我國擁有豐富的秸稈資源,可用作能源的秸稈每年約有2億tce。秸稈是優質的、可(ke)增(zeng)長(chang)和(he)再(zai)生(sheng)的(de)綠(lv)色(se)能(neng)源(yuan)。由(you)於(yu)秸(jie)稈(gan)質(zhi)地(di)鬆(song)散(san),堆(dui)積(ji)密(mi)度(du)小(xiao),不(bu)易(yi)收(shou)集(ji)和(he)運(yun)輸(shu),燃(ran)燒(shao)組(zu)織(zhi)比(bi)較(jiao)困(kun)難(nan),在(zai)我(wo)國(guo)大(da)規(gui)模(mo)利(li)用(yong)秸(jie)稈(gan)能(neng)源(yuan)還(hai)有(you)一(yi)定(ding)的(de)障(zhang)礙(ai)。目(mu)前(qian)我(wo)國(guo)尤(you)其(qi)是(shi)農(nong)村(cun)一(yi)邊(bian)是(shi)能(neng)源(yuan)短(duan)缺(que)、環境汙染,一邊是優質清潔秸稈能源資源大量的被閑置、浪費、露天焚燒。因此,秸稈成型顆粒燃料利用技術迅速發展起來,並逐漸被用於工農業生產、生活的方方麵麵。
富通新能源生產銷售的秸稈顆粒機、秸稈壓塊機專業壓製生物質顆粒燃料。
秸稈成刑顆粒燃料是經過秸稈收集——幹燥——預處理——粉碎——壓縮成型等工藝,把秸稈原料壓製成的顆粒狀燃料,壓縮後的秸稈成型顆粒燃料體積縮小8_10倍,密度增加到1000kg/m3以yi上shang,大da大da方fang便bian運yun輸shu和he儲chu存cun,更geng容rong易yi組zu織zhi和he控kong製zhi燃ran燒shao,因yin此ci顯xian著zhu提ti高gao燃ran燒shao效xiao率lv。秸jie稈gan成cheng型xing顆ke粒li燃ran料liao日ri漸jian被bei作zuo為wei煤mei炭tan的de替ti代dai品pin用yong於yu民min用yong及ji工gong業ye燃ran料liao,包bao括kuo供gong熱re、發電/熱電聯產等。日前迫於能源需求與環境汙染壓力,熱電聯產技術逐漸在城市小區、商務區等發展起來。
熱電聯產是提高能源利用率,節約能源的有效途徑,並且具有減少汙染,提高供熱質量,促進經濟發展等優點。2002年由國家發展計劃委員會、國家經濟貿易委員會、建設部和國家環保總局聯合下發了《關於熱電聯產的規定》,明ming確que了le國guo家jia鼓gu勵li發fa展zhan熱re電dian聯lian產chan的de政zheng策ce,特te別bie強qiang調tiao了le國guo家jia積ji極ji支zhi持chi發fa展zhan燃ran氣qi輪lun機ji聯lian合he循xun環huan熱re電dian聯lian產chan利li小xiao型xing燃ran氣qi熱re電dian冷leng聯lian產chan。世shi界jie各ge國guo實shi踐jian表biao明ming,發fa展zhan能neng源yuan階jie梯ti利li用yong的de小xiao型xing熱re電dian冷leng聯lian產chan是shi合he理li、高效地利用能源的最佳手段,對於改善環境、降低燃料成本,也是最好的解決方案之一。歐盟計劃到2010年熱電聯產所占的發電市場份額達30%,其中,丹麥熱電聯產占發電市場的45%;荷蘭目前熱電聯產已占發電市場的400。俄羅斯早在1993年熱電裝機就有6530萬kW,熱電廠的發電量占總發電量達33%以上。
經過研究我們認為,利用秸稈成型顆粒燃料的熱電聯產技術發展分布式能源站,具
有熱利用效率高、建站靈活、變廢為寶、綜合利用等優點,市場前景廣闊。
2.秸稈成型顆粒燃料技術
