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生物质秸秆成型燃料的制备、应用与市场 木屑颗粒机|秸秆颗粒机|秸秆压块机|木屑制粒机|生物质颗粒机|30码期期必中 / 14-03-24

    当前,环境问题和能源紧缺口对人类的生存和发展形成了严了挑战,石油、天然气、煤炭等化石燃料在日益剧烈的消耗中不断污染环境同时,化石燃料已不再是人类所能长久依赖的珥想资源近年来.我国的石 油对外依存度在不断提高,能源安全问题凸显。因此为了保障国家能源安令,保持经济快速发展,只有积极发展包括生物质能源在内的替代能源,才能弥补快速扩大的石油供需缺口,才能有效解决区域性能源品种短缺问 题,才能实现科学发掖.清洁发展.安全发展和可持续 发展,30码期期必中生产销售木屑颗粒机秸秆颗粒机秸秆压块机等生物质颗粒燃料成型机械设备。
     根据生物学家估计,地球陆地每年生产1000-1250 亿吨生物质;海洋每年生产500亿吨生物质。生物质能源的年产量远远超过全世界总能源志求ffl和,相当于世界总耗能的10倍,从补充和替代能源的角度讲,生物质能作为仅次于煤炭,石油和天然气的世界第四大能源. 是替代由A油制取的汽油和柴油.成为可冉生能源汗发 利用的亚要方向。我国是一个农业大国,生物质资源极 为丰富.开发利用潜力巨大据专家测笄,我国生物质能源每年可用总折合标煤约5亿吨(其中农作物秸秆 约??亿吨,折合标煤约1.5亿吨),若能利用其一半, 就相当于找到一个年产5000万吨石油的大油田。从环境 保护的角度讲,合理利用农林生物质能源,不仅可减少 农业桔杆、林业加工废弃物等自然腐烂所产生的CH4, 也可避免就地焚烧而直接造成的环境污染;而且生物质 木身N含t比煤少得多,这对于减少M氧化物的生成非 常有利;同时生物质本身含Sfi极低(一般少1%), 不到煤的.因此不要烟气脱硫装S,既降低成本,又有利于杯境;燃烧过程中排放出的CO2其生长过程光合作用中所吸收的一样多,实现CO2的零排放;生物质燃料的使用还可降低t金属污染物的排放,可间接减少燃燃煤产生的废气,废渣等污染因此,生物质能源是国际公认的清洁能源
1、国内外生物成能源技术应州现状
     受世界石油资源、价格、环保和全球气候变化的影响,20世纪代以来,许多国家对生物质燃料的发展,制定了相应的开发研究计划,并取得了显著的成效。如日本的阳光计划、印度的绿色能源工程、美国的能源农场和巴西的酒精能源计划等。其它诸如丹麦、荷兰、德国、法国、加拿大、芬兰等国,多年来一直也在 进行研究与开发,并形成了各具特色的生物质能源研发体系,拥有各自的技术优势。目前,全球生物质能发 电装机容量已超过5000万千瓦,可代替9000多万吨标准 煤。其中美国生物质能发电在世界上处于领先地位, 生物质能发电总装机容量超过1万兆瓦,占美国可再生能源发电装机容量的40%以上。有关资料显示,预计到 2020年,西方发达国家15%的电力将来自生物质能发电。
     近年来,我国高度重视生物质能源利用工作,相继 出台了一系列政策法规,鼓励和支持相关产业的发展, 中国科学院制定的2050年我国生物质资源科技发展路线 图指出,中国要由生物质资源大国向生物质资源及生物炉和发电厂的燃料等。相当于替代38.3万tee,减少温室 气体排放83万吨/年,为农民增收节支2.3亿元,社会、 生态和环境效益显著。
2、我国生物质成型燃料制备技术的特点及存在的问题
2.1我国生物质成型燃料制备技术的特点
