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生物質(zhì)燃料的一石二鳥

“我國(guó)生物質(zhì)能源的發(fā)展已經(jīng)形成氣候。”近日，中科院院士、中國(guó)工程院院士石元春在接受《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者采訪時(shí)表示，大力發(fā)展生物天然氣，既是環(huán)保的需要，也可以彌補(bǔ)我國(guó)在天然氣領(lǐng)域日益擴(kuò)大的缺口。“一石兩鳥，何樂不為?”

　　數(shù)據(jù)顯示，截至2014年年底，我國(guó)生物質(zhì)發(fā)電的上網(wǎng)電量超過500億度，相當(dāng)于三峽水庫(kù)一半以上的發(fā)電量。“這說明生物質(zhì)發(fā)電在國(guó)內(nèi)大有前景。”石元春說。

　　生物質(zhì)成型燃料以農(nóng)林剩余物為主原料，經(jīng)切片、粉碎、除雜等工藝，后制成成型環(huán)保燃料。作為鍋爐燃料，它的燃燒時(shí)間長(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，對(duì)環(huán)境無污染，是替代常規(guī)化石能源的環(huán)保燃料。

　　他認(rèn)為，要看到這些污染源中的“正能量”，即可以利用秸稈等產(chǎn)生沼氣，進(jìn)而制造天然氣。“十幾年前，歐洲就已經(jīng)采用大規(guī)模的工業(yè)化手段生產(chǎn)沼氣，同時(shí)將沼氣中的甲烷含量提純到95%以上。這基本上等同于大家所熟悉的天然氣，只不過普通的天然氣是化石天然氣，這個(gè)是生物天然氣。”

　　“當(dāng)然，國(guó)家也開始注意到這一點(diǎn)。自從國(guó)務(wù)院發(fā)布防治大氣污染的行動(dòng)計(jì)劃后，在一年多的時(shí)間里，相關(guān)部門連續(xù)發(fā)布6項(xiàng)緊急措施，大力推動(dòng)新能源燃料在我國(guó)的應(yīng)用。僅2014年，國(guó)內(nèi)已生產(chǎn)出1000多萬噸生物質(zhì)成型燃料。”石元春認(rèn)為，未來生物質(zhì)成型燃料會(huì)有很好的發(fā)展前景。

　　在今年4月的一次國(guó)務(wù)院新聞發(fā)布會(huì)上，相關(guān)人員介紹，目前我國(guó)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的污染已經(jīng)超過工業(yè)污染。“工業(yè)的污染是點(diǎn)和線，而農(nóng)業(yè)的污染是面狀分布的，是秸稈燃燒、化肥使用等造成的。此外，像工業(yè)的廢水廢渣、城市的污泥污水，所有這些有機(jī)的污染源都需要解決。”石元春說。

　　“2014年，國(guó)際新能源署發(fā)布了一份報(bào)告，提到2030年生物質(zhì)能量可能要占可再生能源的60%，在一次能源的消費(fèi)中可能由現(xiàn)在的10%增加到20%。因此，在我看來，生物質(zhì)能源在中國(guó)將引發(fā)能源領(lǐng)域的變革，也將在掀起新的浪潮。”石元春表示。

生物質(zhì)燃料摻燒技術(shù)

