生物質(zhì)能源城市供熱應(yīng)用工地進程(小四).doc

生物質(zhì)能源城市供熱應(yīng)用工程綜合論證Economy-Circulates 青島太陽能應(yīng)用研究設(shè)計院目 錄1，當前世界能源現(xiàn)狀及生物質(zhì)能源介紹2，當前對生物質(zhì)能源利用研究方向及成果3，擬立項的生物質(zhì)能源城市供熱應(yīng)用工程4，生物質(zhì)成型燃料對溫室氣體的減排作用5，生物質(zhì)成型燃料對生態(tài)環(huán)境的保護作用6，生物質(zhì)能源城市供熱應(yīng)用工程的科研任務(wù)及專利申請7，生物質(zhì)能源城市供熱應(yīng)用工程完成的環(huán)保檢測及批準證書8，生物質(zhì)能源城市供熱應(yīng)用工程及原料市場分析9，生物質(zhì)能源城市供熱應(yīng)用工程規(guī)模方案10、生物質(zhì)成型燃料的社會效益11、生物質(zhì)成型燃料經(jīng)濟效益分析及投資回報率12、35MW高溫熱水生物質(zhì)成型燃料氣化燃燒鍋爐13、結(jié)束語1、當前世界能源現(xiàn)狀及生物質(zhì)能源介紹早在1984年歐共體的專家們就估計過,全球近30年來消耗的能源等于這以前整個歷史時期所消耗的能源總量,石油和天然氣的消耗速度比它們自然形成的速度要快大約100萬倍，而全球礦質(zhì)燃料所釋放的碳總量每年達60億噸。生物質(zhì)能源的開發(fā)利用早已引起世界各國政府和科學(xué)家的關(guān)注。有許多國家都制定了相應(yīng)的開發(fā)研究計劃，在日本的陽光計劃、印度的綠色能源工程、美國的能源能場和巴西的酒精能源計劃等發(fā)展計劃。其他諸如丹麥、荷蘭、德國、法國、加拿大、芬蘭等國，多年來一直在進行各自的研究與開發(fā)，并形成了各具特色的生物質(zhì)能源研究與開發(fā)體系，擁有各自的技術(shù)優(yōu)勢。生物質(zhì)是植物通過光和作用生成的有機物，它的能量來源于太陽能。生物質(zhì)能是太陽能的一種。生物質(zhì)是太陽能最主要的吸收器和儲存器。生物能一直與太陽能、風能以及潮汐能一起作為新能源的代表，現(xiàn)在受關(guān)注的程度卻直線上升，有些“脫穎而出“的味道。科學(xué)家們提供的資料表明，全球每年有光合作用產(chǎn)生的生物質(zhì)為1440億到11800億噸。理論上，在自然光照條件下，太陽光能轉(zhuǎn)化率為18.7%到28%，而目前最好的光電池的能量轉(zhuǎn)換效率只有10%到18%，挖掘的潛力非常大。而對于風能和太陽能，都還存在技術(shù)瓶頸以及成本太高等問題，普及推廣相當不易。 生物質(zhì)能源在2003年被世界列為第四大能源2004年又被列為第三大能源排在石油前，在歐洲被認為僅次于核能的第二大能源。因為生物質(zhì)能源可從大田里種出來，使用又非常環(huán)保，所以發(fā)達國家都非常重視生物質(zhì)能源的研究、開發(fā)和應(yīng)用，德國在2050年前，發(fā)電除了利用核能，所有的發(fā)電全部利用生物質(zhì)能源發(fā)電。2、當前對生物質(zhì)能源利用研究方向及成果 當前對生物質(zhì)能源利用的研究主要有1、秸桿發(fā)電技術(shù)。2、生物質(zhì)能源汽化技術(shù)。3、生物質(zhì)能源轉(zhuǎn)化為酒精、生物柴油等技術(shù)。4、生物質(zhì)成型燃料直燃技術(shù)等。 生物質(zhì)成型燃料直燃技術(shù)的推廣隨著北京春來鍋爐公司的生物質(zhì)成型燃料氣化燃燒鍋爐的研制成功得到了迅速的發(fā)展。其利用研究方向轉(zhuǎn)向了城市供熱，工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域。 目前利用生物質(zhì)成型燃料直燃技術(shù)實現(xiàn)城市供熱，工業(yè)生產(chǎn)在北京、青島、濟南、沈陽等地陸續(xù)展開。