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物質燃料鍋爐是采用高密度的壓縮成型生物質作為鍋爐的燃料,由于燃料的壓縮密實,限制了揮發分溢出速度,所以生物質燃料燃燒主要由下面幾個條件控制:一定的溫度;一定的空氣(氧氣);燃料與空氣(氧氣)的混合程度;燃料中的可燃物與空氣中的氧氣進行劇烈的化學反應時間。由于生物質燃料的燃點為250℃,其溫度的提高由點火熱供給。生物質燃料的燃燒過程是燃料中的可燃成分與空氣中的氧劇烈化合并放出熱量的過程。因而,氧氣的供給量決定燃燒反應的過程,通過對供氧量的控制,可以很好地控制燃燒反應。另外,生物質燃料很有一定的水分,并且生物質燃料是經過壓縮成型的,它的壓縮密實,限制了揮發分溢出速度,不易著火燃燒的形成黃色明亮的火焰,容易冒黑煙。所以現運行的生活及工業鍋爐的結構不適合直接使用生物質顆粒燃料,若不加改造直接使用生物質顆粒燃料,鍋爐將出現冒黑煙、效率低、有粉塵污染等現象。因此,燃用生物質顆粒燃料鍋爐需要加裝專門的送風設施,在充分保證燃燒生物質“顆粒”供氧量的要求下,鍋爐進風量可以進行調整。生物質顆粒鍋爐的技術關鍵是:高密度生物質“顆粒”壓縮成型加工設備與連續性生產的自動生產線、鍋爐結構、燃燒方式、換熱方式、送風方式突破傳統模式。
二、物質燃料鍋爐的運行
生物質燃料鍋爐的運行與燃煤鍋爐的運行一樣,根據不同的鍋爐規格型號設置不同的燃燒設備。但由于生物質顆粒燃料是經過壓縮成型的,水分大、密度高、揮發分溢出速度慢,不易著火燃燒,容易冒黑煙。所以要保證生物質燃料燃燒完全,即:要使燃燒設備與所用燃料相適應;要從提高爐膛溫度、改善燃燒來減少不完全損失;要從燃料空氣比例,煤層厚度,爐排速度,爐膛負壓和過量空氣系數等來進行調節和控制;在運行中要加強檢查、維護和保養。
生物質直燃發電技術也常規火力發電技術的區別主要有兩點,同時也是兩大技術難點,一時燃燒設備,二是上料系統。生物質的燃燒設備主要有:堆裝燃燒、爐排式燃燒鍋爐、懸浮鍋爐、和流化床燃燒鍋爐。目前,爐排式燃燒鍋爐該技術在國外被廣泛應用,有成功的運行經驗。在國內已經建成和投運了25太機組,目前運行良好。振動爐排鍋爐為自然循環、單汽包、但爐膛、平衡通風、室內布置、全鋼架結構、底部支撐結構型鍋爐。鍋爐汽水系統采用自然循環,爐膛外集中下降管結構。該鍋爐采用“M”型布置,爐膛和過熱器通道采用全封閉的模式結構,很好地保證了鍋爐的密封性能。過熱蒸汽采用四級加熱,三級噴水減溫方式,使過熱器溫度有很大的調解裕度,以保證鍋爐蒸汽參數。尾部豎井內布置有兩級省煤器、一級高壓煙氣冷卻器和兩級低壓煙氣冷卻器。空氣預熱器布置在煙道以外,采用水冷加熱的方式,有效地避免了尾部煙道的低溫腐蝕。
由于生物質燃料是經過高壓低溫壓縮加工成型的顆粒狀燃料,水分大,體積大,燃料之間相互碰撞阻力大,所以在安裝螺旋式上料機時要注意以下幾個方面:螺旋式上料機安裝時,輸料管與地面下儲料斗連接時要有一定的傾斜角度。但為了節約鍋爐房占地面積,同時又符合鍋爐房設計規范的工藝布置要求,所以輸料管的傾斜角≤60°為宜。在燃料經過螺旋式上料機的螺旋軸轉動下通過輸料管進入到密閉式料斗時,由于燃料層厚度受煤閘門的限制。因此,為了避免燃料進入的太多,造成燃料在密閉式燃料斗和輸料管內積壓,并影響燃料通過煤閘門。可以在螺旋式上料機最上端與密閉料斗連接的輸料管最上端位置開一個檢查孔,并安裝一個行程開關對螺旋式上料機電動機的啟動、停止進行自動控制。當密閉式料斗和輸料管內的燃料積壓時,可以自動切斷螺旋式上料機電動機電源,而使螺旋式上料機停止工作;當密閉式燃料斗和輸料管內的燃料缺少時,自動連接螺旋上料機電源,使螺旋上料機開始工作,往輸料管密閉式料斗內輸送燃料。由于生物質燃料是高揮發分燃料,燃料的燃燒速度比煤快,并且燃燒所含的灰分比煤低,燃料的燃盡率比煤高。生物質燃料的燃盡率可達到96%,而煤的燃盡率在85—94%之間。所以生物質燃料在燃爐中的燃燒溫度能達到1060℃以上。因此根據鍋爐負荷情況,正確調整生物質燃料層的高度及爐排轉,是為了最大的提高鍋爐熱效率的一項措施。一般燃煤鍋爐的煤層厚度控制在100—140毫米之間,負荷高時加高煤層厚度,負荷低時減低煤層高度。爐排機轉速一般情況下可控制在250—400轉/分鐘,最高不超過450轉/分鐘,以維持煤燃料的足夠燃燼時間。而生物質燃料的燃點低、揮發分高、燃燒速度快、燃燼率高、燃燒溫度高。所以根據生物質鍋爐經過一個采暖期運看,我們認為生物質燃料鍋爐的煤層厚度一般控制在130—150毫米之間,負荷高時可加高燃料層厚度,負荷低時減低燃料層厚度。爐排機轉速一般情況下可控制在300—500轉/分鐘,最高不超過550轉/分鐘。以便維持生物質燃料足夠的燃燼時間。如果爐排機轉速過慢,容易引起倒燃而使燃料斗里的燃料著火。所以在鍋爐運行要隨時觀察爐排上燃料燃燒的情況,如燃料斗里的燃料有著火現象,應及時加大爐排機轉速,以消除燃料斗里的燃料著火情況。
近期,筆者跟隨調研組對某市水煤漿試點和生物質能顆粒燃料開展了調研工作,了解了上述清潔能源的生產、銷售、使用情況,采集了有關數據資料,分析了相關問題,形成了推行清潔能源,淘汰落后鍋爐,從源頭上控制污染物排放,提高空氣質量,改善大氣環境的一些建議。
一、水煤漿的特點、優勢,以及推廣應用存在的問題
(一)水煤漿的特點
水煤漿是一種相對經濟、潔凈、可替代石油和天然氣的煤基液體燃料,它既保持了煤炭原有的物理特性,又具有象石油一樣的流動性和穩定性,在運輸、儲存、泵送、燃燒等方面都與石油相近。
(二)水煤漿的優勢
1、在節能方面的優勢
水煤漿鍋爐比普通的燃煤鍋爐燃燒效率高,可從80%左右提高到95%以上,熱效率也可從65%提高到85%以上。水煤漿鍋爐與燃煤鍋爐相比,綜合節能率約15%。
2、在環保方面的優勢
一是制作優質水煤漿必須選用較好的煤,在原產地經過精洗剔除雜質后運出,原料煤的含硫率和灰份低,可以從源頭上減少SO2等污染物的排放。二是水煤漿鍋爐采用噴射燃燒等先進工藝,煤漿燃燒較充分,煙氣排放能夠達到或優于國家規定的二類地區第二時段排放標準。與燒煤和重油相比,各種污染物排放濃度有較大幅度的降低。如果企業采用國家Ⅰ級標準的水煤漿,可不安裝脫硫設施就能保證SO2的達標排放。三是相對燃煤而言,可以大大減少倉儲、運輸和燃燒過程中的揚塵,凈化周邊環境,減少堆煤場,節約用地。
3、在經濟效益方面的優勢
水煤漿鍋爐與重油或柴油鍋爐相比,燃料成本可節約30~50%。
(三)推廣應用水煤漿存在的問題
1、水煤漿鍋爐的建設成本較高。例如,我市上xxx印刷有限公司1臺2噸的水煤漿鍋爐,建設費用約100萬,而普通的2噸燃煤或燃油鍋爐建設費用約30~40萬,包括安裝環保設施。企業原有的燃煤或燃油鍋爐不能直接改造成水煤漿鍋爐,必須拆除原鍋爐后重新建設,所以初期投資成本較高。
2、與燃煤鍋爐相比,水煤漿鍋爐燃料成本提高15~20%。
3、與傳統鍋爐相比,水煤漿鍋爐燃燒技術相對復雜,維護要求較高。水煤漿鍋爐的噴孔、點火電極、磁棒、爐膛等部位需要經常清洗、除灰。
4、某些試點單位鍋爐排放的污染物濃度仍然偏高。最近采集的監測數據顯示,某試點企業20噸鍋爐SO2的排放濃度平均約500 mg/m3,而按照總量減排的要求,須達到350 mg/m3以下。所以20噸以上鍋爐還須上脫硫設施,企業可能難以接受,推廣較困難。
二、生物質能顆粒燃料的特點、優勢,以及推廣應用存在的問題
(一)生物質能顆粒燃料的特點
生物質能顆粒燃料是在燃燒應用上的一項科研成果。它是利用秸稈、水稻稈、薪材、木屑、花生殼、瓜子殼、苜蓿草、樹皮等廢棄的農作物和工業廢物,經粉碎―混合―擠壓―烘干等工藝,最后制成顆粒狀燃料,生產過程不需添加助燃物質。
(二)生物質能顆粒燃料的優勢
生物質能顆粒燃料是潔凈燃燒技術發展的一次突破,其原料本身含硫量極低。它采用先進的氣化燃燒方式,具有高效的燃燒效率,能將不完全燃燒熱損失和化學未完全燃燒熱損失降到較低,并且無需處理就可實現煙氣、氮氧化物、二氧化硫等污染物的達標排放。據測算,每燃燒1萬噸生物質能顆粒燃料可替代燃煤0.8萬噸,減少SO2排放150噸,煙塵排放80噸。生物質能鍋爐是替代燃油、燃煤鍋爐的選擇之一,運行成本也比燃油、燃氣鍋爐低。
調研組也對部分試點企業的0.7噸生物質能鍋爐進行了考察和監測,監測結果初步表明,這種鍋爐在無須另行治理的情況下,煙氣排放達標,煙塵、二氧化硫、氮氧化物等污染物排放濃度明顯較低。
(三)推廣應用生物質能顆粒燃料存在的問題
1、對生物質能顆粒燃料認識不足。由于生物質能顆粒燃料在我市是一個新興的清潔燃料行業,大多數人對生物質能顆粒產品具有高能、環保、使用方便的特性認識不夠,許多用能單位根本就不知道有生物質能顆粒產品。
2、原材料供應尚未普及。生產生物質能燃料的原材料主要是秸稈、水稻稈、薪材、木屑、花生殼、瓜子殼等廢棄的農作物和工業廢物。珠三角地區廢棄的農作物比我國北方少,木屑、鋸末等工業廢物的產生量雖然不少,但絕大部分已被利用為生產鋸末板或刨花板等家具板材。
3、成本價格偏高。生物質能顆粒燃料成本約1000元/噸,市場價格約1200元/噸,比優質煤高出30%以上。
三、結論和建議
推廣應用水煤漿和生物質能顆粒燃料能夠優化我市的能源結構,可從燃料源頭確保鍋爐煙氣達標排放,是整治黑煙囪的有效手段之一,是替代煤、油等燃料的較佳選擇。
建議:1、環保監管部門對新、改、擴建鍋爐在環評審批時強制使用水煤漿、生物質能顆粒燃料等清潔能源鍋爐,其中2噸以上的推薦使用水煤漿鍋爐,2噸以下的推薦使用生物質能顆粒燃料鍋爐;2、對高速公路和主干道路兩旁的燃煤燃油鍋爐以行政手段推行改造,用水煤漿或生物質能顆粒燃料鍋爐逐步替代現有鍋爐。
四、措施
綜合分析調研情況,調研組提出以下保障措施,以確保水煤漿和生物質能顆粒燃料有序推廣應用。
(一)質監、工商等部門加強監管,確保水煤漿生產、銷售企業給用戶穩定提供優質的水煤漿,水煤漿的標準必須符合《水煤漿技術條件國家標準》中的Ⅰ級標準。
(二)由政府培育幾家水煤漿生產企業和生物質能顆粒燃料生產經銷企業,形成規范有序的市場競爭環境,減輕市場壟斷程度,保障燃料的充足供應。
(三)綜合運用經濟手段、法律手段和行政手段推廣應用天然氣、輕柴油、水煤漿、生物質能顆粒燃料等清潔燃料。一是落實已制定的財政資金補助措施,并增加對生物質能鍋爐和其它清潔能源鍋爐的改造補貼;二是對現有冒黑煙企業限期治理,治理措施推薦使用水煤漿或其它清潔能源鍋爐;三是以實施《珠江三角清潔空氣行動計劃》為契機,由政府相關部門聯手,出臺相關政策文件,用行政手段強制推行使用天然氣、輕柴油、水煤漿、生物質能顆粒燃料等多樣性清潔燃料,從根本上減少大氣污染物排,改善城市空氣質量。
(四)組織有關部門對水煤漿用煤產地和生物質能顆粒燃料鍋爐生產企業進一步考察,掌握水煤漿和生物質能顆粒燃料的原料來源、生產、供應、環境與經濟效益等情況。
這是個朝陽行業,名字鮮亮,底氣十足,發展前景不可估量。根據國際能源理事會預測,到2020年,全球可再生能源中生物質能的比重接近60%,而生物質成型燃料則占生物質能利用的60%。
煉獄三部曲
石書田說,若要投身這個行業還得三思,因為必須要經歷煉獄般的“激蕩三部曲”。
第一個階段,激情澎湃。一年光秸稈的產量就有7億噸,把它們全轉成固體成型燃料,那價值簡直就是再造一個農業啊!