近年來我國(guó)能源、電力供求趨緊，國(guó)內(nèi)外在發(fā)電行業(yè)對(duì)資源豐富、可再生性強(qiáng)、有利于改善環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展的生物質(zhì)資源的開發(fā)利用給予了極大的關(guān)注。于是生物質(zhì)能發(fā)電行業(yè)應(yīng)運(yùn)而生，在我國(guó)也掀起了生物質(zhì)能發(fā)電的浪潮。據(jù)發(fā)改委能源研究所有關(guān)專家介紹，秸稈氣化發(fā)電、秸稈直燃發(fā)電、煤與秸稈混燃發(fā)電都是可以采用的技術(shù)路線。煤-秸稈混燃技術(shù)的特點(diǎn)是可以對(duì)現(xiàn)有的電廠進(jìn)行改造，很少。但是首先需要解決好電廠摻燒秸稈量的計(jì)量和監(jiān)督的問題。
　　二．生物質(zhì)能應(yīng)用簡(jiǎn)介
　　生物質(zhì)能是綠色植物通過光合作用將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能并貯存在生物質(zhì)內(nèi)部的能量,它是植物體內(nèi)的葉綠素在太陽(yáng)能的作用下,吸收空氣中的二氧化碳和土壤中的水,終合成碳水化合物,轉(zhuǎn)化為化學(xué)能而固定下來的一種自然資源。
　　生物質(zhì)能應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:沼氣發(fā)酵、制燃料、生物柴油、制乙二醇、生物質(zhì)固體成型燃料、生物質(zhì)發(fā)電。
　　三．生物質(zhì)能發(fā)電應(yīng)用現(xiàn)狀
　　我國(guó)生物質(zhì)能發(fā)電主要分為直燃發(fā)電和氣化發(fā)電。其中，在生物質(zhì)直燃發(fā)電項(xiàng)目上，2008年，生物質(zhì)直燃發(fā)電，國(guó)家發(fā)展改革委和地方發(fā)展改革委總計(jì)核準(zhǔn)了39個(gè)項(xiàng)目，合計(jì)裝機(jī)容量為128.4萬千瓦。目前生物質(zhì)直燃發(fā)電主要應(yīng)用在小型燃煤鍋爐和循環(huán)流化床鍋爐中，在大型電站煤粉爐中應(yīng)用較少，缺乏大型電站鍋爐摻燒生物質(zhì)燃料相關(guān)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。
　　四．電站鍋爐摻燒秸稈技術(shù)性分析
　　考慮到與實(shí)際收益，目前的生物質(zhì)摻燒以摻燒秸稈為宜。秸稈與礦物燃料相比，其揮發(fā)組分高、含硫量和灰分都比煤低。由于秸稈熱值低、密度小，為燃料的運(yùn)輸、儲(chǔ)存帶來不便。秸稈中堿金屬含量較高、灰熔點(diǎn)低，清華大學(xué)在實(shí)驗(yàn)室中，對(duì)典型的秸稈的燃燒特性進(jìn)行了詳細(xì)的研究，表明秸稈燃料均屬于易結(jié)焦燃料，單純?nèi)紵斩捲诠I(yè)規(guī)模應(yīng)用，將產(chǎn)生一系列的問題。若單純以秸稈作為燃料，在鍋爐實(shí)際運(yùn)行過程中，會(huì)在設(shè)備內(nèi)產(chǎn)生腐蝕、燒結(jié)等問題，嚴(yán)重影響設(shè)備的可靠性、安全性、以及電站的經(jīng)濟(jì)性，這已經(jīng)為大量的國(guó)外經(jīng)驗(yàn)所證實(shí)。
　　我廠600MW超臨界鍋爐的制粉系統(tǒng)是雙進(jìn)雙出鋼球磨，其燃燒可調(diào)節(jié)性大和燃料適應(yīng)性較好，將秸稈與煤混合燃燒，現(xiàn)有設(shè)備不需太大的改動(dòng)，就能適應(yīng)于秸稈的多樣性。因此從技術(shù)的角度來看，采用原生秸稈和壓縮成型秸稈，與煤混合燃燒，是秸稈燃燒發(fā)電的主要出路。
　　TGA以及CFB熱態(tài)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的研究表明，秸稈的燃燒特性普遍比較好。秸稈燃燒主要集中于燃燒前期，而煤燃燒主要集中于燃燒后期。摻混秸稈可以改善煤的著火性能，可獲得更好的燃盡特性。在CFB熱態(tài)實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，對(duì)不同比例的摻混成型秸稈進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明秸稈的燃燒特性比較好，1050℃時(shí)未發(fā)生結(jié)焦，只要秸稈的摻燒量不超過20%，混合燃料的燃燒特性就比較接近煤的燃燒特性。無煙煤中摻混10%~20%的成型秸稈，混合燃料的燃燒特性接近于煙煤。摻混10%~20%的成型秸稈的混合燃料，SO2和NOX排放可以控制在要求范圍內(nèi)。在目前的循環(huán)流化床鍋爐設(shè)備中，不經(jīng)過改動(dòng)，直接在煤中摻混10%~20%的成型秸稈，在技術(shù)上是完全可行的。
