。與柴油相比，生物柴油除了具有較好的燃料性能、性能和安全性能以外，還具有有害氣體排放低的環(huán)保特性。在沸石催化劑的作用下，微藻通過熱化學轉化可以生產(chǎn)出汽油型燃料；生長在海水中的綠藻，能積累大量游離的甘油以平衡環(huán)境中的鹽濃度，其甘油的含量可占自身干重的85％。

山東省科技廳副廳長、青島國家海洋科學中心主任李乃勝說，通過微型藻類生產(chǎn)能源有很多優(yōu)勢一一微藻幾乎能適應各種生長環(huán)境，不管是海水、淡水、室內、室外，還是一些荒蕪的灘涂鹽堿地、廢棄的沼澤、魚塘、鹽池等都可以實現(xiàn)種植；微藻產(chǎn)量非常高，一般陸地能源植物一年只能收獲一到兩季，而微藻幾天就可收獲一代，而且不因收獲而破壞生態(tài)系統(tǒng)，就單位面積產(chǎn)量來說比玉米高幾十倍；不占用可耕地，藻類可以種植在海洋或露天的池塘，因而可利用不同類型的水土資源，具有不與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)爭地的優(yōu)勢；產(chǎn)油率極高，微藻含有很高的脂類(20％～70％)、可溶性多糖等，1公頃土地的年油脂產(chǎn)量是油菜籽的80倍；微藻加工工藝相對簡單，微藻沒有葉、莖、根，不產(chǎn)生無用生物量，易于被粉碎和干燥，預處理成本比較低微；微藻熱解所得生物質燃油熱值高，平均高達33MJ／kg(兆焦爾／千克)，是木材或農(nóng)作物秸稈的1.6倍，最后，有利于環(huán)境保護，藻類植物能捕獲空氣中的二氧化碳，有助于控制溫室氣體排放。

微藻種植可與二氧化碳這樣的溫室氣體地處理和減排相結合，據(jù)統(tǒng)計，占地1平方公里的養(yǎng)藻場可年處理5萬噸二氧化碳，而且微藻不含硫，燃燒時不排放有毒有害氣體，整個產(chǎn)油過程非常清潔。

據(jù)估算，我國鹽堿地面積達1.5億畝，假如用14％的鹽堿地培養(yǎng)種植微藻，在技術成熟的條件下，生產(chǎn)的柴油量可滿足全國50％的用油需求。

此外，太湖區(qū)域藍藻的大面積爆發(fā)，也使科研人員開始思考藍藻的治理和利用問題，而將藻類轉化成燃料油或許是太湖藍藻變害為寶的良方。但要使這種“變化”成為經(jīng)濟可行的能源生產(chǎn)方式，還有很多問題要解決。譬如，藻細胞的收獲、藻細胞中水分的脫除、灰分的降低等。

高成本的門檻

我國的內海域按自然疆界可達473萬平方公里，向外海延伸至國際公共海域，面積更為廣大?？梢哉f，以微藻生產(chǎn)生物質能源，蘊含著海量的潛能。既然如此，為什么目前科研人員沒有大規(guī)模地用藻類來生產(chǎn)生物質能源呢?

中國科學院水生生物所徐旭東研究員認為，高成本是目前的主要障礙。因為利用高等植物和微藻生產(chǎn)生物質能源，其能量都來自于太陽光。地球上單位面積、單位時間內接受到的太陽光能是在限定范圍內的，要生產(chǎn)大量的生物燃料，必須依賴于大規(guī)模的植物或微藻生產(chǎn)面積。此外還要把這些微藻從廣大面積上收集起來，再進行工業(yè)加工。因此，生產(chǎn)、收集和運輸所耗費的能量與其可產(chǎn)出的能量之間的比例，是決定生物能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關鍵。也就是說，微藻只有在單位面積上高密度產(chǎn)出，才是相對于其他高等植物產(chǎn)油的優(yōu)勢關鍵所在。

但以目前的技術水平，微藻培養(yǎng)也存在單位面積生產(chǎn)能耗大、投入成本高的問題，因此，要使微藻生物柴油成為真正的替代能源，降低微藻的生產(chǎn)能耗和成本至關重要。