第二個階段,任勞任怨。真要進來具體操作,那是相當難。“農業進人,工業出去”。上午可能還西裝革履做研發和匯報,下午就得在田間地頭和老百姓一起商談合作,以及進行設備調試,晚上或許對著空曠無比的鄉村,整理一天的工作總結,半夜起來上廁所都讓人出一身冷汗。學校的專業知識在這里就是“文不對題”,是否適應環境、讓思維習慣貼近農村實際才是制勝法寶。
第三個階段,漸入佳境。新成立的行業往往各方面都不規范,挑戰很多,機會也很多。這就要求從業者自身要有學習能力,同時具備創新精神。
談及在綠色行業創業,石書田說:“不能光看著名字新奇好聽,就蜂擁而至。沒有激情,就不會走得長遠;沒有真正的熱愛,就不會切身地將自己的發展前途與行業的前途結合起來。要知道,實踐是檢驗真理的試金石!”
基地建設人才最缺乏
因為生物質成型燃料產業的戰略大后方在農村,所以非常需要“上得廳堂,入得田莊”的基地建設人才。基地建設人員一定要有耐心,有毅力,有一定的基礎,還要耐得住寂寞。
其次,生產型管理人員、運營管理人員也很缺乏。對管理人才的要求是復合型的,除了要有涉農方面的經驗,還要有涉工方面的能力。從2013年開始,對技術人員的需求會增加,要求他們不光做技術更新換代的研發,還要掌握新技術的產業化。
“生物質成型燃料的入行門檻不是很高。首先把知識基礎打好,其次要對行業信息有所了解,并找到自己的立足點。而不管具體崗位是什么,都要對這個行業有激情。”周冬穎還強調,在這個行業一定要有敏銳度,捕捉信息的能力要強,“比如煤價、油價、天然氣價格增高了,你就要馬上聯想到,公司正好可以抓住這個時機向企業供應生物質燃料呀!”
奧科瑞豐的擇才標準
【關鍵詞】 燃料 研究現狀 發展前景 生物質固體
我國是農業生產大國,農村發展隨著新格局的改變,做出了政策性的調整,農村農作物廢棄物回收利用,依靠生物質能得到一定經濟效益,且緩解環境污染,減少浪費。國家重視新能源的開發和利用,在這樣的情況之下,生物質能必然會成為重要的研發對象。
1 生物質固體成型燃料研究現狀
1.1 國內外生物質固體成型燃料研究的現狀
國內現狀:生物質燃料具有它固有的特性,比如說它屬于一種可再生資源,重復利用度高,完全符合國家可再生資源的條件,在掌握好其優勢的情況下,運用到實際中,使得資源合理利用,這是發展的趨勢所在。那么,在國內,隨處可見農民利用生物質能實現農村收割后留下的秸稈,將其成型的批量生產,達到實現農村經濟利益化的結果。我國在技術上存在著一些缺陷,這些缺陷導致在生產量上不能達到一定規模,還有運輸不便的問題等,這些是需要解決的,而且高新的技術是國內需要學習和借鑒的。
國外現狀:在國外,生物質能的研究和開發項目已經趨向成熟,比如說美國、英國、澳大利亞等發達國家,在技術上的鉆研已經有了很大的突破,而且技術基本已經成型。在面對全世界的關注和重視,國家已經大范圍的提高對生物質能的高度認識,對于生物質能的開發已經成為重中之重。對于能源的轉化,這是資源再利用后的創新結果。國外很多生產者,已經大量的對這塊領域投入精力,在資金和技術上都得到了相應的投資。目前,很多國內生產企業者,引用國外先進的技術,學以致用,將生物質固體成型燃料得到有效的利用和加工,在得到技術上的指引之下,正在積極提高自身能力和作為。
1.2 了解生物質能的應用情況,客觀理解研發的意義
十二五規劃建設中不斷的提出要規劃農村城鎮建設,縮進農村與城市的距離。這一大的發展方向,是需要農村和城鎮共同努力創造的。生物質能源為農村城市建設提供了良好的契機,也為生產者提供了回報社會的機會。
那么,對于可再生資源的合理配置優化問題上,不能理解,目前農村在農作物上的廢棄物的利用,是推動農村發展的動力和指向。生物質能的利用在農村已經很普遍。結合工廠的加工利用,解決了農村不少供熱供暖的問題。生物質固體成型燃料的研究,在新的領域中發揮其作用,比如城鎮的修建中,我們可以看到解決了不少城市采暖問題。
不論在農村還是城市,生物質能的應用,遍布在工業園、社區等地方。在化工和農業發展上,得到良好的資源配置,將其轉化為新能源新動力,這是國家在農業規劃中取得的一大進步。在長遠的發展目標下,我國會不斷將生物質能的研發作為首要任務,不斷突破技術和大規模生產的目標,變廢為寶轉為實在生產力。
1.3 分析生物質能的優勢與劣勢,進一步規避風險
第一,在優勢上,優勝略汰,創新發展是根本。我國是農業大國,資源十分的豐富,在許多廢棄利用的例子上顯而易見,不僅能達到經濟上的效益,而且有效的解決了一些就業難的問題。企業想要立足社會,需要不斷的競爭中獲得地位,那么在生物能源研究發展這塊領域,有很大潛力和競爭力。很多企業學習國外先進的技術,將生物質固體燃燒能源技術應用純熟。優勝略汰,適者生存的法則,使生物質能的研發與利用成為燙手山芋。
第二,國家的重視,企業的技術發展,帶來可觀收益。在規劃農村建設問題,以及農業發展問題上,國家的政策支持,給予很大的鼓勵。這使得大批的生產企業者,大膽創新,不斷突破新的技術,研發出可行性技術,及時與農村農業廢棄利用相互接應。這樣推動了企業與農村建設。給農民和企業者以及國家帶來了良好效益。
第三,在現代社會中,生產線上存在著不能大規模生產的缺點,如能將這缺點得以解決,在生產效益方面會得到很大的提高。這是在技術上應不斷突破的重要一點,日本、美國等國家,應用生物質能研究的技術比較先進,這需要生產中不斷學習和豐富經驗,也是一個重要的發展目標和方向。
2 發展前景可觀,生物質能源仍舊是未來趨勢導向
2.1 媒體雜志報道,新觀點推波助瀾
在各種雜志和媒體報道上,已經足夠引起社會關注度。重視程度的輕重也決定其走向,我國是農業生產大國,最近由《農經》雜志社主辦的一期研討會上,與會專家也發表了觀點。在未來發展趨勢上,作為秸稈生產大國,面對生物質固體成型燃料研究上,需要不斷的學習新的技能和經驗,補充自身不足,達到優質的標準。這些可以通過與國外進行學習和交流,一來可以促進中外合作,二來可以推進秸稈新技術,給整體行業鏈接做扎實的基礎。促進行業產業的全面發展。
2.2 規模化應用是發展關鍵
順應國家文明建設和城鎮規劃的要求,我國電力供應不足、農村生活改善方面,都需要實現生物質能源規模化應用的策略。目前,高溫的天氣,導致地方提起進入電力供應不足的高峰。我國目前應用較多的是農作物秸稈以及農產品余物上,加上廢棄物以及家禽廢物等,這些殘余物每年達到十多億噸。因此,為實現生物質能規模化應用勢在必行。
2.3 政策利好助推產業發展
生物質能在政府推行的政策下,使產業得到迅猛發展。生物質能源是世界四大能源之一,在農業資源領域、城市中、林業資源、工廠廢水還有畜禽糞便上應用廣泛。在實現生物質能的合理利用中,面臨著很多考驗,面對系列的問題,在政策上得到應允,是項目開展的首要條件。企業給國家帶來良好效益的同時,國家也為中小企業發展難提供良好的平臺。
2.4 解決環保問題,緩解能源短缺
生物質能源轉化為優質資源,在以往,農村經常可見的現象,如在收割完農作物后,將其剩下的部分燃燒,這使得空氣污染加重,在其合理資源利用下,減少了廢棄物對空氣的污染。在工廠、學校、城市、醫院方面,在采暖以及電力、燃料方面解決了能源短缺的問題。
3 生物質固體成型燃料研究的發展目標
對于生物質能的研究,我國樹立了長遠的目標。在國家的重視之下,生物質能發展越來越快,經過不斷的創新和學習新的技術,給國家和社會做出了貢獻。十二五規劃一直都非常重視農村發展建設問題,也對生物質資源的發展給予大幅度支持。尤其針對生物質成型燃料,在其發現具可再生利用資源之初,就注定其發展會隨著經濟騰飛,實現其價值。國家政策支持,對生物基礎質成型燃料在今后的應用廣泛奠定了基礎,并且樹立了長遠的發展目標。
4 結語
目前,國家能源局和農業部正在進行生物質固體成型燃料行業標準出臺工作,包括固體成型燃料的分級標準、燃燒器技術和成型設備關鍵部件等規范。根據前文所述,在國內外新的發展格局下,擁有國家政策對生物質固體成型燃料研究的大力支持,通國不斷努力學習,突破技術上和大規模生產的問題,我國有充足的資本和信心將生物質能推向更高更遠的發展。
參考文獻:
關鍵詞:農業生物質能;發展;現狀;問題
中圖分類號:S21 文獻標識碼:A 文章編號:1674-0432(2011)05-0013-1
1 農業生物質能的概念
農業生物質能資源是指農業作物(包括能源作物);農業生產過程中的廢棄物,如農作物收獲時殘留在農田內的農作物秸稈(玉米秸、高粱秸、麥秸、稻草、豆秸和棉稈等);農業加工業的廢棄物,如農業生產過程中剩余的稻殼等。在各種可再生能源中,農業等生物質是獨特的,它是貯存的太陽能,更是一種唯一可再生的碳源,可轉化成常規的固態、液態和氣態燃料。替代煤炭,石油和天然氣等化石燃料,可永續利用,具有環境友好和可再生雙重屬性,發展潛力巨大。
2 中國農業生物質能開發利用現狀
我國農業生物質能資源主要包括農作物秸稈、畜禽糞便、農產品加工副產品和能源作物等,發展潛力巨大,空間廣闊。20世紀80年代以來,我國政府一直將生物質能源利用技術的研究與應用列為重點科技攻關項目,開展了生物質能利用新技術的研究和開發,中央和各地不斷加大資金投入力度,加強科研開發與技術攻關,開展不同形式的試點示范與建設,有力地促進了農業等生物質能產業的發展。目前,中國農業生物質的發展主要在以下幾方面:發展農村沼氣、發展農作物秸稈直接燃燒、氣化、固化成型、農作物秸稈發電、發展燃料乙醇、生物柴油。
2.1沼氣產業快速發展
