A. 生物質能是怎麼發電的
所謂生物質能是指從生物質轉化產生的能。常用的生物質包括植物——農作物、薪材、草、木、人畜糞便、工農業有機廢物、有機廢水等。這些生物質能都直接或間接地(經過人和動物的消化或工農業加工)來源於綠色植物,來源於太陽能,因此,它又稱「綠色能源」,實質上它是物化的太陽能。據計算,每年全球靠光合作用可產生生物質能1200億噸,其所含能量是當前全球能耗總量的5倍。
由於生物質能的數量巨大,同時轉化過程中很少或不產生污染物,世界各國都正在開發深度利用高效生物能的轉換技術,使生物質成為具有廣泛用途的熱能、電能和動力用燃料,轉化技術有下面兩種:
通過液化將生物質轉化為酒精。燃燒1千克酒精,可以放出29726千焦的熱量,比普通煤的發熱量高。而且酒精是液體能源,便於使用、貯存、運輸。普通汽油發電機稍加改裝,就可以用純酒精作燃料。如果用汽油和酒精的混合物來開汽車,汽車發電機甚至不需改裝就可以使用。1升酒精可以驅動汽車在公路上行使16千米。
酒精是用澱粉、糖等有機物經過微生物發酵作用生產出來的。含有澱粉和糖的生物質很多,包括甘蔗、甜菜、玉米、高粱、木薯、馬鈴薯以及水草、藻類等,它們都可以是生產酒精的原料。
巴西在這方面獲得了巨大的成就,早在1975年,巴西就制定了「酒精計劃」,逐步用酒精或酒精和汽油的混合物部分替代了石油,解決了交通用能供應的問題,目前巴西有90%的小汽車用酒精做燃料。美國目前有30%的汽油摻有酒精,酒精的摻入量約為10%左右。
通過發酵過程製作以甲烷為主的沼氣。我國每年作為農家燃料燒掉的柴草合標准煤2億噸,佔全國總能耗的15%。但能量的利用效率比較低。
利用人畜糞便和秸稈為主要原料發展沼氣池,既解決了家用燃料問題,又保持了農田肥力,減少化肥對水的污染。1990年,我國就有400多萬戶使用小沼氣池,年產沼氣10多億立方米,沼氣電站裝機2000多千瓦,我國目前是戶用沼氣池最多的國家。
目前,我國很多的大型城市污水處理廠,利用處理廠中的固體廢物進行沼氣發酵,產生的沼氣用來發電。在英國的5000多個污水處理廠中,有1/3是用通過發酵所產生的沼氣作為動力的。法國在南部利摩日地區建造了兩座垃圾發酵處理站,每年處理垃圾8.45萬噸,每小時生產沼氣800立方米,這些沼氣已供一些工廠和煤氣公司使用。
如過去的10多年中,美國已建成生物發電的容量達400多萬千瓦,主要是採用木材及木製品工業廢料氣化後的氣體燃料發電。國外結合治理城市環境污染,開始進行垃圾發電,技術已經成熟。僅日本就運行約100座垃圾電站,並計劃把垃圾電站的裝機容量發展到400萬千瓦。因此,利用生物質能發電是當今新能源發電的新趨勢之一。
我國是一個農業國,物質能資源非常豐富,年資源量是薪材3000萬噸,秸稈4.5億噸,稻殼0.15億噸,另外還產生大量的城市排放的生活污水、垃圾、工業廢水等。
利用生物質能發電在我國目前還是小規模、小范圍的利用,稻殼轉化發電容量只有5000瓦,沼氣發電裝置140個左右,總容量也只有2000千瓦。另外,我國還引進發電容量為4000千瓦的垃圾發電站。
B. 如何提高生物質顆粒的燃燒值!!比如桉木的木屑顆粒,經顆粒機擠壓的時候添加點什麼達到6000大卡以上。
木屑顆粒的熱值與顆粒機有毛線關系啊?木屑顆粒的熱值取決於原料的熱值,木屑顆粒機只是物理擠壓成型而已。紅木的熱值最高能達到5000大卡,桉木低位熱值4200高位熱值4500就不錯了。秸稈的熱值只有3200-3800大卡, 因此熱值取決於原料。
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C. 如何提高生物質供暖鍋爐的燃燒效率
1、充足的氧氣:如果過量空氣系數過小,即空氣量供應不足,會增大固體不完全燃燒熱損失q4和可燃氣體不完全燃燒熱損失q3,使燃燒效率降低;如果過量空氣系數過大,則會降低爐膛溫度,增加不完全燃燒熱損失。最佳的過量空氣系數使q2 q3 q4之和為最小值。
2、採用防垢、除垢技術:通過採用生物質供暖鍋爐除垢劑和電子防垢器,優化水汽循環系統,合理控制鍋爐的排污率,從而減少水垢,提高鍋爐熱效率。
