生物質(zhì)顆粒燃料

1、 生物質(zhì)顆粒燃料 生物質(zhì)燃料由秸稈、稻草、稻殼、花生殼、玉米芯、油茶殼、棉籽殼等以及“三剩物”經(jīng)過加工產(chǎn)生的塊狀環(huán)保新能源。生物質(zhì)顆粒的直徑一般為610毫米。根據(jù)瑞典的以及歐盟的生物質(zhì)顆粒分類標(biāo)準(zhǔn)，若以其中間分類值為例，則可以將生物質(zhì)顆粒大致上描述為以下特性：生物質(zhì)顆粒的直徑一般為68毫米，長(zhǎng)度為其直徑的45倍，破碎率小于1.5%2.0%，干基含水量小于10%15%，灰分含量小于1.5%，硫含量和氯含量均小于0.07%，氮含量小于0.5%。若使用添加劑，則應(yīng)為農(nóng)林產(chǎn)物，并且應(yīng)標(biāo)明使用的種類和數(shù)量。歐盟標(biāo)準(zhǔn)對(duì)生物質(zhì)顆粒的熱值沒有提出具體的數(shù)值，但要求銷售商應(yīng)予以標(biāo)注。 生物質(zhì)顆粒燃料多為稻殼、花

2、生殼、油茶殼、棉籽殼，直徑68毫米，長(zhǎng)度直徑的45倍寬 度0.5cm 目錄 1基本特性 2背景資料 3優(yōu)勢(shì) 4推廣問題 5問題解決 6技術(shù)參數(shù) 一、生物質(zhì)顆粒燃料基本特性 根據(jù)瑞典的以及歐盟的生物質(zhì)顆粒分類標(biāo)準(zhǔn)，若以其中間分類值為例，則可以將生物質(zhì)顆粒大致上描述為以下特性：生物質(zhì)顆粒的直徑一般為610毫米，長(zhǎng)度為其直徑的45倍，破碎率小于1.5%2.0%，干基含水量小于15%，灰分含量小于2%，硫含量和氯含量均小于0.07%，氮含量小于0.5%。若使用添加劑，則應(yīng)為農(nóng)林產(chǎn)物，并且應(yīng)標(biāo)明使用的種類和數(shù)量。歐盟標(biāo)準(zhǔn)對(duì)生物質(zhì)顆粒的熱值沒有提出具體的數(shù)值，但要求銷售商應(yīng)予以標(biāo)注。瑞典標(biāo)準(zhǔn)要求生物質(zhì)顆粒

3、的熱值一般應(yīng)在16.9 兆焦上。 二、生物質(zhì)顆粒燃料背景資料 生物能源技術(shù)的研究與開發(fā)已成為世界重大熱門課題之一，受到世界各國(guó)政府與科學(xué)家的關(guān)注。許多國(guó)家都制定了相應(yīng)開發(fā)研究計(jì)劃，如日本的陽光計(jì)劃、印度的綠色能源工程、美國(guó)的能 源農(nóng)場(chǎng)等，其中生物能源的開發(fā)利用占有相當(dāng)大的份額。國(guó)外很多生物能源技術(shù)和裝置已經(jīng)達(dá)到商業(yè)化應(yīng)用程度，同其他生物質(zhì)能源技術(shù)相比較，生物質(zhì)顆粒燃料技術(shù)更容易實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)和使用。使用生物能源顆粒的方便程度可與燃?xì)?、燃油等能源媲美。以美?guó)、瑞典和奧地利等國(guó)為例，生物能源的應(yīng)用規(guī)模，分別占該國(guó)一次性能源消耗量的4%、16%和10%；在美國(guó)，生物能源發(fā)電的總裝機(jī)容量已超過1MW，