3、擬立項的生物質(zhì)能源城市供熱應(yīng)用工程 擬立項的生物質(zhì)能源城市供熱工程對生物質(zhì)能源的利用方法為生物質(zhì)成型燃料直燃技術(shù)。生物質(zhì)成型燃料，是利用農(nóng)林產(chǎn)品加工的廢棄物，（如木屑、秸桿、麻桿、花生殼等）經(jīng)過高溫固化，壓縮成型的燃料。 植物質(zhì)原料中含有纖維素、半纖維素、木素、樹脂和蠟等物質(zhì)。一般在闊葉木、針葉木中，木素含量為27%32%（絕干原料）、禾草類中含量為14%25%?，F(xiàn)在知道木質(zhì)素是具有芳香族特性的結(jié)構(gòu)，單體為苯基丙烷的立體結(jié)構(gòu)高分子化合物，不同種類的植物質(zhì)都含有木質(zhì)素，而其組成、結(jié)構(gòu)不完全一樣。在高溫下木質(zhì)素主要部分不溶于有機溶劑，它屬于非晶體，沒有熔點但有軟化點，當溫度為70110度時軟化具有黏性。當溫度達到200300度時成溶融狀，黏性高，此時加以一定的壓力使植物質(zhì)各部分黏性在模具內(nèi)成型。對植物質(zhì)原料加熱軟化，也利于減少成型的擠壓力。燃料可按用戶要求，使用不同規(guī)格的模具，制成各種規(guī)格尺寸的成型燃料品。生物質(zhì)成型燃料具有點火容易、燃燒性能好、熱值高、燃料密度高、無污染、價格低廉等優(yōu)點。 生物質(zhì)能源城市供熱工程以及生物質(zhì)能源的開發(fā)應(yīng)政府立項，引導(dǎo)企業(yè)實現(xiàn)市場化、商品化進程。4、生物質(zhì)成型燃料對溫室氣體的減排作用礦物燃料是把原為固定的碳通過燃燒使其流動化，并以CO2形式累計于空間環(huán)境，造成溫室效應(yīng)。生物質(zhì)中的碳來自空氣中流動的CO2，如果這兩個整個速度有合適的匹配，CO2甚至可以達到平衡，生物質(zhì)能循環(huán)就能實現(xiàn)CO2零排放，從根本上解決礦物能源消耗帶來的溫室效應(yīng)問題。以前，人們把煙塵、SO2、Nox等的排放作為重點，而很少考慮CO2的溫室效應(yīng)對環(huán)境的影響。隨著全球環(huán)境問題的日益嚴重，1992年在里約熱內(nèi)盧超開了“地球首腦”會議，開始致力于減緩氣候變化和削減CO2排放的研究。目前，運輸燃料和燃煤電廠是造成CO2排放的主要因素，隨著電力需求和交通運輸?shù)牟粩嘣鲩L，其排放量也將不斷增加。在沒有切實可行的辦法控制化石燃料使用過程中產(chǎn)生CO2的情況下，減少化石燃料的使用是唯一的辦法。在這種背景下，發(fā)達國家主要關(guān)心的是生物質(zhì)能對減少CO2排放上的作用，加上發(fā)展速生能源作物有利于改善生態(tài)環(huán)境，不會遺留有害物質(zhì)或改變自然界的生態(tài)平衡，對今后人類社會的可持續(xù)發(fā)展有重要意義，所以國際上先進國家大都把生物質(zhì)能利用技術(shù)作為一種重要的能源技術(shù)來發(fā)展，想瑞典等歐洲國家把生物質(zhì)能作為代替核能的首要選擇，對生物質(zhì)能利用技術(shù)的眼球和開發(fā)越來越重視。生物質(zhì)利用在減少CO2排放方面可以通過生命周期法進行定期分析。生物質(zhì)的生命周期主要包括：植物種植、生長、收獲、廢氣物的收集、運輸、預(yù)處理、回收利用（包括各種生物質(zhì)轉(zhuǎn)換技術(shù)），最終到處理。由于生物質(zhì)能量密度低，因此，收集、運輸過程的能耗比化石燃料大，在整個利用過程中占有較大比重，不能忽視，這樣，生物質(zhì)整個生命周期過程對環(huán)境的影響來自收集、運輸和預(yù)處理中化石燃料利用造成的環(huán)境污染及CO2排放，以及各種生物質(zhì)轉(zhuǎn)換技術(shù)本身所致的二次污染，包括廢水和廢氣等。為了給出一個直觀的概念，我們比較了幾種生物質(zhì)利用技術(shù)和化石燃料利用過程的CO2排放量，為了計算上的，忽略煤炭、石油開采、運輸及預(yù)處理過程的能耗，而考慮生物質(zhì)的運輸、粉碎和干燥能耗。