我國農村生活用能仍有超過50%的農民全年90%以上依靠秸稈、薪xin柴chai等deng生sheng物wu質zhi直zhi接jie低di效xiao率lv燃ran燒shao。不bu少shao地di方fang秸jie稈gan資zi源yuan被bei作zuo為wei廢fei物wu棄qi於yu田tian間jian地di頭tou,各ge地di頻pin頻pin出chu現xian露lu天tian焚fen燒shao秸jie稈gan現xian象xiang,不bu僅jin浪lang費fei資zi源yuan,也ye帶dai來lai了le嚴yan重zhong的de環huan境jing汙wu染ran,甚shen至zhi延yan誤wu航hang班ban、引發火災和交通事故等。
秸稈等生物質能源的開發利用技術再度引起人們的高度重視。許多大中城市要求中小燃煤鍋爐關閉、整改,要求改燒天然氣、電等清潔燃料,各用能單位普遍感到清潔燃料能源價格高、負擔重,紛紛尋求新的替代能源。因此,秸稈作為可再生清潔能源日益受到關注。
youyujieganbenshendetedianshiduijimiduxiao,tijirezhidi,suoyijieganzhiranguolubidingshitijipangda,shebeizaojiagao,changfangzhandimianjida,jichujianshejichutouzigao;而(er)利(li)用(yong)秸(jie)稈(gan)成(cheng)型(xing)顆(ke)粒(li)燃(ran)料(liao)發(fa)展(zhan)熱(re)電(dian)聯(lian)產(chan)技(ji)術(shu),由(you)於(yu)其(qi)密(mi)度(du)大(da),可(ke)以(yi)借(jie)鑒(jian)煤(mei)炭(tan)燃(ran)燒(shao)技(ji)術(shu)與(yu)設(she)備(bei),降(jiang)低(di)設(she)備(bei)投(tou)資(zi)成(cheng)本(ben),減(jian)少(shao)初(chu)投(tou)資(zi)。又(you)由(you)於(yu)其(qi)屬(shu)於(yu)清(qing)潔(jie)燃(ran)料(liao),可(ke)以(yi)不(bu)受(shou)地(di)點(dian)限(xian)製(zhi),擴(kuo)大(da)應(ying)用(yong)範(fan)圍(wei),在(zai)城(cheng)市(shi)發(fa)展(zhan)熱(re)電(dian)聯(lian)產(chan)能(neng)源(yuan)站(zhan)。
利li用yong秸jie稈gan成cheng型xing顆ke粒li燃ran料liao發fa展zhan熱re電dian聯lian產chan技ji術shu,開kai發fa自zi主zhu知zhi識shi產chan權quan的de生sheng物wu質zhi顆ke粒li成cheng型xing設she備bei與yu熱re電dian聯lian產chan技ji術shu,符fu合he我wo國guo長chang期qi可ke持chi續xu發fa展zhan要yao求qiu,更geng適shi合he我wo國guo國guo情qing實shi際ji。即ji可ke解jie決jue農nong村cun秸jie稈gan資zi源yuan浪lang費fei,減jian少shao環huan境jing汙wu染ran,又you能neng發fa展zhan農nong村cun經jing濟ji,增zeng加jia農nong民min收shou入ru,促cu進jin社she會hui主zhu義yi新xin農nong村cun建jian設she。同tong時shi,還hai有you利li於yu富fu餘yu勞lao動dong力li轉zhuan移yi,為wei社she會hui提ti供gong更geng多duo的de就jiu業ye機ji會hui,發fa展zhan新xin興xing產chan業ye,支zhi持chi國guo家jia可ke持chi續xu發fa展zhan。
3.國內外現狀和技術發展趨勢
