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關鍵詞:中國生物質能源;發(fā)展現(xiàn)狀;問題;對策
伴隨著國家相關生物質能源生產行業(yè)標準規(guī)范的逐步完善,目前我國生物質能源生產開發(fā)已初具規(guī)模,在一系列法律法規(guī)的保障和財稅政策的推動下獲得了良好的發(fā)展。然而,中國生物質能源產業(yè)在實際發(fā)展過程當中,仍然存在著工業(yè)體系不完善、原料資源不足、產業(yè)化基礎不夠牢固、市場競爭力較低和研究能力滯后等諸多問題。因此,如何準確把握生物質能源產業(yè)的影響因素,制定合理有效的應對策略,是當下的生物質能源發(fā)展中迫切關注的重要課題。
1 世界能源結構的現(xiàn)狀與問題
1.1 節(jié)能減排舉措影響世界能源結構
燃料的使用效率與能源結構直接決定了二氧化碳的排放量,因而能源開發(fā)利用同自然環(huán)境之間的聯(lián)系緊密。近年來,煤、石油和天然氣這三大化石燃料的使用使得全球二氧化碳排放量急劇增加,引起了氣候的異常及失衡。有研究指出,生物質燃料所排放的二氧化碳量要比化石原料少95%左右,若每年生產一億噸生物質燃料,則能達成5.5%二氧化碳的減排,故生物質能源產業(yè)的推進對世界能源結構的優(yōu)化具有重要意義。
1.2 世界化石燃料危機嚴重
據統(tǒng)計,在全球能源的總用量中,化石能源所占比例高達85%,每年石油、煤炭和天然氣的儲量都在不斷下降。作為不可再生資源,人們賴以生存的石化能源正在日趨枯竭,使得人類面臨愈發(fā)嚴峻的能源危機。
1.3 可持續(xù)發(fā)展理念促進生物質能源產業(yè)發(fā)展
如今,可持續(xù)發(fā)展思想已深入人心。作為一種可再生能源,生物質能源在給人們提供生產原料與能量的同時實現(xiàn)了環(huán)境友好的目標,能夠在很大程度上緩解人們對石化資源的依賴。
2 生物質能源技術開發(fā)的進展
2.1 生物液體燃料
包括生物柴油、燃料乙醇和其他液體燃料。當前采用液體催化劑的化學酯交換法是生產生物柴油的關鍵技術,利用對原料油當中水分、游離酸的嚴格脫除來防止催化劑失活。液體酸催化方法雖然能夠避免水分、游離酸對產率的影響,但設備易被酸腐蝕、甲醇與丙三醇難以分離,且環(huán)境友好性較差。燃料乙醇的生產目前還在探索過程中,我國的燃料乙醇發(fā)展快,以吉林燃料乙醇公司、河南天冠集團等為代表的企業(yè)都在燃料乙醇的研究上取得了較大的進展。此外,生物質快速熱裂解液化等技術也是國際上的研究熱點。
2.2 生物燃氣
瑞典、丹麥和德國的生物燃氣技術發(fā)達,已經實現(xiàn)了規(guī)模化、自動化與專業(yè)化,多使用高濃度糞草原料進行中溫發(fā)酵,其應用逐漸延伸到車用燃氣與天然氣管網領域。至2008年,我國的沼氣工程初步實現(xiàn)全面發(fā)展,厭氧擋板反應器、上流式厭氧污泥床等發(fā)酵工藝都有了示范應用。但受未熱電聯(lián)產和環(huán)境、溫度條件影響,大多沼氣工程穩(wěn)定性不足且高濃度發(fā)酵等工藝應用少。
2.3 固體成型燃料
歐美地區(qū)的生物質固體成型燃料已走向規(guī)?;彤a業(yè)化,瑞典、泰國等地區(qū)對固體成型燃料也給予了很高的重視。20世紀80年代,我國開始研究固體成型燃料并逐步建立了以蘇州恒輝生物能源開發(fā)有限公司等企業(yè)為代表的燃料工廠。
2.4 微藻能源
微藻生物柴油技術的研發(fā)主要集中在含油量高且環(huán)境適應性強的微藻的選育、規(guī)?;a油光生物系統(tǒng)的研發(fā)以及收集微藻、提取油脂這幾個方面,所面臨的最大難題是油脂含量、細胞密度高的微藻細胞的培養(yǎng)。使用微藻對石油形成進行模擬是我國研究微藻的開端,此后微藻異養(yǎng)發(fā)酵技術、微藻光合發(fā)酵模型等的創(chuàng)新都推動了我國微藻能源的研究開發(fā)。
3 影響生物質能源產業(yè)發(fā)展的因素
3.1產業(yè)模式局限
我國的生物質能源開發(fā)利用管理模式還有待健全,原料評價體系、技術規(guī)范等還不完善。項目模式也存在缺陷,例如,小型項目配套政策的缺失使得立項復雜且操作成本較高。
3.2 生產技術滯后
我國的沼氣工程大多應用的是濕發(fā)酵工藝,裝備與技術水平都比較滯后,不利于沼氣的高值化利用。非糧乙醇技術還存在障礙,受工藝復雜、酸濃度需求高、副產物多、設備要求高和成本高等因素制約,乙醇濃度不高、原料綜合利用率低和發(fā)酵效率低、時間長等問題還有待解決。此外,五碳糖菌種的缺乏、生物酶法制備技術的落后和生物柴油使用性能低、經濟性低等也是目前需要解決的難點。
3.3 資源供應不足
原料供應不足是我國生物質能源產業(yè)發(fā)展的一大瓶頸,單一的原料來源制約了沼氣工程規(guī)?;l(fā)展,非糧原料供應的間斷不利于其全年均衡生產,陳化糧等原料的缺乏影響了乙醇燃料工業(yè)發(fā)展進程,生物柴油技術也面臨著原料不足的狀況。
4 對策與建議
4.1 創(chuàng)新生物能源技術
生物質能源是實現(xiàn)我國可持續(xù)發(fā)展是重要能源保障,必須借助自主知識產權核心技術的創(chuàng)新來保證生物質能源產業(yè)化的持久。各級政府需積極推廣國產化計數(shù),通過補助力度的加大來調動各單位研發(fā)應用自主技術的積極性,可通過專項資金的設立來支持生物質能技術創(chuàng)新,逐步形成分散式的產業(yè)體系。
4.2 合理利用邊際土地
針對原料不足這一瓶頸,應當充分利用邊際土地來發(fā)展非糧生物質能,逐步建設以能源草、甘薯、木薯等作為原料的生物質液體與氣體燃料生產基地。
4.3 加強國家政策支持
生物質能源的開發(fā)利用對于我國資源、能源供應都具有重要意義,必須將其納入安全戰(zhàn)略的考慮范疇并給予相應的政策支持。國家可結合生物質能源發(fā)展需求完善相關激勵體系,推行納入能源生產社會成本、環(huán)境成本的全成本定價方案,科學制定產品價格補貼、液體燃料消費鼓勵和液體燃料強制收購等方面的政策,給生物質能源發(fā)展提供強有力的體系支撐。
參考文獻
0 引 言
隨著中國經濟與社會發(fā)展的持續(xù)加速,能源資源短缺和環(huán)境污染問題日益突出。加快生物質能開發(fā)利用,開辟新型能源供應, 對于緩解國家能源供需矛盾,減少化石能源消耗,有效保護生態(tài)環(huán)境,促進農村經濟和社會可持續(xù)發(fā)展具有積極的推動作用。提高資源利用效率,發(fā)展可再生能源資源,加快發(fā)展循環(huán)經濟,保障國家能源安全,將成為我國經濟發(fā)展的一項重要戰(zhàn)略任務。
1 生物質能利用現(xiàn)狀及發(fā)展目標
1.1 生物質能利用現(xiàn)狀