徐旭東說，微藻的大規(guī)模培養(yǎng)主要有開放池和密閉反應器兩類方式。開放池培養(yǎng)成本相對較低，但是藻類生長所達到的細胞密度較低，某些情況下容易被當?shù)仄渌⒃迩秩?，水蒸發(fā)量大；密閉培養(yǎng)可達到較高的藻細胞密度，不易被雜藻侵染，水蒸發(fā)量小，但反應器造價和運轉成本較高。因此，前途是需要發(fā)展出集二者優(yōu)點，而回避各自缺點的新型培養(yǎng)方式。此外，微藻培養(yǎng)液中細胞只占很小一部分，絕大部分是水，還需要發(fā)展出低能耗的收集細胞，并循環(huán)使用培養(yǎng)液的技術。

盡管利用微藻生產(chǎn)生物質能源困難重重，但是我國科學家在此研究領域還是取得了重大突破。新奧集團副總裁、首席科學家甘中學說，新奧集團的微藻生物能源技術完全模擬生態(tài)環(huán)境運作――利用微藻的光合作用，讓微藻在生長中吸收煤化工生產(chǎn)中排放的工業(yè)廢氣，再從培育出的微藻中提煉生物柴油以及其他高附加值產(chǎn)品。

微藻是一種單細胞高生長率的生物，每4小時可繁殖一代。甘中學說，“我們不但結合了微藻轉基因工程改造、高通量篩選等技術，獲取生長速度快、油脂含量高、適合工業(yè)生產(chǎn)的優(yōu)良藻種；而且采用高密度立體養(yǎng)殖技術和高效低成本光生物反應器技術，提高光利用效率及二氧化碳吸收效率；還運用含氮、磷較高的工業(yè)廢水回收技術和工業(yè)廢熱利用技術，提高養(yǎng)殖效率，降低養(yǎng)殖成本，實現(xiàn)微藻生物能源的產(chǎn)業(yè)化?！贝送?，微藻生物能源技術還將結合非燃燒催化氣化技術、地下氣化采煤技術、低成本制氫技術、甲烷化和發(fā)電技術等，實現(xiàn)煤基能源生產(chǎn)的“零”排放和“系統(tǒng)能效”最大化。

據(jù)悉，新奧集團目前已經(jīng)完成實驗室和中試規(guī)模的工藝技術路線，完成了研發(fā)中心試驗平臺建設與中試示范化工程。在此基礎之上，新奧集團將于2012至2013年實現(xiàn)微藻生物能源的產(chǎn)業(yè)化和盈利，形成可復制的產(chǎn)業(yè)化單元技術，實現(xiàn)生物能源產(chǎn)品和高附加值產(chǎn)品的生產(chǎn)。

據(jù)統(tǒng)計，我國有大量低品位褐煤不易開采和利用。同時，傳統(tǒng)煤礦的開采率只有40％至50％，以至于全國大約有370億噸廢棄煤?！斑@項技術可以對褐煤及廢棄煤進行氣化開采，利用率可達73％左右”，甘中學說。新奧集團在內蒙古烏蘭察布建立了試驗區(qū)，已經(jīng)成功運行了9個月，目前是我國唯一掌握該技術的單位。

全球熱潮

目前，微藻生物質能源已經(jīng)在世界各國掀起了一股研究和開發(fā)熱潮，很多發(fā)達國家在微藻生物質能源項目上投入了大量資金，這些資金不僅來自政府投入，還有相當大一部分來自實力雄厚的企業(yè)。

世界上以發(fā)展生物質能源產(chǎn)業(yè)為目的，并進行較大規(guī)模的微藻產(chǎn)油研究始于20世紀70年代末。1978年，美國能源部啟動了一項利用微藻生產(chǎn)生物柴油的水生生物種計劃，研究人員經(jīng)過10多年的努力，從美國西部、西北、西南部和夏威夷采集并分離到了3000株微藻，篩選出其中300余株具備潛力的產(chǎn)油藻種。該研究計劃還對其中生長速度快、油含量高的微藻采用開放池系統(tǒng)進行室外培養(yǎng)試驗。

