生物質(zhì)能源的發(fā)展方向

1、生物質(zhì)能源的發(fā)展方向什么是生物質(zhì)能源生物質(zhì)是指一切有生命的可以生長的有機物質(zhì),它包括植物、動物和微生物。廣義概念:生物質(zhì)包括所有的植物、微生物以及以植物、微生物為食物的動物及其生產(chǎn)的廢棄物。狹義概念:生物質(zhì)主要是指農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)過程中除糧食、果實以外的秸稈、樹木等木質(zhì)纖維素、農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)下腳料、農(nóng)林廢棄物及畜牧業(yè)生產(chǎn)過程中的禽畜糞便和廢棄物等物質(zhì)。生物質(zhì)能,就是太陽能以化學(xué)能形式貯存在生物質(zhì)中的能量形式,即以生物質(zhì)為載體的能量。它直接或間接地來源于綠色植物的光合作用,可轉(zhuǎn)化為常規(guī)的固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)燃料。生物質(zhì)能是世界第四大能源,僅次于煤炭、石油和天然氣。生物質(zhì)能源的年生產(chǎn)量遠遠超過全世界總能源需求

2、量,相當(dāng)于世界總能耗的10倍。利用生物質(zhì)能源的優(yōu)點可再生性,來源豐富。生物質(zhì)能源是從太陽能轉(zhuǎn)化而來,通過植物的光合作用將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能,儲存在生物質(zhì)內(nèi)部的能量,與風(fēng)能、太陽能等同屬可再生能源,可實現(xiàn)能源的永續(xù)利用,取之不盡,用之不竭。生物質(zhì)能源資源豐富,分布廣泛,全球生物質(zhì)能源潛在可利用量達350EJ/年,約合82.12 億噸標準油,相當(dāng)于2009年全球能源消耗量的73%。清潔環(huán)保,替代化石能源。生物質(zhì)能源的轉(zhuǎn)化過程是通過綠色植物的光合作用將二氧化碳和水合成生物質(zhì);生物質(zhì)能源的使用過程又生成二氧化碳和水,形成二氧化碳的循環(huán)平衡。同時,生物質(zhì)能源中的有害物質(zhì)含量很低,屬于清潔能源。將生物質(zhì)加

3、工成成型燃料、可燃氣體和液體燃料替代化石能源煤炭、石油和天然氣,既解決化石能源枯竭問題,又遏制化石能源給地球造成的溫室效應(yīng)。農(nóng)業(yè)廢棄物轉(zhuǎn)化新能源的必要性農(nóng)業(yè)廢棄物主要是指農(nóng)作物秸稈(玉米秸、高粱秸、麥秸、稻草、豆秸和棉稈等和糧食加工業(yè)廢棄物(稻殼等。我國農(nóng)作物秸稈年產(chǎn)出量為6.04億噸,其中造肥還田及其收集損失約占15%,剩余5.134億噸。用作農(nóng)戶炊事取暖、畜牧飼料和少量工業(yè)原料約占40%,即2.05億噸,棄于田間地頭直接焚燒的約占60%,即3.08億噸(相當(dāng)于1.54億噸標準煤,既危害環(huán)境,又浪費資源。每年秋冬和開春,霧霾彌漫大地,焚燒秸稈是大氣污染的主要貢獻之一。隨著農(nóng)村生活質(zhì)量的提高,

4、農(nóng)作物秸稈逐漸退出作為傳統(tǒng)燃料的舞臺,取而代之的是存儲和使用方便的煤炭,致使在工業(yè)燃料污染十分嚴重的情況下,又形成疊加效應(yīng),雪上加霜。所以必須為農(nóng)業(yè)廢棄物尋找可行的出路。農(nóng)業(yè)廢棄物再加工燃料的形式農(nóng)業(yè)廢棄物本身就是固體燃料,是廣大農(nóng)村燒火做飯、冬季取暖的傳統(tǒng)燃料。但這種燃料存在弊端:密度小,體積大,存放空間大;水分高,需要晾曬;熱值低,火勁小,燃燒時間短;爐腔大,火焰分散,易跑煙,只適合大鍋做飯。所以人們就擯棄了它作為家庭燃料。只有把農(nóng)業(yè)廢棄物進行再加工,方便于家庭和工業(yè)使用,它才能物盡所用,變廢為寶。壓縮成型。壓縮成型是增大密度、減小體積的過程,便于運輸、存儲。塊狀秸稈燃料可用于家庭和工業(yè)鍋