截至2006年10月,黑龍江墾區(qū)應用新型專利技術,建設了7處秸稈氣化集中供氣工程、3處大中型沼氣工程、3700戶戶用沼氣池、6套秸稈固化成型燃料機組、15套稻殼發(fā)電機組,建設總投資28400萬元。秸稈氣化工程年利用作物秸稈5800t,可節(jié)約常規(guī)能源折合標準煤900t,直接受益農戶2196戶。大中型及戶用沼氣工程年可處理畜禽糞便6萬t,節(jié)約常規(guī)能源折合標準煤2200t,直接受益農戶5100戶。利用秸稈固化成型技術生產秸稈固化燃料年可替代原煤4200t。稻殼發(fā)電機組總裝機容量達24800kW,年可利用稻殼21萬t,年發(fā)電量4590萬kW。應用生物質氣化、固化及稻殼發(fā)電技術,提供新型清潔能源,改善了傳統(tǒng)用能方式,提高了生活質量和用能品位,降低了生產和生活成本,防止了畜禽糞便污染,既取得了較好的經濟效益,也帶來了減少二氧化碳、二氧化硫、廢棄物等污染物排放的環(huán)境效益,為墾區(qū)節(jié)約能源、保護生態(tài)環(huán)境走出了一條新路。
目前存在的主要問題,一是受傳統(tǒng)觀念影響,農村能源開發(fā)利用與墾區(qū)經濟社會總體發(fā)展水平差距較大,資源潛力沒有得到有效開發(fā),現(xiàn)代農業(yè)循環(huán)經濟產業(yè)鏈還沒有形成。二是生物質能源技術及裝備處于較低水平,其可靠性和穩(wěn)定性有待進一步提高。三是生物質能源項目初始投資較大,比較效益低下,難以實現(xiàn)市場化、商業(yè)化運作。
1.2 發(fā)展目標
“十一五”期間,黑龍江墾區(qū)大力推進以生物質為原料的氣化、固化、液化及發(fā)電工程建設,計劃建設40個生物質氣化站,生物質固化燃料年生產能力達到20萬t、液化燃料5萬t,裝備20臺套稻殼發(fā)電機組,裝機容量4萬kWh,建設2座生物質直燃發(fā)電、熱電聯(lián)產裝置,裝機容量5萬kWh。生物質年利用量占一次能源消費總量的8%,發(fā)電裝機容量占全國的2%。
2 開發(fā)利用生物質能的優(yōu)勢與潛力
黑龍江墾區(qū)地處東北三江平原,總面積5.62萬km2。其中,耕地面積220萬km2,農業(yè)機械總動力433.6萬kW,總人口158.6萬人,年糧食生產能力達1000萬t,已成為國家重點商品糧基地和現(xiàn)代農業(yè)示范基地,因此,發(fā)展生物質能源具有獨特優(yōu)勢與潛力。
一是資源優(yōu)勢。黑龍江墾區(qū)年可利用作物秸稈量達800多萬t。2005年末,大牲畜存欄80.5萬頭,生豬存欄174萬頭,年畜禽糞便量達622萬t。集約化、規(guī)?;a為生物質能利用提供了基礎保證。有效利用作物秸稈及畜禽糞便等生物質能,可進一步調整生產用能結構、提高生活用能質量、改善當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境、促進農民增收、實現(xiàn)農業(yè)和畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展。
二是機械化優(yōu)勢?,F(xiàn)代農機裝備作業(yè)區(qū)已達到160個,大馬力作業(yè)覆蓋面積約900萬畝,農業(yè)綜合機械化率達到93%,農機化總水平居國內領先,機械化作業(yè)為生物質收集利用提供了先決條件。
三是農墾小城鎮(zhèn)建設優(yōu)勢。按照墾區(qū)“十一五”規(guī)劃,計劃將原有2000多個生產隊合并建成660個管理區(qū),農業(yè)職工全部集中居住,住宅全部實現(xiàn)磚瓦化。利用小城鎮(zhèn)基礎設施完善、服務功能齊全、信息便捷的優(yōu)勢,使更多的農業(yè)富余勞動力向小城鎮(zhèn)轉移,壯大城鎮(zhèn)經濟規(guī)模和人口規(guī)模,為生物質利用提供了發(fā)展空間。轉貼于
四是典型示范優(yōu)勢。在國家和省有關部門積極支持下,已建成多處大中型沼氣、秸稈氣化、秸稈固化、稻殼發(fā)電等生物質能源示范工程項目, 積累了豐富的建設經驗,為生物質利用提供了技術支撐。
3 生物質能工程技術方案及可行性
3.1大中型沼氣工程
3.1.1工藝方案
綜合考慮大中型養(yǎng)殖場物料特點及北方地區(qū)氣候寒冷等因素,適宜采用底物濃度高、加熱量小、運行費用低和沼液量少的“能源生態(tài)型”臥式池中溫發(fā)酵工藝。工藝流程示意圖如下(見圖1)。
3.1.2可行性
發(fā)展大型沼氣工程及沼氣綜合利用,是解決墾區(qū)規(guī)?;B(yǎng)殖糞便處理、發(fā)展生態(tài)有機農業(yè)的最有效途徑。充分利用畜牧業(yè)廢棄物生產清潔能源,可進一步改善農場職工生活條件,減少環(huán)境污染,探索和形成墾區(qū)“糧-畜-沼-肥-糧”的資源良性循環(huán)生態(tài)農業(yè)新模式。
實踐證明該工藝在北方地區(qū)運行穩(wěn)定,產氣效率平均高達0.6m3/(m3.d),沼氣、沼渣、沼液應用前景廣闊,具有較好的經濟和社會效益,適宜在6000頭豬以上的規(guī)?;B(yǎng)殖場及集中居民區(qū)附近建設。
3.2 秸稈氣化集中供氣工程
3.2.1工藝方案
推廣使用下吸式固定床氣化爐技術。下吸式固定床氣化爐具有以下優(yōu)點:(1)操作簡便,運行可靠;(2)原料適應性強;(3)氣化效率高;(4)熱裂解充分,焦油含量低。工藝流程示意圖如下(見圖2)。
3.2.2可行性
以往農作物收獲以后,除少量的秸稈粉碎后還田用于飼料及燒柴外,其余全部在田間燒掉,造成資源極大浪費,也給環(huán)境帶來了污染。同時,隨著煤炭、液化石油燃氣價格不斷上漲,居民生活用能成本不斷增加。充分利用秸稈燃氣,則可以更好地滿足人們的生活需要,提高生活用能品位,帶來良好的經濟效益和社會效益。
3.3生物質液化燃料工程
3.3.1工藝方案
根據黑龍江墾區(qū)地域及氣候特點,重點發(fā)展甜高粱秸稈制取燃料乙醇。工藝流程示意圖如下(見圖3)。
發(fā)展燃料乙醇有利于中國能源多元化、減少環(huán)境污染、發(fā)展畜牧養(yǎng)殖、增加農民收入。黑龍江墾區(qū)土地資源豐富,種植甜高粱產量高,成本低。生產甜高粱乙醇,可替代石油資源,減少車輛尾氣污染,廢渣廢液可作優(yōu)質飼料和液體肥料綜合利用,是一項從種植到加工、從農業(yè)到能源的新型能源農業(yè)工程。
目前,黑龍江墾區(qū)在已建成甜高粱良種繁育基地的基礎上,又擴大試種面積3000km2,為生產燃料乙醇提供了原料保證。
3.4生物質發(fā)電工程
秸稈發(fā)電是一項新興能源產業(yè)。據調查,黑龍江墾區(qū)糧食作物區(qū)25km半徑內,大豆、玉米、水稻等秸稈剩余量達58萬t。隨著農業(yè)生產科學技術不斷發(fā)展, 糧食單產進一步提高,秸稈剩余量將進一步增加。發(fā)展秸稈發(fā)電, 一是可以加快秸稈轉化步伐,增加農民收入,實現(xiàn)經濟協(xié)調發(fā)展; 二是可以增加電力供應,拉動工業(yè)經濟增長;三是可以提高資源利用效率,改善生態(tài)環(huán)境;四是可以拉動農區(qū)運輸服務等相關產業(yè)發(fā)展。