4、單機(jī)容量達(dá)1025MW；在歐美，針對(duì)一般居民家用的生物質(zhì)顆粒燃料及配套的高效清潔燃燒取暖爐灶已非常普及。 中國(guó)也十分重視生物能源的開發(fā)和利用。20世紀(jì)80年代以來，中國(guó)政府一直將生物質(zhì)能源利用技術(shù)的研究與應(yīng)用列為重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目，開展了生物質(zhì)能利用新技術(shù)的研究和開發(fā)，使生物質(zhì)能技術(shù)有了進(jìn)一步提高。但中國(guó)生物質(zhì)能的利用研究主要集中在大中型畜禽場(chǎng)沼氣工程技術(shù)、秸稈氣化集中供氣技術(shù)和垃圾填埋發(fā)電技術(shù)等項(xiàng)目1，對(duì)于生物質(zhì)能顆粒燃料產(chǎn)品的生產(chǎn)加工與直接燃燒利用的研究還剛剛起步。 國(guó)內(nèi)部分高校和科研機(jī)構(gòu)開展了生物質(zhì)顆粒成型技術(shù)的研究，取得了一定成績(jī)。但是，生物質(zhì)能源顆粒產(chǎn)品在中國(guó)推廣應(yīng)用還很少，為了使中國(guó)

5、生物質(zhì)能源顆粒盡快產(chǎn)業(yè)化和商業(yè)化，我們對(duì)其推廣應(yīng)用中存在的問題進(jìn)行了分析，并探討了解決的對(duì)策 與方法。 三、生物質(zhì)顆粒燃料優(yōu)勢(shì) 1.生物質(zhì)顆粒燃料發(fā)熱量大，發(fā)熱量在39004800千卡/kg左右，經(jīng)炭化后的發(fā)熱量高達(dá)70008000千卡/kg。 2.生物質(zhì)顆粒燃料純度高，不含其他不產(chǎn)生熱量的雜物，其含炭量7585%，灰份36%，含水量13%，絕對(duì)不含煤矸石，石頭等不發(fā)熱反而耗熱的雜質(zhì)，將直接為企業(yè)降低成本。 3.生物質(zhì)顆粒燃料不含硫磷，不腐蝕鍋爐，可延長(zhǎng)鍋爐的使用壽命，企業(yè)將受益匪淺。 4.由于生物質(zhì)顆粒燃料不含硫磷，燃燒時(shí)不產(chǎn)生二氧化硫和五氧化二磷，因而不會(huì)導(dǎo)致酸雨產(chǎn)生，不污染大氣，不污染環(huán)

6、境。 5.生物質(zhì)顆粒燃料清潔衛(wèi)生，投料方便，減少工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，極大地改善了勞動(dòng)環(huán)境，企業(yè)將減少用于勞動(dòng)力方面的成本。 6.生物質(zhì)顆粒燃料燃燒后灰碴極少，極大地減少堆放煤碴的場(chǎng)地，降低出碴費(fèi)用。 7.生物質(zhì)顆粒燃料燃燒后的灰燼是品位極高的優(yōu)質(zhì)有機(jī)鉀肥，可回收創(chuàng)利。 8.生物質(zhì)顆粒燃料是大自然恩賜于我們的可再生的能源，它 是響應(yīng)中央號(hào)召，創(chuàng)造節(jié)約性社會(huì)。 生物質(zhì)顆粒作為一種新型的顆粒燃料以其特有的優(yōu)勢(shì)贏得了廣泛的認(rèn)可；與傳統(tǒng)的燃料相比，不僅具有經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)也具有環(huán)保效益，完全符合了可持續(xù)發(fā)展的要求。 首先，由于形狀為顆粒，壓縮了體積，節(jié)省了儲(chǔ)存空間，也便于運(yùn)輸，減少了運(yùn)輸成本。 其次，燃燒效益高，易