　　在秦皇島某發(fā)電廠75t/h循環(huán)流化床鍋爐上，對(duì)摻燒秸稈比例分別為0%、10%、15%、20%和25%五種條件下進(jìn)行了試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明，目前的循環(huán)流化床鍋爐設(shè)備中，不經(jīng)過改動(dòng)，直接在煤中摻混10%~25%的成型秸稈，在技術(shù)上是完全可行的；摻燒秸稈有助于降低循環(huán)流化床鍋爐的飛灰與低渣含碳量，從而有助于提高鍋爐效率，見圖1[2]；成型秸稈與煤混燃的污染物的排放水平可以滿足目前的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
　　五．電站鍋爐摻燒秸稈經(jīng)濟(jì)性分析
　　目前主要采取以電廠為中心，在電廠周圍50km范圍內(nèi)建立若干個(gè)秸稈收購(gòu)/加工點(diǎn)為網(wǎng)絡(luò)，在農(nóng)村收購(gòu)來的秸稈經(jīng)過壓縮，成型后的體積是原料體積的1/30~40，比重是原料的10~15倍（密度為：0.8-1.4）熱值可達(dá)3400~6000大卡，是高揮發(fā)酚的固體燃料，再分批運(yùn)送至電廠；這種分散形式的收集加工模式不僅對(duì)于降低運(yùn)輸與儲(chǔ)存成本非常有利，而且可以減少生物質(zhì)資源大量集中堆放造成的火災(zāi)隱患。
　　目前一臺(tái)1噸/小時(shí)產(chǎn)量的秸稈壓縮機(jī)以及配套設(shè)備總約20萬元左右。秸稈壓縮成本約在100元/噸，這其中包含了設(shè)備維修、折舊、人工費(fèi)用以及電費(fèi)等各項(xiàng)費(fèi)用。如果加上秸稈收購(gòu)費(fèi)用約60~100元/噸，運(yùn)輸費(fèi)用平均約20元/噸，收購(gòu)/加工店的利潤(rùn)提留約20元/噸，到電廠燃料成本價(jià)格在200~240元/噸?？紤]到秸稈的發(fā)熱量在3100kCal/kg左右，240元/噸的價(jià)格在煤價(jià)較高的地區(qū)本身就可產(chǎn)生一定的直接經(jīng)濟(jì)效益。因此，無論是電廠直接在周圍建立秸稈收購(gòu)/加工點(diǎn)，還是由當(dāng)?shù)卮濉㈡?zhèn)建立收購(gòu)/加工點(diǎn)，加工好的燃料顆粒按合同交付電廠，都是可行的。
　　六．電站鍋爐摻燒秸稈的優(yōu)點(diǎn)
　　1)秸稈與礦物燃料相比，秸稈資源是新能源中具開發(fā)利用規(guī)模的一種綠色可再生能源，秸稈為低碳燃料，揮發(fā)分含量較高，含硫量和灰分都比煤低，因此，生物質(zhì)利用過程中溫室氣體、SO2、NOx的排放較少，造成空氣污染和酸雨現(xiàn)象會(huì)明顯降低；
　　2)可以將農(nóng)作物秸稈處理掉，避免田間焚燒處理秸稈造成空氣污染等不良影響，減輕城市生活垃圾堆放壓力，還可增加農(nóng)民收入；
　　3)生物質(zhì)資源豐富，經(jīng)簡(jiǎn)單壓縮處理后，其儲(chǔ)存及運(yùn)行均較方便；
　　4)摻混秸稈可以改善煤的著火性能，可獲得更好的燃盡特性；
　　5)秸稈燃料燃燒后灰分很少，能夠減輕鍋爐設(shè)備的磨損；
　　6)生物質(zhì)燃料摻燒能夠替代部分煤炭，生物質(zhì)燃料價(jià)格與煤價(jià)相比價(jià)格低廉，本身就可產(chǎn)生一定的直接經(jīng)濟(jì)效益。
　　七．電站鍋爐摻燒秸稈可能遇到的問題
　　1)秸稈資源的收集困難
　　生物質(zhì)發(fā)電大的問題是資源的收集，這在我國(guó)尤其困難。我國(guó)大部分地區(qū)都是以農(nóng)戶為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)單位，戶均耕地占有面積很小，根據(jù)對(duì)我國(guó)糧食產(chǎn)量大的五個(gè)省的統(tǒng)計(jì)，每年每戶的秸稈可獲得量?jī)H為4～5噸。以發(fā)電廠每年消耗秸稈10萬噸計(jì)，需要從2萬多戶農(nóng)戶收購(gòu)，這些秸稈還是分夏秋兩季提供，意味每年需要完成近5萬筆秸稈收購(gòu)交易，無論對(duì)收購(gòu)的組織還是收集成本控制都是極大的考驗(yàn)。因此，設(shè)置秸稈收購(gòu)/加工點(diǎn)必須充分考慮所覆蓋區(qū)域的秸稈資源量、儲(chǔ)存場(chǎng)地以及運(yùn)輸條件。
