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生物质能是人类用火以来,最早直接应用的能源。随着人类文明的发展,生物质能的应用研究开发几经波折,最终人们深刻认识到,石油、煤、天然气等化石能源的有限性,同时无节制地使用化石能源,大量增加CO2、粉尘、SO2等废弃物的排放,污染了环境,给人类赖以生存的星球,造成十分严重的后果。而使用大自然馈赠的生物质能源,几乎不产生污染,资源可再生而不会枯竭,同时起着保护和改善生态环境的重要作用,是理想的可再生能源之一。以下是的2016年生物质能行业现状分析:
生物质能的定义及其利弊
生物质能是蕴藏在生物质中的能量,是绿色植物通过叶绿素将太阳能转化为化学能而贮存在生物质内部的能量。它一直是人类赖以生存的重要能源,仅次于煤炭、石油和天然气而居于世界能源消费总量第4位,在整个能源系统中占有重要的地位。据预测,到21世纪中叶,采用新技术生产的各种生物质替代燃料将占全球总能耗的40%以上。生物质能通常包括:木材及森林工业废弃物、农业废弃物、水生植物、油料植物、城市和工业有机废弃物、动物粪便。
生物质能的优点:一是可再生性。二是低污染性。生物质的硫含量、氮含量低,生物质作为燃料时,燃烧过程中的硫化物和氮化物较少,由于它在生长时需要的二氧化碳相当于其燃烧时排放的二氧化碳量,因而对大气的二氧化碳净排放量近似于零;用新技术开发利用生物质能不仅有助于减轻温室效应,促进生态良性循环,而且可替代部分石油、煤炭等化石燃料,成为解决能源危机与环境问题的重要途径之一。三是广泛分布性。缺乏煤炭的地域可充分利用生物质能。四是具有燃烧容易,灰分低的特点]。
但由于技术和经济的原因以及可再生能源分布较为分散,能量密度、热值及热效率低等特点,目前其利用率尚不高,仅占全球能源消耗总量的22%。
2016年中国生物质能资源现状及潜力
生物质能资源,按原料的化学性质分,主要为糖类、淀粉和木质纤维素类。按原料来源分,则主要包括以下几类:①农业生产废弃物,主要为作物秸秆;②薪柴、枝桠柴和柴草;③农林加工废弃物,木屑、谷壳和果壳;④人畜粪便和生活有机垃圾等;⑤工业有机废弃物,有机废水和废渣等;⑥能源植物,包括所有可作为能源用途的农作物、林木和水生植物资源等]。我国拥有丰富的生物质能资源,据测算,我国理论生物质能资源50亿吨左右,是我国目前总能耗的4倍左右。
目前可供利用开发的资源主要为生物质废弃物,包括农作物秸秆、禽畜粪便、工业有机废弃物和城市固体有机垃圾、林业生物质、能源作物等。
我国幅员辽阔,人口众多,生物质分布十分广泛,约有80%的人口居住在农村;太阳能资源丰富,全国各地太阳能年辐射总量在335~835kJ/cm^2之间。因此,通过光合作用产生的生物质能储量大、分布广。但从全国范围来看,各省分布不平衡,1/2以上的生物质资源集中在四川、河南、山东、安徽、河北、江苏、湖南、湖北、浙江等9个省,广大的西北地区和其他省区相对较少。据统计,全国近几年秸秆年产量约6亿t,目前除少量生物质被用于农村家庭燃料或饲料外,绝大多数生物质被露天焚烧、填埋,或直接丢弃在田间地头进行生物降解。薪柴年产量(包括木材砍伐的废弃物)为2亿t左右,还有大量的人畜粪便及工业排放的有机废料、废渣。据环卫部门估计,2000年我国城市生活垃圾总量约1.5亿t。每年生物质资源总量折合成标准煤为2~4亿t。
2016年中国生物质能利用现状
目前,世界各国正逐步采用如下方法利用生物质能:一是热化学转换技术,获得木炭焦油和可燃气体等品位高的能源产品,该方法又按其热加工的方法不同,分为高温干馏、热解、生物质液化等方法;二是生物化学转换法,主要指生物质在微生物的发酵作用下,生成沼气、酒精等能源产品;三是利用油料植物所产生的生物油;四是直接燃烧技术,包括炉灶燃烧技术、锅炉燃烧技术、致密成型技术和垃圾焚烧技术等。
1、热解气化技术方面
自“六五”以来,我国开展了生物质气化技术的研究工作,并取得了一系列卓有成效的研究成果。我国已用或商品化的气化炉和气化系统有:中国科学院广州能源研究所的GSQ-1100大型装置,中国农机院的ND系列和HQ-280型,山东省能源研究所的XFL系列,在农村具有广泛的应用前景。秸秆气化集中供气系统解决了秸秆的有效利用问题,将秸秆转换为高品位能源,降低了成本,提高了农民的生活水平,目前全国已经建设推广了115个示范工程。
生物质发电在我国已经有40年的历史,其主要原料是稻壳和谷壳,且主要用于大米加工厂。由于发电规模小,经济效益差,发展缓慢,发电规模一直维持在60~200kW。近年来,随着大米加工业的集中与大型化,国家“九五”攻关项目“1MW生物质循环流化床气化发电系统”研制成功,该系统每日可处理谷壳40t,最大出力1000kW,与传统小型机组相比生产能力强,气化效率高、成本低。
2、接燃烧技术方面
1998年,我国已有1.85亿农户使用省柴节煤炉灶,热效率为25%。现热效率超过70%,达到国家环保总局指标要求的低排放多用炉已通过产品鉴定,即将投放市场。利用致密成型技术,使压制成型后的燃料容重可达1200kg/m^3,热值约16MJ/kg,含水率在12%以下,体积缩小为1/8~1/6。成型燃料热性能优于木材,与中质混煤相当,而且点火容易,便于运输和贮存,可作为生物质气化炉、高效燃烧炉和小型锅炉的燃料。我国的生物质致密成型技术开始于“七五”期间,现已达到工业化生产规模。目前,国内已开发完成的固化成型设备有两大类:棒状成型机和颗粒状成型机,其生产能力为120~300kg/h。南京市平亚取暖器材有限公司,从美国引进了一套生产能力为1.5t/h的颗粒成型燃料生产线,1999年开始正式生产,产品供应市场运行情况良好[7]。但是生物质压实技术所需压实成型设备,尤其是高压成型设备价格昂贵,增加了生物质能的成本,限制了生物质能的利用。
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