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生物質顆粒燃料

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生物質顆粒燃料

  • 詳細介紹

生物質固化成型燃料的開發與應用

生物質能僅次于煤炭、石油和天然氣,居于世界能源消費總量第4位。據專家預測,生物質能極有可能成為未來可持續能源系統的重要組成部分,到下世紀中葉,采用新技術生産的各種生物質替代燃料将占全球總燃料消耗的40%以上。由于生物質替代燃料具有無染污、可再生等顯著特點,因此日益受到各國的重視。随着我國經濟的不斷發展,能源短缺問題顯得日益嚴重,為了解決能源危機、減輕環境污染、保護生态環境,開發利用生物質能顯得尤為重要。


1生物質能的概念及存在形式


生物質能是蘊藏在生物質中的能量,是綠色植物通過葉綠素将太陽能轉化為化學能而貯存在生物質内部的能量。生物質能是可再生能源,通常貯存在如下物質中。


a.木材及森林工業廢棄物。


b.農業廢棄物。


c.水生植物。


d.油料植物。


e.城市和工業有機廢棄物。


f. 動物糞便。


2生物質能的開發方法與産品形式


目前,世界各國十分重視生物質能,都在積極探索生物質能的開發方法與産品形式,現歸納起來主要有以下幾種。


a.熱化學轉換法,可獲得木炭、焦油和可燃氣體等品位高的能源産品。該方法按其熱加工的方法不同分為高溫幹餾、熱解、生物質液化等方法。


b.生物化學轉換法,主要指生物質在微生物的發酵作用下,生成沼氣、酒精等能源産品。


c.生物油法,利用油料植物所産生的生物油。


d.固化成型法,把生物質固化成成型燃料(如顆粒型、塊型、棒型等),以便集中利用和提高熱效率。


3開發固化成型生物質燃料的意義


生物質固化成型燃料是将作物稭稈、稻殼、木屑等農林廢棄物粉碎後,送人成型器械中,在外力作用下,壓縮成需要的形狀。然後,作燃料直接燃燒,也可進一步加工,形成生物炭。在國外,該生産方法已經成熟,如丹麥、德國、比利時、美國、日本等國家已實現了工廠化生産,其産品主要用于取暖爐、鍋爐發電等。目前,我國研究和開發出的生物質固化成型機也已應用于生産。生産的緻密成型燃料,也已應用于取暖和小型鍋爐。經測定,該種燃料排放的污染物低于煤的,是一種高效、潔淨的可再生能源。


3.1應用便利,易于貯運


固化成型法與其它方法生産生物質能相比較,具有生産工藝、設備簡單,易于操作,生産設備對各種原料的适應性強及固化成型的燃料便于貯運(可長時間存貯和長途運輸)和易于實現産業化生産和大規模使用等特點。另外,對現有燃燒設備,包括鍋爐、爐竈等,經簡單改造即可使用。成型燃料使用起來方便,特别對我國北方高寒地區,炕竈是冬季主要的取暖形式,在廣大農村有傳統的使用習慣,成型燃料也易于被老百姓所接受。


3.2替代煤炭,保護生态環境


預計到2020年,中國的GDP可能達到5萬億美元,能源需求25~30億t标煤,其中僅石油缺口達1.6~2.2億t。大量燃燒一次性能源,排放大量的SO。和COz等,對環境造成污染,加劇了地球溫室效應。我國目前農作物稭稈年産量約為6億t,折合标煤3億t,其中53%作為燃料使用,約折合1.59億t标煤,如果這些原料都能固化成型有效開發利用,替代原煤,對于有效緩解能源緊張,治理有機廢棄物污染,保護生态環境,促進人與自然和諧發展都具有重要意義。


3.3提高能源利用率


直接燃燒生物質的熱效率僅為10%~30%,而生物質制成顆粒以後經燃燒器(包括爐、竈等)燃燒,其熱效率為87%~89%,熱效率提高57~79個百分點,節約了大量能源。