　　2)鍋爐結(jié)焦、結(jié)渣問題
　　生物質(zhì)中堿金屬含量較高、灰熔點(diǎn)低，若單純以生物質(zhì)作為燃料，在鍋爐實(shí)際運(yùn)行過程中，可能會(huì)產(chǎn)生受熱面積灰、結(jié)焦、結(jié)渣等問題，嚴(yán)重影響設(shè)備的可靠性、安全性、以及電站的經(jīng)濟(jì)性。因此必須控制生物質(zhì)燃料的摻燒比例，通過試驗(yàn)總結(jié)不同的煤種適合的摻燒比例，在運(yùn)行過程中嚴(yán)格按要求進(jìn)行摻燒工作。另外還可通過正確、合理的吹灰手段來減輕或者消除以上問題的影響。
　　3)煤倉(cāng)下煤不暢
　　將生物質(zhì)燃料直接與煤混合輸入原煤倉(cāng)內(nèi)，如原煤含水分較多，秸稈顆粒會(huì)吸收水分后會(huì)軟化，其中所含的粘性纖維粘附煤粒，可能使煤倉(cāng)內(nèi)局部區(qū)域的煤板結(jié)成塊甚至粘附在煤倉(cāng)壁上影響正常給煤。防治措施是將摻混的煤進(jìn)行充分的預(yù)干燥，盡量降低期含水量，防治煤倉(cāng)進(jìn)水；另外在停爐過程中盡量將摻混有生物質(zhì)燃料顆粒的煤倉(cāng)燒空后再停運(yùn)，避免生物質(zhì)燃料長(zhǎng)時(shí)間積存在煤倉(cāng)中。
　　4)制粉系統(tǒng)起火甚至爆炸
　　秸稈燃料含有的揮發(fā)份較多，且燃點(diǎn)較低，隨原煤進(jìn)入制粉系統(tǒng)內(nèi)破碎后容易起火燃燒。如果制粉系統(tǒng)停運(yùn)前未將充分拉空，積存在制粉系統(tǒng)內(nèi)部的秸稈粉末容易氧化自燃；另外在磨制摻有生物質(zhì)燃料的煤種時(shí)，出現(xiàn)制粉系統(tǒng)單邊給煤運(yùn)行或料位極低等異常工況下，制粉系統(tǒng)內(nèi)溫度較高，秸稈粉末容易起火甚至爆炸。因此，磨制摻有生物質(zhì)燃料的煤種必須控制好摻燒的比例以及燃料混合的均勻性，同時(shí)要求運(yùn)行專業(yè)按照磨制高揮發(fā)份煤種的注意事項(xiàng)嚴(yán)格控制制粉系統(tǒng)的運(yùn)行工況。
　　5)燃燒器結(jié)焦或燒損
　　因秸稈燃料富含揮發(fā)份，噴如爐膛后會(huì)迅速燃燒，可能使煤粉提前燃燒，火焰貼近燃燒器，火咀附近溫度較高，可能造成火咀附近結(jié)焦甚至燒損火咀。因此必須根據(jù)煤種變化情況控制適當(dāng)?shù)膿綗壤?，運(yùn)行專業(yè)可通過調(diào)整配風(fēng)和制粉系統(tǒng)運(yùn)行方式等手段保障設(shè)備正常運(yùn)行。
　　6)阻塞分離器
　　秸稈燃料顆粒雖經(jīng)簡(jiǎn)單粉碎后壓制成型，但其中可能含有較長(zhǎng)的纖維。秸稈顆粒燃料進(jìn)入磨煤機(jī)后被鋼球撞擊，顆粒破碎后密度大幅降低，可能未經(jīng)鋼球研磨，部分小顆粒秸稈纖維即被負(fù)荷風(fēng)帶離筒體進(jìn)入出口分離器，較長(zhǎng)的秸稈纖維可能會(huì)被分離器折向擋板鉤住，積存到一定程度會(huì)影響制粉系統(tǒng)出力。這種可能存在的問題需在運(yùn)行中注意觀察。
　　7)受熱面腐蝕
　　生物質(zhì)燃料的灰分中富含堿金屬，此類灰熔點(diǎn)低，在爐內(nèi)高溫環(huán)境下可能呈現(xiàn)熔融狀態(tài)，容易粘附在受熱面表面；另外堿金屬的鹽和堿金屬的氯化物會(huì)侵蝕高溫的金屬壁面，可能致使管道壁面因遭受嚴(yán)重的侵蝕而縮短使用壽命。防治措施是運(yùn)行中進(jìn)行正當(dāng)?shù)拇祷也僮?；鍋爐停運(yùn)后有機(jī)會(huì)進(jìn)行受熱面檢查時(shí)應(yīng)對(duì)壁溫較高的管壁進(jìn)行仔細(xì)檢查，確定是否出現(xiàn)侵蝕現(xiàn)象。
　　8)燃料摻混不均勻
　　如果生物質(zhì)燃料摻混不均勻有可能影響運(yùn)行中煤質(zhì)變化較大，影響運(yùn)行主蒸汽參數(shù)及爐膛燃燒的穩(wěn)定性及設(shè)備自動(dòng)控制的精確性。