國外從20世紀30年代開始研究秸稈成型燃料技術。到20世紀末,美國已在25個州興建了日產量為250~ 300t的樹皮成型燃料加工廠,進行工廠化生產。歐洲國家也非常重視生物質可再生能源的開發利用,從20世紀70年代開始研製生產衝壓式成型機、顆粒成型機等,意大利、丹麥、法國、德國、瑞典、瑞士、比利時等國相繼建成生物質成型燃料生產廠家70多個,設備及成型燃料產品進入商業化運作模式;泰國、印度、越南、菲律賓等國在20世紀80年代也建成了不少生物質固化、碳化專業生產廠;從2003年開始,南非北部城市沙比已建成4個巨大的生物質成型燃料加工廠,生產規模達到了年產20萬噸。這些國家生物質成型燃料技術大部分已經成熟,並進入了規模化生產及應用階段。
目前國外生物質成型的主要方式有4種,即顆粒成型機、螺杆連續擠壓成型機、機械驅動衝壓式成型機和液壓驅動衝壓式成型機;生產原料以木屑等林業廢棄物為主。其利用形式主要有三種:一是低密度類,大捆,用於發電;二是中密度類,大塊/棒狀,以層燃鍋爐、壁爐為主;三是顆粒型,原料以木屑為主,用於高檔取暖爐。
國外對秸稈生物質成型燃料技術已經相當成熟,而且生物質成型燃料的生產從原料收集到加工、應用都實現了工廠化,燃燒技術也得到了相應的發展;但是,國外成型燃料生產多以木屑等林業廢棄物為主要原料,應用秸稈原料生產成型燃料的研究和應用較少;成型燃料的用途多是家庭采暖和熱水供應,以及少數特殊用途,很少用於發電。
我國從20世紀80年代引進螺旋推進式秸稈成型機,生物質成型燃料技術的研究開發已有二十多年的曆史。曾經先後引進20多條生物質成型燃料生產線,因為耗能高、成本高、生產率低、燃爐不配套、與國情脫節等,至今仍沒有形成產業。之後,我國先後有幾十家研究院所、生sheng產chan企qi業ye投tou入ru成cheng型xing燃ran料liao技ji術shu研yan究jiu與yu開kai發fa利li用yong工gong作zuo,針zhen對dui原yuan料liao主zhu要yao是shi林lin業ye廢fei棄qi物wu,以yi秸jie稈gan為wei原yuan料liao的de成cheng型xing燃ran料liao技ji術shu除chu農nong業ye部bu可ke再zai生sheng能neng源yuan重zhong點dian實shi驗yan室shi(河南農業大學)在河南進行示範嚐試外,其它研究進展一直比較緩慢。但是國內對牧草、秸稈加工顆粒飼料的技術與設備研究比較常見,秸稈顆粒燃料的技術與成套設備不多。
近jin幾ji年nian,由you於yu國guo家jia資zi金jin投tou入ru增zeng加jia,成cheng型xing燃ran料liao的de生sheng產chan利li用yong初chu步bu形xing成cheng規gui模mo。例li如ru陝shan西xi省sheng武wu功gong縣xian輕qing工gong機ji械xie廠chang研yan製zhi的de螺luo旋xuan推tui進jin式shi成cheng型xing機ji,遼liao寧ning省sheng能neng源yuan研yan究jiu所suo研yan製zhi的de螺luo杆gan棒bang狀zhuang成cheng型xing機ji,河he南nan農nong業ye大da學xue研yan製zhi的de活huo塞sai式shi液ye壓ya成cheng型xing機ji,在zai北bei京jing、河南、jiangsudouyijingxinglexiaoguimoshifan。suizheshengwuzhiziyuanliyongjishudefazhan,guojiaxiangguanfalvfaguidezhichiyuyindao,jieganchengxingkeliranliaojishuchengxianchuxunmengdefazhanqushi,guojia、社會、企業、科研單位不斷投入人力物力財力,配套設備更加完善、成熟,技術更新速度加快,自主知識產權意識不斷加強。