4存在的問題及解決辦法


目前,我國采用的生物質固化成型燃料的形狀主要有棒狀、塊狀和顆粒狀。這幾種形狀燃料的加工方法均為傳統生産方法,普遍存在着設備能耗過高、磨損嚴重和使用壽命短等問題。以生産顆粒狀燃料方法為例,它與現有的生産顆粒狀飼料的方法相似,即原料從設備環模内部加入,經壓輥碾壓擠出環模而成顆粒狀。該工藝流程需要消耗大量能量,首先是顆粒壓制成型過程中,壓強達到50~100MPa,原料在高壓下發生變形、升溫,溫度可達100~120℃,電動機的驅動需要消耗大量的電能;其次是原料的含水率要求在12%左右,為了達到這個含水率,很多原料要烘幹以後才能用于制粒;再者是壓制出來的熱顆粒需要冷卻,然後才能進行包裝。這些工藝流程均需消耗大量能量。


要解決上述問題,可通過下列途徑。一是加大科研投入,積極研發新工藝和新設備,降低能耗,減少生産成本;二是引進國外先進設備,消化吸收,形成産業化生産;三是政府扶持,對研制開發單位和用新型生物質能用戶進行補貼,降低産品使用成本。


5結論


生物質能作為一種可再生能源,具有取之不盡,用之不竭的特點,在當今國際能源競争日益激烈,傳統能源面臨枯竭的情況下,對于其有效開發利用,尋找一條見效快、方便可行、易于被廣大用戶接受的利用途徑,固化成型法是可行的。



據介紹,财政部對中國能源與生物化工産業将采取彈性虧損補貼、原料基地補助、示範補助、稅收優惠四項财稅扶持政策,為生物能源與生物化工産業的健康發展提供有力保障。


在對生物質能發展實行财稅扶持政策的同時,财政部将堅持三項原則:堅持不與糧争地,鼓勵開發未利用土地建設生物能源原料基地;堅持産業發展與财政支持相結合,要有利于鼓勵企業提高效率,有利于科技進步;堅持生物能源與生物化工發展積極穩妥,引導産業健康有序發展,避免投資過熱。


生物質能是指利用自然界的植物以及城鄉有機廢物轉化、生産的能源。 可以作為能源利用的生物質主要包括稭稈、林木及林木果實、禽畜糞便、有機生活垃圾和有機廢渣廢水等。


一 什麼叫做生物質顆粒燃料


1、生物質是指通過光合作用而形成的各種有機體,包括所有的動植物和微生物。而所謂生物質能(biomass energy),就是太陽能以化學能形式貯存在生物質中的能量形式,即以生物質為載體的能量。它直接或間接地來源于綠色植物的光合作用,可轉化為常規的固态、液态和氣态燃料,取之不盡、用之不竭,是一種可再生能源,同時也是唯一一種可再生的碳源。生物質能的原始能量來源于太陽,所以從廣義上講,生物質能是太陽能的一種表現形式。目前,很多國家都在積極研究和開發利用生物質能。


2、生物質顆粒燃料(Bio-mass Fuel)是在燃料應用上的一項重大科研成果。它是利用稭稈、水稻杆,薪材、木屑、花生殼、瓜子殼、甜菜粕、苜蓿菜、樹皮、雜草等所有廢棄的農作物,經粉碎-混合-擠壓-烘幹等工藝,最後制成顆粒狀燃料。它的原材料分布非常廣泛,加工工藝先進,成品顆粒可直接作為燃料燃燒。生物質能顆粒以綠色煤炭而著稱,是一種潔淨能源。作為鍋爐燃料,它的燃燒時間長,強化燃燒爐膛溫度高,而且經濟實惠,同時,對環境無任何污染,可全面代替木材、優質煤、天然氣,是高校、節能的環保産品。


二 生物質顆粒燃料(BMF)特性


1、可實現溫室氣體二氧化碳生态“零”排放:BMF的能源來源于自然界光合作用固定于植物上的太陽能,其燃燒時排放的二氧化碳來自于其生長時對自然界二氧化碳的吸收,因此,BMF具有二氧化碳生态零排放的特點。


2、典型的低碳綠色能源:


① 低炭能源:BMF的燃燒以揮發份為主,其固定炭含量僅為15%左右,因此是典型的低炭燃料。


② 減少二氧化硫排放:BMF含硫量比柴油還低,僅為0.05%,不需設置脫硫裝置就可實現二氧化硫減排。


③ 粉塵排放達标:BMF灰份為1.8%,是煤基燃料的1/10左右,設置簡單的除塵裝置就可實現粉塵排放達标。


④ 減少NOx的生成:BMF氮含量低,氧含量高,燃料時能有效減少空氣的需求量,減少NOx的生成。


3、生物質成型燃料的熱值。生物質成型燃料的密度一般為1.1-1.3t/m3, 熱值約為4800±100Kcal/Kg。1噸生物質成型燃料相當于0.8噸标準煤或0.51噸柴油/燃料油。


4、典型的循環經濟項目:BMF來源于農林廢棄物,它與以糧食為原料的生物質醇基燃料和以油料作物為原料的生物柴油相比,不會産生“與人争糧”和“與人争地”的社會問題,原料廣泛多樣、含量達、成本低、循環生長、取之不盡,是典型的循環經濟項目。


5、安全方便:BMF密度大、體積小、固體成型,密封包裝,運輸存儲安全方便



一 生物質能源的特點,特征是什麼。相對于其他可再生能源,開發生物質的意義是什麼。


1.燃燒過程對環境污染小。生物質中有害物質含量低,灰分、氮、硫等有害物質都遠遠低于礦物質能源。生物質含硫一般不高于0.2%,燃燒過程放出CO2又被等量的生物質吸收,因而是CO2零排放能源。


2.儲量大,可再生。 隻要有陽光照射,光合作用就不會停止。


3.生物質能源具有普遍性、易取性。不分國家和地區,價廉、易取、加工簡單。


4.是唯一可以運輸和儲存的可再生能源。


5.揮發性組分高、炭活性高,容易着火。燃燒後灰渣少且不易粘結。


6.能量密度低,體積大,運輸困難。


生物質能是來源于太陽能的一種可再生能源,具有含碳量低的特點;加之在其生長過程中吸收大氣中的CO2而成為元素的彙。因而用新技術開發利用生物質能不僅有助于減輕溫室效應和生态良性循環,而且可替代部分石油、煤炭等化石燃料,成為解決能源與環境問題的重要途徑之一。


二 生物質顆粒能代替煤、油等燃料進行加熱嗎 ? 其熱能能達到多少?


1.農作物稭稈中的揮發分一般在76%——86%之間,約200℃時揮發分開始析出,如果此時無法提供足夠助燃空氣,則未燃盡的揮發分被氣流帶出,形成黑煙。而生物質顆粒燃料優于緻密均勻,限制了揮發。分溢出速度,延長了燃燒時間,緩解了空氣供給矛盾。


2.農作物稭稈在揮發分析出以後為松散骨架,氣流運動使其解體,形成飛揚黑絮。而生物質顆粒燃料聲譽的碳結構緊密,形成藍所謂火焰包裹的焦炭。


當然可以,熱能在4800大卡。顆粒燃料用途:


◎民用取暖和生活用能:燃料利用率高,便于貯存


◎生物質工業鍋爐:作為工業鍋爐的主要燃料,替代燃煤,解決環境污染


◎發電:可作為火力發電的燃料



生物質顆粒燃料的優勢


【低碳環保】、生物質顆粒燃料是一種可再生資源燃料。可以代替石油,煤、天然氣。燃料密度高,水分低、低碳。


【節省空間】、生物質顆粒燃料經過高溫高壓成型,充分的節約了儲存空間,也有利于運輸。


【 燃燒點高 燃料持續性長】、生物質顆粒燃料能大大提高木質材料的燃燒效率,熱效率可提高到80%以上,1t生物質顆粒燃料産生的熱量相當于0.8t煤。


生物質燃料的适用範圍


适用于對鍋爐房的酒店、化工廠、服裝加工廠、飼料廠、五金加工廠、塗料廠、賓館、學校、醫院及使用鍋爐的企業等。


生物質顆粒燃料性能參數


熱 值:≥4500Kcal/kg   密 度:≥1.2t/立方   灰 分:≤2.0%   含水量:≤3%   硫含量:≤0.07


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