5、爐。但作為直燒燃料,還是不如煤炭好使,家庭用量小,替代煤炭積極性不高。用于工業(yè)鍋爐,秸稈中的無機鹽限制了爐膛溫度不能高,也限制了鍋爐效率,往往需要與煤炭混燒,但灰卻沒法處理。秸稈發(fā)電。秸稈作為燃料用于發(fā)電,也是將秸稈先做簡單的壓縮,輸送到蒸汽鍋爐生產(chǎn)蒸汽帶動汽輪機發(fā)電。秸稈發(fā)電除了有直燒鍋爐普遍存在的技術(shù)問題之外,最主要是區(qū)域供應(yīng)量與裝機功率效益化存在矛盾。秸稈氣化。秸稈氣化主要是兩種形式,一是發(fā)酵生產(chǎn)沼氣作為燃氣;二是熱解生產(chǎn)生物煤氣作為燃氣。這兩種形式都適合小規(guī)模生產(chǎn)燃氣供應(yīng)一個小工廠或一個居住集中的小村莊使用。有專人值守,算上人工費用和電耗,居民使用價格并不合算。秸稈液化。秸稈液化是通過

6、高溫高壓水熱液化轉(zhuǎn)化成液體燃料和高溫干法熱解氣化再冷凝成液體燃料。前者回收效率高,可以達到50%以上,但運行費用高,需要水相和油相分離,存在污水排放問題。后者利用秸稈自身熱能分解固體秸稈,熱能有損失,回收率40%左右,但運行費用低,不排放廢水,不需建設(shè)污水處理裝置。所以就秸稈液化的兩種形式而言,高溫干法熱解液化具有裝置可大可小的靈活性和運行費用低、環(huán)保無污染的優(yōu)勢,是世界各國爭相開發(fā)的生物質(zhì)能源技術(shù)之一。農(nóng)林廢棄物商品化新能源燃料的發(fā)展方向農(nóng)林廢棄物再加工新型燃料的商品化應(yīng)著眼于工業(yè)應(yīng)用,才有發(fā)展動力和市場前景,因為民用畢竟用量有限,也存在市場運作分散的問題。農(nóng)林廢棄物尤其農(nóng)作物秸稈通過物理壓

7、縮后可以作為工業(yè)爐燃料,但對爐膛結(jié)構(gòu)、換熱面積、燃燒溫度和排灰形式都有特殊要求,存量工業(yè)爐無法使用這種燃料,改造非常困難,出力也不夠。這種固體燃料適合新上生物質(zhì)工業(yè)爐,造價比普通燃煤工業(yè)爐高出許多。農(nóng)林廢棄物轉(zhuǎn)化成液體燃料油,儲存、運輸和使用都比較方便,適合工業(yè)爐大量應(yīng)用,存量燃煤工業(yè)爐不用改變?nèi)魏螤t體結(jié)構(gòu),只增加一個燃油燃燒器就可以。新上工業(yè)爐即燃油爐,造價與普通燃油或燃氣爐一樣,比燃煤爐低很多。所以說,將農(nóng)林廢棄物轉(zhuǎn)化成液體燃料油是最現(xiàn)實的辦法,適應(yīng)市場需求,是農(nóng)林廢棄物商品化新能源燃料的發(fā)展方向。農(nóng)林廢棄物高溫干法裂解液化是什么樣的技術(shù)農(nóng)林廢棄物轉(zhuǎn)化成液體燃料油,質(zhì)量、成本、投資和環(huán)保等