    生物质成型燃料加工技术是按成型加压的方法不同 来区分的,目前国内外技术较为成熟、应用较多的生物质成型燃料加工机有螺旋挤压式、活塞冲压式(包括机 械式、液压式)、棍模碾压式(包括环模式和平模式) 等。按照其成型过程是否对原料辅助加热,上述三种加 工方式又分为冷成型和热成型两类工艺;螺旋挤压式、 活塞冲压式都属于热压成型工艺,辊模碾压式采用的是 冷压成型工艺。
     经济强国转变,要实现大规模商业化应用生物 质能塬,以替代30%左右的石油进口,以生物 质能源替代部分化石能源。为了促进可再生能 源的发展,根据《可再生能源法》的要求,国 家发展改革委已组织编制了《可再生能源中长 期发展规划》,提出了2010年和2020年可再生 能源发展目标和任务,其中生物质能是重要的 发展领域。规划提出的全国生物质能开发利用 的主要目标是:到2010年,生物质能发电装机 容量达到550万千瓦,沼气年利用量达到190亿 立方米,燃料乙醇年利用量达到200万吨,生 物柴油年利用量达到20万吨,生物质固体成型 燃料达到100万吨,建成50t绿色能源示范县。 到2020年,生物质能发电装机容量达到3000万 千瓦,沼气年利用量达到400乙立方米,燃料 乙醇年利用量达到1000万吨,生物柴油年利用量达到200万吨。生物质固体成型燃料达到5000万吨,绿 色能源县普及到500个。同时,为促进节能减排、加快 建设节约型社会,我国政府又通过税收等多种方式,合 理调节和支持生物质等可再生能源产业的发展,如对属 于生物质能源的垃圾发电实行增值税即征即退政策、对 生物质燃料发电实行电价补贴政策等。
    我国生物质固体成型燃料技术得到明显的进展,生 产和应用已初步形成了~定的规模。截至2009年底,国 内有生物质固体成型燃料生产厂26#处,生产能力约 76.6万吨/年。主要用于农村居民炊事取暖用能、工业锅
2.2我国生物质成型燃料制备存在的问题
    在生物质成型燃料的制备过程中也暴露了一些问题。 总体来说,目前我国的生物质固化成型装备在设备的实用 性、系列化、规模化上还很不足,距国际先进水平还有不 小的差距。主要表现在生产率低、成型能耗高、主要工作 部件寿命短、机器故障率多、费用高等方面。
(1 )产量低,目前国产设备的最高台时产量不到 1500千克,距离规模化生产的产量要求较大;如环模颗粒机420型,配套动力95千瓦,生产能力仅为800~ 1000千克/小时。
(2) 能耗高,粉料在螺旋挤压成型前先要经过电加 温预热,挤压成型过程每吨料电耗就在90kW • h以上; 系统配套能耗更高。
(3) 易损件寿命短,国产设备主要工作部件螺杆的 最高寿命不超过500小时,距离国际先进水平1000小时以 上还有不小的差距。
(4) 原料要求苛刻,螺旋挤压成型机采用连续挤 压,成型温度通常调整在220℃~280℃之间,为了避免成型 过程中原料水分的快速汽化造成成型块的开裂和“放炮” 现象发生,一般要将原料含水率控制在8% ~ 12%之间, 所以有的物料要进行预干燥处理,,增加了加工成本; 环模、平模冷压造粒成型,对原材料的选择要求较高, 国内大部分使用锯末、稻壳类制造生物质颗粒燃料,更 多更广泛的生物质得不到利用,一次性使用原生秸秆生 物料生产生物质(秸秆)成型燃料难度更大。
(5)原生秸杆连续工业化生产国内还处于空白, 如大量的玉米秸秆、稻秸、棉花秸、小麦桔、树皮、树 枝类等,由于含水量高,粗粉碎难度大无法得到有效利 用。国内原生秸秆连续工业化生产的成套设备还在研究 开发中。
(6)   生物质(秸秆)成型燃料因传统加工工艺和 装备原因造成了成本过高,限制了生物质(秸秆)成型 燃料在我国的发展。
3、生物质(秸秆)成型燃料
3.1生物质(秸秆) 成型燃料的产生原生生物质燃料和煤碳等直接燃料相比,存在许多的不足。