國guo外wai尤you其qi是shi發fa達da國guo家jia在zai成cheng型xing顆ke粒li燃ran料liao技ji術shu研yan究jiu方fang麵mian處chu於yu領ling先xian地di位wei,從cong利li用yong現xian狀zhuang和he發fa展zhan趨qu勢shi來lai看kan,國guo外wai成cheng型xing顆ke粒li燃ran料liao主zhu要yao采cai用yong木mu屑xie等deng林lin業ye廢fei棄qi物wu作zuo生sheng產chan原yuan料liao,很hen少shao采cai用yong秸jie稈gan等deng農nong業ye廢fei棄qi物wu;由於木質顆粒燃料潔淨無汙染、可再生,多作為優質燃料被用於壁爐采暖等,雖然價格昂貴,仍然備受豪華別墅戶主青睞。在國外,秸稈常被用作肥料、飼料等其他用途,用作燃料的發達國家多采用大規模直接燃燒方式進行熱電聯產,很少采用秸稈生產成型顆粒燃料。
4.市場需求分析
2004年,我國有25個省級電網出現拉閘限電,全國冬夏用電高峰最大電力缺口超過3000萬千瓦,許多發電機組因為煤炭供應不足而關停。另外,我國尚有3000萬人口沒有用上電。發展生物質成型顆粒燃料產業,將會對煤炭進行必要的補充,建設分布式中小型熱電廠,將可以有效緩解供電、供熱緊張局麵,對我國全麵建設小康社會意義深遠。
隨著城市化進程的加快,城市居民接近6yirenkou,zaochengwoguochengshigongnuanyalizhujianzengda。baiyuxuduoxinjianxiaoquduozaichengshiwaiwei,religuanwangnanyidaoda,huozheresunshiyanzhongernanyiweiji。weilemanzujuminshenghuoxuqiu,yincixuyaocaiyongquyugongnuancuoshi,shouhuanbaoxianzhi,duoshuyitianranqihuodianliranliaogongnuan,erqiedanchungongnuanxiaolvdi。yaomegongnuanfeiguogao,yaomegongnuanchangkuisunjingying,erzhedoubushichangjiuzhiji。woguo《可再生能源法》出chu台tai後hou,秸jie稈gan發fa電dian上shang網wang有you了le法fa律lv保bao證zheng。發fa展zhan秸jie稈gan顆ke粒li燃ran料liao熱re電dian聯lian產chan即ji可ke以yi滿man足zu供gong熱re需xu求qiu又you有you發fa電dian收shou入ru,而er且qie供gong熱re距ju離li短duan,建jian設she投tou資zi少shao,屬shu於yu一yi舉ju多duo贏ying的de開kai發fa利li用yong可ke再zai生sheng能neng源yuan方fang案an。
5.秸稈成型顆粒燃料熱電聯產係統設計方案
熱電聯產係統有多種模式,一種是燃氣輪機—餘熱/直燃溴化鋰吸收式空調機組聯合循環,該模式具有汙染小,效率高及靠近熱、電負荷中心的優點,多以天然氣為燃料,但我國人均天然氣剩餘可采儲量隻有1074m3,是世界平均水平的4.3%;所suo以yi,我wo們men需xu要yao把ba有you限xian的de資zi源yuan加jia以yi有you效xiao合he理li的de利li用yong,不bu能neng大da量liang使shi用yong這zhe種zhong模mo式shi。另ling一yi種zhong是shi中zhong小xiao型xing燃ran煤mei熱re電dian廠chang,因yin為wei汙wu染ran和he燃ran料liao問wen題ti,也ye在zai慢man慢man的de被bei淘tao汰tai,尤you其qi是shi在zai城cheng市shi及ji生sheng態tai保bao護hu區qu等deng更geng限xian製zhi了le燃ran煤mei的de開kai采cai與yu利li用yong。