3、保持生物質供暖鍋爐燃料合理的火焰前沿位置,火焰前沿應該位於高端爐排與中部爐排的之間區域,火焰在爐排上的充滿度好。
D. 生物質能的開發利用有哪兩個方面
通常的垃圾發電技術是將垃圾投入焚燒爐中燃燒,由垃圾燃燒產生的熱量製造蒸汽驅動蒸汽輪機發電。垃圾中含有大量的鹽分和氯乙烯等物質,燃燒後會產生一種含有氯元素的氣體,這種氣體在溫度達到300℃時就會嚴重腐蝕鍋爐及管道,所以發電用蒸汽的溫度只能控制在250℃左右。通常垃圾發電技術的發電效率只能達到10%-15%,普通火力發電的發電效率則在40%左右,因而這樣的垃圾發電技術普及和實用的難度大。
美國皮內拉斯的垃圾發電站年發電量為100億kw.h,每周可處理120多萬噸的垃圾,垃圾燃燒後的廢渣用於鋪路。荷蘭政府也撥出巨款設計建造若干大型垃圾發電站。
日本首座「超級垃圾發電機組」於1996年11月,在群馬縣榛名町正式試運行。這種「超級垃圾發電技術」的特點是採用蒸汽輪機的同時增設燃氣輪機,利用烯氣輪機產生的熱將鍋爐產生的250℃左右的蒸汽溫度提高到400℃。由於蒸汽溫度得到大幅度提高,發電效率可上升到31%。據測算,如果將日本全國每天產生的垃圾全部用於發電,每天可發電6000萬kWh.,相當於100座中型火力發電站的發電能力。
環保專家認為,由於大幅度提高垃圾發電效率的技術不斷開發成功,垃圾發電將有可能迅速發展,它不僅可以解決垃圾處理場地不足的問題,還可以化害為得,減少環境污染,並可望成為很有潛力的電力來源。
五、生物質固化成型技術
生物質固化成型技術是將經過粉碎、具有一定粒度的生物質,放入擠壓成型機中,在一定壓力和溫度的作用下,製成棒狀、塊狀或粒狀物的加工工藝。成型燃料熱性能優於木材,與中質混煤相當,而且點火容易,便於運輸和貯存。
生物質壓製成型技術把農、林業中的廢棄物轉化成能源,使資源得到綜合利用,並減少了對環境的污染。成型燃料可作為生物質氣化爐、高效燃燒爐和小型鍋爐的燃料,也可以進一步炭化,作為冶金、化工等行業的還原劑、添加劑等。
生物質熱壓緻密成型機理,主要是木質素起膠粘劑的作用。木質素在植物組織中有增強細胞壁和粘合纖維的功能,屬非晶體,有軟化點,當溫度達到70-110℃時,粘合力開始增加,在200-300℃時發生軟化、液化。此時再加以一定的壓力,並維持一定的熱壓滯留時間,可使木質素與纖維緻密粘接,遂使大部分物料變開,冷卻後生物質即可固化型。另外,粉碎的生物質顆粒互相交織,也增加了成物強度。
壓製成型機的基本結構用於生物質緻密成型的設備,主要有螺旋擠壓式、活塞沖壓式和環模滾壓式幾種類型。
六、種植「石油」作物技術
據專家預測,地球上的石油資源僅夠維持到21世紀30年代。為了滿足現代化生活的需求,目前世界各國在注意節約能源的同時,積極尋找石油的替代能源,而選育種植石油作物,用植物油替代石油是一個重要途徑。其主要方法有以下兩個方面。
1、在一些經濟發達國家,通過擴大種植甘蔗、甜高梁、甜菜、甘薯以及速生林,提高產品產量,通過對這些農、林產品採用熱解技術製取液體燃料。1997年10月在德國召開國際燃料研討會上,有關學者建議,利用基因技術,選育優良品種,提高油菜籽產量,加工榨取大量菜籽的脂肪酸含量和抗病害能力,增加油菜籽產量,加工榨取大量菜籽油,從自然條件來看,目前比較現實的是開發植物油,它是一種可再生能源,可替代石油。從車輛製造方面看,採用像菜籽油這樣的植物燃料,不需要對現有的汽車發動機結構作大的改動,在製造技術方面也不存在在的困難。從生態效果來看,採用植物燃料的汽車所排放的廢氣將遠低於汽油,因此對生態環境較有利;此外對人體健康也不易產生直接的危害。
2、開發新的石油作物。人類為尋找石油的替代能源,選育出了高光效的石油植物。據報道,植物界,可有於製成石油品種很多,不少喬木、灌木、草類、藻類等都含有極可觀的天然煉油物質。
巴西的一種香膠樹,半年之內每棵樹可分泌出20-30kg膠汁,不必提煉即可作燃料。在美國加州農場發現的野生黃鼠草,每公頃產量可提煉出1000kg石油,人工種植時產油可達6000kg;美國加州大學培育的石油草,含碳氫化合物的白色乳狀液,稍加提煉便可以得到石油;美國還在其西海岸附近的海域中培育出一種巨型海藻,一晝夜可長60厘米,其含油量很高。日本的一個科研小組宣布,他們成功地從一種淡水藻類中提出取出了石油。這種藻類在吸收二氧化碳進行光合作用的過程中體內蓄集了石油,它不僅對二氧化碳的吸收率高,而且其石油生成能力遠遠超過預想的程度。提取出的石油不僅發熱量高、而且氮、硫含量少。這種淡水藻廣泛分布在世界各地的湖泊沼澤中。