我國沼氣產業已從單純的能源利用發展成為廢棄物處理和生物質多層次綜合利用,整合太陽能技術,并與養殖業、種植業廣泛結合,實踐性地探索出一系列適合中國農村地區推廣應用的北方“四位一體”、南方“豬沼果”和西北“五配套”能源生態模式,成為發展綠色生態農業和鞏固生態建設成果的一個重要途徑,在農村生產和生活中發揮了重要作用。
2.2農作物秸稈能源化利用初見成效
秸稈的主要能源化利用方式為直接燃燒、氣化和固化成型等。通過改進農村現有的炊事爐灶,不僅提高了傳統爐灶的燃燒效率(大約在20%左右),而且也減少了室內空氣污染,改善了農村生活環境。
2.3非糧生物液體燃料初具規模
中國已培育出“醇甜系列”雜交甜高粱品種,培育并引進多個畝產超過3噸的優良木薯品種。
3 我國農業生物質能發展存在的主要問題
3.1政府政策引導及財稅政策激勵措施力度不夠,政府仍然缺乏行之有效的統一規劃和監管
在現有技術水平和政策環境條件下,大多數可再生能源開發利用成本高,再加上資源分散、規模小、生產不連續等特點,在現行市場規則下缺乏競爭力,需要政策扶持和激勵。發展生物質能產業,要在政府引導和財稅政策支持下,建立中介組織,加強資源開發和技術開發,探索建立“適度規模、就近轉化、統籌規劃、模塊建設、分散生產、集中營銷”的產業發展模式。
3.2在我國現實的社會經濟環境中,還存在一些消極因素制約或阻礙著農業生物質能利用技術的發展、推廣和應用
如市場保障機制還不夠完善,該產業的競爭平臺并不公平。在現行能源價格條件下,農業生物質能源產品缺乏市場競爭能力,投資回報率低挫傷了投資者的投資積極性,而銷售價格高又挫傷了消費者的積極性;技術標準未規范,市場管理混亂。目前,雖然國家逐步加大了對農業生物質能等可再生能源發展的支持力度,但由于沒有建立起強制性的市場保障政策,無法形成穩定的市場需求,可再生能源發展缺少持續的市場拉動,致使我國可再生能源新技術發展緩慢。
3.3產業化技術開發能力和產業體系薄弱
除沼氣外,其他農業生物質能的技術水平較低,缺乏技術研發能力,設備制造能力弱,技術和設備生產較多依靠進口,技術水平和生產能力與國外先進水平差距較大。當前,中國纖維素制備燃料乙醇核心技術仍未取得突破;生物柴油酶轉化技術仍未進入商業化大規模應用;直接燃燒發電技術急需中小型核心裝備;氣化發電技術小規模下效率較高,但急需提高配套設備的穩定性;燃氣(沼氣)發電技術急需發展低熱值生物質燃氣發電裝置等產業化的生產技術瓶頸問題遠沒有得到解決。同時,農業生物質能源資源評價、技術標準、產品檢測和認證等體系不完善,人才培養不能滿足市場快速發展的要求,沒有形成支撐可再生能源產業發展的技術服務體系。
3.4政府有關部門應真正從“戰略”和“替代”問題來考慮,加大資金投入,進一步支持發展農業生物質能等產業
由于資源分散、收集手段落后,我國的農業生物質能利用工程的規模很小;為降低投資,大多數工程采用簡單工藝和簡陋設備,設備利用率低,轉換效率低下。所以,農業生物質能項目的投資回報率低,運行成本高,難以形成規模效益,不能發揮其應有的、重大的能源作用。目前,民營企業是發展農業生物質能產業的主體,其在資金和研發上有許多困難,政府應有針對性地出臺更有效的扶持政策。針對中國農業生物質能產業面臨的問題,當前最緊迫的任務是將農業生物質能產業納入基礎產業的范疇,科學制定發展規劃并建立產業發展體系,從根本上解決原材料的供應問題;積極完善財稅扶持政策,建立財政資金優先購買自主創新生物產品制度,對生物柴油、生物質發電和經批準生產的燃料乙醇等重要生物質能產品給予支持,以此來促進行業的快速發展;另外,應改變投融資渠道較為單一的現狀,加大科技攻關力度,大力促進農業等生物質能技術研究開發與產業化的投入和利用,為生物質能產業的發展創造良好條件。
關鍵詞:鉆石理論;生物質發電;清潔能源
中圖分類號:F2文獻標識碼:A文章編號:16723198(2013)23000102
說起生物質能,人們并不陌生。生物質能,就太陽能通過光合作用,以化學能的形式儲存在生物質中的能力,具有環境污染小、可以再生利用的特點,并且分布特別廣泛。幾千前來,人類一直使用生物質能作為主要能源,只是在工業革命以后,人類的能源使用方式才發生了改變。
上個世紀能源危機以后,生物質能又重新得到人們的關注。經過四十多年的發展,生物質能源技術取得了長足進步,利用生物質能源技術生成的產品已經可以替代目前人們廣泛使用的石油、天然氣、電力等現代能源。
生物質發電是生物質高效利用的一種重要途徑,也是一種可持續發展的新型能源。為了推動可持續發展,我國2006年頒布了《可再生能源法》,并且頒布了一系列相關配套法律法規,我國生物質發電產業得到了快速發展,年均裝機容量增長率高達30%。根據發展規劃,到2020年,生物質發電的裝機容量將達到3000萬千瓦,占電力總裝機容量的比重將達到2%。
為了分析某一產業是否有競爭力,美國著名產業經濟學家Micheal·Porter在1990年出版了《國家的競爭優勢》一書,在這本書中,他提出了決定產業競爭優勢的鉆石模型,這一模型逐漸成為一個重要的理論工具,被用來分析某一國家的某一產業是否有國際競爭力。
筆者旨在以生物質發電產業為例,從Porter鉆石模型的視角分析我國生物質發電產業的競爭優勢,探討提升我國生物質發電產業競爭力的對策和途徑。
1生物質發電概述及重要意義
1.1生物質發電概述
人們在農業、林業、工業生產中會產生很多廢棄物,城市居民在生活中也會產生生活垃圾,利用這些廢棄物、動物糞便作為燃料,將這些物質直接燃燒,或者轉化為可燃氣體燃燒,利用產生的熱量進行發電,這種技術就叫做生物質發電。生物質發電是一個完整的產業鏈條,如下圖所示(圖1)。生物質發電具有技術成熟、可靠性高、發電無間歇性、清潔環保、電能質量好等特點。在歐美等經濟發達國家,這些國家很注重環保,生物質發電日趨成熟,已經成為一些國家重要的供熱和發電方式。根據使用燃料的不同,生物質發電包括沼氣發電、農林生物質發電和垃圾發電。
圖1我國生物質發電產業鏈上世紀70年代,世界石油危機爆發,很多國家認識到單純依靠石油、煤炭等化石燃料是有很大風險的。瑞典、芬蘭、丹麥等北歐小國通過開發利用可再生能源來優化能源結構,注重開發秸稈等生物質發電技術。北歐小國在生物質發電技術方面的努力也引起了主要發達國家的重視,生物質發電因此獲得了較快發展。2002年,在南非的約翰內斯堡召開了可持續發展世界論壇,這次會議以后,生物質發電技術在全球得到了快速發展。
1.2重要意義
(1)緩解能源消耗的結構性矛盾。
在能源儲量、能源供給方面,我國存在著很明顯的結構性矛盾。主要是過于依賴石油和煤炭等化石燃料,石油進口依存度也很高。我國正大力推動城市化和工業化進程,天然氣和石油的供需矛盾越來越突出,我國已經成為石油和天然氣進口大國,對國際市場的依賴程度日益提高。能源對外依存度過高,這就影響我國的能源經濟安全。發展生物質能發電,符合我國國情,對促進我國經濟可持續發展,對于促進增長方式的轉變都有重要意義。
(2)有利于促進社會可持續發展,服務“三農”建設。
生物質發電,對于帶動農村經濟發展、增加農民收入和就業崗位,是有很大益處的。以秸稈發電為例,1臺裝機容量為12MW的機組年消耗生物質秸稈約20萬噸,如果按180元/噸計算,則每年可給當地農民帶來近4000萬元收入。此外,還可給農民提供大量的收購、運輸等就業崗位。
2Micheal·Porter的鉆石理論
產業為什么會具有競爭力呢?Porter教授認為產業競爭力取決于四個方面的因素及其相互作用,這四個方面是指:一個國家的要素稟賦、需求狀況、相關產業和輔助產業的情況及公司的策略、結構和競爭。Porter教授認為,這四個要素之間具有雙向作用,并形成了鉆石體系,這四個因素,也是評價這一產業是否能夠良性發展的重要條件,他把這套體系歸納為鉆石模型,企業最有可能在鉆石條件最為有利的行業獲得競爭優勢并取得成功。
圖2Porter的鉆石模型2.1國內需求
國內需求狀況在提高某一行業的競爭優勢方面發揮著重要的作用,因為所生產的產品首先是用來滿足國內需求。Porter教授認為,企業一般對距離最近的消費者的需求最為敏感。消費者需求可以為企業改進產品質量提供反饋信息,國內消費者的需求特點能直接影響國內產品的特征,促進公司產品的創新,并提高產品質量。如果國內消費者精明而挑剔,就會增加企業的壓力,壓力也是創新的動力,就會迫使公司不斷滿足更高的產品質量標準,在產品生產上持續創新,這從中觀層面講可以提高公司的競爭能力,從宏觀層面講就增強了國家的競爭優勢。
2.2 相關產業和輔助產業
獨木難成林,產業也是如此,一個國家國內成功的行業經常是由很多相關行業組成的一個行業群,因為相關產業和輔助產業對技術、教育這些高級生產要素的投入所產生的效益可以波及到另外的行業,具有國際競爭優勢的上下游產業對于國內某一個行業獲得核心競爭優勢也是大有好處的。
2.3 要素稟賦
生產要素是有層次的,主要可以區分為兩個層次:高級生產要素和一般生產要素。一般生產要素就是指自然資源、氣候、地理位置和人口這些基礎要素;高級生產要素就是指掌握高技術受過良好教育的高素質勞動力、科技設備和技術能力。Porter教授認為,對某一國家產業競爭優勢最重要的是高級生產要素,如果說一般生產要素是天然產生的,高級生產要素則是個人、企業和政府共同投資的結果。政府對教育的投資,不僅可以提高國民的整體技術能力和知識水平,而且能夠促進高等院校對先進技術的研究和開發。
2.4 公司的策略、結構和競爭
從微觀上講,產業競爭力是企業競爭力的綜合體現,誰也無法否認索尼對于日本電子、三星對于韓國電子產業的影響。對于不同國家而言,管理理念也是不同的,這些理念促使企業采取不一樣的策略、結構和競爭。如果國內競爭很激烈,經過國內競爭環境的洗禮,也有利于公司保持國際競爭優勢。因為企業為了應對競爭,會不斷提高生產效率、降低生產成本、加大創新力度,進而提高企業在世界市場的地位。