這種處理相當于將生物質(zhì)作為集中的能源來研究，類似于煤礦和油田等。生物質(zhì)運輸、預(yù)處理過程的能源來自化石燃料，這樣過程的能耗大小是決定生物質(zhì)總體利用過程中CO2排放比化石燃料小90%左右，從而證明生物質(zhì)代替化石燃料是減少CO2排放的有效措施之一，而氣化技術(shù)和直燃技術(shù)是利用生物質(zhì)的重要途徑。另外，系統(tǒng)效率越高，相應(yīng)地減少量越大，所以開發(fā)大型、高效率的生物質(zhì)利用系統(tǒng)是今后的發(fā)展方向。5、生物質(zhì)能源對生態(tài)環(huán)境的保護作用 以生物質(zhì)資源代替化石燃料，一方面減少了化石燃料的供應(yīng)量，另一方面減少CO2、SO2、Nox等污染排放，改善環(huán)境質(zhì)量。例如，每利用1萬噸秸桿代替煤炭，將減少二氧化碳排放1.4萬噸，二氧化硫排放40t，煙塵排放100t。消化利用秸桿，已經(jīng)成為改善環(huán)境的迫切需求。秸桿氣化技術(shù)將于秸桿還田、飼料應(yīng)用和其他技術(shù)一起，為保護農(nóng)村生態(tài)環(huán)境貢獻力量。隨著農(nóng)村經(jīng)濟的發(fā)展和農(nóng)民收入的增加，農(nóng)村生活用能中商品能源的比例正以較快的速度增加。在較為接近商品能源產(chǎn)區(qū)的農(nóng)村地區(qū)或富裕的農(nóng)村地區(qū)，商品能源（煤、液化氣、電）已成為其主要的炊事和生活用能，以傳統(tǒng)方式燃燒的秸桿首先被替代。許多地區(qū)廢棄秸桿量以占總秸桿量的60%以上，既危害環(huán)境，又浪費能源。農(nóng)村大量焚燒秸桿的現(xiàn)象已延續(xù)多年，律禁不止，造成了嚴重的大氣污染。特別是這種污染在收獲季節(jié)集中排放，使得短時間內(nèi)大氣質(zhì)量嚴重惡化，已經(jīng)多次航空機場關(guān)閉和高速公路追尾撞車的事故，成為各級政府關(guān)切的一個嚴重社會問題。隨著今后我國農(nóng)村現(xiàn)代化水平的提高，這種浪費和污染的情況將越來越嚴重。所以利用高效率的生物質(zhì)轉(zhuǎn)換技術(shù)，將廢棄的生物質(zhì)資源轉(zhuǎn)換為高品位的固體燃料和可燃氣，不僅可以提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)出，增加農(nóng)民收入，減輕農(nóng)民勞動強度，又可減少污染、促進生態(tài)的良性循環(huán)。6、生物質(zhì)能源城市供熱應(yīng)用工程的科研任務(wù)及專利申請生物質(zhì)成型燃料的加工技術(shù)已基本成熟，特別是螺旋擠壓單根棒加工技術(shù)和冷擠顆粒成型已非常成熟。目前加工的成型燃料多用于再加工人造木碳棒。大型成型加工機械在網(wǎng)上以見報道。從加工技術(shù)上分析沒有任何難點生物質(zhì)成型燃料的使用端主要為生物質(zhì)成型燃料專用鍋爐。生物質(zhì)成型燃料專用鍋爐當前國內(nèi)最好的環(huán)保型專用鍋爐是北京春來環(huán)保設(shè)備有限公司生產(chǎn)的“春來”牌鍋爐。其性能為從0.06MW到35MW(50t)鍋爐均可使用任何生物質(zhì)成型燃料，煙氣排放指標均達到環(huán)保要求。同時完成了產(chǎn)品的專利申請。7、生物質(zhì)能源城市應(yīng)用工程尚需完成的環(huán)保檢測及批準證書 北京春來環(huán)保設(shè)備有限公司生產(chǎn)的“春來”牌鍋爐CWRG0.06型進行的生物質(zhì)成型燃料燃燒排放已通過青島市環(huán)保局環(huán)保檢測。并獲得檢測報告。CWRG0.7、CWRG1.4型進行的生物質(zhì)成型燃料燃燒排放已通過國家環(huán)保檢測中心和北京市環(huán)保局環(huán)保排放檢測。并獲得檢測報告及環(huán)保認證書。