從1990年到2000年，日本國際貿易和工業(yè)部曾資助了一項名為“地球研究更新技術計劃”的項目。該項目利用微藻來固定二氧化碳，再從這些微藻中提煉出生物質能源。該項計劃共有大約20多家私人公司和政府的研究機構參與，10年間共投資約25億美元，篩選出多株高品質藻種，建立起了光生物反應器的技術平臺，以及微藻生物質能源開發(fā)的技術方案。

2006～2008年，石油價格一度大幅上揚，大大刺激了微藻生物質能源產(chǎn)業(yè)化技術的開發(fā)，美國等發(fā)達國家的政府和企業(yè)在該領域紛紛投入巨資，在國際上掀起了一股勢不可擋的熱潮。

2006年11月30日，美國兩家公司在亞利桑那州建立了可與1040兆瓦電廠煙道氣相聯(lián)接的商業(yè)化系統(tǒng)，成功地利用煙道氣的二氧化碳，大規(guī)?！肮庾责B(yǎng)”培養(yǎng)微藻，并將微藻轉化為生物燃料。同時由美國著名實驗室和科學家組成的國家聯(lián)盟，宣布了由國家能源局支持的“微型曼哈頓計劃”，計劃在2010年實現(xiàn)微藻制備生物柴油的工業(yè)化。

新西蘭某生物經(jīng)濟公司針對微藻生產(chǎn)的生物柴油，進行了世界首次概念驗證。2006年12月，新西蘭能源部長以生物柴油作為動力，駕駛一部未經(jīng)改裝的標準豪華休旅車，沿著威靈頓高速公路奔馳，這是生物柴油的光榮之路。

2007年末，國際能源公司宣布開發(fā)以微藻為原料生產(chǎn)可再生柴油和噴氣燃料，稍后，美國公司投資70億美元開展微藻生物柴油技術的研究，并在夏威夷建立了一個試驗工廠通過利用海洋藻類的植物油生產(chǎn)生物柴油。接著，美國第二大石油公司宣布與美國能源部可再生能源實驗室(NREL)協(xié)作開發(fā)微藻生物柴油技術，用作噴氣式發(fā)動機等交通工具的燃油。

2008年3月10日，PetroSun公司宣布其位于美國得克薩斯州的微藻養(yǎng)殖場于2008年4月1日投入商業(yè)化運作，這是該公司初期的商業(yè)化微藻制生物燃料裝置投產(chǎn)?，F(xiàn)有的微藻養(yǎng)殖場的海水槽占地1100英畝，共包含94個5英畝和63個10英畝的海水池塘。

位于美國加州的Live Fuels公司正在資助一個由國家實驗室(美國能源部的一個研究部門)領導的科學團隊，從事一系列研究利用邊際土地，在淡水或咸水環(huán)境中培養(yǎng)微藻，并且利用微藻生產(chǎn)油脂。該公司樂觀地估計，2000～4000萬英畝的邊際土地生產(chǎn)出來的微藻油可以替代整個美國每年進口的石油，并且可以保留下整個美國4.5億英畝的肥沃土地來種植糧食作物。

美國國防部于2008年底宣布投入2000萬美元基金進行微藻生物柴油研究工作，主要目的在于在2010年前證實并使基于海藻的生物質燃料能夠實現(xiàn)商業(yè)化并成為JP-8噴氣燃料的替代品，該項目由遍布美國的各個機構共同實施，包括美國加州理工大學圣地亞哥分校的Scripps海洋研究所、夏威夷生物能源研究所(Hawaii Bio Energy in Honolulu)以及北達科他大學能源環(huán)境研究中心(University of North Dakotds Energy and Environmental research center)等。華盛頓州立大學的陳樹林教授與波音公司合作，研究利用微藻開發(fā)戰(zhàn)斗機用油。