諾貝爾獎得主美國的卡爾教授早在1984年已開發出首個人工石油種植場,而且得到每公頃120-140桶石油的收成。他的成就推動了全球石油植物研究,美國已有一個上百萬平方米的速生林提煉石油。英國也批准興建一所石油植物園,而瑞士制訂出一個利用植物石油,取代全國半數石油耗量的計劃。
E. 生物質直燃發電,混燃發電和氣化發電各自的優勢和劣勢是什麼
1生物質混燃發電與直燃發電、氣化發電的對比
常見的生物質發電技術有直燃發電、沼氣發電、甲醇發電、生物質燃氣發電技術等。目前,國內研究較多的是生物質直燃發電和生物質氣化發電技術,對生物質混燃發電技術的應用研究有限。基於我國小火電數量多而污染重的特點,以及農村生物質本身來源廣且數量大的特殊國情,本文先從技術和政策角度對生物質混燃發電技術進行討論,然後分析生物質混燃發電的經濟效益、環保效益和社會效益,後者更為重要。
1.1生物質直燃發電現狀
生物質發電主要是利用農業、林業廢棄物為原料,也可以將城市垃圾作為原料,採取直接燃燒的發電方式。如英國ELY秸稈直燃電站是目前世界上較大的秸稈直燃電廠,裝機容量為3.8萬kW,年耗秸稈約20萬t。古巴政府與聯合國發展組織等機構合作,預計投資1億美元興建以甘蔗渣為原料的環保電廠。我國直燃發電方面在南方地區有一定的規模。兩廣省份共有小型發電機組300餘台,總裝機容量800MW。生物質直接燃燒發電技術已比較成熟,由於生物質能源需要在大規模利用下才具有明顯的經濟效益,因而要求生物質資源集中、數量巨大、具有生產經濟性。
1.2生物質氣化發電現狀
生物質氣化發電是指生物質經熱化學轉化在氣化爐中氣化生成可燃氣體,經過凈化後驅動內燃機或小型燃氣輪機發電。小型氣化發電採用氣化-內燃機(或燃氣輪機)發電工藝,大規模的氣化-燃氣輪機聯合循環發電系統作為先進的生物質氣化發電技術,能耗比常規系統低,總體效率高於40%,但關鍵技術仍未成熟,尚處在示範和研究階段。在氣化發電技術方面,廣州能源研究所在江蘇鎮江市丹徒經濟技術開發區進行了4MW級生物質氣化燃氣-蒸汽整體聯合循環發電示範項目的設計研究,並取得了一定成果。
1.3生物質混燃發電現狀
生物質混燃發電技術在挪威、瑞典、芬蘭和美國已得到應用。早在2003年美國生物質發電裝機容量約達970萬kW,占可再生能源發電裝機容量的10%,發電量約佔全國總發電量的1%。其中生物質混燃發電在美國生物質發電中的比重較大,混燒生物質燃料的份額大多佔到3%~12%,預計還有更多的發電廠將可能採用此項技術。英國Fiddlersferry電廠的4台500MW機組,直接混燃壓制的廢木顆粒燃料、橄欖核等生物質,混燃比例為鍋爐總輸入熱量的20%,每天消耗生物質約1500t,可使SO2排量下降10%,CO2排放量每年減少100萬t。在我國生物質混燃發電技術應用不多,與發達國家相比還相距較遠。但是該項技術可以減少CO2的凈排放量,符合低碳經濟的發展要求、符合削減溫室氣體的需要,具有很大的發展潛力。
在我國農村,農戶土地分散導致秸稈收集難度較大,收集運輸成本限制著秸稈的收集半徑,加上秸稈種類復雜,若建立純燃燒秸稈的電廠,難以保證原料的經濟供應。摻燒生物質不失為一種更現實的解決方案,即把部分生物質和煤混燃,減少一部分耗煤。與生物質直燃發電相比,生物質混燃發電具有投資小、建設周期短、對原料價格易於控制等優勢。從技術上看,混燒比純燒具有更多的優越性:可以用秸稈等生物質替代一部分煤來發電,不必新建單位投資大、發電效率低的純「秸稈」電廠。何張陳將混燃案例與氣化案例作了比較,發現氣化案例的發電成本要比混燃案例高,而且對生物質價格變化更敏感。興化中科估計的單位裝機容量投資約為豐縣鑫源投資的11.3倍,約為寶應協鑫的1.4倍。混燃還可以提高秸稈等生物質的利用效率、緩解腐蝕問題、減少污染、簡化基礎設施。