juci,bizhetichuliyongjieganchengxingkeliranliaofazhanredianlianchanxitong。tongguogaibianranliaogongyingxitongjiguoludeng,tigaozhenggexitongkekaoxinghegaoxiaoxing。youyujiegannengyuandeqingjietexing,jibenmeiyouwuranwupaifang。yinci,caiyongjieganchengxingkeliranliaoredianlianchanmoshikeyitongtianranqiyiyangzaizhongxiaochengshi、集中小區、工業開發區等熱源需求量大的區域應用。
本文結合北京生物工程和醫藥產業基地( CBP)供熱廠(天然氣燃料),改建為熱電聯產(秸稈顆粒燃料)對係統方案進行簡單分析。
5.1秸稈成型顆粒燃料廠
秸稈成型顆粒燃料生產廠位於CBP外圍,周圍是北京市大興區農業生產區,南鄰河北省固安、廊坊等地,擁有大量的農作物秸稈,而且交通便利。秸稈成型顆粒燃料以當地秸稈為主要原料,年生產能力10萬t。生產工藝及應用流程如圖1。
秸(jie)稈(gan)成(cheng)型(xing)顆(ke)粒(li)燃(ran)料(liao)生(sheng)產(chan)廠(chang)由(you)北(bei)京(jing)盛(sheng)昌(chang)綠(lv)能(neng)科(ke)技(ji)有(you)限(xian)公(gong)司(si)投(tou)資(zi)建(jian)設(she),生(sheng)產(chan)的(de)顆(ke)粒(li)燃(ran)料(liao)主(zhu)要(yao)用(yong)於(yu)熱(re)電(dian)聯(lian)產(chan)能(neng)源(yuan)站(zhan),部(bu)分(fen)為(wei)當(dang)地(di)農(nong)民(min)提(ti)供(gong)生(sheng)活(huo)燃(ran)料(liao)。
5.2秸稈成型顆粒燃料熱電聯產能源站方案
待改建改造供熱廠位於CBP內,目前該供熱廠安裝有20t/h的天然氣燃料鍋爐2台,配套設施有天然氣減壓站、化學水處理間、辦公樓、後勤設施等。供熱管網主要擔負CBP內數十家企業的供熱,該鍋爐每產生1Uh的飽和蒸汽,需要消耗約80 rr13的天然氣,天然氣的單價約為2.25元/r113,雖然每噸蒸汽售價220元人民幣,多種原因造成該供熱廠目前每月仍有數萬元的虧損。
因(yin)此(ci),供(gong)熱(re)廠(chang)計(ji)劃(hua)希(xi)望(wang)利(li)用(yong)廉(lian)價(jia)的(de)綠(lv)色(se)燃(ran)料(liao)替(ti)代(dai)天(tian)然(ran)氣(qi)改(gai)建(jian)為(wei)熱(re)電(dian)聯(lian)產(chan)係(xi)統(tong)。經(jing)過(guo)初(chu)步(bu)分(fen)析(xi),我(wo)們(men)給(gei)出(chu)了(le)初(chu)步(bu)設(she)計(ji)方(fang)案(an)。原(yuan)天(tian)然(ran)氣(qi)鍋(guo)爐(lu)作(zuo)為(wei)備(bei)用(yong)供(gong)熱(re),以(yi)保(bao)證(zheng)供(gong)熱(re)高(gao)峰(feng)時(shi)熱(re)負(fu)荷(he)補(bu)充(chong)熱(re)源(yuan),另(ling)外(wai)新(xin)增(zeng)2台以生物質顆粒為燃料的35 t/h電站鍋爐,2台6MW蒸汽輪機。
係統方案如圖2:
4.CBP熱電聯供運行分析
4.1發電項目成本與收益