由以上分析可知,產業競爭實力的建立是有原因的。國家的要素稟賦、需求狀況、相關產業和輔助產業的情況以及公司的策略、結構和競爭等四個因素共同決定了某一行業在國際市場是否有競爭力。Porter教授認為,產業國際競爭力的建立并非易事,只有當產業集群擁有足夠的資源來彌補最初進入某個市場所帶來的損失,新進入的企業才能克服已存在的其他產業集群的先發優勢和市場中存在的不利因素。而且,政府的政策對于鉆石模型中的四要素會產生影響,如果政府對某一產業進行支持,就可以幫助幫助產業集群彌補最初進入某個市場的損失。
3從鉆石理論視角看我國生物質發電產業的競爭優勢
作為電力行業的一個細分行業,生物質發電也是和其他生產要素息息相關的,這些生產要素決定了這一產業是否能健康發展。
3.1與生物質發電產業相關的要素稟賦
我國是一個農業大國,可以利用的生物質資源十分豐富,生物質廢棄物的總量,相當于煤炭年開采量的一半,約合6.56億噸標準煤。每年農業生產中產生的生物質總量有50多億噸,相當于20多億噸油的當量,這一數字是我國一次能源總消耗量的3倍。
根據農業部門的統計,我國全部農作物的播種面積大約為一億公頃,每年農作物秸稈的生產總量大約有7億噸,除部分地區作為造紙原料,部分偏遠地區用作炊事燃料,家畜的飼料和部分的秸稈用于還田作為肥料之外,可作為生物質燃料的秸稈約為3.5億噸,其燃燒值可折合成1.8億噸標準煤,經過轉化可以生產為1億噸燃料酒精或5000萬噸生物柴油。豐富的資源稟賦為我國生物質發電發展創造了條件。
3.2 電力需求狀況
電力行業的下游用電客戶主要分為兩類:企業客戶和城鄉用電客戶,居民用電量比較穩定,增速也很穩定,第二產業中的制造業,尤其是一些高耗能產業,如有色化工、建材和鋼鐵等,這些都是周期大、投資大、產能易增不易減的基礎性原材料產業,如果經濟有所波動,將處于不利地位。2008年下半年的金融危機對這些行業的影響很大,很多企業開始限產,直接影響了電力用量。隨著我國經濟增長方式的轉變,隨著“調結構”的深入,高耗能產業將會受到限制,其用電量也會減少。
但如果從用電結構來看,生物質發電量的需求將會上升。2009年11月,我國政府明確提出,到2020年,每單位國內生產總值的二氧化碳排放量要比2005年下降40%—50%,并且非化石燃料所占的比重要不斷提高,占到一次能源消費比重要達到15%左右。在此背景下,生物質發電等符合環保要求的發電方式將成為重點。
3.3生物質發電相關產業和輔助產業的發展
與生物質發電密切相關的兩個產業是燃料收購和設備生產。在燃料收購方面,存在一些問題。一是收購難。我國農業生產的一個重要特點是比較分散,一家一戶的秸稈量比較少,農民出售秸稈的意識也并不強。秸稈的收購價格也并不會較高,往往達不到農民的期望價格,這就導致農民出售秸稈的積極性不高;再就是在農村,收購秸稈的力量不足,因為秸稈收購的最佳季節恰好是農忙季節,我國近幾年青壯年農民大量外出打工,農村剩余勞動力不足,農民為了搶收搶種,較多地將秸稈就地焚燒。
在運輸方面,生物質原料運輸也不是特別方便。主要原因就是農作物的密度比較小,導致體積過大,這樣運輸量就特別大。一般來說,是采用公路運輸。為了方便運輸,也是為了工業化生產的需要,就必須對生物質燃料就行標準化打包,這樣就要購買打包機,而且所打的包塊必須符合電廠鍋爐的生產要求。而就實際情況而言,我國農村運輸多采用拖拉機,對大型包塊難以運輸。
與發達國家相比,我國電力裝備制造業與發達國家還有較大差距。我國目前生物發電設備尚處于起步階段,相對于整個電力設備市場而言,所占份額較小。在設備生產方面,中國多個大型生物質發電廠的技術和設備均來自丹麥BWE公司。國內主要生產商,如青島捷能汽輪機集團、武漢汽輪機廠、龍基電力集團、濟南生建電機廠、濟南鍋爐廠等,技術水平和研發實力相對較弱,多是以引進國外技術、國內制造為主。在這種情況下,生物質發電廠議價能力較弱,設備購置費通常占生物質電廠總投資額的30%—
基金項目:本研究系國家旅游局科研項目:基于旅游協同促進的文化軟實力建設研究(No.12TABK003)中期成果。
作者簡介:張春燕(1983-),女,中南財經政法大學旅游管理專業博士研究生,講師,研究方向:文化旅游、區域旅游與經濟發展。40%,構成了生物質發電企業主要投資成本之一。
3.4我國生物質發電企業的競爭情況
生物質發電規模最大的是國電集團和凱迪控股,2009年,這兩大集團的總裝機容量達到了114.7萬千瓦,占全國的27%,五大電力集團的總裝機容量為107.6萬千瓦,占所有生物質發電裝機容量的24%(詳見表1),其中建成和成功并網發電的絕大多數還是五大電力集團。就我國的情況來說,電力行業的壟斷程度比較高,生物質發電企業的競爭并不激烈,這對提升產業整體發展水平是不利的。
表12009年主要生物質發電企業總裝機
容量與市場份額
企業名稱總裝機容量
(萬千瓦)市場份額
(%)企業名稱總裝機容量
(萬千瓦)市場份額
(%)國電73.317中電投6.31凱迪41.410華能31華電14.53江蘇國信11.53大唐10.52中節能4.814結論及啟示
根據波特的鉆石模型,我們可以看出生物質發電行業的一些問題,主要是國產裝備水平比較弱,原材料收儲困難,等。本文對提升生物質發電產業的競爭力,提出了幾點啟示。
4.1加強研發,提升裝備水平
電力裝備是最能體現技術水平的環節,是整個產業技術水平的標志,而恰恰是在電力裝備方面,我國與發達國家相比還有較大差距。我國自主研發的主要是氣化發電技術,其他如直接燃燒技術還處于很初級的水平,尚不能達到工業應用的要求,很多關鍵核心設備要從技術發達國家購買。
裝備水平的落后是制約我國生物質發電發展的瓶頸因素。加強自主研發,提升裝備水平是提升行業技術水平的關鍵。
4.2競爭程度的提升,將能提升產業發展水平
凡是經營發電業務的企業必須要有電監會頒發的發電業務經營許可證,而獲得這一許可證的要求,比通常工業行業要嚴格得多。另外,在電力行業,尤其在項目審批環節,沒有深厚的對政府公關能力,很難拿到項目開工許可。電力行業還是有比較強的進入壁壘的,這樣就導致競爭不充分,不利于提升產業技術經濟水平。
雖然我國生物質發電產業存在很強的進入壁壘,但隨著經濟改革的不斷深入,產業的開放也是大勢所趨。面對生物質發電產業的良好前景和國家政策的激勵,無論是來自境外的跨國能源集團,還是資金充裕的民營企業都有意投資這一產業。近年來,很多來自發達國家的能源集團已經開始在中國投資,它們具有很強的資金和技術優勢,將對我國生物質發電產業產生重大影響。隨著產業開放程度的進一步提高,民營企業也會逐漸進入這一產業,這一產業的競爭將會更加激烈,這對提升產業發展水平是有利的。
4.3建立和完善生物質燃料供應鏈,確保燃料的持續供應
對生物質發電而言,燃料成本在總成本中占了很大比重,燃料成本是電廠能否實現盈利的重要因素之一。再就是燃料供應要有穩定性,否則將影響電廠設備的運行。由于農業生產的季節性特征,燃料供應會有所波動,而工業生產具有連續性。在現階段政府和生物質發電企業應共同建立完善的生物質燃料供應鏈,對燃料的收集、加工、儲存、運輸等各個環節進行規范,以保證生物質電廠擁有價格合理、持續供應的燃料。
參考文獻
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[關鍵詞]生物質能 資源 沼氣 生物質燃料 垃圾發電 展望
1 概述
生物質是指通過光合作用而形成的各種有機體。生物質能是太陽能以化學能形式貯存在生物質中的能量,它以生物質為載體,直接或間接地來源于綠色植物的光合作用,可轉化為常規的固態、液態和氣態燃料,替代煤炭、石油和天然氣等化石燃料,可永續利用,具有環境友好和可再生雙重屬性,發展潛力巨大。
福建省是少煤、無油、無天然氣、常規能源短缺的省份。隨著經濟的發展,福建省能源的自給率下降,2010年自給率為35%,預測2020年之后將降至20%,這是經濟發展中一個嚴峻的問題。在各種可再生能源中,生物質能是一個獨特、重要的能源,它是貯存的太陽能,更是一種唯一可再生的碳源,而且資源豐富,在世界能源消耗中,生物質能占總能耗的14%,預計到下世紀,世界能源消費的40%來自生物質能。因此,大力開發利用生物質能源,是優化能源結構,確保能源安全、改善環境,促進經濟社會可持續發展的重要戰略措施之一。
我省生物質能資源豐富,目前可作為能源利用的生物質有林業木質油料植物、農作物秸稈、畜禽糞便、農產品加工副產品以及能源作物、稻殼、玉米芯、花生殼和甘蔗渣等農產品加工副產品,甚至垃圾等都可用于生產新型能源。雖然福建省具有豐富的生物質能源開發利用的潛在市場,但是生物質能開發利用水平還較低,如何加快生物質能源產業的發展,是擺在我們面前的重要課題。
2 福建省生物質能學科發展簡況
2.1福建省生物質能產業發展歷程
2.1.1生物質形成的自然條件得天獨厚
福建省地處東南沿海,與臺灣隔海相望,全省地跨中亞熱帶和南亞熱帶兩個自然氣候帶,西北有武夷山脈、中部有戴云山脈阻擋寒風,東南有海風調節,屬海洋性季風氣候區,多雨、溫暖、濕潤,獨特的地理條件有利于各種生物質的生長,生物質能資源豐富。全省土地面積12.14萬平方公里,其中山地、丘陵占80%以上,有“八山―水―分田”之稱,土壤肥沃,森林資源豐富,森林面積770.5萬公頃,森林覆蓋率達63.10%,居全國第一,是我國南方的重要林區之一,有“綠色寶庫”之稱。