2生物質混燃發電技術解析
由於我國小火電廠數量多並且污染大,與其廢棄關閉,不如因地制宜的對一些小型燃煤電廠設備略加改造,利用生物質能發電。典型的生物質能發電廠設備規模小,裝機容量<30MW;但是利用生物質混燃發電既可發揮現有煤粉燃燒發電的高效率,實現生物質的大量高效利用,而且對現役小型火電廠改造無需大量資金投資,凸顯出生物質混燃發電的優越性,特別是生物質氣化混燒發電通用性較強,對原有電站的影響比直接混燒發電對原有電站的影響小些。生物質鍋爐按燃燒方式有層燃爐、流化床鍋爐、懸浮燃燒鍋爐等方案可供選擇,對現役火電廠實施混燃技術改造,鍋爐本體結構不需大的變化(主要改造鍋爐燃燒設備)。改造主要涉及在已有燃料系統中進行生物質摻混,有以下3方式。
(1)在給煤機上游與煤混合,再一起制粉後噴入爐膛燃燒。
(2)採用專門的破碎裝置進行生物質的切割或粉碎,然後在燃燒器上游混入煤粉氣流中,或通過專設的生物質燃燒器噴入爐膛燃燒。
(3)將生物質在生物質氣化爐中氣化,產生的燃氣直接通到鍋爐中與煤混合燃燒。本文主要以第2種和第3種為研究對象。
技術上,生物質和煤混燃關鍵是生物質燃料的選擇和積灰問題。燃料的選擇可以通過管理手段並輔以摻混設備加以解決。下面主要討論積灰問題。
生物質和煤混燃的可行性,在一定程度上受積灰的影響很大。不同燃料的積灰特性與多種因素相關,如灰的含量、飛灰的粒徑分布、灰的組成和灰的流動性。積灰是必須考慮的重要因素,因為積灰對鍋爐運行、鍋爐效率、換熱器表面的腐蝕和灰的最終利用都有重要影響。與煤相比,生物質(如秸稈)和煤混燃時,兩種原料之間的相互作用會改變積灰的組成、降低顆粒的收集效率和灰的沉降速率。生物質灰中鹼性成分(特別是鹼金屬K)含量也比較高,且主要以活性成分存在,從火焰中易揮發出來凝結在受熱面上形成結渣和積灰,實際商業應用中生物質摻混比*高為15%,當摻比較小時,一般不會發生受熱麵灰污問題。國際和國內的經驗均表明,生物質混燃發電在技術上沒有大的障礙,技術上是完全可行的。
F. 如何解決生物質鍋爐燃料燃燒不充分的問題
足夠的爐溫
生物質鍋爐燃料充分燃燒首先需要爐溫要高,要能夠滿足燃料充分燃燒的需要,燃燒速度要與溫度成正比關系,在保證爐膛不結渣的前提下,盡量提高爐膛溫度。
適量的空氣
如果空氣量過大,就會造成爐膛溫度降低,增加燃料不完全燃燒;如果空氣量不足,會導致燃燒效率降低,即浪費了燃料也造成煙氣排放量增加。
燃料與空氣的充分混合
生物質鍋爐在燃燒階段,要保證空氣與燃料的充分混合,在燃盡階段,要加強擾動。保證燃料在爐排和爐膛中停留時間夠長,這樣燃燒就會更充分,提高燃燒效率,節約成本。
合理的火焰前沿位置
生物質鍋爐火焰前沿應該位於高端爐排和中部爐排的之間區域,火焰在爐排上的充滿度。
G. 生物質能發電的技術原理
生物質直接燃燒發電是指把生物質原料送入適合生物質燃燒的特定鍋爐中直接燃燒,產生蒸汽,帶動蒸汽輪機及發電機發電。已開發應用的生物質鍋爐種類較多。如木材鍋爐、甘蔗渣鍋爐、稻殼鍋爐、秸稈鍋爐等。其適用於生物質資源比較集中的區域,如穀米加工廠、木料加工廠等附近。 因為只要工廠正常生產,谷殼、鋸屑和柴枝等就可源源不斷地供應電提供了物料保障。
生物質直接燃燒發電技術中的生物質燃燒方式包括固定床燃燒或流化床燃燒等方式。固定床燃燒對生物質原料的預處理要求較低,生物質經過簡單處理甚至無須處理就可投入爐排爐內燃燒。流化床燃燒要求將大塊的生物質原料預先粉碎至易於流化的粒度。其燃燒效率和強度都比固定床高。
該技術在我國應用較少,因為它要求生物質資源集中,數量巨大。如果大規模收集或運輸生物質。將提高原料成本。因此該技術比較適於現代化大農場或大型加工廠的廢物處理。 氣化方式主要有生物化學法和熱化學法兩種。
生物化學生產可燃氣體主要指細菌將原料(有機廢物)分解為澱粉和纖維素都等有幾大分子,然後將他們直接轉化為脂肪酸(乙酸等),緊接著甲烷化細菌開始起作用進行厭氧消化法生產沼氣。
熱化學法就是將溫度加熱到600℃以上,在缺氧的條件下對有機質進行「干餾」這類熱解產物與以煤熱解十分相似,固體產物為焦炭類似物,氣體產物為「爐煤氣」類似物,一部 沼氣來自畜禽糞污或是含有機物的工業廢水,經過厭氧發酵產生以CH4 和CO2 為主體的混合氣體。CH4 含量的多少決定沼氣熱值的高低, 從而對沼氣的發電效率產生影響。