根據《可再生能源法實施細則》規定,生物質熱電廠上網電價=當地標竿電價+0. 25元。以北京地區為例,CBP熱電廠的上網電價=0.35 +0. 25 =0.6元。而且“可再生能源法”規定,電網企業必須無條件全額接受可再生能源發出的電,那麼按照1年7000h的發電時間計算(生物質發電不受時間限製),除去6%的自耗電,CBP熱電廠每年發電收入4738萬元。
4.2工業蒸汽項目收益
在滿負荷發電之後,可以保持20t/h蒸汽供給量,按照工業蒸汽價格160元/t(日前實際CBP內,工業蒸汽價格220元/t)計算,1年7000h供應CBP企業單位及用戶蒸汽,年供熱收人為2560萬元。
4.3綜合收益與利潤分析
全年綜合收益與利潤分析見表3。
4.4效益分析
4.4.1財務評價
針對熱電係統,在不計人C02減排收入時,CBP熱電廠改造項目的內部收益率為11%,投資回收期5.8年,投資收益率11. 25%。根據風險性分析,電價、原料價格、投資成本這三個因素對熱電廠的盈利產生較大的影響,但是在CBPredianchanghekeliranliaochangqianshuchangqidegonghuohetongxia,jiukeyichongfenbaozhangyuanliaojiagedewending,erdianjiahetouzichengbenshixiangduigudingde,suoyixiangmuzhengtifengxianxingbuda。
4.4.2環境效益
與燃燒煤炭相比,同樣規模的熱電廠每年(燃燒7萬t煤相當於10萬t秸稈顆粒燃料)可以減少排放COz 14萬t、S02400t、煙塵lOOOt,減少灰渣排放4萬t,同時向農民提供6000t的草木灰肥料。
4.4.3社會效益
有利於促進社會主義新農村建設,解決農村秸稈堆積帶來的環境汙染,改善村容村貌,減少安全隱患,避免田間焚燒汙染與浪費;增加農民經濟收入,每年增加秸稈銷售收入1800萬元,增加農民就業收入600萬元以上,可以顯著提高農民生活水平。
優化能源結構,增加可再生能源比例,減少對化石能源的依賴。一個這樣的熱電聯產能源站,每年可以替代7萬t煤炭;減少資源浪費,避免秸稈露天焚燒,做到秸稈過爐還田,發展循環農業.保持農業可持續發展。
促進關聯產業的發展,提供更多就業機會。該係統方案中秸稈成型顆粒燃料廠直接提供500個就業機會;熱電聯產項日提供了接近100個就業崗位;相關冶金、加工、製造業等還有更多的就業機會。
5、結論
jieganchengxingkeliranliaoshiqingjiedekezaishengnengyuan,yuanliaolaiyuanfengfu。shengchanguochengcaiyongwulijiagongchulifangfa,liyongkeliranliaodetongshibuhuiduihuanjinggouchengerciwuran,tongshihaijiejuelenongcunjieganduiji、焚燒所帶來的汙染問題。秸稈顆粒燃料作為煤炭的替代品,用於熱電聯產的替代燃料,可以更好的發揮其環保、清潔、廉價、再生的優勢。
以秸稈成型顆粒燃料發展熱電聯產,經濟效益、環huan境jing效xiao益yi和he社she會hui效xiao益yi顯xian著zhu。建jian設she以yi秸jie稈gan成cheng型xing顆ke粒li為wei燃ran料liao的de熱re電dian聯lian產chan能neng源yuan站zhan,具ju有you建jian站zhan投tou資zi少shao,收shou益yi快kuai,規gui模mo易yi於yu控kong製zhi,地di點dian限xian製zhi少shao等deng優you點dian,尤you其qi適shi合he在zai城cheng市shi、小區、開發區等建設。規模化地發展秸稈顆粒燃料熱電聯產能源站,不僅對改善我國以煤電為主的能源結構、減少燃煤對大氣環境的汙染具有長遠的戰略意義,而且對於促進地區經濟發展和農村電氣化建設也有特殊的現實作用。
三門峽富通新能源生產銷售秸稈顆粒機、秸稈壓塊機、飼料顆粒機等生物質顆粒燃料飼料成型機械設備,同時我們還大量銷售生物質顆粒燃料。