我省生物質能資源主要包括林木枝椏和林業廢棄物、木本油料林油脂、廢動植物油脂、畜禽糞便、工業有機廢水、生活垃圾、農作物秸稈、農業能源作物及農產品加工副產品等。據初步調查分析,2008年我省生物質能資源理論存有量約1600萬噸標準煤,約占全國資源總量的3.5%。
2.1.2福建省生物質能產業發展歷程
近些年來,我省生物質能源產業的發展,已經建立一定的產業基礎。生物柴油和戶用沼氣領域發展處于全國領先水平,生物質發電發展較快,但總體水平仍處于起步階段。
2.1.2.1沼氣
福建省沼氣技術從上世紀80年代初開始系統的研究,相繼成立省微生物所沼氣研究室、省農科院農業工程與環境保護研究中心等專業研究機構,在福建省能源研究會下設農村能源專業委員會,在福建省農業工程學會下設農村能源及環保組,還有福建省農業廳農村能源環保總站等管理機構。
2001年以來,福建省利用中央財政農村小型公益設施建設補助資金以及農業基本建設項目資金,逐步開展農村戶用沼氣建設。先后有長汀、永安、龍海、福清、邵武、壽寧等縣、市列入農村小型公益設施沼氣建設項目,仙游、武夷山、松溪等縣、市實施“一池三改”農村沼氣建設項目。
2004年~2008年,中央共投入國債項目資金5356萬元。2005年至今,省級投資9880萬元,地方財政投資2822萬元。全省累計建池從2000年的13.3萬戶增加到2008年的41.8萬戶,分布于全省70多個縣(市、區),750多個鄉(鎮)。
到2008年,全省累計建成養殖場沼氣工程1056處,容積349萬m3,年產沼氣4400多萬m3,年處理1100多萬噸畜禽養殖業糞水。全省共有規模養殖場7724個,建池比例為12.8%。其中,生態型沼氣工程占90%,環保型沼氣工程占10%。
2.1.2.2生物柴油能源化利用初見成效
自2002年以來,福建省在國內率先發展生物柴油工業化生產。目前福建已建立起有一定規模、設備裝置技術比較高的生物柴油生產企業12家,形成35萬噸,年左右的生產能力,約占全省柴油消費量的10%左右。
我省生物柴油發展路徑從第一代技術起步,同時積極開發第二代、第三代技術,以爭取更多原料來源。第一代技術是以動植物廢油脂為主,進口棕櫚加工殘渣油為輔的原料路線,但原料來源受限。第二代技術主要是提煉能源林果仁榨油。第三代技術,由承擔教育部示范工程的福建師范大學以海洋藻類為原料提取生物柴油的研究試驗,取得了階段性研究試驗成果。
2.1.2.3生物質發電有一定進展
生物質能是我省各類可再生能源最豐富的一種,但技術成熟度低。多年來,農林業生物質并未得到充分合理的利用,大部分任其枯萎、腐敗,目前利用率不到30%,而且其能源利用方式極為原始,大多數生物質以直接燃燒為主,有效利用率很低。以農林剩余物為主的生物質能密度低,大量收購必然帶來長途搬運,運輸成本高,原料采集范圍大,發電成本高,發展受限制。
應用中科院廣州能源研究所重點攻關項目《生物質大型上吸式氣化爐》和《1000kW生物質氣化發電系統》研究技術,2000年福建省莆田市建成了1000kW生物質(谷殼)氣化發電廠,并投入運行。2003年,建寧縣饒山熱能有限公司利用稻殼替代燃煤發電、供熱,解決稻殼資源浪費的問題。通過引進“熱電聯產垃圾焚燒節能技術”將稻殼“變廢為寶”,該項目利用谷殼作為燃料替代燃煤生產蒸汽,同時用于發電,大大減少了s02等有毒廢氣的排放。項目運行過程中產生的廢渣還可再用于生產白炭黑和炭黑。目前,饒山熱能有限公司年消耗稻殼約5萬噸。
福建省生物質能發電的主要途徑是垃圾發電,從2003年開始,我省進行城市生活垃圾的發展研究和實踐,出臺了《福建省“十一五”城市生活垃圾無害化處理設施建設規劃》和相應的配套政策,使垃圾發電產業得到快速發展。至2010年底,我省已建、在建和規劃建設的垃圾發電廠已有10座。全部投產后,日處理垃圾7400噸,年發電量7.33億kW?h,光發電一項就可節約25.7萬噸標準煤。
2.2福建省生物質能發展前景
福建省是一個一次能源十分缺乏的省份。生物質能由于通過植物的光合作用可以再生,與風能、太陽能等同屬可再生能源,資源豐富,可保證能源的永續利用。生物質的硫含量、氮含量低、燃燒過程中生成的SOx、NOx較少;生物質作為燃料時,由于它在生長時需要的C02相當于它排放的C02的量,因而對大氣的CO2凈排放量近似于零,可有效地減輕溫室效應。生物質能作為世界第四大能源,僅次于煤炭、石油和天然氣。根據生物學家估算,地球陸地每年生產1000億-1250億噸生物質;海洋年生產500億噸生物質。生物質能源的年生產量遠遠超過全世界總能源需求量,相當于目前世界總能耗的10倍。我國可開發為能源的生物質資源到2010年可達3億噸。隨著農林業的發展,特別是炭薪林的推廣,生物質資源還將越來越多。
福建省豐富的生物質資源預示著良好的發展前景,根據福建省相關部門制定的生物質能開發利用規劃,要從以沼氣、生物柴油、壓縮成型固體燃料、垃圾發電為品種的生物質能中篩選出作為示范工程,重點加以扶持,提高技術成熟度,加以推廣,以推動生物質能產業化的發展。
3 福建省生物質能發展現狀
近年來,國家高度重視生物質能的開發和利用,頒布了《可再生能源法》、《可再生能源產業發展指導目錄》、《可再生能源發電有關管理規定》、《可再生能源發電價格和費用分攤管理試行辦法》、《可再生能源發展專項資金管理暫行辦法》和《關于發展生物能源和生物化工財稅扶持政策的實施意見》等法規和配套辦法及規章,制定了20多項農村沼氣、秸稈綜合利用、燃料乙醇等國家和行業標準。在國家的政策扶持和引導下,中央和各地不斷加大資金投入力度,通過加強科研開發與技術攻關,開展不同形式的試點示范與建設,有力促進了我省生物質能產業的發展。
3.1生物質能資源狀況
3.1.1沼氣
我省生物質資源豐富,遍布全省各地,是全國發展沼氣重點省。據測算,如將全省人畜禽糞便用作燃料、肥料的作物秸桿1/3,經厭氧發酵制取沼氣,年資源總量可達26.3億m3,折標煤187萬噸。若全部開發利用,農業人均100.5m3.按人均日用氣0.3m3計,可解決90%左右的生活燃料。
3.1.2垃圾
我省城市垃圾產量在迅速增加,據2005年統計,全省城市生活垃圾量將達940多萬噸。據調查,目前福、廈、泉等沿海城市每人每年平均垃圾量達450公斤左右。福州市一天的垃圾就達1200~1400噸。根據對福州、廈門等市垃圾質地測試結果,可燃物占55%以上,熱值為5000kJ/kg左右,具備了建設垃圾發電廠的要求。
3.1.3生物質制油
福建省是全國重點林區之一。適宜種植的能源高產作物主要是能源甘蔗、甘蔗、甘薯、木薯、油莎豆等;有開發潛力和價值的油料能源植物種類的科目有大戟科、樟科、桃金娘科、菊科、豆科、山茶萸科、大風子科和蘿摩科等,可以適合規模化種植的有麻瘋樹、山蒼子、油茶、黃連木、烏桕、油桐等。
福建省還有豐富的農作物秸稈稻草、麥草、蘆葦、竹子等非林質纖維,有香蕉、菠蘿等果業莖稈和森林撫育間伐、樹林修枝、林業加工剩余物,以及隨處可見的野生芒屬植物等生物質資源,每年的資源總量可能超過數千萬噸。但大多未被充分利用,造成生物質資源的很大浪費。
福建省海洋資源十分豐富,有淺海41.5萬公頃,灘涂20多萬公頃,有海洋生物3000多種。其中可作為生物質能源開發的原料不乏其中。
3.1.4生物質資源總量
福建生物質能資源主要包括農業廢棄物、林業廢棄物、城市垃圾、廢棄動植物油脂、工業有機廢水、木本油料林以及木薯、甜高梁等農業能源作物七大類。據初步調查分析(2010年),目前全省生物質能年資源總量約為1620萬標準煤,占全國資源總量的3.5%。目前,全省生物質能源年資源潛力分布如下:
(1)農業廢棄物
農村沼氣資源:以農村畜禽糞便為主要原料的沼氣潛力為26.3億m3,折合187.8萬噸標準煤;
秸桿:總量1035萬噸,其中1/3可作能源利用,約345萬噸,折合172萬噸標準煤;
農產品加工剩作物:以稻殼與甘蔗渣為主。總量約285萬噸,折合184萬噸標準煤。
(2)林業廢棄物
福建森林覆蓋率居全國之首,林業廢棄物資源豐富,包括林木枝椏和林產廢棄物等,約1200萬噸,折合685.2萬噸標準煤。
(3)城市垃圾發電資源
垃圾年產出約940萬噸,其中720萬噸可用于發電,發電量折合30萬噸標準煤。
(4)廢棄動植物油脂
可產生物柴油36萬噸,折合51.5萬噸標準煤。
(5)工業有機廢水產沼氣資源:17億m2,折合121.4萬噸標準煤。
(6)水本油料林:可用于栽種木本油料林的用地約60萬公頃,可產生物柴油120萬噸,折合157.9萬噸標準煤。
(7)木薯、甜高梁等:可產燃料乙醇30萬噸,折合30萬噸標準煤。
3.2生物質能開發利用現狀
3.2.1沼氣開發與利用技術
3.2.1.1戶用沼氣
我省沼氣技術逐步成熟,通過不斷加強技術革新,注重新技術、新成果的應用,在池型方面,研究出了適應不同氣候、原料和使用條件的標準化池型。主要應用有:①ZWD型沼氣池:由福建省農科院上世紀90年代研發,2002年獲得省科技進步三等獎。其優點是占地面積小,結構簡單;解決了進出料難題;擴大沼氣發酵原料來源;且料液分布更均勻,提高沼氣產氣率18.9%。②SQC新型高效戶用沼氣池:1991年南福建省農業生態環境與能源技術總站與順昌縣聯合研究開發,2004年獲中華農科教基金農技推廣獎。SQC~,JI戶用高效沼氣池在福建省北部寒冷山區實現了全年不間斷產氣,可滿足5―6口之家常年生活用氣;目前泉州、漳州、三明、龍巖、莆田等地均有引進該池型。③戶用玻璃鋼組裝式沼氣池:2002年,由福建省農科院農業工程技術研究所研制,是一種安全、新型、廉價的沼氣池。它產業化程度高;適應性強;密封性好,保證了最佳產氣條件。2003-~9月,獲得國家知識產權局實用新型專利。