除美國、日本、新西蘭、荷蘭等國以外，英國也不甘落后。據(jù)英國《衛(wèi)報》消息，英國日前啟動一項藻類生物燃料公共資助項目，計劃將耗資2600萬英鎊，于2020年前實現(xiàn)利用藻類生產(chǎn)運輸燃料以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的化石燃料。

中國微藻能源的開發(fā)

在國際大環(huán)境之下，中國對微藻生物質能源的研究也處于領先水平。

2003年初，中國工程科學院組織各領域專家在北京召開了“生物柴油植物原料發(fā)展研討會”。會上專家認為，藻類的生物量巨大，一旦高產(chǎn)油藻開發(fā)成功并實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，我國生物柴油產(chǎn)業(yè)規(guī)模將達到數(shù)千萬噸。

2006年底，在中國工程院主辦的“2006中國生物質能源發(fā)展戰(zhàn)略論壇”上，我國確定了自己的生物能源發(fā)展方針――“中國生物能源將以非糧作物為主，國家將采取各種優(yōu)惠的財稅政策，推進中國生物質能源的快速發(fā)展?！?/p>

2008年5月，中科院高技術研究與發(fā)展局、中國科學院生命科學與生物技術局與中石化石油化工科學研究院聯(lián)合組織召開了“微藻生物柴油技術研討會”。目前，浙江省也在積極籌劃立項支持微藻生物柴油技術開發(fā)工作，擬建立微藻生物能源研究基地，利用其沿海優(yōu)勢開展海洋微藻生物能源方面的研究工作。

2009年3底，國家科技基礎性工作專項重點項目“非糧柴油能源植物與相關微生物資源的調查、收集與保存”項目在廣州啟動實施。該項目擬在全國范圍內開展非糧柴油能源植物和相關微生物資源的全面的科學考察、野外實地調查、相關數(shù)據(jù)資料的采集，摸清我國非糧柴油能源植物和相關微生物資源的家底，掌握能源植物和相關微生物資料的種類、分布、貯藏量、化學成分等科學資料和相關信息，提出重點開發(fā)的種類，為能源植物與微生物的研究和生物柴油產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供支撐。

由于目前世界上絕大多數(shù)國家在微藻生物能源的研究開發(fā)上時間并不長，大部分的工作都是在最近幾年剛剛開始。因而，“在微藻生物柴油開發(fā)方面，我國與發(fā)達國家相比差距并不明顯，甚至處于領先地位。如何抓住當前的有利時機，整合優(yōu)勢資源，開發(fā)我國自己的微藻生物柴油技術，從而使我國在世界可再生能源研究領域占有一席之地，是我國政府、科研工作者和企業(yè)亟待思考和解決的問題，”甘中學這樣說。

篇9

一、農(nóng)林生物質資源存量和發(fā)展前景

（一）農(nóng)業(yè)資源構成。農(nóng)業(yè)生物質資源是指農(nóng)業(yè)作物（包括能源植物），主要有以下兩個部分構成：農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的廢棄物，如農(nóng)作物秸稈（玉米秸高粱秸麥秸豆秸棉稈和稻草等）；農(nóng)業(yè)加工業(yè)的廢棄物，如稻殼、玉米芯、甘蔗渣、花生殼等。

我國是一個農(nóng)業(yè)大國，可以利用的主要有兩個方面：秸稈和農(nóng)業(yè)加工廢棄物。其中，秸稈的產(chǎn)量約為每年6.5億噸，折合約3億噸標準煤。稻殼重量約在稻谷重量的20%以上，由此可以推算出2005年我國谷物（包括稻谷、小麥、玉米）產(chǎn)量為37428.7萬噸，其中稻谷產(chǎn)量為16065.6萬噸，稻殼產(chǎn)量為3213.2萬噸。另外，稻殼的熱值為12560～14650kJ/kg。所以，稻殼在每年谷物處理過程中是一種不可忽視的能源。我國玉米的主要產(chǎn)區(qū)（2000千公頃以上）有河北、吉林、黑龍江、山東、河南。2005年玉米的產(chǎn)量為11583萬噸，玉米芯的平均熱值為14400kJ/kg。