項目采用具有國際先進水平的生物質直燃發(fā)電技術,工藝系統(tǒng)主要包括機組、電氣、熱力、燃燒、燃料輸送、水處理、除灰、采暖、通風、除塵、消防等裝置。 黑龍江農墾所屬寶泉嶺、紅興隆、建三江、牡丹江、九三等地區(qū)地質條件良好,水源充足,交通方便,電力接口便捷,可充分利用發(fā)電余熱等優(yōu)勢,適宜建設25~50MW秸稈熱電聯(lián)產發(fā)電項目。
4 發(fā)展生物質能源的對策措施
(1)進一步加大《可再生能源法》的宣傳力度。通過典型示范,提高開發(fā)生物質能源的認識,加快農村能源項目的推進和落實,形成全社會支持生物質能發(fā)展的良好氛圍。
(2)全面開展生物質能資源評價。制定農業(yè)生物質資源評價技術規(guī)范,調查生物質資源量、能源作物適宜土地資源量,選育能源作物優(yōu)良品種。
(3)推動生物質能技術進步。鼓勵科研和教學單位加強生物質能工程技術研發(fā)能力建設,對生物質能關鍵和共性技術進行自主研發(fā)和引進吸收,優(yōu)先支持采用自主知識產權的生物質能技術示范和轉化項目。
(4)培育完善生物質能技術服務體系。整合市場資源,拓寬服務范圍,加強生物質能技術服務隊伍建設,提高技術服務能力,積極推廣應用生物質能新技術和新產品,實現(xiàn)生物質能由公益性建設逐步向市場化運作、物業(yè)化管理方向發(fā)展。
一、指導思想
以科學發(fā)展觀為指導,以保護大氣環(huán)境、確保重點設施及人民群眾生命財產安全為目標,按照“疏堵結合,以疏為主”的原則,嚴禁秸稈焚燒行為,不斷探索農作物秸稈綜合利用及提高肥料利用率的新途徑,實現(xiàn)環(huán)境質量的明顯改善和農業(yè)經濟的可持續(xù)發(fā)展。
二、任務目標
1.推進農業(yè)面污染綜合治理。全面推進測土配方施肥技術,大力推廣利用緩釋肥等新型肥料,提高肥料利用率,減少氨的排放;
2.進一步提高農作物秸稈綜合利用率。禁止露天焚燒農作物秸稈,建立秸稈收集利用體系,大力發(fā)展循環(huán)農業(yè),全面推進秸稈機械化還田和飼料化、能源化利用等綜合利用措施。堵疏結合,標本兼治,逐步實現(xiàn)農作物秸稈的綜合治理和全部有效利用。到2015年秸稈利用率達到80%以上。
三、重點工作
1、全面推廣測土配方施肥技術,提高肥料利用率
以黨的十會議精神為指導,深入貫徹落實科學發(fā)展觀,以服務農民為出發(fā)點和落腳點,以提高農民科學施肥理念和改變農民施肥傳統(tǒng)方法為主攻方向,按照“測、配、產、供、施”技術路線,切實抓好配方研制和、建議卡發(fā)放、試驗示范、樣品采集及配方肥推廣工作,實現(xiàn)測土配方施肥整村制推進的新突破,全面推進我縣測土配方施肥工作。一是進村入戶,加強技術指導。結合包村聯(lián)戶工作,組織技術人員分片包干,深入田間地頭,對農民實行面對面手把手的指導服務,對種植大戶、科技示范戶、農民專業(yè)合作組織開展個性化指導,全面推進測土配方施肥技術進村入戶。二是加強示范,促進新型肥料的使用。把測土配方施肥項目與農業(yè)綜合開發(fā)、鞏固退耕還林成果-改土培肥與科學施肥項目等項目相結合,在全縣所有的村建立示范片,示范片全部施用配方肥、緩釋肥等新型肥料,每個村培育3個以上示范戶,做到“五有”,實行“定地、定時、定作物、定化肥量”施肥,切實發(fā)揮示范帶動作用,激發(fā)配方肥、緩釋肥等新型肥料的市場需求,引導農民施用。
2.積極推進農作物秸稈的綜合利用。
遵循“因地制宜、穩(wěn)中求進、鞏固提高、注重效益”的原則,以技術創(chuàng)新和機制創(chuàng)新為動力,大力推進秸稈資源化能源利用,實現(xiàn)低消耗、低排放、高效率。一是秸稈肥料化利用。秸稈是發(fā)展現(xiàn)代農業(yè)的重要物質基礎。秸稈含有豐富的有機質、氮磷鉀和微量元素,是農業(yè)生產重要的有機肥源。推廣普及保護性耕作技術,通過鼓勵農民使用秸稈粉碎還田機械等方式,有效提高秸稈肥料利用率。二是秸稈飼料化利用。秸稈含有豐富的營養(yǎng)物質,4噸秸稈的營養(yǎng)價值相當于1噸糧食,可為畜牧業(yè)持續(xù)發(fā)展提供物質保障。鼓勵養(yǎng)殖場(戶)或秸稈飼料加工企業(yè)制作青貯、氨化、微貯或顆粒等秸稈飼料。三是秸稈基料化利用。做好秸稈栽培食用菌,有利于促進農業(yè)生態(tài)平衡,推進農業(yè)轉型升級,轉變農業(yè)發(fā)展方式,加快建設高效生態(tài)的現(xiàn)代農業(yè),繼續(xù)重點推廣企業(yè)加農戶的經營模式,建設一批秸稈栽培食用菌生產基地。四是秸稈燃料化利用。秸稈作為一種重要的生物質能,2噸秸稈能源化利用熱值可替代1噸標準煤,推廣秸稈能源化利用,可有效減少一次能源消耗。秸稈能源化利用技術主要包括秸稈沼氣(生物氣化)、秸稈固化成型燃料、秸等方式。大力發(fā)展秸稈沼氣、秸稈固化成型燃料,提高可再生能源在能源結構中的比例。
四、保障措施
1.加強領導,明確責任。建立縣農委主要領導任組長,縣農委分管負責人任副組長,各相關部門負責人為成員的縣農委大氣污染防治工作領導小組(名單附后),領導小組辦公室設在縣土肥站,負責組織協(xié)調和督查工作。各有關部門要在領導小組的統(tǒng)一領導下,建立和完善協(xié)調機制,明確分工,認真履行職責,加強協(xié)作配合,共同推進工作。
2.創(chuàng)新工作方法,建立長效機制。針對大氣污染防治遇到的新情況、新問題,認真深入地開展調查研究,及時總結好的經驗、做法。在機制建設,項目運行方面下達功夫,確保大氣污染綜合防治的各項舉措長期有效運行。
關鍵詞:生物發(fā)電 企業(yè)管理 燃料管理
中圖分類號:F2 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)10(c)-0135-02
1 生物質發(fā)電相關背景
隨著國民經濟的高速發(fā)展和生活水平的不斷提高,我們對能源的需求也日益增加。而主要傳統(tǒng)能源(煤炭、石油等)的有限性和環(huán)境污染等因素,促使我們積極開拓和發(fā)展可再生能源。生物質能發(fā)電作為可再生能源利用的一種形式,一直得到政府的大力支持,相繼出臺有利于生物質發(fā)電的政策,2009年1月1日起執(zhí)行的《關于資源綜合利用及其他產品增值稅政策的通知》規(guī)定,生物質發(fā)電增值稅實行即征即退政策,2011年國家發(fā)改委將農林生物質能發(fā)電價錢同一上調為每千瓦0.75元,諸多優(yōu)惠政策出臺,將進一步促進生物質能利用發(fā)展,生物質發(fā)電行業(yè)迎來了新的春天。
2 生物質能發(fā)電特點及影響因素、應對措施
在生物質能發(fā)電行業(yè)蓬勃發(fā)展的同時,由于布局規(guī)劃、生物質能燃料收儲運、企業(yè)管理等諸多原因,導致生物質能發(fā)電企業(yè)普遍存在盈利能力較弱甚至是虧損的現(xiàn)象。