3.2.1.2大中型沼氣工程
①以沼氣工程為紐帶,建立生態牧場:項目于1983年在省農科院畜牧獸醫研究所試驗牧場實施,建立沼氣池271::1,總容積1205m3,年產沼氣7.3萬m3,除作生活燃料使用外,還進行沼氣發電,作汽車燃料,用沼渣養蚯蚓種蘑菇,沼液放養胡子鯰等試驗;1982年,“沼氣長距離輸送研究”獲省科技成果四等獎,向省內外推廣;1989年獲農業部農村能源及環保優秀成果三等獎。②泉頭畜牧場沼氣生態系統工程研究:在泉頭萬頭豬場建成我省第一個生態能源村的基礎上,1991年第二期建成兩座350m3上流式厭氧發酵塔(UASB)和300m3貯氣罐,用于發電(裝備45kW和75kW各1臺沼氣發電機);沼渣用于種果和培植食用菌,沼液用于養萍、養魚,達到物質、能量良性循環;1 994年被國家環保局評為一等農業生態技術。⑧隧道式沼氣池:2003年,南平市延平區農村能源站曾憲芳等通過改造和吸收ABR和AF工藝技術,形成隧道式沼氣池,該工藝提高了厭氧消化效率。④推流式厭氧濾床工藝(PAFR):從上世紀90年代開始推廣該工藝。沼氣池在常溫下池容產氣率可達0.5~1.0m3?-m-3?-d-1左右,能承受較大負荷沖擊,施工簡便、管理方便、運行穩定,設置地下,占地小;降解率高,易產生微生物膜,采用防堵、自動排渣工藝,基本實現不耗動力運行。⑤紅泥塑料厭氧發酵裝置及其后處理設施標準化設計技術:2003年,福州北環環保技術有限公司開始引進臺灣紅泥塑料厭氧發酵技術,并著手紅泥塑料厭氧發酵裝置關鍵技術研究,并形成標準化應用技術,在省內外十幾家養殖場推廣。⑥高效厭氧凈化塔:2010年,福州科真自動化工程技術有限公司研制出了高效厭氧凈化塔,并用沼氣發電余熱對厭氧凈化塔進行加溫,解決了低溫季節不能正常產生沼氣的難題。⑦智能化大型沼氣池:福建省農科院農業工程技術研究所研發成功“智能化大型沼氣池遠程控制系統及高效產氣調控技術的應用”,率先應用玻璃鋼材料作為大型沼氣池保溫材料,建立玻璃鋼夾套水泥沼氣池,保溫效果好,2012年5月通過專家鑒定,比傳統沼氣池增加產氣量25.7%,解決了冬季沼氣池產氣難的問題;采用厭氧發酵后固液分離,提高了發酵液濃度,達到高效產氣,實現遠程監測調控,遠程診斷,大大節省了人力成本。項目已獲得發明專利1項、實用新型專利6項,達到國際先進水平。為國內首創。
沼氣的工業化應用,包括沼氣集中供氣、沼氣發電等還處在示范階段。
3.2.2生物柴油的開發技術
目前我省已形成生物柴油35萬噸/年左右的生產能力,其中5萬噸以上的企業有3家,2萬噸級的企業有2家,1萬噸級企業有6家。但2008年以來,受國際油價激烈震蕩和金融危機的影響,企業生產受到嚴重打擊,特別是生產工藝還不完善,產品價格較高,原料收集困難,原料成本占生物柴油總成本的3N左右。目前原料成本高,轉化率低。經濟效益差是制約產業發展的主要障礙。因此產量從2007年的18萬噸,跌到2008年的3.5萬噸左右,許多企業處于停產、半停產或轉產的困境。
3.2.3燃料乙醇的開發技術
南平閩滬置業生物工程有限公司致力于推廣生物質資源的轉換,公開征求工藝,采用生物質資源替代石油資源,制造生產術質石油。福建閩江學者、特聘教授張木清在省政協九屆四次會議上提交了題為《關于加快發展我省生物能源產業的建議》,把我省的甘薯、甘蔗列為生物質資源,要求作為燃料乙醇原料加以重點發展。
1996年,福建農林大學甘蔗綜合研究所在國內首倡能源-甘蔗研究。在主持國家“九五”甘蔗育種科技攻關期間,首次將“高光效、高生物量育種”列入攻關內容。以總生物量、總可發酵糖量為育種目標,創制能源甘蔗新材料,并通過一系列中間試驗和技術指標的評價,選育能源甘蔗新品種的技術路線。通過自育和引進獲得一批能源甘蔗新品種(系),接近或超過了美國第二代能源甘蔗品種的水平。2001年12月。《甘蔗光合性能的遺傳分析及高光效、高生物量能源甘蔗新品系選育》通過農業部科技成果鑒定、能源甘蔗品種選育與鑒定這一核心技術已臻成熟。這期間,“十五”國家“863”計劃、福建省重大科技項目《能源專用甘蔗新品種選育》、福建省跨越計劃《能源甘蔗新品種(系)的中試與產業化》等都對能源甘蔗的研發給予立項資助。
廈大能源研究院研制和利用農林纖維素生物質聯產燃料酒精與術糖項目以農林纖維素生物質(秸稈、蔗渣、林草)等為原料,分離提取纖維素、半纖維素、木質素等組份;利用纖維素酶對纖維素組份進行降解,制取燃料酒精;利用木聚糖酶對半纖維素組份進行降解,制取功能性木糖。針對我國術質纖維素原料預處理技術和多元化生物質資源規模化培育與利用等核心技術亟須突破的現狀,研制木質纖維素原料的高效預處理技術和低成本降解技術等關鍵技術,建設萬噸級纖維素水解制備液體燃料及其醇電聯產綜合利用示范工程,實現纖維素乙醇、丁醇的清潔生產和能量自給項目仍需作大量工作。到2015年,預計示范工程規模將達到3萬噸/年以上,并建立相應的技術經濟評價體系。
3.2.4固體成型燃料技術(主要是農林廢棄物)
生物質成型顆粒燃料主要由農林廢棄物作為原材料經過加工組成的。它是利用農林廢棄物,如秸稈、水稻桿,薪材、術屑、花生殼、瓜子殼、甜菜粕、竹絲、稻糠、苜蓿菜、刨花、樹皮邊角料、雜草等所有廢棄的農林作物,經粉碎一烘干一陳化一混合―擠壓一冷卻一篩分―包裝等工藝處理過程,使原來松散、無定形的原料壓縮,最后制成顆粒狀燃料。其密度一般為1.1~1.3t/m3,熱值約為4080―4800kcal/kg。1噸生物質成型燃料相當于0.8噸標準煤或0.51噸柴油/燃料油。
福建省南安市寶林能源公司與著名大學聯合開發再能源燃料――生物質顆粒燃料,同時突破傳統高能耗小產量的造粒設備,目前公司第五代造粒機已經面市,保證今后福建本省在新能源燃料供需上,無須再從外省引進。寶林公司生產的生物質顆粒燃料(直徑6mm~11mm)已經出口多個國家,如日本、羅馬、芬蘭及東南亞。寶林在未來3年,計劃引進外資,共同合作,力爭建設20個生產基地,達到年產50萬噸的規模,做強做大福建、廣東、江西一帶的生物質市場。福建南安海特機械公司、福建省南安市歐科新能源科技有限公司、福建省莆田市綠之道新能源有限公司都是生產生物質顆粒燃料設備的廠家。
3.2.5生物質發電技術
3.2.5.1生物質發電
沼氣發電作為一種清潔、環保、高效的發電方式,符合國家節能減排、循環經濟發展的產業政策。我省沼氣發電項目共有21家,裝機規模小,大部分項目都處于建設或試運行階段。很多養殖場僅是利用少部分的沼氣資源用來發電,發電主要為自用,都沒有接入電網。其中裝機容量較大的為大拇指環保科技(南平)有限公司正在建設的沼氣發電項目,其建設規模為250―350kW。福州科真自動化工程技術有限公司研發KZ30GF-K、KZ50GF-K、KZ75GF-K型純沼氣發電機組,先后經過福建省經濟貿易委員會“產品投產鑒定”和福建省農業機械鑒定推廣總站“技術鑒定”。2008年11月,在福清市星源農牧開發有限公司安裝2臺75kW?h發電機,經過幾年的運行,狀態良好,每天可發電600―1000kW?h。
集美大學能源與動力工程研究所研發沼氣發動機驅動的熱泵(BHP)是一種節能環保型裝置,與電動壓縮式熱泵相比,其主要動力源不同。該裝置能充分回收利用沼氣發動機余熱。
我省生物質能發電已開始起步,光澤凱圣生物質熱電廠利用雞糞和谷殼混合物發電,一期裝機容量為2.4萬kW,每年消耗雞糞和谷殼混合物約25萬噸以上,相當于節約8.8萬標準煤,于2010年投入運行。建寧熱電聯產擴建項目工程在原有供熱汽輪發電機組1×K20t/h鍋爐+1×C1315―24/5型背壓式汽輪機組基礎上,擴建1×20t/h鍋爐+1×1.5MW背壓式汽輪機組,采用稻殼進行燃燒發電。另外,規劃中的仙游生物質發電廠位于仙游蓋尾鎮石馬村,裝機容量為2×12MW,項目已完成選址和初步規劃。
3.2.5.2垃圾發電
福建省垃圾焚燒發電以城市工業和生活垃圾為燃燒介質,采用機械爐排爐或循環流化床焚燒爐對垃圾進行焚燒處理,利用其產生的熱量進行發電。每處理1噸垃圾,約可發電250kW?h。垃圾發電的重要一環是重視城鎮的生活垃圾衛生轉運站的配套建設,構建城鄉一體化的垃圾運輸轉運體系,保證垃圾原料的供應。
2007年,福建省建設廳、發改委、環保局印發實施《城市生活垃圾焚燒發電設施建設規劃》。規劃到2015年,我省建成23座垃圾焚燒發電廠,處理規模1.33萬噸/天,裝機容量達到26.15萬kW,年發電量達11.17億LkW?h。
至2011年底,已投入運營的有福州、晉江、石獅、廈門垃圾焚燒發電廠、福州市紅廟嶺填埋氣發電廠、廈門東部、南安、晉江二期、莆田、惠安、南安擴建、福清、寧德等垃圾焚燒發電廠,垃圾處理規模8900噸/天,裝機容量17.565萬kW,發電約12.01億kW?h。正在施工的有安溪、南平、建陽、龍巖、三明、邵武、浦城、漳州等8個垃圾焚燒發電廠;另有廈門海滄、閩候、平潭、福州第二等9個垃圾焚燒發電廠正在進行可研、環評等前期工作。
2007年11月,福州紅廟嶺垃圾填埋場填埋氣體發電工程投入運行。該工程采用目前國際上最先進的馬丁技術建設,利用填埋氣進行發電,裝機總容量0.25MW,年均發電約1000萬kW?h。
4 福建省生物質能技術發展展望
4.1發展思路
以科學發展觀為指導,以服務海峽西岸經濟區發展戰略為動力,以能源、經濟、環境協調、可持續發展為目標,充分發揮生物質資源和技術優勢。