（二）林業(yè)資源的構成。林業(yè)生物質資源包括森林生長和林業(yè)生產(chǎn)加工資源中所提供的能源，主要有以下三個部分構成：碳薪林、在森林撫育和間伐過程中的零散木材、殘留的樹枝、樹葉和木屑等；木材采運和加工過程中的枝丫、鋸末、木屑等；林業(yè)副產(chǎn)品的廢棄物（如果殼和果核等）。

林業(yè)生物質資源在我國農(nóng)村能源中具有重要地位。林業(yè)生物質資源占農(nóng)村能源總消費的21.2%，在丘陵、山區(qū)和林區(qū)等區(qū)域，這個比例高達50%以上。在2005年我國農(nóng)村消耗林業(yè)生物質資源約為1.66億噸標準煤。

在林業(yè)生產(chǎn)過程中，碳薪林是一種產(chǎn)量高而生長期短的生物質能資源，它主要可以緩解農(nóng)村的燃料需求，減少對自然林木的砍伐從而減少對環(huán)境的破壞。我國幅員遼闊，有許多種不同的氣候，因此我國樹種資源也十分豐富，適合我國的碳薪林種類比較多。

林木伐區(qū)剩余物包括經(jīng)過采伐、集材后遺留在地上的枝杈、梢頭、灌木、枯倒木、被砸傷的樹木、不夠木材標準的遺棄材等。據(jù)不完全統(tǒng)計，每采伐100立方米的木材，剩余物約占30%，若利用率按55%計算，將會有1000多萬立方米的剩余物可供加工利用，這也將會緩解我國森林資源緊缺和木材供需矛盾。

我國目前的水平，木材綜合出材率（由立木到原木）為65%，我國的木材利用率（由原木到成品）為60%左右。故我國每年可以利用的林業(yè)生物質資源是巨大的。利用好這一塊能源也具有很大的潛力。

（三）我國生物質壓縮成型替代煤的前景。由于生物質通過氣化、液化、固化可以轉化為二次能源，分別為熱量或電力、固體燃料（木炭或成型燃料）、液體燃料（生物柴油、生物原油、甲醇、乙醇和植物油等）和氣體燃料（氫氣、生物質燃氣和沼氣等）。

生物質壓縮成型替代煤是利用木質素充當黏合劑將農(nóng)業(yè)和林業(yè)生產(chǎn)中的廢棄物壓縮為成型燃料，提高其能源密度，是生物質預處理的一種方式。將松散的秸稈、樹枝和木屑等農(nóng)林廢棄物擠壓成固體燃料，能源密度相當于中等煙煤，可明顯改善燃燒特性。在該領域中我國已擁有世界領先技術，為大規(guī)模燃燒利用生物質打下基礎。

二、國內利用秸稈發(fā)電現(xiàn)況

國內利用秸稈發(fā)電情況大致分為秸稈摻燒發(fā)電、純秸稈發(fā)電、利用城市垃圾和包括秸稈在內的農(nóng)林廢棄物發(fā)電三種情況。目前已開始啟動的廠家、項目有江蘇寶應協(xié)鑫生物質環(huán)保熱電工程、華電國際十里泉發(fā)電廠、江蘇國信新能源開發(fā)有限公司、鹽城垃圾焚燒發(fā)電項目、晉州摻燒發(fā)電廠改造工程等。據(jù)了解這些單位依傍不同優(yōu)勢而摻燒不同材質的生物質，由于是自己摸索，雖已經(jīng)過了一段時間的實際摻燒，但各自存在一些問題，正向深層次摸索。目前，真正利用秸稈壓縮發(fā)電的國內還沒有。

筆者走訪了香港協(xié)鑫集團下屬的江蘇寶應協(xié)鑫生物質發(fā)電廠和鹽城阜寧協(xié)鑫環(huán)保發(fā)電廠。這兩家都已進行摻燒試驗，試驗證明秸稈摻燒對鍋爐燃燒未產(chǎn)生不良影響，對鍋爐效率，除塵器效率、飛灰可燃物、煙氣排放未造成不良影響。