生物質能發(fā)電企業(yè)對設備運行穩(wěn)定性和經濟技術指標管理的要求遠沒有目前燃煤火電企業(yè)的要求高,管理相對粗放。影響機組運行經濟性的主要因素表現(xiàn)在鍋爐運行效率較低。一是因為進入鍋爐的燃料均勻性較差,造成鍋爐運行不穩(wěn)定,參數(shù)波動相對較大;二是燃料含水量不能得到保證,有的達40%~50%,因此熱損失較大;三是灰、渣可燃物含量較大,機械不完全燃燒損失較大,因此鍋爐效率相對較低。
生物質能發(fā)電企業(yè)管理的關鍵點在企業(yè)主要領導,在機制。生產經營協(xié)調一體非常重要,市場、政策、燃料、生產、算賬、一切圍繞經營。對外要與政府協(xié)調、同業(yè)競爭要聯(lián)合協(xié)調,要大量思考應對未來,應對燃料市場變化。因此企業(yè)主要領導要思路清晰,有明確的工作思路,工作重點突出。
燃料管理更是生物質能發(fā)電企業(yè)管理關鍵中的關鍵。燃料要做到精細化管理,不能怕麻煩,燃料生產要做到一盤棋。通過反復試驗(燃燒試驗和實驗室檢驗)分析,掌握各種燃料熱值屬性,詳細掌握含水量與熱值關系。通過反復試驗(燃燒試驗和實驗室檢驗)分析,掌握不同燃料參燒熱效益;另外燃料采購還要用考核對經紀人的誠信劃分培養(yǎng),要實行對經紀人的動態(tài)開放原則。燃料管理要有思路、有點子,關鍵又在落實。在掌握燃料市場方面要遵循市場培育―市場引導―市場發(fā)展―市場控制―市場博弈技巧這樣一個過程,主要領導定期協(xié)調召開區(qū)域內秸稈電廠的主要領導聯(lián)誼會,商量協(xié)調控制秸稈最高收購價格。就整體采購市場來講,原料的總量是不變的,要避免同業(yè)惡性競爭,就要區(qū)域內生物質能發(fā)電企業(yè)的主要領導一起,根據行業(yè)有能力承受、經紀人有效益、農民得到實惠的原則,不要刻意地去搶市場,以避免哄抬價格,商量協(xié)調控制秸稈最高收購價格,個別企業(yè)存在通過調節(jié)質檢手段來實施同業(yè)競爭的現(xiàn)象,不利于長期發(fā)展。
3 生物質能發(fā)電燃料管理
生物質能發(fā)電最關鍵點還是在燃料供應上,做好燃料的收購儲運及管理工作,對生物質能發(fā)電企業(yè)的生存至關重要。結合當前各地實際,在做好燃料供應方面,應該從以下幾個方面考慮。
一是前期資源的調研。在生物質發(fā)電項目建設之前,要通過深入調研,了解當?shù)刭Y源分布狀況、可利用生物質總量、氣候特點、收集的難易程度、運輸狀況、勞動力情況以及潛在的競爭對手。為避免決策失誤,作為投資主體,在投資前一定要對擬建項目的地方資源做認真核查。
在資源核查時,要深入鄉(xiāng)鎮(zhèn)、田間地頭,切忌搞形式主義、走過場。對農作物秸稈核查,要真正掌握各類農作物的種植面積和糧食產量,了解當?shù)厥崭罘绞?、留茬高度和秸稈的實際利用率,推算草谷比系數(shù)和項目可收集率,從而計算出可收集量。對林業(yè)剩余物資源的核查,要掌握當?shù)亓謽I(yè)的年砍伐量和實際加工量,了解加工產生廢棄物(如枝椏柴、樹根、樹皮、鋸末、邊角廢料等)的數(shù)量和實際利用情況,測算可收集率,從而計算出可收集量。
二是秸稈市場的啟動。從生物質的種植―管理―收集―運輸―加工―銷售到進廠入爐,這是一個產業(yè)鏈,不同的鏈節(jié)要由不同的人來做,即專業(yè)人做專業(yè)事。生物質燃料保證渠道只有走市場化運作之路,必須立足于實際,依托當?shù)噩F(xiàn)有資源,積極推進市場化運作。
隨著國內生物質利用率的提高,以前被認為農林廢棄物的生物質會逐步被收集銷售,農林廢棄物逐步轉化成商品,這部分資源已經不再是廢棄物。在市場經濟的條件下,生物質的收集就應該遵循市場規(guī)律。生物質原料市場的成功運作沒有什么訣竅,只有按照市場規(guī)律去做,正確掌握市場運作的幾個階段。
(1)宣傳發(fā)動階段。根據前期調研,掌握資源的分布區(qū)域,再由生物質采購人員有目的地深入鄉(xiāng)村,一方面散發(fā)傳單、張貼標語,進行大規(guī)模的宣傳;另一方面,深入田間地頭與農戶交流,提高農民對生物質的認識,從而提升農民從事生物質產業(yè)的欲望。
(2)技術引導階段。通過宣傳和走訪,一部分有經濟實力的人開始籌劃運作,這批人將成為產業(yè)的帶頭人,要牢牢抓住他們,給予他們技術服務,提供必要的資金或設備支持。特別是技術跟蹤和引導,要教會他們如何去做,讓他們掌握生物質收集、儲存、加工和運輸各個環(huán)節(jié)的技能,了解如何降低各環(huán)節(jié)費用支出;在設備采購方面,為他們提供優(yōu)質設備信息,幫助他們做好設備選型和配置,并指導他們使用。
(3)合理定價階段。前期市場啟動階段,在不同種類生物質價格的確定上,既不能盲從其他同行業(yè)的收購價格,更不能憑空拍腦袋定價。定價的依據是資源考察和市場調研,根據資源收集、加工、運輸?shù)雀鳝h(huán)節(jié)的實際費用加上經營者的合理利潤測算出來。收購市場啟動初期,應充分考慮加工人員的熟練程度、設備資金投入和實際運作過程中可能出現(xiàn)的問題,定價要略高于正常價格,讓參與者獲得實實在在的利益。防止出現(xiàn)帶頭人全部虧損的局面,這樣不僅會打消了前期參與者的積極性,而且會把具有從事生物質行業(yè)愿望的人拒之門外。
(4)模式確立階段。收購模式的確立直接關系到前期市場啟動的好壞。為拓寬資源渠道,調動廣大農戶從事生物質收集的積極性,快速啟動市場,在市場啟動階段,最有效的收購模式是采取掛牌收購,公開收購價格和質量標準。這樣可以讓有實力并愿意嘗試的人全部參與進來,不會因為某個人的操作不當造成整個區(qū)域的資源流失。其次,可以根據市場情況,物色一些供貨商,每個月跟公司簽訂當月供貨合同,確保機組發(fā)電需要。再次,可以測算分析某一品種市場全年平均價格,可以以略高于平均價的價格與其簽訂全年供應合同,這種方式主要與一些廠或公司合作,能達到雙贏。第四,可以與一些有實力的供貨商洽談,根據市場情況,分月簽訂合同,每年如果超過一定量的燃料總量,給一定數(shù)額的獎勵,促進供貨商在淡旺季都能穩(wěn)定供料。
(5)政策協(xié)調階段。政策協(xié)調就是要為秸稈經營戶創(chuàng)造便利條件,爭取國家政策補貼,從而降低原料成本。
首先,在車輛運輸方面。每天消耗生物質秸稈量1000 t左右,全部為汽車、農用車運送。但是由于生物質自身密度較小,裝車后體積蓬松(約6 m3/t);運輸重量遠遠低于運輸其他貨物,導致客戶經營成本增大,利潤空間降低。為降低運輸成本,運輸戶不得不對車輛改型或裝車加長、加寬和加高,這勢必對交通秩序造成影響,交警、交通、城管等部門會給予干預。為保障生物質燃料的及時性和連續(xù)性,生物質電廠就必須出面請求地方政府協(xié)調相關部門,為各類生物質燃料運輸車輛開辟“綠色通道”。
其次,在資源控制方面。在很多地方,農民不再以秸稈做薪柴,也不再進行畜牧養(yǎng)殖,秸稈的利用率極低,為了忙于搶種下季作物,大量秸稈就地焚燒或棄于溝壑腐爛,這樣不僅造成大量的資源浪費,而且嚴重污染了環(huán)境。各生物質電廠要以此為契機,請求政府下發(fā)禁燒文件,并加大宣傳力度,利用政府職能監(jiān)督落實,防止秸稈流失。