(1)含碳量较少,含固定碳少。生物质燃料中含碳 量最高的也仅50%左右,相当于生成年代较少的褐煤的 含碳量。特别是固定碳的含量明显地比煤炭少。因此, 生物质燃料不抗烧,热值较低。
(2) 含氢量稍多,挥发分明显较多。生物质燃料 中的碳多数和氢结合成低分子的碳氢化合物,遇一定的 温度后热分解而折出挥发物。所以,易被引燃,燃烧初 期,析出量较大,在空气和温度不足的情况下易产生镶 黑边的火焰。
(3) 含氧量多。生物质燃料含氧量明显多于煤炭, 这使生物质燃料热值低,但易于引燃。在燃烧室需氧量 相对较低。
(4) 密度小。生物质燃料的密度比煤炭低,质地比较疏松,特别是农作物秸秆和类类。这使得燃料易于燃 烧和燃尽,灰烬中残留的碳量较燃用煤炭少。
(5) 含硫量低。生物质燃料含硫量大多少于0.2%
3.2生物质(秸秆)成型燃料与原生物质燃料的比较 相比之下,原生物质经过干燥、粉碎,在经生物质成 型转化为颗粒成型燃料,其密度可达到0.8~1.35g/cm3,体 积压缩比为7 ~1晰,便于储存、运输和处理;同时生 物质成型燃料的设备简单,易于操作,价格相对低廉, 易于推广。成型的(秸秆)成型燃料的燃烧与分散的生 物质的燃烧相比具有以下优点:
(1)成型的(秸秆)成型燃料的密度远远大于原 生物质,其结构与组织特征决定了挥发分的逸出速度与 传热速度都大大降低,挥发分逸出速度变慢,燃烧速度 适中,能够使挥发分放出的热量及时传递给受热面。
(2挥发分燃烧所需要的氧气与外界扩散的氧气 能够很好的匹配,挥发分能够充分燃尽,又不过多的加 人空气,减少了大量气体不完全燃烧的损失及排烟的热 损失。
(3)挥发分燃烧后,剩余的焦炭骨架结构一样,运 动的气流不能使骨架解体悬浮,这时炭的燃烧所需要的 氧与静态渗透扩散的氧相当,从而减少了固体不完全燃 烧与排烟热损失,燃烧时间明显延长,燃烧相对稳定。 3.3生物质(秸秆)成型燃料的应用技术优势在生物质(秸秆)成型燃料的制备中,生物质(秸 杆)成型燃料在不添加任何粘结剂条件下成型,并保证 较高强度是一大技术难题。国内有多家公司对此进行了 技术研发和创新,其中通过多年技术攻关,从工艺和装备技术上创新,研发出 —套新型工艺装备。该工艺技术成套设备的优点是:能 —次性将高湿秸秆生物质加工成符合标准的BBDF颗粒 燃料,该成套设备对生物质物料的适应范围广,前处理 粉碎采用无筛结构和生物质物理调质后再采用该公司专 利造粒机成型,提高了成形效果,节约了能量消耗,吨 (秸秆)成型综合生产成本比传统加工技术装备下降了 30%,为生物质(秸秆)成型燃料的低成本加工提供了 技术装备。该公司研发的单机生产线年产可达2万吨的生 物质(秸秆)成型燃料项目的工艺流程见下图。
该公司生物质(秸秆)成型燃料示范项目技术经 济指标:
(1) 生产能力为不低于3吨/小时,直径为20 ~ 30mm,长度不大于100mm,最小产量不低于3吨;
(2) 原料为原生态玉米秸、稻草结、小麦秸;
(3) 全套生产线产品吨电耗不大于110度;
(4) 生物质(秸杆)成型燃料水分不大于20%, 料水分不大于30%;
(5) 采用无干燥成套设备工艺;
(6) 易损件消耗每吨产品低于28元人民币。
3.4生物质(秸秆)成型燃料的经济效益