三、秸稈摻燒的技術可行性

筆者在秦皇島及附近地區(qū)采集了10種生物質燃料，其編號見表1，壓縮成型燃料的秸稈來自定州，并委托清華大學煤燃燒工程研究中心，對生物質秸稈壓縮成型燃料的燃燒特性、污染物控制等進行研究。（表1）

試驗結果表明：秸稈的發(fā)熱量為3670～3890大卡，玉米骨子的發(fā)熱量為3700大卡，果木枝條的發(fā)熱量為4170大卡。各種生物質無論產(chǎn)自何地，幾乎其成分和熱值基本相近，發(fā)熱量相當于中等煙煤。

清華大學得出這樣的技術結論：

1、從實驗數(shù)據(jù)來看，單一生物質燃燒主要集中于燃燒前期；而煤燃燒主要集中于燃燒后期。生物質與煤混燒的情況下，燃燒過程明顯地分成兩個燃燒階段。在煤中摻入生物質后，可以改善煤的著火性能。在煤中加入生物質后，燃燒的最大速率有前移的趨勢，同時可以獲得更好的燃盡特性。生物質在燃燒過程中放熱比較均勻。在煤中加入生物質后，可改善燃燒放熱的分布狀況，對燃燒前期的放熱有增進作用。煤中加入生物質后，使得煤的燃燒最大速率有所增加，生物質的燃燒特性普遍較好。

2、通過不同比例的摻混成型秸稈燃燒，對于試驗范圍內，燃燒溫度提高到1050OC時，均未發(fā)生結焦。

3、摻混10%～20%的成型秸稈的混合燃料，SO2排放較低，在不添加石灰石情況下，SO2排放可以控制在200ppm以內。

4、摻混10%～20%的成型秸稈的混合燃料，NOx排放可以控制在200ppm以內。

總之，在目前的循環(huán)流化床鍋爐設備中，無需經(jīng)過過多改動，利用秸稈壓縮發(fā)電摻燒比例可達到20%在技術上是完全可行的。不僅可以減少煤的使用量降低燃料成本，摻燒生物質還可以起到助燃作用，提高鍋爐燃燒室的溫度，從而提高鍋爐的熱效率（北山電廠鍋爐熱效率在74%～77%），同時在降低飛灰可燃物（摻燒前為27%）、減少排渣帶走的熱損失（摻燒前為700大卡）上都能發(fā)揮效能。

四、經(jīng)濟可行性預測

考慮到秸稈的采購、儲運、安全等方面因素，我們準備采取將粉碎、壓縮設備分散到農(nóng)戶手中，由農(nóng)民將秸稈壓縮成型后再送到廠里摻燒的辦法。以河北秦皇島北山電廠擁有的一臺裝機容量為2.5萬千瓦、二臺1.22.5萬千瓦的凝汽式火力發(fā)電機組為例：

1、摻燒對底渣物理熱損失、未完全燃燒損失的改善以及對飛灰未完全燃燒損失的改善，以摻燒秸稈量為Xo=20%（重量比）考慮，效率總體可提高?濁=2.49%。

2、考慮秸稈的熱值Q1為3550～3800kcal/kg，煤的熱值為Qo=3200kcal/kg（未考慮爐前煤損失），以及對效率的影響摻燒20%的秸稈，可以替代22.19%～25.64%的煤量。