最后,在政策補貼方面。電廠要及時了解國家可再生能源相關扶植政策,積極為經營戶爭取,如秸稈收集補貼、農機政策補貼等,江蘇省政府明文規(guī)定,對秸稈經營戶,每收集1 t秸稈給予30元補貼;合肥市也出臺了相關政策,秸稈收集每畝給予20元的補貼。另外,根據國家相關政策規(guī)定,對在目錄的農業(yè)機械,還可以給予購置補貼。各電廠要多與地方發(fā)改委聯(lián)系,及時掌握可再生能源利用政策。
三是收購價格的調節(jié)。衡量生物質電廠收購生物質價格高低的依據是收購生物質的熱量單價。各電廠在秸稈收購時,對收購秸稈的熱量單價一定要做到心中有數(shù),合理控制秸稈價格,逐步提高質量標準。秸稈水分控制非常重要,在收購生物質的含水率達到50%時,其低位發(fā)熱量僅有1500kcal/kg左右。生物質的含水率越高,其實際利用價值就越低,因為生物質水分過大,在爐內燃燒產生的實際煙氣量增加,這樣不僅會增大引風機的負荷,提高廠用電率,而且這部分水分入爐后還會吸收爐內熱量,轉變?yōu)?40℃左右的蒸汽,隨煙氣排出時將大量的熱量帶走。隨著市場的拉動,供貨商操作熟練程度不斷提高,各環(huán)節(jié)的費用在不斷降低,利潤空間也越來越大,這時就可以進行價格調整。
價格調整要注重方式方法,根據料場生物質儲備和市場調研情況,在保證生產需求的情況下,對擬降價生物質種類采取停收措施,造成源頭貨源量過剩積壓,然后再宣布價格下調方案。這樣不僅可以抑制源頭組織者對原材料過高的期望值,而且可以保證經營者的合理利潤空間。價格下調幅度要適中,確保調整后的市場穩(wěn)定。
四是實現(xiàn)資源屬地化。隨著生物質電廠的紛紛上馬,將導致資源的無序競爭。為合理控制收購價格,防止價格哄抬,首先,生物質各電廠必須建立行業(yè)同盟,加強行業(yè)交流,共同平抑價格,達到資源共享的目的;其次,各生物質電廠必須立足于當?shù)?積極開發(fā)和利用地方資源,實現(xiàn)資源的屬地化。
對秸稈的認識和實際運作需要一個過程。各生物質電廠在前期收購市場拉動階段,為滿足機組運行需求,積極擴大收購范圍,收購半徑可能超過100 km,運輸費用居高不下。根據實際測算,60 km半徑范圍內的生物質資源量,完全能夠滿足一個30 MW的生物質發(fā)電項目的原料需求。所以,隨著收購市場拉動,要逐步加大當?shù)刭Y源的利用力度,秸稈采購漸漸過渡到地方資源。實現(xiàn)資源的屬地化也是生物質能發(fā)電企業(yè)的最終出路。
五是人才的選拔培養(yǎng)。具有一定的營銷意識、頭腦靈活、善于學習、愛崗敬業(yè)、廉潔自律,是從事生物質采購人員的必備素質;能夠具有一定熱動專業(yè)知識和機械常識,將更有助于生物質采購工作。在生物質采購中,一直存在某些誤區(qū),很多人認為硬質燃料熱值高、熬火,豈不知熱值高和熬火是完全不同的兩個概念。生物質(稻殼、稻草除外)的高位熱值是基本相同的,而電廠考慮的是低位熱值。低位熱值的差異主要取決于生物質的水分含量,水分越高,低位熱值越低;其次取決于生物質的腐變程度,隨著腐變程度的增加,可燃成分流失越大,灰分越大,低位熱值越低。在同等水分含量的情況下,稻殼、稻草的熱值偏低,其主要原因是稻殼、稻草自身的灰分(不可燃成分)較大。
具有一定的熱動專業(yè)知識和機械常識,就容易掌握上給料系統(tǒng)特性,了解鍋爐的燃燒原理。只有根據上料系統(tǒng)的特點和不同類型鍋爐的燃燒原理,選擇控制生物質收購標準,才能確保生產需求。
六是料場的科學管理。生物質料場管理是一項綜合而復雜的工作,涉及到原料的計量―質檢―卸料―取樣―化驗―結算―儲存―倒運―摻配―上料等程序,也是來料控制、降低消耗、確保安全和生產穩(wěn)定的重要環(huán)節(jié)。生物質能發(fā)電企業(yè)要結合自身特點做好現(xiàn)場科學管理流程。由于生物質原料來自千家萬戶,質量千差萬別,如果隨機上料,將造成鍋爐燃燒工況大幅度變化,負荷劇烈波動。這樣不僅燃燒調整困難,而且嚴重影響機組效率。為確保鍋爐穩(wěn)定運行,提高機組整體效率,上料前,要根據來料的干濕度和顆粒度情況進行合理摻配,力求爐前進料相對穩(wěn)定。
生物質熱解液化制取液體燃料
成果介紹及技術指標:生物質主要指秸稈、谷殼、速生林和林業(yè)加工廢棄物等,據估計我國資源總量不低于10億噸/年,其中各類秸稈和谷殼的年產量不低于7億噸,約合2~3億噸石油當量。生物質能源的特點是可再生和與環(huán)境友好,它除了直接使用之外,還可以采用熱降解和生物降解的措施轉化為液體燃料。
生物質熱解液化是在完全缺氧或有限供氧的情況下使生物質受熱主要降解為液體產物生物油的一種技術。影響生物質熱解液化四個主要參數(shù)分別是加熱速率、反應溫度、氣相滯留時間和冷凝收集。
該項目采用快速流化的方式使生物質與熱載體在反應器內實現(xiàn)良好的熱量交換,并通過特殊的結構設計和自制的催化劑,使生物質能夠高效潔凈地轉化為生物油,生物油產率按質量計算最高可達70%。
該生物油呈棕褐色,是含氧量很高的復雜有機混合物,其有機物種類有數(shù)百種之多,從屬于數(shù)個化學類別,幾乎包括了所有種類的含氧有機物諸如:醚、酯、醛、酮、酚、有機酸、醇等。不同生物質制取的生物油在主要成分的含量上大都比較相近,因而可以容易地混合在一起。生物油的密度比水大,約為1.2×103kg/m3。生物油的粘性與熱值與其含水率的高低有很大關系,當含水率為25%時,其動力粘性系數(shù)和高位熱值分別約為60cP和18MJ/kg。
生物質氣氣化合成二甲醚液體燃料
項目簡介:在固定床或循環(huán)流化床中將生物質氣化,變成H2、 CO、 CO2等組分,然后經過氣體凈化,在重整反應器中和沼氣一起在催化劑的作用下進行重整來調整H2、 CO的比例,同時降低二氧化碳的比例,使之適合于合成二甲醚。然后氣體經過壓縮進入二甲醚反應器。在催化劑的作用下合成二甲醚。該套技術已經申請了國家發(fā)明專利。
二甲醚(簡稱DME,CH3OCH3)是一種清潔的燃料與化工產品,有很大的市場。液化二甲醚可以完全替代液化石油氣(LPG),與LPG相比具有無毒無臭、不易爆炸、熱效率高、燃燒徹底、無污染等特點,因此,DME作為LPG的替代品在中國特別是農村有巨大的潛在市場。作為清潔燃料DME可以替代柴油用作發(fā)動機燃料,十六烷值達55,與柴油熱效率相同,DME不會產生黑煙和固體顆粒,NOx排出量大大減少,是很有前途的綠色環(huán)保型發(fā)動機燃料。
該項目采用的以生物質廢棄物(包括木粉、秸稈、谷殼等)作為原料,通過催化裂解造氣作為氣頭的新工藝,目前還未見報道。DME的合成也采用先進的一步法合成工藝,該方法作為應用基礎研究最近幾年才在國際上展開。廣州能源研究所在世界上首先實現(xiàn)了在小型裝置上由生物質一步法合成綠色燃料二甲醚的連續(xù)運行。將該技術進行產業(yè)化推廣可以解決緩解廣東省液化氣日益緊張的形勢。
生物柴油