7、于燃盡，殘留的碳量少。與煤相比，揮發(fā)份含量高燃點(diǎn)低，易點(diǎn)燃；密度提高，能量密度大，燃燒持續(xù)時(shí)間大幅增加，可以直接在燃煤鍋爐上應(yīng)用。 除此之外，生物質(zhì)顆粒燃燒時(shí)有害氣體成分含量極低，排放的有害氣體少，具有環(huán)保效益。而且燃燒后的灰還可以作為鉀肥直接使用，節(jié)省了開支。 四、生物質(zhì)顆粒燃料推廣問題 1.傳統(tǒng)技術(shù)制粒成本高 中國(guó)采用的制粒方法均為傳統(tǒng)生產(chǎn)方法，木質(zhì)顆粒的制粒原理見圖1，它與現(xiàn)有的飼料制粒方式相同，即原料從環(huán)模內(nèi)部加入，經(jīng)由壓輥碾壓擠出環(huán)模而成粒狀。其工藝流程見圖2，包括原料烘干、壓制、冷卻、包裝等。 該工藝流程需要消耗大量能量，首先在顆粒壓制成型過程中，壓強(qiáng)達(dá)到50100MPa，原料在高

8、壓下發(fā)生變形、升溫，溫度可達(dá)100120，電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)需要消耗大量的電能；第二，原料的濕度要求在12%左右，濕度太高和太低都不能很好成粒，為了達(dá)到這個(gè)濕度，很多原料要烘干以后才能用于制粒；第三，壓制出來的熱顆粒（顆粒溫度可達(dá)95110）要冷卻才能進(jìn)行包裝。后2項(xiàng)工藝消耗的能量在制粒全過程中占25%35%，加之成型過程中對(duì)機(jī)器的磨損比較大，所以傳統(tǒng)顆粒成型機(jī)的產(chǎn)品制造成本較高。 2.對(duì)生物質(zhì)能顆粒認(rèn)識(shí)不夠深 大多數(shù)人對(duì)生物質(zhì)能顆粒具有高能、環(huán)保、使用方便的特性認(rèn)識(shí)不夠，甚至許多用能單位根本就不知道有生物質(zhì)能顆粒產(chǎn)品，更談不上認(rèn)識(shí)和應(yīng)用。 3.服務(wù)配套措施跟不上 生物質(zhì)能顆粒產(chǎn)品生產(chǎn)出來后，運(yùn)輸、

9、貯藏、供應(yīng)等服務(wù)措施跟不上，用戶使用不方便。 五、生物質(zhì)顆粒燃料問題解決 1.引進(jìn)ETS制粒新技術(shù)、降低制粒成本 ETS(EcoTre System）是意大利研制開發(fā)的新型木質(zhì)顆粒制粒生產(chǎn)系統(tǒng)，原理見圖3。它對(duì)原料的濕度適應(yīng)性強(qiáng)，濕度為10%35%時(shí)就可以成粒，所以大部分原料不需要干燥即可直接用于制粒；成粒以后的升溫只有1015，壓制出來的顆粒溫度一般只有5560，無須冷卻即可直接進(jìn)行包裝，通?？梢匀サ舾稍锖屠鋮s2道工序，如圖4所示。這種制粒方法能耗很低（比傳統(tǒng)的工藝方法減少60%70%的能量消耗），而且機(jī)器磨損也大大減小，總成本降低很多。對(duì)于不同的原料，ETS系統(tǒng)在整個(gè)生產(chǎn)制粒過程的單位能量

10、消耗為2560kWh/t、生產(chǎn)成本為68128美元/t，而傳統(tǒng)工藝的單位能耗為80180kWh/t，可見，ETS生產(chǎn)效率顯著提高。 據(jù)調(diào)查，中國(guó)農(nóng)村自制土灶的熱效率最高為20%25%，即使經(jīng)過改造，節(jié)柴灶的熱效率也僅為38%40%。經(jīng)測(cè)算，ETS制粒過程僅消耗其本身所含能量的1%左右，生物質(zhì)能顆粒燃燒器(包括爐、灶等）的熱效率為87%89%，因此按保守的估計(jì)，使用專用燃燒器燃用生物質(zhì)顆粒產(chǎn)品可提高熱效率47%左右。 木質(zhì)顆粒在美國(guó)市場(chǎng)的小包裝零售價(jià)格為170美元/t，大包裝價(jià)格約為135美元/t；在瑞典的交貨價(jià)格為150美元/t；散裝的木質(zhì)顆粒在阿姆斯特丹的離岸價(jià)為80美元/t。如果中國(guó)引進(jìn)E