     据有关统计数据,我国水稻、玉米、小麦和棉花等 农作物秸杆年产总量6.04亿吨,其中约有15%即0.91亿吨 被用来直接还田造肥,25%即1.5丨亿吨被作为饲料,9% 即0.54乙吨被用做工业原料,除此之外,约51%即3.08 亿吨可以作为能源用途,其中已有1.9亿吨被农民在炉 灶内直接燃烧用来炊事和采暖,其余约1.18亿吨则被废 弃在田间地头或在田间直接焚烧,不仅浪费资源,也污 染环境。另外,每年全国薪柴1.?乙吨,林产工业木材 剩余物4000万立方米,造纸业产生的木材剩余物约1万 立方米,甘蔗渣4000万吨,粮谷加工厂谷壳_万吨, 这些剩余物绝大部分沦为废弃物,成为各行业的环境负 担,增加处理成本。另外,我国尚有不宜种植粮食作 物、但可以种植能源植物的土地约1亿公顷,可人工造 林土地有311万公顷,按这些土地20%的利用率计算, 每年约可生产10亿吨生物质。由此可见,我国的生物质 资源量相当丰富。
    以生物质为载体,由生物质产生的能量,便是生物 质能,将生物质用于能源即为生物质能源。从经济角度 讲,农林业秸杆及其加工剩余物等均为废弃资源,对其 加以再利用,变废为宝,增加农民收人,符合循环经济 理念。从社会角度看,有关数据表明,在我国每10亿元人民币产值的生物质能源工业可提供100多万个就业 岗位。我国现有森林年均净耗量为34,395万立方米,其 中薪材占29.8%,为10,250万立方米,如果将这些薪材 制成木质成型燃料用来发电(发电效率按30%计),每 年可发电1230亿度,每年可创产值369亿元,增加369万 个工作岗位我国劳动力成本低,发展生物质能源比任何会产生农林业秸杆及其有加工剩余物的地方,都可 以加工、销售和利用(秸杆)成型燃料,实现农林生物 质资源最充分、高效、便捷利用。
    目前,生物制(秸秆)成型燃料市场行情非常好。1)价 格方面:在美国市场上,小包装生物质(秸杆)成型燃 料零售价格为170美元/吨,高时达280美元/吨;在瑞典 的交货价格为150美元/吨,高时达250美元。目前国内市 场还不完善,广东省木质颗粒批发价为750 ~ 850元/吨, 高时达1100元/吨,大连地区木质颗粒批发价为人民币700 ~ 750元/吨,农作物(秸杆)成型燃料批发价为人民币 430~ 600元/吨,北京地区约为人民币650元/吨。2)需 要量方面:国际市场具有广阔的市场空间,亚洲的日 本、韩国具有较大市场,特别是欧美市场潜力都非常, 年需求生物质成型燃料4000万吨;在国内市场由于不可 再生能源资源匮乏,急需替代能源,目前年需求生物质 成型燃料3000万吨。
    基于生物质(秸秆)成型燃料的诸多优点和广阔的 市场前景,国家发改委制订的《全国生物质能开发利用 工作情况及初步安排意见》和《生物质成铟燃料发展规 划》中指出,近期内,结合解决农村基本能源需要和改 变农村用能方式,开展生物质(秸秆)成型燃料应用示 范点建设,年消耗(秸秆)成型燃料500万吨,代替300 万吨煤;到2020年,使生物质(秸秆)成型燃料成为普 遍使用的一种优质燃料,年消耗(秸秆)成型燃料5000 万吨,代替3000万吨燃煤。
5、结语
    目前,我国生物质(秸秆)成型燃料开发利用处于初期发展阶段,但其工艺技术水平已基本成熟;相关企 业的技术装备为生产企业的规模化、产品的生产成本 降低奠定了基础,相信在3-5年内,我国的生物质(秸 秆)成型燃料产业将会得到迅速发展。由于生物质燃料 的可再生属性,生物质颗粒燃料的原料储备相当丰富, 生物质(秸杆)成型燃料燃烧性能优越,并且低碳、环 保,随着对环境问题的日益重视和全球资源紧缺的现实 压力,国家必然将加大新能源开发利用力度,从资金、 技术、电价、税收等方面制定一系列扶持政策,降低生 物质(秸秆)成型燃料的研发和生产成本,推进生物质 (秸秆)成型燃料产业的健康发展。


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