技術(產品)用途介紹:生物柴油,又稱燃料甲酯,是由甲醇或乙醇等醇類物質與天然植物油或動物脂肪中主要成分甘油三酸酯發(fā)生酯交換反應,利用甲氧基取代長鏈脂肪酸上的甘油基,將甘油基斷裂為三個長鏈脂肪酸甲酯,從而減短碳鏈長度,降低油料的粘度,改善油料的流動性和汽化性能,達到作為燃料使用的要求。生物柴油的主要成分是軟脂酸、硬脂酸、油酸、亞油酸等長鏈飽和與不飽和脂及酸同甲醇或乙醇所形成的酯類化合物。由于可再生,無污染,因此生物柴油是典型“綠色能源”。其性能與0#柴油相近,可以替代0#柴油,用于各種型號的拖拉機、內河船及車用柴油機。其熱值約1萬大卡/Kg,能以任意比例與0#柴油混合,且無需對現(xiàn)有柴油機進行改動。
目前,生物柴油的主要加工方法為化學法,即采用植物油(或動物油)與甲醇或乙醇在酸、堿性催化劑作用下酯交換,生成相應的脂肪酸甲酯或乙酯燃料油。但化學法合成生物柴油有以下缺點:
(1)工藝復雜,醇必須過量8倍以上,后續(xù)必須有相應的醇回收裝置,能耗高;
(2)色澤深,由于脂肪中不飽和脂肪酸在高溫下,容易變質;酯化產物難于回收,成本高;
(3)生成過程有廢堿液排放;
(4)不能處理廢油脂,因為廢油脂含有大量的游離脂肪酸,容易和催化劑堿形成皂角,很難分離皂角。
為解決上述問題,人們開始研究用生物酶法合成生物柴油,即動植物油脂和低碳醇通過脂肪酶進行轉酯化反應,制備相應的脂肪酸甲酯及乙酯。酶法合成生物柴油具有條件溫和、醇用量小,無污染物排放等優(yōu)點。目前酶法主要問題:
(1)脂肪酶成本較高,酶使用壽命短;
(2)副產物甘油和水難于回收,不但形成產物抑制,而且甘油對固定化酶有毒性,使固定化酶使用壽命短。
生物質制取液體燃料技術
技術簡介:生物質是一種CO2零排放的可再生能源。傳統(tǒng)的生物質利用方式不僅低效而且排放的未完全燃燒碳氫化合物有害健康,例如秸稈就地焚燒嚴重污染環(huán)境。開發(fā)高效清潔的生物質利用技術至關迫切。生物質的特點為能量密度低、揮發(fā)分含量高、氧含量高。從生物質制備液體燃料可緩解中國日趨緊張的汽車油料。由于組成生物質的纖維素、半纖維素和木質素轉化特性不同,單純的生化或熱轉化工藝均難以高效利用生物質。將這兩種方法結合在一起的工藝可望得到良好效果。根據生物質的組成和成分特點,利用分級轉化原理,我所已開發(fā)出生物質生化-熱轉化綜合工藝。
生物質生化-熱轉化綜合工藝思路為:秸稈經過汽爆先得到木糖,汽爆殘余再經固體發(fā)酵轉化為乙醇,發(fā)酵殘渣在循環(huán)流化床中快速熱解制取生物油,半焦燃燒供熱。本課題組與本所生化國家重點實驗室合作,利用快速熱解從生物質發(fā)酵渣獲得生物質熱解油品。由于生物質發(fā)酵過程中脫掉了大量的成灰元素,生物油的產率明顯提高。本項目利用小試裝置和5kg/h循環(huán)流化床快速熱解反應器,進行了不同生物質、發(fā)酵渣、脫灰生物質的快速熱解制備生物油的試驗;利用TG-FTIR進行灰分對熱解動力學影響的實驗。
該項目研究了生物質種類、成灰元素對生物油產率、性能的影響;研究了循環(huán)流化床熱解生物質的流體動力學;利用能量最小和多尺度模型研究了生物質熱解反應器的流動結構;在5kg/h 規(guī)模的循環(huán)流化床中進行了生物質快速熱解實驗。結果表明,生物熱解油的產率隨灰分減少而增加;利用生物質綜合處理工藝可大幅度提高生物油產率,產率達65%左右。
未來應用領域的初步預測:
生物質熱解油可與化石柴油混合作燃料油;生物質熱解油可和氨反應生產緩釋肥料;生物質熱解油可和石灰反應生成生物石灰,用于脫硫脫硝;生物質熱解油可和醇反應生產燃料助劑或風味化學品;此外,生物質熱解油可制成粘結劑,可制氫和氣化生成合成氣。
生物質能高效利用
項目研究內容介紹:中國科學院百人計劃項目。從生物質制備清潔燃料為目標,從生物質的組成與結構分析到研究生物質制備清潔燃料的工藝和催化劑,進行生物質能高效利用的應用基礎研究,為進一步開發(fā)提供理論指導。
具體包括以下幾個方面:1.生物質組成與結構的研究;2.生物質制差工藝與催化劑的研究與開發(fā);3.生物質組分分離方法研究;4.生物質直接液化工藝及產物分離方法的研究;5.生物質間接液化制甲醇、二甲醛及燃類的工藝與催化劑研究;6.以上過程涉及性的反應工程分離過程的研究。
生物質制取液體燃料技術
研究內容:生物質是一種CO2零排放的可再生能源。傳統(tǒng)的生物質利用方式不僅低效而且排放的未完全燃燒碳氫化合物有害健康,例如秸稈就地焚燒嚴重污染環(huán)境。開發(fā)高效清潔的生物質利用技術至關迫切。生物質的特點為能量密度低、揮發(fā)分含量高、氧含量高。從生物質制備液體燃料可緩解中國日趨緊張的汽車油料。由于組成生物質的纖維素、半纖維素和木質素轉化特性不同,單純的生化或熱轉化工藝均難以高效利用生物質。將這兩種方法結合在一起的工藝可望得到良好效果。根據生物質的組成和成分特點,利用分級轉化原理,我所已開發(fā)出生物質生化-熱轉化綜合工藝。
生物質生化-熱轉化綜合工藝思路為:秸稈經過汽爆先得到木糖,汽爆殘余再經固體發(fā)酵轉化為乙醇,發(fā)酵殘渣在循環(huán)流化床中快速熱解制取生物油,半焦燃燒供熱。本課題組與本所生化國家重點實驗室合作,利用快速熱解從生物質發(fā)酵渣獲得生物質熱解油品。由于生物質發(fā)酵過程中脫掉了大量的成灰元素,生物油的產率明顯提高。本項目利用小試裝置和5kg/h循環(huán)流化床快速熱解反應器,進行了不同生物質、發(fā)酵渣、脫灰生物質的快速熱解制備生物油的試驗;利用TG-FTIR進行灰分對熱解動力學影響的實驗。
延伸閱讀
太陽能風能光能助陣奧體中心做節(jié)能文章
據介紹,濟南奧體中心“一場三館”采用獨具特色的東荷西柳造型,“柳葉、荷花”的建筑理念在讓奧體中心美觀獨特的同時,也形成獨具特色的外遮陽系統(tǒng),遮陽系數(shù)約為0.4―0.7,不僅能夠大大減少空調能耗,還可防止眩光的產生。
此外,充分應用自然采光也是奧體中心節(jié)能的主要方式之一。通過圍護結構控制進入內部光線的強度,達到理想的照明效果,并有效防止眩光。在各場館立面、屋頂設置了大量采光窗,并根據地勢設置了大量通風采光天井,盡量增大自然采光的面積。
游泳館的淋浴用水由太陽能熱水系統(tǒng)供應,在屋頂設有約670平方米的承壓式熱管太陽能集熱器,通過高位冷、熱水箱保證熱水的穩(wěn)定供給。太陽能光電技術也融入景觀設計中。路燈、景觀照明的庭院燈、草坪燈利用太陽能光伏發(fā)電技術提供電源,安全、環(huán)保,節(jié)省電力資源。
與此同時,節(jié)能專家建議采用CFD(流體力學分支)的數(shù)值分析,確定合理的通風口位置及開口大小,有利于形成較好的自然通風效果。在天氣適宜的時候,利用自然通風把場館內的熱負荷帶走,從而提高室內舒適度,有效減少能源消耗。
過渡季節(jié)奧體中心可盡量利用新風,進行全新風運行,減少空調的運行。冬季內區(qū)的消除余熱,可采用室外免費能源――新風,減少能源的浪費。
分層空調置換通風大空間冷熱兩重天
奧體中心內“一場三館”承擔多項室內比賽任務,如籃球、游泳等。如何讓這些大空間室內場館既溫度適宜,又不會過于消耗能源,專家也提出了針對性方案。
所有空調設備采用中央自動控制技術,根據設定的溫度控制、濕度控制、壓差控制、流量控制來使設備達到最佳的匹配運行效果,使設備在最高效區(qū)域運行,以利于能源的綜合利用,最大化地實現(xiàn)節(jié)能。