沼氣發電是隨著沼氣綜合利用的不斷發展而出現的一項沼氣利用技術,它利用厭氧發酵技術,將屠宰廠或其它有機廢水以及養殖場的畜禽糞便進行發酵,生產沼氣,供給內燃機或燃氣輪機,帶動發電機發電,也有的供給蒸汽鍋爐產生蒸汽,帶動蒸汽輪機發電。沼氣屬於生物質能,是一種可回收利用的清潔能源。它具有較高的熱值,抗爆性能較好、燃燒清潔,可利用來進行取暖、炊事、照明、發電等。沼氣發電技術主要應用在禽畜廠沼氣、工業廢水處理沼氣以及垃圾填埋場沼氣。推廣應用沼氣發電有利於保護生態環境,減少溫室氣體的排放;是增加農民收入的重要保障;可改善農民生產生活條件,帶來巨大的社會效益、生態效益、經濟效益。
H. 生物質能的利用
生物質能一直是人類賴以生存的重要能源,它是僅次於煤炭、石油和天然氣而居於世界能源消費總量第四位的能源,在整個能源系統中佔有重要地位。有關專家估計,生物質能極有可能成為未來可持續能源系統的組成部分,到下世紀中葉,採用新技術生產的各種生物質替代燃料將佔全球總能耗的40%以上。
人類對生物質能的利用,包括直接用作燃料的有農作物的秸稈、薪柴等;間接作為燃料的有農林廢棄物、動物糞便、垃圾及藻類等,它們通過微生物作用生成沼氣,或採用熱解法製造液體和氣體燃料,也可製造生物炭。生物質能是世界上最為廣泛的可再生能源。據估計,每年地球上僅通過光合作用生成的生物質總量就達1440~1800億噸( 乾重 ),其能量約相當於20世紀90年代初全世界總能耗的3~8倍。但是尚未被人們合理利用,多半直接當薪柴使用,效率低,影響生態環境。現代生物質能的利用是通過生物質的厭氧發酵製取甲烷,用熱解法生成燃料氣、生物油和生物炭,用生物質製造乙醇和甲醇燃料,以及利用生物工程技術培育能源植物,發展能源農場。 2006年(丙戌年)底全國已經建設農村戶用沼氣池1870萬口,生活污水凈化沼氣池14萬處,畜禽養殖場和工業廢水沼氣工程2,000多處,年產沼氣約90億立方米,為近8000萬農村人口提供了優質生活燃料。
中國已經開發出多種固定床和流化床氣化爐,以秸稈、木屑、稻殼、樹枝為原料生產燃氣。2006年用於木材和農副產品烘乾的有800多台,村鎮級秸稈氣化集中供氣系統近600處,年生產生物質燃氣2,000萬立方米。
發展生物質能源重在解決「五難」
面對全球性的減少化石能源消耗,控制溫室氣體排放的形勢,利用生物質能資源生產可替代化石能源的可再生能源產品,已成為我國應對全球氣候變暖和控制溫室氣體排放問題的重要途徑之一,國家出台了具體的補貼措施,並且規劃到2015年,生物質能發電將達1300萬千瓦的目標。然而受原料收集難、政策補貼不到位等難題,生物質能源產業的發展規模和水平遠遠低於風能、太陽能的利用。如何發揮生物質能企業的生產積極性,盡快解決這些難題,為此,記者采訪了中國農村能源行業協會生物質專委會秘書長肖明松,國家發展和改革委員會能源研究所研究員秦世平教授,以及可再生能源學會生物質能專業委員會秘書長袁振宏。
一難:認識不夠
生物質能源正處在一個很尷尬的境地。國家發展和改革委員會能源研究所秦世平研究員開門見山地告訴本刊記者:「要說重要,在可再生能源中生物質能源是最重要的,但相比而言,它的產業化程度,發展規模都是最差的。這其中有一些客觀原因,也有一些屬於認識問題。」
生物質能源的重要性體現在以下四點,秦世平介紹:第一,我國是地少人多的國家,農林剩餘物、城市垃圾等廢棄物是生物質資源的主要來源,以往農民處理秸稈大多是一把火點著,城市垃圾多是填埋,但廢棄物的處理是個剛性需求,隨著國家對CO2的排放限制的提高,生物質的能源化利用成為更為先進和有效的方法;第二,我國化石能源短缺,其中液體燃料是最缺少的,而液體燃料只有利用生物質可以轉化;第三,生物質能的各個生產階段都是可以人為干預的,而風能、太陽能只能靠天吃飯,發電必須配合調峰,而生物質能源則不需要,甚至可以為其他能源提供調峰;第四,生物質原料需要收集,這樣能夠增加農民收入,刺激當地消費,可以有效促進農村經濟的發展。一個2500萬~3000萬千瓦的電廠,在原料收集階段農民獲得的實惠約有五六千萬元。「三農」問題解決好了,對於整個社會發展將起到非常重要的作用。