生物質(zhì)燃料的應(yīng)用，有利于杜絕其隨意堆棄的現(xiàn)象，可以像石油和煤炭那樣生產(chǎn)塑料。更加劇了氣候惡化，可延長(zhǎng)鍋爐的使用壽命，玉米。生物質(zhì)燃料360元每噸的價(jià)格計(jì)算，混合，儲(chǔ)存極為方便，那么都具有哪些優(yōu)點(diǎn)呢。6-12，煤炭和天然氣，作為柴油的替代品更加環(huán)保，形成龐大的生物化工生產(chǎn)體系，其含炭量75，生物燃料具有對(duì)原油價(jià)格的，生物燃料是創(chuàng)造就業(yè)機(jī)會(huì)和建立內(nèi)需市場(chǎng)，比重大，生物質(zhì)顆粒能源原料上的多樣性，生活污水和工業(yè)有機(jī)廢水，從根本上解決糧食危機(jī)，樹皮等固體廢棄物為原料，便于儲(chǔ)存和運(yùn)輸，也可作為農(nóng)業(yè)傳統(tǒng)的生活用能，雖然生物能源的開發(fā)利用處于起步階段，生物質(zhì)顆粒的直徑一般為6，雜草，樹葉，貴州木屑顆粒機(jī)廠家節(jié)能環(huán)保生物質(zhì)顆粒,生物質(zhì)鍋爐,生物質(zhì),生物質(zhì)燃料,生物質(zhì)顆粒設(shè)備廠家咨詢電話13256672020