水蓄冷技術也在考慮之中,采用水蓄冷的集中能源中心方式,可在用電低谷期利用水作為介質制冷儲存能量,然后在用電高峰期釋放能量,緩解用電緊張,提高能源利用效率,充分利用峰谷電價,節(jié)省運行費用。經測算,水蓄冷運行費比常規(guī)制冷可節(jié)約203.45萬元/年。
在大空間的節(jié)能上,專家也有高招,采用分層空調和置換通風,盡量減少無效空間區(qū)域的能量消耗,只滿足有效區(qū)域的舒適度。
譬如,專家通過CFD方法對大空間的空調氣流組織進行了分析,游泳館空調比賽區(qū)空間溫度可以被控制在28℃到29℃之間。室內的溫度分層非常明顯,屋頂最高點溫度達到40℃以上,“冷熱兩重天”。
三種方式取暖首選集中供暖
濟南奧體中心在設計時,就考慮到了建筑的節(jié)能。由于冬天有很多比賽,奧體中心用集中供暖、太陽能和地熱三種方式來取暖。其中,集中供暖將是最主要的取暖方式。
根據計劃,濟南市將在燕山新區(qū)A地塊,建設奧體中心的配套服務中心,來為整個奧體中心服務。這里將安裝大型的采暖設備,該設備將接收市區(qū)供來的蒸汽,轉換成熱水,集中送到濟南奧體中心各場館內。各場館也將全部采用地板供熱,暖氣設備都安裝在地板下面,這種取暖方式不僅節(jié)能,而且節(jié)約建筑空間,節(jié)省采暖成本。
為了節(jié)能,濟南奧體中心“一場三館”的供暖都是單獨控制的,用時打開閥門,不用時就可關掉。目前,濟南市正在對奧體中心地板供熱系統(tǒng)進行招標,待確定施工單位后,就可隨著內外裝飾進行全面施工。
在體育館、游泳館內,還安裝了太陽能,這些太陽能可直接轉換成熱量,供給兩大場館,游泳館的部分熱水也可以用太陽能來轉換。在體育場內還設計了地熱取暖,這種方式造價比較高,主要是用來保證草皮的生長。
新型能源布滿奧運場館
據悉,奧運工程采用新型能源項目共有34項,先進熱回收空調技術13項,先進能源利用技術22項。奧運工程采用新型清潔能源利用項目共69項,包括光電、光熱、各種地熱能、污水熱能,風能等可再生能源的利用。
網球中心、北京大學體育館等9項工程均采用了地熱、地源或水源熱泵系統(tǒng)。僅在奧運村,熱泵技術的應用就將比普通中央空調節(jié)約電能15%至20%,每年節(jié)電34萬度;國家體育場、五棵松籃球館、奧林匹克森林公園中心區(qū)等7個工程采用了太陽能光伏發(fā)電技術;北京射擊館、老山自行車館、奧運村和媒體村等10個工程采用了太陽能光熱技術。
北京是水資源嚴重緊缺的城市。充分利用中水(污水經處理后獲取的非飲用水)、高水平處理污水、盡量收集雨水……北京市在場館建設中通過一系列工程措施和技術手段節(jié)約水資源。北京市"2008"工程建設指揮部負責人介紹,所有奧運場館都采用了中水利用技術,國家游泳中心、奧運村、奧林匹克森林公園等5項工程建設了高水平的污水處理系統(tǒng),國家體育場、豐臺壘球場、國家會議中心等15項新建工程建設了高水平的雨洪利用系統(tǒng),將充分利用雨洪水資源回灌和涵養(yǎng)地下水。
奧運村太陽能熱水系統(tǒng)在奧運會期間可以為16800名運動員提供洗浴熱水,奧運會后,將供應全區(qū)1868戶6000名居民的生活熱水需求,年節(jié)電達到1000萬度、節(jié)煤2400噸。
奧運工程采用的61項先進空氣處理技術,涵蓋了熱回收空調、自然通風、室內空氣節(jié)能處理與凈化等;綠色節(jié)能照明技術48項、節(jié)能建筑維護結構38項。這些都將在一定程度上節(jié)約能源,體現(xiàn)了"綠色奧運"的理念。
清潔能源包括地熱能、風能、太陽能、生物質能、水能、海洋能等多種能源,北京市目前主要利用的是太陽能和地熱能。其中地熱能更是以其具有清潔環(huán)保、高效節(jié)能、可再生、技術成熟等優(yōu)點,成為了北京2008年奧運會大力發(fā)展能源之一。在北京市出臺的一系列規(guī)劃、計劃、發(fā)展綱要和補貼政策中,均重點提出了大力發(fā)展地熱能,根據《北京奧運行動規(guī)劃》提出的目標和任務,為實現(xiàn)"綠色奧運"的理念,提高城市可持續(xù)發(fā)展能力,北京市政府制訂的《生態(tài)環(huán)境保護專項規(guī)劃》中提出:要大力發(fā)展可再生能源,開發(fā)地熱資源,2007年全市地熱、地溫供暖制冷面積達到500萬平方米。《北京城市總體規(guī)劃(2004年~2020年)》中第124條提出:因地制宜地發(fā)展新能源和可再生能源;積極發(fā)展新能源,推廣熱泵技術,推進淺層地熱、風力發(fā)電、太陽能發(fā)電等能源新技術產業(yè)化進程;鼓勵利用垃圾、污泥進行發(fā)電和制氣。
北京08年奧運會將用上風電綠色能源
截止2007年年底,張家口市風電裝機容量將新增20萬千瓦。張家口市風電總裝機容量達到42萬千瓦,成為全國最大風力發(fā)電市,為北京奧運會提供充足的綠色能源。
張家口市位于華北平原與內蒙古高原之間,常年勁風不斷,是全國少有的風能集中區(qū),具有建設700至800萬千瓦的風電場資源,壩上可建2至3個百萬千瓦的風電場。在當?shù)厝擞∠罄?,壩上的風一直是一大公害。如今,張家口市變劣勢為發(fā)展優(yōu)勢,緊緊抓住北京辦綠色奧運的時機,把開發(fā)風電資源作為建設北方能源基地和增強縣域經濟實力的重要舉措,科學充分利用風力資源,大力開發(fā)綠色清潔能源。
據悉,全國各地的客商也看到了風電的發(fā)展前景,紛紛搶灘“風電”資源項目,目前,北京、天津、河北、山東、湖北等19家客商累計簽約的風電項目總裝機容量達1200多萬千瓦,占全國2020遠景規(guī)劃的60%多。到2010年,張家口市將累計投資180億元,新增風電裝機容量200萬千瓦。這些項目建成后,不僅將大大緩解華北地區(qū)用電緊張的局面,而且將為北京輸送大量綠色能源。
我國研制出系列燃料電池車服務08北京奧運會
在科技部的支持下,我國燃料電池車取得長足進展,已研制出具有自主知識產權的燃料電池大客車、小轎車、自行車和助力車等。
據中國可再生能源學會氫能專業(yè)委員會主任委員毛宗強教授介紹,我國最新的燃料電池大客車造價已經下降到300萬元人民幣,不到國外同類產品價格的五分之一,初具競爭力;我國自行研制的“超越3號”氫燃料電池小轎車,去年在巴黎舉行的“清潔能源汽車挑戰(zhàn)賽”中,取得了4“A”、1“B”的優(yōu)異成績,并完成了120公里的拉力賽;2008年北京奧運會期間,我國自制的燃料電池汽車將參與服務運營。
大力發(fā)展氫能燃料電池汽車是我國汽車工業(yè)不可多得的機遇。目前,國際汽車界投入氫燃料汽車的資金已超過100億美元。
太陽能技術為青島奧帆中心供能
青島奧林匹克帆船中心根據青島地區(qū)的光源、光輻射特點,結合帆船中心建筑特點和建筑使用功能要求,充分考慮太陽能與建筑的完美結合,將國際上先進高效的太陽能技術與區(qū)域市政熱力管相結合,將板式集熱器分別與弧形屋面、平面屋頂相結合,運用可靠的控制系統(tǒng),在后勤保障中心和運動員中心設計應用了兩套太陽能系統(tǒng)。