8、方面具有顯著優(yōu)勢的就是干法裂解液化技術(shù)。各種農(nóng)林廢棄物(玉米、高粱、小麥和水稻各種秸稈,大豆、棉花、土豆和花生各種秧類,稻殼、谷皮等糧食加工副產(chǎn)物,鋸末、木屑、樹枝和樹葉等林業(yè)木材廢棄物都可以作為干法熱裂解制取燃料油的原料。將這些原料粉碎烘干輸送到熱解裝置,嚴格控制溫度快速熱分解,轉(zhuǎn)化為有機物蒸氣,再通過迅速冷卻轉(zhuǎn)化成液體,就成為含多種有機成分的可燃油。生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生不能冷凝的可燃氣體,回收用于裝置加熱,不外排任何氣體、液體和工藝廢水。這種生物質(zhì)油可以直接用作工業(yè)爐燃料油,也可進一步酯化加工制取生物柴油,或者分離提取價值更高的有機化學(xué)成分。農(nóng)林廢棄物轉(zhuǎn)化新能源的綜合利用由于植物體中無機物的存

9、在,在直燒、氣化和液化過程中都無法將碳全部轉(zhuǎn)化,會副產(chǎn)含無機物較高的殘余炭灰,即殘渣,也就是二次廢料。直燃和氣化灰顯堿性,液化灰顯酸性。規(guī)模化使用農(nóng)林廢棄物直燒或再加工燃氣和燃油,都必須考慮灰的出路問題,否則會對環(huán)境造成二次污染。秸稈發(fā)電和直燒鍋爐產(chǎn)生的草木灰多數(shù)是采取填埋形式,既占用了土地,也存在安全和環(huán)境隱患。單一成分比較突出的草木灰,比如稻殼灰,二氧化硅占比較大,可以分離二氧化硅和殘余炭分別加工成硅化學(xué)品和炭產(chǎn)品。而對于多數(shù)草木灰來說,直接利用價值不高,應(yīng)秉承“從哪里來,到哪里去”的原則,將其改性活化處理,做成肥料,做底肥使用,既相應(yīng)提供微量元素,減少施用化學(xué)肥料,又能改善土壤,增加土壤

10、透氣性,保墑、保水、保肥,防治病蟲害。我國對農(nóng)林廢棄物轉(zhuǎn)化新能源的支持政策中華人民共和國可再生能源法和國務(wù)院辦公廳關(guān)于加快推進農(nóng)作物秸稈綜合利用的意見體現(xiàn)了國家對生物質(zhì)能源的支持力度和迫切性,國家財政采取多種補貼手段,支持和激勵發(fā)展農(nóng)林廢棄物轉(zhuǎn)化新能源項目,財政部財建2008735號文件規(guī)定,年消耗農(nóng)作物秸稈量在1萬噸以上,可獲得140元/噸的補助。商業(yè)化、規(guī)模化運作農(nóng)林廢棄物轉(zhuǎn)化新能源的方式、布點和規(guī)模商業(yè)化、規(guī)模化運作生物質(zhì)能源產(chǎn)品,應(yīng)該定位工業(yè)鍋爐用戶這個市場。我國現(xiàn)有燃煤工業(yè)鍋爐約46萬臺,占鍋爐總量的85%左右,年煤耗量達到7.3億噸,每年還要新增鍋爐8萬10萬噸。顆粒物排放160萬噸/年、二氧化硫排放718萬噸/年、氮氧化物排放271萬噸/年。燃煤鍋爐是大氣主要污染源之一,也是推廣使用生物質(zhì)新能源的重要對象。鑒于運輸距離、工業(yè)鍋爐分散而又用量大的因素,生產(chǎn)生物質(zhì)成型塊狀燃料和液體燃料是商業(yè)化運作的最佳模式。農(nóng)作物秸稈有分散收集的特點,鑒于我國縣域地理特征,一個縣滿足一個生物質(zhì)能源項目所需是比較合適的,跨縣收集秸稈會明