篇10

關鍵詞：低碳經(jīng)濟；生物質能；發(fā)展

一、生物質能是發(fā)展低碳經(jīng)濟的重要新能源

發(fā)展低碳經(jīng)濟，其重要理念在于：一是減少C02排放，降低氣象災害發(fā)生；二是調整能源結構，降低能源的供應風險。樹立低碳經(jīng)濟理念，探討低碳經(jīng)濟的發(fā)展模式正在成為世界各國重大議題。我國近30年來，GDP持續(xù)高速增長，但這是以高消耗的代價換取而來。在能源消耗上我國使用以煤為主要的能源結構，隨著煤、石油等不可再生能源的大量耗盡，不可再生能源約束日益增大。調整能源結構，使用新能源既是解決我國能源緊缺問題的必然之路，也是發(fā)展低碳經(jīng)濟的根本要求。生物質能具有環(huán)保性特點，從其產(chǎn)生轉換的過程考察看，燃燒時釋放的硫化物和氮化物極少，C02排放量接近于零，屬清潔能源。目前，生物質能是僅次于煤炭、石油和天然氣而居世界消費總量第四位的能源。據(jù)預測，到下世紀中葉，采用新技術生產(chǎn)的各種生物質能將占全球總能耗的40%以上。生物質能產(chǎn)業(yè)作為一種可再生能源，占據(jù)可再生資源比重的80%。2000－2020年將是世界各國大力發(fā)展生物質能的關鍵時期。

二、農(nóng)林資源稟賦地區(qū)發(fā)展生物質能產(chǎn)業(yè)具有明顯的優(yōu)勢

生物質是通過自然界光合作用而產(chǎn)生的各種有機體。生物質能產(chǎn)業(yè)則是利用生物質原料如樹木、木材加工廢棄物、草、農(nóng)作物、農(nóng)產(chǎn)廢棄物和廢棄動物等，進而生產(chǎn)出燃料酒精、生物柴油、沼氣、生物制氫等能源的產(chǎn)品。燃料酒精是目前應用最廣泛的生物燃料，是較為理想的汽油替代品；生物柴油是脂肪酸與低碳醇在催化劑的存在下，發(fā)生酯化反應，形成脂肪酸甲酯或乙酯，可代替柴油燃燒；沼氣發(fā)酵可以綜合利用有機廢物和農(nóng)作物秸稈，對水資源和土壤等再生和資源化有促進作用；生物制氫是利用某些微生物代謝過程來生產(chǎn)氫氣的一項生物工程技術，所用原料是陽光和水，也可以是有機廢水、秸稈等，來源豐富，價格低廉，生產(chǎn)過程清潔、節(jié)能。

生物質能雖具有普存性特點，但農(nóng)林資源稟賦地區(qū)發(fā)展生物質能產(chǎn)業(yè)更具明顯的優(yōu)勢。我國適宜種植甘蔗、玉米、木薯以及森林資源豐富的地區(qū)發(fā)展生物質能產(chǎn)業(yè)潛力巨大。以廣西為例，位于亞熱帶地區(qū)，甘蔗產(chǎn)量大，在4900多萬常住人口中，有近1800萬是蔗農(nóng)，蔗糖產(chǎn)量占全國總產(chǎn)量60％；廣西是我國最大的木薯基地，種植面積和產(chǎn)量連續(xù)10年居全國之首。據(jù)有關部門統(tǒng)計數(shù)據(jù)，目前，廣西木薯種植面積近500萬畝，產(chǎn)量超過700萬噸，兩項均占全國的70％以上。此外，廣西森林覆蓋面有近57%，植物資源種類在全國位于第三位。農(nóng)林資源稟賦地區(qū)發(fā)展生物質能產(chǎn)業(yè)具有重大的現(xiàn)實意義。開發(fā)利用生物質能，可以有效處理農(nóng)業(yè)廢棄物，減輕環(huán)境污染，改善農(nóng)村衛(wèi)生狀況，這是社會主義新農(nóng)村發(fā)展的根本要求。

三、農(nóng)林資源稟賦地區(qū)發(fā)展生物質能產(chǎn)業(yè)思考

（一）制定發(fā)展生物質能產(chǎn)業(yè)規(guī)劃，預防重復建設現(xiàn)象產(chǎn)生

新能源是我國十二五規(guī)劃中重點扶持的新興產(chǎn)業(yè)，生物質能作為新能源十分重要形式這一，必定受到各地區(qū)的重點關注。農(nóng)林資源稟賦地區(qū)將更為關注重生物質能產(chǎn)業(yè)發(fā)展。吸取以往產(chǎn)業(yè)發(fā)展的經(jīng)驗教訓，在倡導發(fā)展生物質能過程中，為避免產(chǎn)生跟風和消除重復建設現(xiàn)象，需制定生物質能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，實現(xiàn)生物質能產(chǎn)業(yè)生態(tài)效益、經(jīng)濟效益和社會效益的統(tǒng)一。