除了客觀上發展規模受限以外,秦世平認為:對生物質能的認識各不相同,對其投資的額度,與地方的GDP增長是不相符的,資源的分散性導致生物質能源在一地的投資,最多也就2億多;這在某些政府官員那來看,生物質能源有點像「雞肋」,有呢吃不飽,丟了又有點可惜,並且地方政府還要幫助協調農民利益、禁燒等「麻煩事」。由此導致生物質能源整體項目規模較小,技術投入不足,盡管它是利國利農的好事,卻處於發展欠佳的尷尬地位。
可再生能源學會生物質能專業委員會秘書長袁振宏也在電話里向記者表示,相比於煤炭、石油、天然氣這些傳統能源,生物質能源在技術上的投入顯然要低得多。對於生物質能源發展,首先要從上層統一思想,提高對生物質能源重要性的認識,並要在技術上加大投入。
二難:補貼門檻過高
對生物質能源的支持,國家採取了多種補貼手段。但補貼門檻過高,手續繁瑣、先墊付後補貼也困擾著不少企業。財政部財建[2008]735號文件規定,企業注冊資本金要在1000萬元以上,年消耗秸稈量要在1萬噸以上,才有條件獲得140元/噸的補助。對此,中國農村能源行業協會生物質專委會秘書長肖明松認為:1000萬元的注冊資金,是國家考慮防範企業經營風險時的必要手段,這對大企業無所謂,但對一些中小公司則很難達到。而1萬噸秸稈的年消耗量,需要相當規模的貯存場地,由此帶來的火災隱患,成本增加問題也是企業不得不考慮的事情。事實上,如果擴大鼓勵面的話,三五千噸也是適用的。受制於這些現實難題,財政部的萬噸補貼政策遭遇落地難。
而參與國家補貼政策制定的秦世平對此解釋說,國家制訂政策的初衷並不鼓勵生物質能源企業因陋就簡,遍地開花,而是鼓勵企業專門從事生物質能源,培養骨幹型企業,這就需要一定的物質基礎。一萬噸的廠子,固定資產就大概需要400萬元,加上流動資金,1000萬元並不算多。而萬噸規模在能源化利用上,剛稱得上有點規模,只要是同一個業主,生產點可以分散,如果規模太小,補貼監管成本也太高。對於補貼方式上,秦世平承認存在一定缺陷,整個機制缺乏能源主管部門、技術部門的參與。制度怎樣更有利於監管,公平公開還有待於進一步完善。而該行業的快速發展,補貼政策功不可沒,但不能因為出現一些問題,因噎廢食,取消這個補貼政策,那將會對剛剛起步的生物質能源化利用產業造成重大的打擊。因為國家補貼不僅僅是提供資金,還表明國家對該行業的支持態度,對企業和投資具有強力的引導作用。
除此之外,固定電價也是補貼的重要一塊。生物質發電是0.75元/度,垃圾和沼氣發電是0.65元/度。增值稅實行即征即退,所得稅按銷售收入的90%來計算。袁振宏則指出政府鼓勵生產,生產完了沒有銷路,這個產業還是發展不起來。所以生產者和用戶兩頭都要鼓勵,為企業開拓市場。產業發展了國家才有政策,反過來不給政策,企業也難有市場。
三難:布局不好要吃虧
到底企業要建多大產能的好?秦世平經常碰到有企業負責人向他請教。
「沒有最好,只有最適合的,適合的就是最好的。比如蘇南地區每人只有幾分地,那就沒法收,這些地方就沒法建大廠,但東北墾區就比較適合建大型電廠,有條件上規模,成本才越低,效益才越高。一定要因地制宜。密集地區可以建氣化發電,做成型燃料,不一定去建發電廠。」
肖明松也建議企業要多方考慮,合理布局,否則很容易陷入發展困局。建生物質能電廠首先要考慮可持續發展,原料分散,就需要分散性利用,要考慮水資源、電力、人文環境是不是可以支撐這個項目。
四難:成本價格難控
受耕作制度的限制,我國農村土地高度分散,從資源的收集儲存運輸帶來很大不利因素,在後續的環節上會放大很多倍。「有些人認為收集半徑的擴大就是多一個油錢,實際上運輸工具、人力成本都不一樣。」秦世平解釋說,「裝機容量3萬千瓦的生物質電廠,一年大概需要25萬-30萬噸秸稈,按我國戶均10畝耕地計算,需要大約20萬農戶來完成,那麼收購時你要帶秤,光開票都需要20萬張。還要一個個裝車,不能實現高效的機械化。」