11、TS技術(shù)生產(chǎn)木質(zhì)顆粒，產(chǎn)品的生產(chǎn)成本比國(guó)外要低很多。經(jīng)測(cè) 算，批量生產(chǎn)成本為240元/t左右，零售價(jià)格為320元人民幣/t（39美元/t），這樣的價(jià)格在國(guó)際市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力是毋庸置疑的，在國(guó)內(nèi)可與煤炭?jī)r(jià)格相抗衡。因此，在中國(guó)引進(jìn)EST制粒技術(shù)是經(jīng)濟(jì)的、可行的。 2.加強(qiáng)生物質(zhì)能源利用的宣傳力度 發(fā)展生物質(zhì)能源具有良好的生態(tài)效益和社會(huì)效益。法國(guó)政府認(rèn)為，發(fā)展生物質(zhì)能源，不僅可以保護(hù)環(huán)境，緩和氣候變化，還能促進(jìn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展；使用生物質(zhì)能源替代石油、煤炭等傳統(tǒng)能源，每年可減少原油進(jìn)口量1,100萬t，相當(dāng)于省下了25億到30億歐元，減排CO2 1,600萬t。 美國(guó)的實(shí)踐表明，生物質(zhì)能源發(fā)電的勞動(dòng)

12、密集程度比傳統(tǒng)發(fā)電方式高。將于2005年實(shí)施的法國(guó)生物質(zhì)能源發(fā)展規(guī)劃，可為法國(guó)全境創(chuàng)造和提供3萬個(gè)就業(yè)崗位。中國(guó)勞動(dòng)力成本低，發(fā)展生物質(zhì)能源比發(fā)達(dá)國(guó)家更具競(jìng)爭(zhēng)力，將為成千上萬的人創(chuàng)造就業(yè)機(jī)會(huì)。有數(shù)據(jù)表明，中國(guó)每100億元人民幣產(chǎn)值的生物質(zhì)能源工業(yè)可提供100多萬個(gè)就業(yè)崗位。中國(guó)現(xiàn)有森林年均凈耗量34,395萬m3，其中薪材占29.8%，為10250萬m3 ；，如果將這些薪材制成木質(zhì)顆粒用來發(fā)電（發(fā)電效率按30%計(jì)），每年可發(fā)電1,230億kWh，每年可創(chuàng)產(chǎn)值369億元，增加369萬個(gè)工作崗位。 3.國(guó)家制定相應(yīng)的配套政策 生物質(zhì)燃料的推廣必須要國(guó)家的支持，國(guó)家應(yīng)通過制定能源稅、環(huán)境保護(hù)稅等政策來促進(jìn)生物質(zhì)能源的發(fā)展，使環(huán)保意識(shí)及可持續(xù)發(fā)展意識(shí)深入人心。 六、生物質(zhì)顆粒燃料技術(shù)參數(shù) 1、（以1000kg/h蒸汽鍋爐即每小時(shí)可以把1000kg的水變成蒸汽的鍋爐為例） 選用鍋爐設(shè)備 需燃料數(shù)量 熱源單價(jià) 運(yùn)行成本 燃油（輕柴油）鍋爐 66kg 6.3元/kg 415.8元 燃油（重油）鍋爐 70kg 4.5元/kg 315元 天然氣鍋爐 75Nm3 3.5/Nm3 263元 電鍋爐 720kw 1.2/kwh 864元 生物質(zhì)顆粒燃料鍋爐 200kg 1.2元/kg 240元 2、（以每小時(shí)把1000kg的水從20加熱到60的熱