當前,比較成熟的現代生物質能技術主要包括生物質成型顆粒燃料技術、沼氣技術、生物質發電、燃料乙醇技術、生物柴油技術等。
1、國內外生物質成型顆粒燃料技術研發現狀
生物質成型顆粒燃料技術是在一定溫度和壓力作用下,將各類分散的、沒有一定形狀的農林生物質經過收集、干燥、粉碎等預處理后,利用生物質成型設備擠壓成規則的、密度較大的棒狀、塊狀或顆粒狀等成型燃料,從而提高其貯運能力,改善燃燒性能,提高利用效率,擴大應用范圍,生物質成型顆粒燃料可以部分替代化石燃料作為民用燃料進行炊事、取暖等,也可作為工業鍋爐或生物質電站的燃料。富通新能源生產銷售的秸稈顆粒機、木屑顆粒機壓制的生物質成型顆粒燃料如下所示:


目前,國外生物質成型顆粒燃料生產已經進入到產業化、商業化和標準化開發利用階段,其技術發展以顆粒成型設備及顆粒燃料為主,原料以林業廢棄物為主;套的燃燒設備及燃燒技術也非常成熟,成型燃料都有嚴格的質量標準和生產規范:由于國家優惠的稅收和產品價格扶持政策非常到位,極大地促進了該項產業的快速發展,生物質成型顆粒燃料消費占能源消費總量的比例逐年增加。
我國從20世紀80年代引進螺旋推進式秸稈成型機,先后有幾十家研究院所、生產企業投入成型燃料技術研究與開發利用工作,比較成熟的技術主要有:螺旋擠壓成型、活塞擠壓成型、環模擠壓成型、平模擠壓成型等。
世界目前成型燃料生產規模估計超過400萬t/a,其趨勢向規;、現代化、集約化和市場化方向發展。
2、我國生物質成型顆粒燃料產業發展分析
2.1資源及市場發展潛力
我國是一個農業大國,糧食種植面積超過1億hm2,農業秸稈及加工剩余物理論產量在7億t/a,可以作為能源利用的秸稈及糧食加工剩余物約有3.5億t.據農業部對糧食產量預測,到2010年和2020年我國主要作物的秸稈總量將分別達到7.2億t和8億t。
我國林業生物質資源量約3億t/a.包括薪炭林、零散木材、殘留枝權、木材采運和術材加工剩余物等.我國林木生物質可用于能源的資源卻并不多,成型燃料技術需要重點考慮秸稈等農業生物質資源,因此,我國對生物質成型及配套設備的要求要比歐美國家更嚴格:首先,我國農業生產是以分產到戶的責任制經濟,秸稈資源十分分散,收集、儲存、運輸成本較高;其次,秸稈的組成成分比木質材料更易損壞設備,其燃料性能比木質燃料差,易結渣、堿金屬及氯元素腐蝕、爐內飛灰嚴重等,所以對燃燒設備的要求也更嚴格.
隨著我國生物質能源發展,無論生物質發電還是小型鍋爐燃料都對生物質成型顆粒燃料有了更多的需求,目前,全國在用燃煤鍋爐約48萬臺,每年耗原煤約4億t;其中20 t,h以下鍋爐超過80%.2007年初,國家對燃煤鍋爐節能降耗提出了更多的限制,要求有條件、有步驟地改造燃煤鍋爐,若將其中的10%改造成生物質鍋爐,每年需生物質燃料約5000萬t.我國生物質發電規劃到2010年達到5 500 MW,預計年需求生物質燃料5000萬t,另外,我國農村每年約有2億t的炊事、生活燃料需求量。
2.2生產工藝
目前,我國生物質成型顆粒燃料典型的生產過程一般包括粉碎、干燥、成型(制粒、制棒、壓塊等)、冷卻和包裝等五個工藝流程。
北京某生物質成型顆粒燃料企業生產線利用林業廢棄物、農業剩余物等生物質原料,設計生產能力1萬t/a,采用全自動化生產流程,產品主要包括生物質秸稈壓塊、秸稈顆粒以及木質顆粒等。產品主要供應當地農民生活及生產用能,兼供部分中小工業鍋爐燃料,經過1年多的運行證實,該生產線運行可靠,性能穩定,達到了預期的設計效果,取得了較好的社會和經濟效益。
2.3效益分析
開發利用生物質成型顆粒燃料對于發展農村經濟、改善農村環境、調整農村能源結構具有巨大的推動作用,對新農村建設將具有積極的現實意義和深遠的歷史意義。