充分利用農業廢棄物,大力加強沼氣建設,積極推廣固化成型燃料,大力發展生物質發電產業,大力發展具有規模效益、環境友好,經濟社會發展急需的產業。
加強科技創新、加大政策扶持、強化體系建設,引導、整合和利用社會力量廣泛參與,推進生物質能產業健康有序.發展。
4.2基本原則
(1)因地制宜,重點發展。在充分調查研究的基礎上,貼近省情實際,立足當地資源特點,因地制宜,培育特色。重點發展包括以農村沼氣為主的沼氣利用和發電,以生物柴油為主的生物液體燃料,以城市垃圾為主的生物質能發電等三類。
(2)堅持協調發展的原則。堅持循環農業理念,推動農業廢棄物能源化利用,把農業廢棄物的能源化利用作為今后農業生物質能產業發展的主攻方向,大力發展農村沼氣,加快發展農作物秸稈固化成型和氣化燃料。
(3)生物質能發展要與我省經濟發展水平相適應,發展規模和開發力度要與我省財力相適應,量力而行,立足未來發展。堅持政府引導和市場配置相結合。
(4)優先發展既有資源優勢,又有一定經濟競爭力的技術和項目,把生物質能發展與服務三農、改善農村、農業、農民的用能狀況結合起來。
(5)以技術可行為基礎,努力掌握擁有自主知識產權的核心技術和關鍵技術,著力提高技術轉化應用能力,積極探索發展生物質能的多種有效途徑,引領我省生物質能產業的持續健康發展。
(6)以原料的可獲得性為出發點,以經濟合理性為前提,以產業為紐帶,合理確定生產規模和發展模式,充分發揮各參與主體的積極性,積極構建原料供應、生產加工、產品利用以及維修服務等完整的產業鏈條,促進生物質能產業和相關產業協調發展。
4.3發展目標
(1)沼氣:至2015年,全省農村沼氣新增戶用沼氣24.80萬戶,普及率達到82.85%;新建大中型沼氣工程815處;全省利用沼氣總量5.2億m3,其中戶用沼氣3.85億m3,大中型沼氣工程1.35億m3。
(2)生物液體燃料:積極建立木本油料林基地,建設科研示范基地和加工示范項目。力爭2015年生物柴油生產量達到15萬t,開發生物柴油林種植基地,采用第二代和第三代技術,加工生物柴油。
(3)生物質發電:①沼氣發電:叫“十二五”期間,建成1座示范性并網型沼氣發電工程;把具備裝機能力240kW及以上的60%養殖企業、具備裝機能力60~240kW的10%養殖企業建成沼氣發電項目。②到2015年,我省建成23座垃圾焚燒發電廠和生物質發電廠,生物質發電總裝機容量43.61萬kW.年發電量19.36億kW?h。
4.4技術應用與發展
4.4.1農村和大中型沼氣
在提高戶用沼氣普及率的同時,加強后續維護,逐步完善服務體系,實現服務專業化,管理物業化,提高產業化水平,逐步推廣新建養殖小區和聯戶沼氣工程。今后新擴建大中型沼氣工程,實行集中供氣、供熱和發電三結合,提高資源利用率。大中型沼氣工程,要采取集中供氣與發電相結合的發展方式,充分利用沼氣資源,最大限度地減少沼氣對空排放,避免大氣污染和能源浪費;農村沼氣的沼渣、沼液要合理利用,充分用作農田有機肥,禁止亂堆亂放,防止二次污染。
4.4.2生物柴油
生物質液體燃料應加緊企業重組,在發揮已形成生物柴油生產能力的同時,著力加強第二代(木本油料)、第三代(海藻、纖維素)技術開發創新。加強小桐子、油桐及無患子等木本油料林高產優良樹種選育栽培和生產基地建設以及果仁深加工,油化結合;開展生物質和農業生產剩余物(如甜高梁、秸稈等)液體燃料重點試驗研發工作,爭取早日轉化為生產力。
針對我省原有的生物柴油生產原料主要為餐飲廢油或榨油腳料,嚴重影響產品質量,也不能保證原料的穩定供應,以及生產過程中存在液體酸堿催化工藝的環境友好性差等問題,研制木本油料、能源微藻培養技術,實現生物柴油清潔、高效生產十分重要。
4.4.3生物質燃料
生物質的直接燃燒和固化成型技術的研究開發,特別適用于福建省林區。由于生物質形狀各異,堆積密度小、較松散,給運輸和貯存以及使用帶來了較大困難,影響生物質的使用。因此,可以按成型技術將木質材料螺旋擠壓生產棒狀成型物;或用活塞式擠壓制得圓柱塊狀成型物,以及用內壓滾筒顆粒狀成型技術和設備生產顆粒狀成型物。成型燃料應用于兩個方面:其一,進一步炭化加工制成木炭棒或木炭塊,作為民用燒栲術炭或工業用木炭原料;其次是作為燃料直接燃燒,用于家庭或暖房取暖用燃料。
秸稈致密固化成型就是采用熱成型技術或常溫冷成型技術,通過成型機將秸稈、雜草、灌木枝條乃至把菠蘿莖桿、香蕉莖桿加工成顆粒燃料,果殼果皮等農林廢棄物壓縮成高熱值、高密度的燃料棒或顆粒,提高其單位容積的重量和熱值,這種固化成型燃料可用于替代燃煤發電,值得研究。
針對我國目前生物質氣化熱解技術的不成熟,導致初級產物以及后續的液體燃料產品品質低下等問題,要研制先進高效凈化與組分調變一體化技術,建設擁有自主知識產權的萬噸級生物質熱化學轉化制備液體燃料及熱、電、化學品等多聯產系統示范工程,降低液體燃料的生產成本,提高生物質資源化利用率和附加值。
針對我國生物質能產業存在設備故障率較高、維修頻繁,影響連續生產,長時間連續運行的穩定性不好,設備關鍵部件耐高溫和耐腐蝕性能不夠等問題,要研制非糧生物質原料收集裝備等,到2015年實現生物質原料專用機械的規模化生產。
4.4.4生物質發電
4.4.4.1沼氣發電
要繼續在農村大力推廣以“一池三改”為內容的戶用沼氣工程和大中型沼氣利用工程;重點開發適用于農村和小城鎮的熱(氣)電聯供示范系統。對于將污水處理中的淤泥進行發酵,生產沼氣發電;將發電后的余熱用于發酵系統保溫升溫的項目也應當進行考察、調研,提高城市使用沼氣的份額。
4.4.4.2垃圾發電
福建省“十二五”生物質能發電發展目標及2020年發展規劃見表1。
以城市垃圾為主的生物質發電應結合城市環境衛生設施建設和農業生態環境污染治理,重視二次污染治理,穩步推進大中型城市垃圾焚燒發電項目建設,充分利用城市生活垃圾與工農業生產廢棄的生物質焚燒發電,提高資源綜合利用率。“十二五”期間,要開展生物質混燒和直接燃燒發電試驗。在有條件的市(縣)逐步發展生產、生活垃圾與其它生物質廢棄物混燒發電、林業生產“三剩物”以及其它生物質直接燃燒發電的示范。
垃圾發電要嚴格審查建設廠址選擇方案,合理選擇技術工藝設備,建立垃圾分揀制度,確保人爐垃圾質量和燃燒物的成分要求,有效防止有害物質入爐;要認真做好有害氣體、污染廢液安全防治工作;要探索新型二段往復式垃圾焚燒爐及新飛灰固化工藝技術,并在滲瀝液處理工藝上有所突破;要建立健全安全規范運行操作規章和監管制度,加強檢查監督,確保有害液體、氣體達標排放。
5 結語
福建省生物質能源資源豐富,有著廣闊的生物質能源開發利用的潛在市場,對于能源資源缺乏的福建省來說,利用得天獨厚的自然和物種優勢,發展生物質能源,具有重要的戰略意義。
關鍵詞:環境保護;廢棄塑料;處理技術;要點
塑料自身質量較輕、使用和攜帶起來都比較方便,并且具有很強的耐腐蝕特征,因此在生產和生活中都得到了較為廣泛的應用。塑料及其制品的具體應用,對于推動科技進步及經濟發展有一定的促進作用。但是需要注意的是,廢棄塑料對于環境的污染是比較嚴重的。因此,我國在開展環境保護工程的過程中,要對廢棄塑料進行合理處理。
1環境保護工程中廢棄塑料的處理技術
在環境保護工程中,廢棄塑料的處理是極其重要的一個方面,在處理過程中要注重分析和應用處理技術,以此保證廢棄塑料處理的有效性。
1.1焚燒。對廢棄塑料進行處理的時候,焚燒技術是較為常用的一種關鍵技術。塑料本身存在的熱值要比燃料油自身的熱值高,對其進行合理焚燒,可以將熱量進行高效回收,實現大幅度減容,以此減少對環境的具體危害。廢棄塑料在焚燒的過程中灰分與具體的含硫量相對較低,燃燒的速度比較快,效率較高,一般不會造成SO2污染。但與此同時,大多數廢棄塑料包含重金屬元素,在對其進焚燒的時候,會產生二惡英或氧化氫氣體,對環境造成重金屬污染。因此,在對廢棄塑料進行焚燒的時候,應當應用新型的處理技術。某市在進行廢棄塑料焚燒的時候,為了保證廢棄塑料焚燒的環保性,避免給環境和人體造成二次污染,應用了新型的DRF技術。在應用DRF技術的時候,焚燒人員將廢棄塑料與廢紙、污泥等垃圾進行攪拌混合,制作成可以燃燒的固體燃料。這種固體燃料,可以取代煤作為新型燃料。利用DRF技術焚燒廢棄塑料,不僅不會產生二次污染,還能將廢棄塑料進行合理轉化,對其進行合理的二次應用。該市利用廢棄塑料制成的固體燃料來進行發電,效率提升了25%,發電蒸汽參數也得到了顯著提高。
1.2填埋。填埋技術是處理廢棄塑料時最簡單的一種操作技術,主要就是將廢棄塑料埋于地表以下。填埋技術一般只會利用人力操作,也不需要大型機械設備,因此投入較小,成本很低。但是需要注意的是,廢棄塑料在進行填埋之后,短期內不會發生腐爛,還會對地下水的流通造成阻礙。廢棄塑料雖然質量較輕,但是相應的體積卻不小,也不容易被生物因素分解,在填埋時需要較大空間來進行,分解周期相對較長,分解速度比較緩慢。因此,在處理廢棄塑料時,要盡量避免對廢棄塑料進行填埋。即使是應用填埋技術,也應當做好防滲漏措施,這樣,廢棄塑料在進行分解的過程中就不會對地表環境及地下水造成污染。
1.3降解。
1.3.1光降解。在應用降解技術處理廢棄塑料時,光降解是其中應用較為廣泛的處理技術。在應用光降解技術的過程中,操作人員會在廢棄塑料中加入一些化學物質,用來提高光降解的相應速率。一般來說,在應用光降解技術的時候,主要是用來處理含有金屬性元素的廢棄塑料,這樣可以避免處理這一類廢棄塑料的過程中金屬物質對環境造成二次污染。在廢棄塑料內部添加的化學物質,主要有光敏劑等,一般來說,應用比較廣泛的光敏劑內部含有Fe金屬。將廢棄塑料置于強光下進行照射,廢棄塑料內部所含的金屬物質就會自動吸收太陽光中的紫外線等放射性物質。這樣一來,廢棄塑料內部的金屬離子就會出現分離現象,從而引起分解反應。在對廢棄塑料進行光降解以后,廢棄塑料自身的抗張強度出現降低,變得更加易碎和易破裂,這樣就給廢棄塑料進一步合理處理奠定了堅實基礎。