后勤保障中心建筑面積5800平方米,采用太陽能吸收式空調系統(tǒng),使用集熱器面積638平方米,成功實現(xiàn)了夏季制冷、冬季采暖和全年提供生活熱水,系統(tǒng)預計每年可節(jié)電47.3萬度。運動員中心建筑面積16613平方米,使用集熱器面積666平米,利用太陽能為其所擁有的300平方米游泳池和洗浴提供熱水。預計節(jié)電每年44萬度。同時,由于集熱器為后勤保障中心屋頂提供了陰涼,也減少對制冷量的需求。兩套太陽能系統(tǒng)建設投資約1100萬元,一年節(jié)電約90萬度,按每度電0.78元計,一年可節(jié)省70萬元,十五年即可收回投資。這在全國也屬于領先位置。
太陽能景觀燈和風能路燈是奧帆中心的又一大景觀。這里共安裝了168盞太陽能燈和41盞風能路燈,不僅綠色環(huán)保,到了夜間更是青島海岸線上一道耀眼的風景。在風能資源豐富、獨特的主防波堤建設安裝了41盞風能燈,每盞燈14000元,總投資57400元,每盞可供55瓦鈉燈每天照明8小時,每年節(jié)電6570度。以上項目建設完成后,在取得顯著的節(jié)能效益的同時,還具有良好的環(huán)保效益。有趣的是,按照設計,風速達到每秒3米時,風能路燈頂部的風車就會轉起來,而開展帆船比賽的風速下限也是每秒3米,當風車轉起來的時候,觀眾就知道可以進行比賽了。
生物質廢棄物催化氣化制取富氫燃料氣
近年來,關于生物質廢棄物的熱化學處理已引起了越來越廣泛的注意。氫氣是生物質熱化學處理中得到的高品位的潔凈能源。由于氫在燃料電池及作為運輸燃料在內燃機中的廣泛應用,從生物質氣化中制取氫氣已引起了很多國家的研究興趣.在生物質氣化制氫過程中,低溫下焦油的生成是影響燃氣質量和氫含量的一個重要因素,因此高溫、水蒸氣氣化以及加催化劑等氣化工藝是改善燃氣質量的有效措施.生物質氣化技術在國內外已得到了相當廣泛的研究,而對生物質氣化過程中使用催化劑的研究還比較少.在生物質氣化過程中使用催化劑,可以有效改善氣體品質,促進焦油裂解,本文就目前生物質催化氣化在國內外的研究情況作一些討論。
1. 生物質催化氣化制氫概況
從總體上來說,生物質催化氣化制氫的研究在國內外還處于實驗室研究階段,我國在這方面的研究比較薄弱,國外的研究主要集中在美國、西班牙、意大利等國家。
意大利L'Aquila大學的Rapagna等利用二級反應器(一級為流化床氣化反應器,一級為固定床催化變換反應器)進行了杏仁殼的鎳基催化劑催化氣化實驗,其制得的產品氣中氫氣體積含量可高達60%。美國夏威夷大學和天然氣能源研究所合作建立的一套流化床氣化制氫裝置在水蒸氣/生物質的摩爾比為1.7的情況下,可產生128g氫氣/kg生物質(去濕、除灰),達到了該生物質最大理論產氫量的78%。
2. 生物質催化氣化典型流程
生物質催化氣化系統(tǒng)主要包括兩大部分,一是生物質氣化部分,在流化床氣化爐(或其它形式的氣化爐)內進行;一是氣化氣催化交換部分,在裝有催化劑的固定床內進行。生物質廢棄物由螺旋進料器進入預熱過的流化床,在流化床內發(fā)生熱解反應產生熱解氣和焦炭等,熱解產物再與從底部進來的空氣或水蒸氣等發(fā)生化學反應產生氣化氣,氣化氣從流化床上部進入旋風分離器,將炭粒分離,然后進入焦油裂解床(通常為白云石),進行焦油的初步催化裂解,經焦油裂解后的氣化氣再進入通常裝有鎳基催化的固定床內進行進一步的催化裂解及變換反應。
3. 生物質氣化過程中發(fā)生的主要化學反應
生物質在氣化過程中發(fā)生熱解反應、燃燒反應及氣化反應,在熱解反應中,生物質被裂解為焦炭、焦油和燃氣,部分焦油在高溫條件下繼續(xù)裂解為燃氣.在燃燒反應中主要發(fā)生碳氫化合物和CO的氧化反應。在氣化反應中主要發(fā)生碳氫化合物和CO的水蒸氣氣化反應,顯而易見,這是增加燃氣中氫氣含量的一個重要途徑。
可以看到,在生物質氣化過程中發(fā)生的化學反應復雜,研究其中每個化學反應的發(fā)生程度及其相互影響關系,進而設計催化劑,促進目的產物的產生是比較困難的,目前國內外大多是采用商業(yè)蒸汽重整催化劑及天然礦石等。
4. 影響燃料氣組成和焦油含量的主要因素
(1)氣化介質生物質。氣化介質一般為空氣(氧氣)、水蒸氣或氧氣和水蒸氣的混合氣。氣化介質的選擇可以影響燃料氣的組成和焦油處理的難易。Corella等認為在其它條件相同且采用白云石作催化劑時,以水蒸氣或水蒸氣和純氧的混合物作為氣化介質與以空氣作為氣化介質相比,前者在氣化過程中產生的焦油更容易裂解。
焦油的成分非常復雜,可以分析出的成分有100多種,還有很多成分難以確定;主要成分不少于20種,大部分是苯的衍生物及多環(huán)芳烴;其中含量大于5%的大約有7種,它們是:苯、萘、甲苯、二甲苯、苯乙烯、酚和茚,其它成分的含量一般都小于5%,而且在高溫下很多成分會分解。對大部分焦油成分來說,水蒸氣在其裂解過程中起到關鍵的作用,因為它能和某些焦油成分發(fā)生反應,生成CO和H2等氣體,既減少炭黑的產生,又提高可燃氣的產量。
(2)催化劑應用及催化轉化反應機理研究。將催化劑用于生物質熱解氣化主要有三個作用:一是可以降低熱解氣化反應溫度,減少能耗;二是可以減少氣化介質,如水蒸氣的投入;三是可以進行定向催化裂解,促進反應達到平衡,得到更多的目的產物.在催化劑應用過程中,考慮到催化劑的機械強度及使用壽命等問題,一般將生物質氣化和催化交換設在不同的反應器。但另設一固定床催化反應器,既增加了系統(tǒng)阻力,又增加了投資成本;如將生物質氣化和催化交換設在同一反應器,就對催化劑的活性、耐溫性能、機械強度及使用壽命等提出了比較高的要求.同時由于焦油催化裂解的附加值小,其成本要很低才有實際意義,因此人們除利用石油工業(yè)的催化劑外,主要使用一些天然產物。
目前用于生物質催化氣化的催化劑有白云石、鎳基催化劑、高碳烴或低碳烴水蒸氣重整催化劑、方解石和菱鎂礦等。
Delgado通過實驗對白云石、方解石、菱鎂礦的催化活性進行了比較,從實驗結果分析,在裂解焦油方面,這三種礦石的活性順序為:白云石(CaO-MgO)>方解石(MgO)>菱鎂礦(CaO)。Delgado等認為這是由于在白云石中,兩種氧化物的混合改變了Ca和Mg原子的排列順序所致.關于焦油的催化裂解機理,Corella等認為在水蒸氣重整生物質氣化氣消除焦油的反應過程中,同時可以發(fā)生CO2干重整反應,即CO2會與焦油及部分低碳烴發(fā)生反應,促進焦油的分解。
(3)氣化爐。用于生物質氣化的反應器主要有上吸式氣化爐、下吸式氣化爐及循環(huán)流化床(CFBG)等,上吸式氣化爐結構簡單,操作可行性強,但濕物料從頂部下降時,物料中的部分水分被上升的熱氣流帶走,使產品氣中H2的含量減少.下吸式氣化爐在提高產品氣的H2含量方面具有其優(yōu)越性,但其結構復雜,可操作性差;CFBG具有細顆粒物料、高流化速度以及炭的不斷循環(huán)等優(yōu)點,因而相對于其它氣化爐來說,無論是在產品氣的氫氣含量方面還是操作性方面,都是一種較理想的氣化制氫形式。
5. 結論
(1)生物質定向催化氣化制氫的研究在國內外還處于實驗室研究階段,在我國的研究尤其薄弱。
(2)對生物質催化氣化及焦油裂解的機理的研究還遠遠不夠。