隨著項目的產業化、商業化發展,農作物秸稈等生物質廢棄物將不再是廢棄物,而變成了商品。僅以目前秸稈形成的市場價格估算,到2010年僅100萬t秸稈直接銷售將為農民增加1.5億元的經濟收入,增加就業人數達到6 000人:到2020年將達到75億元的秸稈經濟產業,增加20萬人次的就業機會。
作者針對北京大興區生物質成型顆粒燃料示范項目進行了長達1年的跟蹤調查,該項目通過在農村進行了1年的推廣實踐,共普及生物質成型顆粒燃料3 000 t,生物質高效低排放爐灶3 000臺,示范范圍包括農民生活和農業生產,累計減少煤炭使用量2 400 t,直接增加農民秸稈經濟45萬元,工廠增加農民就業80多人,為當地農民帶來100余萬元的就業收入,1年中,對爐具使用狀況跟蹤和回訪,收集了大量的詳細數據,經過分析,我們認為生物質成型顆粒燃料帶來的綜合效益非常顯著整個示范過程,得到了社會各界和各級政府的認可,項目啟動二期工程,今年計劃增大示范范圍和目標,示范成型燃料增卻到10 000 t,生物質爐具惠及到10000戶。
生物質成型顆粒燃料屬于優質的可再生能源,可以替代煤炭等化石燃料,廣泛用于生活和工農業生產.到2020年,如果我們國家實現生物質成型顆粒燃料發展規劃目標,生產達到5 000萬t的生物質成型顆粒燃料,使用范圍將會從農業、農村擴大到城鎮和工業生產,甚至包括生物質發電產業,其所帶來的各種社會、經濟、能源、環境等綜合效益將會更加顯著.
3產業發展存在的主要問題
雖然生物質成型顆粒燃料產業發展很快,潛力巨大,在發展過程中仍然存在眾多問題亟待解決,以期生物質成型顆粒燃料產業快速推進.
3.1政策瓶頸
生物質成型顆粒燃料產業發展的政策障礙主要指經濟激勵政策和強制性環境政策兩方面的障礙:①經濟激勵政策,目前,我國尚沒有針對生物質能發展的完善經濟激勵政策,更沒有專門針對成型燃科技術的經濟激勵機制,經濟激勵政策發育不健全,經濟激勵政策主要包括投資政策、價格政策、稅收政策等,由于成型燃料市場規模小,技術處于發展階段,投資回報難以預測,投資商的投資風險大,缺少相關投資政策,影響了成型燃料的商業化發展,②環境政策.環境政策障礙主要指針對化石能源燃燒和生物質直接燃燒缺乏污染物排放標準.燃煤污染嚴重,燃嬈效率低,可再生能源法、節能法、環境保護法等相關法律法規沒有發揮有力的作用,或執法力度小,不足以達到根本治理的作用.
3.2技術瓶頸
經過我們對示范工程1年的運行實況進行分析認為,目前的生物質成型顆粒燃料技術相對成熟,具各產業發展條件,但仍然存在不少客觀問題,需要慎重處理,積極應對.主要集中在如下幾個方面:①原料收集和存儲技術不完善.原料收集過程中我們發現,由于我們國家的農業主要是分產到戶的農村責任田耕作模式,生物質原料雖然量大,但非常分散,收集及存儲成本較高,還沒有形成收集和存儲秸稈等生物質完善的收集體系.②成型燃料設備的材料壽命較短,設備穩定性差,目前生物質成型設備多數由飼料生產設備改進而來,對于秸稈的認識還不夠充分,尤其在高溫高壓及非常惡劣的環境下,秸稈對關鍵部件磨損快,工作壽命短,設備運行不穩定,影響規模化生產.用于成型燃料設備的高耐磨、長壽命的材料尚在研發過程中.
4、結論與建議
生物質成型顆粒燃料屬于朝陽產業,但我國生物質燃料產業剛剛起步,國家雖然相繼出臺了一些促進發展的優惠政策.但不少政策可操作性較差,具體實施還有一定的困難.示范過程中我們遇到一些實際問題:生物質成型顆粒燃料價格相對較高、市場認知度偏低、產品質量不規范等,給產業的發展增加了障礙,為了促進生物質成型顆粒燃料產業快速健康發展,建議國家相關部門能夠借鑒其他行業現有的優惠政策,盡早出臺產業發展促進政策,如:稅收優惠政策、生物質成型顆粒燃料示范項目的補貼政策、生物質成型顆粒燃料相關標準、環境保護相關法律法規等。
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