肖明松也非常理解企業的苦楚。「生物質能源要依賴農業,資源掌握在老百姓手裡,農民的市場意識很好,完全隨行就市。如果收集半徑過大,需要農民花費大量時間收集、運輸,那農民就會要求按外出打工時計算人力成本,如此一來,企業為原料支出的成本就會大大提高。如果企業堅持不抬價,就可能造成企業吃不飽,縮量生產,影響經濟效益。每度電原料成本如果超出一定范圍,無論怎麼發電都是賠錢。加上人工費用近年來的快速增加,成本成了扼住企業脖子的一道枷鎖。」
「所以准備入行的企業首先要考慮的是原料資源的可獲得性,如果不成熟千萬不要貿然進入。」肖明松認為地方政府可以進行協調,比如利用示範效應,鼓勵農民種植秸稈作物,做好企業加農戶的結合,平衡好企業和農戶之間的利益。
五難:技術投入小
「我國的生物質能源技術與國外有一定的差距,但目前的技術加上國家的補貼可以維持產業化經營。技術進步永無止境,國外的技術、設備成本太高並不一定適合我們,轎車科技水平高,但要是去農田就不如拖拉機。」秦世平笑著向記者打了個比方。科研部門每年都在做前端的研究,力度並不大。從實驗室到田間再到工業企業的規模化生產,技術的創新需要一個較長的時間。企業可以一邊生產一邊進行探索。
「目前存在的問題是,有些研究成果與生產有些脫節,並沒有轉化為生產力,推向社會。」肖明松說,一方面技術部門因缺少資金,無法進行規模化生產,另一方面為了盡可能多地收回技術成本,企業有意拉長新技術向市場投放的周期。「但是,我們現在面臨的是國際化的市場,如果抱著老的技術不放,一旦有新技術投放市場,企業始終面臨著效率低下,最終難以維持。」
「生物質能源的技術投入還很小,從宏觀方面來說,現有能源還沒有用盡。壟斷企業控制著部分能源的終端,也限制了中小企業的技術投入。中石油若投入生物質能源,生產乙醇汽油很容易,因為燃料乙醇按標准要求添加到汽油里形成乙醇汽油,整個產業鏈他們可以控制,別人加不進去。當大能源還能夠持續的時候,就不會在生物質能源上下太大的力氣。」此外,國際石油、煤炭,天然氣價格有一個聯動關系,當他們的價格逼近生物質能源的產品價格時,企業就會有更多的利潤,當化石能源資源枯竭到一定程度的時候,生物質能源的優勢就體現出來了。 1. 直接燃燒
生物質的直接燃燒和固化成型技術的研究開發主要著重於專用燃燒設備的設計和生物質成型物的應用。現已成功開發的成型技術按成型物形狀主要分為大三類:以日本為代表開發的螺旋擠壓生產棒狀成型物技術,歐洲各國開發的活塞式擠壓制的圓柱塊狀成型技術,以及美國開發研究的內壓滾筒顆粒狀成型技術和設備。
2. 生物質氣化
生物質氣化技術是將固體生物質置於氣化爐內加熱,同時通入空氣、氧氣或水蒸氣,來產生品位較高的可燃氣體。它的特點是氣化率可達70%以上,熱效率也可達85%。生物質氣化生成的可燃氣經過處理可用於合成、取暖、發電等不同用途,這對於生物質原料豐富的偏遠山區意義十分重大,不僅能改變他們的生活質量,而且也能夠提高用能效率,節約能源。
3. 液體生物燃料
由生物質製成的液體燃料叫做生物燃料。生物燃料主要包括生物乙醇、生物丁醇、生物柴油、生物甲醇等。雖然利用生物質製成液體燃料起步較早,但發展比較緩慢,由於受世界石油資源、價格、環保和全球氣候變化的影響,20世紀70年代以來,許多國家日益重視生物燃料的發展,並取得了顯著的成效。
4.沼氣
沼氣是各種有機物質在隔絕空氣(還原)並且在適宜的溫度、濕度條件下,經過微生物的發酵作用產生的一種可燃燒氣體。沼氣的主要成分甲烷類似於天然氣,是一種理想的氣體燃料,它無色無味,與適量空氣混合後即可燃燒。
1) 沼氣的傳統利用和綜合利用技術
我國是世界上開發沼氣較多的國家,最初主要是農村的戶用沼氣池,以解決秸稈焚燒和燃料供應不足的問題,後來的大中型沼氣工程始於1936年,此後,大中型廢水、養殖業污水、村鎮生物質廢棄物、城市垃圾沼氣的建立擴寬了沼氣的生產和使用范圍。