8、生物質(zhì)能源城市供熱應(yīng)用工程及原料產(chǎn)品市場分析城市冬季取暖供熱面積500萬平方米。每平方米約需25公斤生物質(zhì)成型燃料左右。每年冬天約需生物質(zhì)成型燃料12萬噸左右。據(jù)初步調(diào)查我們國家的農(nóng)業(yè)縣每年每縣約產(chǎn)出15-30萬噸秸桿。暫時能滿足產(chǎn)品需求市場。當生物質(zhì)成型燃料完全被市場接受時，市場需求將消耗大量生物質(zhì)成型燃料。原料出現(xiàn)短缺問題，此種情況的對應(yīng)措施是利用山地、荒地建立大規(guī)模速生麻生產(chǎn)基地，大規(guī)模的生產(chǎn)原料。9、生物質(zhì)能源城市供熱應(yīng)用工程規(guī)模方案生物質(zhì)成型燃料鍋爐城市的應(yīng)用工程主要方向在集中供熱區(qū)域利用，可以解決工廠，學(xué)校，醫(yī)院，機關(guān)，軍隊，賓館，商業(yè)網(wǎng)點以及居民小區(qū)的冬季供暖和生活熱水。在工業(yè)區(qū)推廣生物質(zhì)氣化燃燒蒸汽鍋爐，應(yīng)用與工業(yè)生產(chǎn)中。主要領(lǐng)域有；服裝廠，食品加工行業(yè)，電子行業(yè)，建材行業(yè)等。10、生物質(zhì)成型燃料的社會效益1、節(jié)約能源12萬噸生物質(zhì)成型燃料每年可節(jié)約燃煤10萬噸，燃油5萬噸，天然氣8萬立方。可節(jié)約人民幣8000萬元左右2、減少溫室氣體的排放12萬噸生物質(zhì)成型燃料每年可將減少二氧化碳排放16.8萬噸，二氧化硫排放480t，煙塵排放1200t。3，循環(huán)經(jīng)濟由于生物質(zhì)成型燃料是利用工業(yè)廢料（木材加工業(yè)）和農(nóng)業(yè)廢料加工爾成，其燃燒后的灰渣又是優(yōu)質(zhì)鉀肥。消耗12萬噸生物質(zhì)成型燃料可產(chǎn)出6000噸優(yōu)質(zhì)鉀肥。11、生物質(zhì)成型燃料經(jīng)濟效益分析及投資回報率 當前生物質(zhì)能源城市供熱工程因石油價格，天然氣上揚及我們研制的專用鍋爐熱效率高，投資回報率非常高。燃油鍋爐每生產(chǎn)一噸熱水成本約28-30元，天然氣鍋爐每生產(chǎn)一噸熱水成本約20-24元，生物質(zhì)成型燃料專用鍋爐每生產(chǎn)一噸熱水成本約68元。12、35MW高溫熱水生物質(zhì)成型燃料氣化燃燒鍋爐一、 鍋爐簡介生物質(zhì)成型燃料氣化燃燒高溫熱水鍋爐是北京春來新型環(huán)保鍋爐公司與北京工業(yè)鍋爐集團共同開發(fā)研制的生物質(zhì)成型燃料的專用鍋爐，該鍋爐采用軍事上燃燒處理日本毒氣彈技術(shù)和航天高溫熱管技術(shù)。打破了常規(guī)傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計方式，將分室加渦流旋風氣化燃燒和真空熱管換熱等新技術(shù)融入到鍋爐的設(shè)計當中，達到了自行消煙、除塵和脫焦油的效果，鍋爐排煙溫度低，熱效率高，升溫快，燒100公斤生物質(zhì)成型燃料只產(chǎn)生0.5公斤灰渣，燃燒充分，具有高效、節(jié)能、安全、環(huán)保等特點。二、 工作原理生物質(zhì)成型燃料鍋爐（固定爐排鍋爐為下吸式氣化燃燒鍋爐，鏈條爐排鍋爐為上吸式氣化燃燒鍋爐），其工作原理是：將生物質(zhì)成型燃料填入鍋爐的氣化室（也稱第一燃燒室），點火后燃料依靠自身的重力逐漸由上部下落到底部，當溫度上升到200300度時，原料中的水分首先蒸發(fā)，產(chǎn)物為干原料和水蒸氣。溫度上升到500600度時，生物質(zhì)干原料向下移動進入熱解層，揮發(fā)分從生物質(zhì)中大量析出，熱解反應(yīng)析出的揮發(fā)分主要有水蒸氣、氫氣、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、焦油和其它碳氫化合物。在引風機的作用下，可燃氣體進入氣化燃燒室（也稱第二燃燒室）由于空氣由頂部進入，可燃氣體和氧氣的放熱化學(xué)反應(yīng)形成火焰，與焦碳共同燃燒。