1.3.2生物降解。除了利用光降解技術處理廢棄塑料,還可以應用生物降解技術。生物降解技術,主要是利用土壤環境中存在的微生物和酶對廢棄塑料進行降解,其中,主要應用的微生物物質是真菌或細菌。在應用生物降解的過程中,一般要在廢棄塑料內部添加淀粉類物質或衍生物。微生物及細菌在將淀粉類物質進行吸收之后,廢棄塑料的表面就會出現很多小孔,自身強度得到降低,從而實現合理降解。需要注意的是,生物降解技術的應用,成本相對較高,因此具有一定的限制性。
1.4熱裂解。熱裂解技術在應用時,主要是在無氧條件下進行,利用熱裂解技術處理廢棄塑料,可以很好地減少二惡英排放,氮氧化物的總量也相對較小。熱裂解技術分為高溫和低溫兩種,高溫裂解主要在600℃至900℃之間進行,低溫裂解則在400℃以下的溫度進行。熱裂解技術的原理主要是將廢棄塑料內部的高聚合物質進行分子鏈分解,使其轉化為新的產品,具有一定的應用價值。
2如何保證廢棄塑料處理技術的合理應用
第一,應用新技術。相關的塑料制品企業要在產品研發工作中應用新型的技術,加工新式的塑料制品,避免過多一次性塑料制品的生產和應用。企業在生產過程中,還要盡量應用新型的原料,使塑料產品在降解環節的效率更高,效果更好。應用新技術,不僅可以保護環境,還能降低處理廢棄塑料時的投入成本。第二,做好管理工作。在應用廢氣塑料處理技術的過程中,有關部門要做好相應的管理工作,制定完善、科學、合理的操作規范,讓技術人員遵循規范進行廢棄塑料處理。有關部門還要將廢棄塑料處理工作的責任明確到個人身上,保證處理工作的有效性,使各項處理技術得到合理應用。在做好管理工作的同時,有關部門還要進行合理監督,針對廢棄塑料處理過程中的人員操作及各環節處理質量進行監督。一旦發現問題,監督人員就要及時指出,并提出有效措施進行解決。第三,減少產生。要想保證廢棄塑料處理技術的合理應用,要盡量減少廢棄塑料的產生。環保部門和塑料制品的生產企業應當加強廢棄塑料制品的回收工作,在進行回收之后進行高質量的再生,盡量合理地二次應用廢棄塑料,降低廢棄塑料成為無用垃圾的可能性。減少廢棄塑料的產生數量,可以有效保證廢棄塑料處理技術的合理應用。
3結束語
在環境保護工程中,廢棄塑料的處理是重要的組成部分,具有很強的現實意義。目前,我國主要應用的廢棄塑料處理技術有填埋、焚燒、分解等。在對廢棄塑料進行相關處理的時候,要同時考慮到環保因素和成本因素,針對實際情況選擇最為合適的處理技術,還要保證處理技術的順利實施與應用。只有這樣,廢棄塑料處理工作才能真正收到效果。
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一、生物質能發展的天然優勢與政策法規的有效性
1.生物質能發展的天然優勢
(1)生物質能可再生性能有效保障國家能源安全。生物質能通過植物的光合作用可以循環再生屬于可再生能源,能有效緩解能源短缺帶來的壓力,促進我國能源戰略科學、有效地實施, 完善能源結構,保障國家能源安全。
(2)生物質能的低污染性能有效防止全球變暖。生物質能硫含量、氮含量相對較低、燃燒過程中生成的污染物較少,因而可有效地減輕溫室效應,遏制全球變暖的局面。
(3)生物質能易于儲存和運輸便于推廣和利用。生物質能可以轉化為固、液、氣三種形態具有良好的可儲存性,便于加工轉換與連續使用,降低了成本從而更利于代替常規能源。
2.政策法規是推動生物質能發展的有效手段
盡管促進發展生物質能的發展方法多種多樣,但相比較而言,政策法規措施則是一種更為有效的措施。這一方面因為法律規定人們的權利和義務,保障生物質能發展措施的有效實施,促進生物質能順利發展。另一方面,推動生物質能發展的措施只有通過立法,上升到法律的地位,才能具有權威性,更易于貫徹執行。
二、國外在生物質能政策法規建設方面的探索
20世紀70年代~80年代世界范圍內出現的能源危機促使各國積極投身于生物質能的開發研制工作,90年代后期生物質能產業基本形成,伴隨著生物質能產業的蓬勃發展,相應的政策法規體系也隨之建立起來。
1.德國—生物質能政策法規的探路者
(1)對生物質能政策法規采取鼓勵扶持政策。德國每年安排大筆資金用于生物質能研究,示范和推廣。僅2000年,財政撥款就高達5100萬馬克。(2)制定專門法,使生物質能產業有法可依。如2001年頒布的《生物質條例。(3)明確發展重點、制定發展計劃、有序推進生物質產業發展。大力發展被的生物柴油、乙醇汽油,在《生物質條例》和2004年頒布的《可再生能源法》中都有對其進行財政支持的條款。
2.美國——完善生物質能政策法規的中堅力量
美國1999年8月美國了“關于開發和推進生物質產品和生物能源”的總統令,提出了到2010年生物質產品和生物能源增加3倍,2020年增加10倍,以及每年為農民和鄉村經濟新增200億美元的收入和減少1億噸碳排放量的宏大目標 。
2005年10月6日,美國農業部和能源部聯合宣布11個生物質能研發、示范項目獲得政府生物質能研發計劃1260萬美元的資助,加上來自私營伙伴的投入,總經費為1900萬美元,集中體現了美國生物質能研究的重點領域 。
3.巴西——政策推動生物質能發展實現能源平衡
巴西把立法作為推廣乙醇燃料的必要手段,通過法律形式保障乙醇燃料、汽車生產商及消費者的利益。1975年,巴西頒布法令并授權石油公司在汽油中按一定比例添加乙醇,1991年再次頒布法令,規定在全國加油站的汽油中添加20%~24%的乙醇。2006年巴西政府在歷史上首次實現能源平衡,即燃料的進出口相抵。
綜上所述,國外的生物質能政策法規主要有以下幾點:(1)制定中長期的生物質能發展計劃和發展目標。(2)對開發生物質能采取鼓勵和補貼制度,費用由全國均攤。(3)以科技創新不斷推動生物質能的發展。 轉貼于 三、我國生物質能政策法規發展的現狀及特點
1.我國生物質能政策法規發展的現狀
伴隨著生物質能產業的發展,中國政府也從多角度、多層次制定了包括生物質能在內的可再生能源發展政策。《中華人民共和國可再生能源法》和《中華人民共和國節約能源法》以及《可再生能源的中長期發展規劃》是其代表。
(1)明確了生物質能的法律定義。《可再生能源法》第二條第一款規定:本法所稱可再生能源,是指風能、太陽能、水能、生物質能、地熱能、海洋能等非化石能源。明確將生物質能納入法律規制范圍之內。并于第三款排除了用直接燃燒方式利用生物質能。(2)總體上列舉了支持包括生物質能在內的可再生能源發展政策。《節約能源法》第五十九條規定:國家鼓勵、支持在農村大力發展沼氣,推廣生物質能、太陽能和風能等可再生能源利用技術,按照科學規劃、有序開發的原則發展小型水力發電,推廣節能型的農村住宅和爐灶等,鼓勵利用非耕地種植能源植物,大力發展薪炭林等能源林。
(3)制定了生物質能的中長期發展規劃。2007年6月7日國務院常委會議審議并通過了《可再生能源的中長期發展規劃》,具體到生物質能方面,將根據我國經濟社會發展需要和生物質能利用技術狀況,重點發展生物質發電、沼氣、生物質固體成型燃料和生物液體燃料。
2.我國生物質能政策法規的特點
(1)既明確了生物質能在整個能源結構中的戰略地位,又規定了實現發展目標和建立市場的具體措施,易于將戰略地位落到實處。(2)規定政府為生物質能發展的組織者和推動著,明確其職責所在。(3)以農村和偏遠地區為生物質能發展的重要區域,凸顯出我國農業大國的特點,以及政府解決“三農”問題的決心。
四、我國生物質能政策法規建設的建議
我國政府制定了一系列的生物質能政策法規,但是由于立法時間過于緊迫,立法過程過于倉促,仍然存在相當多的問題需要我們解決,政策法規完善過程任重而道遠。
1.逐步完善生物質能政策法規,構建完備立法體系
盡管我國針對生物質能的發展已經出臺和了一系列有關法規和政策,從總體上只是框架性的政策法規。因此,當務之急應當是制定和完善諸如《可再生能源法實施細則》等相關配套性規定,并以此為基礎出臺生物質能專門立法,提高政府、企業和社會的生物質能法制意識,促進相關立法的有效實施。
2.積極發展生物質能NGO,實現以政府力量為主導,NGO相配合的雙層體制
我國生物質能政策法規對民間力量在生物質能發展過程中扮演的角色沒有清晰界定,這樣既難以全面調動民眾發展生物質能的積極性,同時也使現有的生物質能NGO的行為缺乏相應的理論依據。為此NGO組織要做到以下幾點:(1)明確自身定位,在充分發揮主觀能動性時遵從政府的指導建議,堅持政府的核心地位。(2)動員吸收高素質人才加入NGO組織,提高NGO的整體實力,使組織運行更加制度化規范化。(3)有效發揮NGO的宣傳、示范、指導作用,使政府在生物質能方面的政策法規迅速及時傳達到民眾中,并得到有效貫徹。
3.加大技術創新力度,降低生物質能產業化成本
我國生物質能技術創新實力較弱,當前先進的技術設備和高科技材料基本來自國外。加大技術創新力度是當務之急。為此我們要做到以下幾點:(1)政府要加快生物質能源技術研究,加大開發經費的投入,為自主研發生物質能先進提供更加廣闊的空間和資金支撐。(2)完善生物質能技術獨立研發自主創新的基本體制建立政府民間雙層生物質能源研究開發管理機構。(3)建立生物質能技術創新專項資金由政府和企業建立生物質能技術創新專項資金,提高從事科研工作的積極性。