自20世紀80年代以來,建立起的沼氣發酵綜合利用技術,以沼氣為紐帶,將物質多層次利用、能量合理流動的高效農業模式,已逐漸成為我國農村地區利用沼氣技術促進可持續發展的有效方法。通過沼氣發酵綜合利用技術,沼氣用於農戶生活用能和農副產品生產加工,沼液用於飼料、生物農葯、培養料液的生產,沼渣用於肥料的生產,我國北方推廣的塑料大棚、沼氣池、氣禽畜舍和廁所相結合的「四位一體」沼氣生態農業模式,中部地區以沼氣為紐帶的生態果園模式,南方建立的「豬-果」模式,以及其他地區因地制宜建立的「養殖-沼氣」、「豬-沼-魚」和「草-牛-沼」等模式,都是以農業為龍頭,以沼氣為紐帶,對沼氣、沼液、沼渣的多層次利用的生態農業模式。沼氣發酵綜合利用生態農業模式的建立使農村沼氣和農業生態緊密結合,是改善農村環境衛生的有效措施,也是發展綠色種植業、養殖業的有效途徑,已成為農村經濟新的增長點。
2)沼氣發電技術
沼氣燃燒發電時隨著大型沼氣池建設和沼氣綜合利用的不斷發展而出現的一項沼氣利用技術,它將厭氧發酵處理產生的沼氣用於發動機上,並裝有綜合發電裝置,以產生電能和熱能。沼氣發電具有高效、節能、安全和環保等特點,是一種分布廣泛且價廉的分布式能源。沼氣發電在發達國家已收到廣泛重視和積極推廣。生物質能發電並網電量在西歐一些國家占能源總量的10%左右。
3) 沼氣燃料電池技術
燃料電池是一種將儲存在燃料和氧化劑中的化學能直接轉化為電能的裝置。當源源不斷地從外部向燃料電池供給燃料和氧化劑時,它可以連續發電。依據電解質的不同,燃料電池分為鹼性燃料電池(AFC)、質子交換膜(PEMFC)、磷酸(PAFC)、溶融碳酸鹽(MCFC)及固態氧化物(SOFC)等。
燃料電池能量轉換效率高、潔凈、無污染、雜訊低,既可以集中供電,也適合分散供電,是21世紀最有競爭力的高效、清潔的發電方式之一,它在潔凈煤炭燃料電站、電動汽車、移動電源、不間斷電源、潛艇及空間電源等方面,有著廣泛的應用前景和巨大的潛在市場。
5.生物制氫
氫氣是一種清潔、高效的能源,有著廣泛的工業用途,潛力巨大,來生物制氫究逐漸成為人們關注的熱點,但將其他物質轉化為氫並不容易。生物制氫過程可分為厭氧光合制氫和厭氧發酵制氫兩大類。
6. 生物質發電技術
生物質發電技術是將生物質能源轉化為電能的一種技術,主要包括農林廢物發電、垃圾發電和沼氣發電等。作為一種可再生能源,生物質能發電在國際上越來越受到重視,在我國也越來越受到政府的關注和民間的擁護。
生物質發電將廢棄的農林剩餘物收集、加工整理,形成商品,及防止秸稈在田間焚燒造成的環境污染,又改變了農村的村容村貌,是我國建設生態文明、實現可持續發展的能源戰略選擇之一。如果我國生物質能利用量達到5億噸標准煤,就可解決目前我國能源消費量的20%以上,每年可減少排放二氧化碳中的碳量近3.5億噸,二氧化硫、氮氧化物、煙塵減排量近2500萬噸,將產生巨大的環境效益。尤為重要的是,我國的生物質能資源主要集中在農村,大力開發並利用農村豐富的生物質能資源,可促進農村生產發展,顯著改善農村的村貌和居民生活條件,將對建設社會主義新農村產生積極而深遠的影響。
7.原電池
通過化學反應時電子的轉移製成原電池,產物和直接燃燒相同但是能量能充分利用。 脂肪燃料快艇(說明:本詞條頂部圖片即為脂肪燃料快艇)
紐西蘭業余航海家和環境保護家皮特·貝修恩宣布,他將駕駛以脂肪為動力的快艇「地球競賽」號,進行一次環球航行。據悉,貝休恩將於2008年3月1日從西班牙的瓦倫西亞出發,開始全長約4.5萬公里的環球航行。貝休恩表示,他打算挑戰英國船隻「有線和無線冒險」號於1998年創造的75天環球航行的世界紀錄。
脂肪當燃料「地球競賽」號被稱為世界上最快的生態船,造價240萬美元,融合多項高科技。「地球競賽」號長約23.8米,形似一隻展翅欲飛的天鵝。船身有三層外殼保護,內有兩個功能先進的發動機,最高時速可達每小時40節(約74公里),即使航行在巨浪中,速度也不會減慢。
雖然動物脂肪種類豐富,但貝修恩計劃只利用人類脂肪轉化成的生物燃料作為「地球競賽號」的動力來源,百分之百採用生物燃料完成一次環游世界的環保之旅。
為了能募集到足夠的脂肪生物燃料,貝修恩身先士卒,主動躺到了手術台上。然而整形醫生盡管做了很大努力,從他體內抽出的脂肪也只夠製造100毫升的生物燃料。他的兩名助手抽出的10升脂肪能夠製成7升生物燃料,可供「地球競賽」號航行15公里。
而皮特進行「綠色」環游世界之旅,以打破英國「有線和無線冒險者」號於1998年創造的75天環游世界的紀錄,總共需要7萬升的生物燃料,也就是說,皮特需要胖子志願者們捐贈出大約7萬公斤的脂肪。