氣化燃盡室（也稱第三燃燒室）利用螺旋式上升延長了可燃氣在氣化燃盡室的停留時間，由于大量的燃氣在氣化燃盡室燃燒使燃盡室的溫度上升到10001200度，形成熱氣流，通過熱氣流輻射到鍋爐中的高溫熱管和火管上，將水迅速加熱。三、35MW高溫熱水生物質(zhì)成型燃料氣化燃燒鍋爐的社會效益35MW高溫熱水生物質(zhì)成型燃料氣化燃燒鍋爐供暖面積大約35萬平方米左右，每個供暖季節(jié)消耗燃料大約1.2萬噸左右。 1、節(jié)約能源1.2萬噸生物質(zhì)成型燃料每年可節(jié)約燃煤1萬噸，燃油5千噸，天然氣6千立方。2、減少溫室氣體的排放1萬噸生物質(zhì)成型燃料每年可將減少二氧化碳排放1.4萬噸，二氧化硫排放40t，煙塵排放100t。3，循環(huán)經(jīng)濟由于生物質(zhì)成型燃料是利用工業(yè)廢料（木材加工業(yè)）和農(nóng)業(yè)廢料加工爾成，其燃燒后的灰渣又是優(yōu)質(zhì)鉀肥。消耗1萬噸生物質(zhì)成型燃料可產(chǎn)出100噸500噸優(yōu)質(zhì)鉀肥。13、結(jié)束語借用一部電影的片名，生物質(zhì)能源“看上去很美”。在當今能源短缺越來越困擾世界各國之時尤其如此。生物質(zhì)能源成了替代傳統(tǒng)常規(guī)能源的至勝寶貝，引得各國紛紛投大量資金對其進行研究、開發(fā)，并積極推廣應(yīng)用與其相關(guān)的技術(shù)成果。無怪乎有業(yè)內(nèi)專家預(yù)測，生物質(zhì)能源極有可能成為未來可持續(xù)能源系統(tǒng)的重要組成部分。 生物質(zhì)能源的“至美”之處在于其既是保障能源安全的重要途徑之一，又兼具減輕環(huán)境污染的特點。在這一點上，作為生物質(zhì)能源家族一員的能源作物更是表現(xiàn)得淋漓盡致。如甜高粱，不僅可以通過能量轉(zhuǎn)換替代化石液體燃料，保障能源安全，同時還能保障糧食安全，而且還能吸收二氧化碳，加工TodayHot過程中無污染，原料得以物盡其用。 生物質(zhì)能源的“美”還在于它是可再生能源領(lǐng)域唯一可以轉(zhuǎn)化為液體燃料和固體燃料的能源。它不僅具有資源再生、技術(shù)可靠的特點，而且還具有對環(huán)境無害、經(jīng)濟可行、利國利農(nóng)的發(fā)展優(yōu)勢。巴西、美國、德國等國家很早就對生物質(zhì)能源予以高度關(guān)注，其對生物質(zhì)能源的研發(fā)水平較高、推廣應(yīng)用程度和投入資金力度很大。目前，中國運用能源作物制取燃料乙醇的技術(shù)和秸稈固化成型技術(shù)也已步入成熟階段，能源作物的綜合開發(fā)運用及產(chǎn)業(yè)化已具備相應(yīng)條件。據(jù)有關(guān)專家介紹，在某些技術(shù)方面，中國甚至還比那些在生物質(zhì)能源開發(fā)方面先行的國家更有優(yōu)勢。 生物質(zhì)能源的“美”還在于它可以有效促進能源農(nóng)業(yè)的發(fā)展，能夠助推社會主義新農(nóng)村建立的發(fā)展。能源作物的大面積種植可以開發(fā)運用閑置的荒漠地、鹽堿地，有利于這些質(zhì)地差的土壤逐漸改良，更有利于農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，還可以培育出致力于可再生能源運用領(lǐng)域的新型農(nóng)民。不僅如此，它還可以吸納農(nóng)村剩余勞動力，增加農(nóng)民收入，農(nóng)民的收入來源也變得更加多元化。 開發(fā)運用生物質(zhì)能源是利國利民之舉。我國政府和一些地方政府高瞻遠矚，近幾年來一直從政策、資金等多個層面對生物質(zhì)能源加大了研發(fā)、支持力度，同時與國際上生物質(zhì)能源開發(fā)運用領(lǐng)域的先進國家強強聯(lián)手，以期更充分挖掘出生物質(zhì)能源的“美”來，在生物質(zhì)能源的開發(fā)運用方面更上一層樓。