（二）因地制宜對生物質能產(chǎn)業(yè)進行合理布局

鑒于生物質具有很強的地域性和地區(qū)資源存在的差異性，認真開展生物質資源的調查和評估，了解資源的分布和總量。以種植業(yè)為的地區(qū)，一般其農(nóng)作物秸桿十分豐富；森林覆蓋面高的地區(qū)，其經(jīng)濟林、薪柴林數(shù)量多，林木廢棄物資源豐富……。根據(jù)資源分布情況，認真分析各區(qū)域生物質能利用的重點及發(fā)展方向，因地制宜提出生物質能的產(chǎn)業(yè)布局，務必做到就地取材，節(jié)約成本，合理開發(fā)。

（三）加大對生物質能技術研究和開發(fā)，增強核心競爭力

生物質能技術涉及多學科，技術交叉明顯，而我國生物質能起步晚，技術普遍薄弱，加快生物質能技術發(fā)展步伐，注意做好以下工作：一是整合技術資源，形成技術優(yōu)勢；二是加大對現(xiàn)有技術人員培訓力度；三是建立示范基地，以點帶面，輻射各區(qū)域；四是引進緊缺技術人才，采取優(yōu)厚待遇引進攜項目帶技術的人才。

（四）采取積極金融措施，引導資金投入生物質能產(chǎn)業(yè)

在資本引進方面，制定多元化的投入策略，鼓勵當?shù)貎荣Y民營企業(yè)投入生物質能產(chǎn)業(yè)發(fā)展；鼓勵區(qū)外和國外的資本進入生物質能產(chǎn)業(yè)領域。引導商業(yè)銀行向生物技術產(chǎn)業(yè)傾斜。將優(yōu)惠措施引申到企業(yè)放貸的銀行中去；簡化貸款審批環(huán)節(jié)和手續(xù)，加大對經(jīng)營良好的生物技術企業(yè)貸款規(guī)模；對生物質能企業(yè)開辟直接融資的渠道，鼓勵龍頭企業(yè)發(fā)行企業(yè)債券或以上市的形式進行融資。

（五）運用財政、市場機制等手段，確保生物質能產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展

我國生物質能產(chǎn)業(yè)是新興產(chǎn)業(yè)，在起步階段，市場規(guī)模小，并且生物質能等再生能源產(chǎn)品價格一般高于常規(guī)能源產(chǎn)品，產(chǎn)品競爭力不強。鑒于生物質能產(chǎn)業(yè)目前尚是一種具有環(huán)境效益的弱勢產(chǎn)品，極需政府在財稅上給予扶持。安排預算專項經(jīng)費，實行減稅、免稅、補貼和無息低息貨款等優(yōu)惠政策。另一方面，充分利用市場機制，對生物質能產(chǎn)品通過市場檢驗，淘汰不合格生物質能產(chǎn)品，使優(yōu)良的產(chǎn)品得以保存，從而確保生物質能產(chǎn)業(yè)良性地持續(xù)發(fā)展。

（六）注重發(fā)展生物質能產(chǎn)業(yè)集群

生物質資源豐富地區(qū)，一般原料價格低廉。多樣性的生物質能產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)品，燃料酒精、生物柴油、沼氣、生物制氫等能源等都是利用可再生資源來生產(chǎn)的產(chǎn)品。這些項目包括其上下游產(chǎn)業(yè)鏈，容易聚集成產(chǎn)業(yè)群。因此，組建龍頭企業(yè)，并以龍頭企業(yè)所在地為中心，以深加工的項目規(guī)模化來加以匹配，聚集上下游企業(yè)形成產(chǎn)業(yè)群的集中地。發(fā)展生物質能產(chǎn)業(yè)集群，有利于發(fā)展有市場優(yōu)勢的特色生物質能產(chǎn)品，促進生物技術產(chǎn)業(yè)更快全面地發(fā)展。