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生物质颗粒燃料在纺织印染厂的应用
发布时间: 2016-3-18
生物质颗粒燃料在纺织印染厂的应用
1 生物质能概述
1.1 什么是生物质能
生物质是指利用大气、水、土地等通过光合作用而形成的各种有机体,即一切有生命的可以生长的有机物质通称为生物质。它包括所有的动植物和微生物。
生物质能就是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式,即以生物质为载体的能量。它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用,可转化为常规的固态、液态和气态燃料,取之不尽、用之不竭,是一种可再生能源,同时也是唯一一种可再生的碳源。其特点是可再生性、低污染性、广泛分布性。
1.2 生物质能的特点
(1) 可再生性
生物质能属可再生资源,由于生物质能是通过植物的光合作用所以可以再生,它与风能、太阳能等同属可再生能源,资源丰富,可保证能源的永续利用。
(2) 低污染性
生物质的硫、氮含量低,燃烧过程中生成的SOX、NOX较少;生物质作为燃料时,由于它在生长时需要的二氧化碳相当于它排放的二氧化碳的量,因而对大气的二氧化碳净排放量近似于零,可有效地减轻温室效应。
(3) 广泛分布性
缺乏煤炭的地域,可充分利用生物质能。
(4) 物质燃料总量十分丰富
生物质能是世界第四大能源,仅次于煤炭、石油和天然气。根据生物学家估算,地球陆地每年生产1000-1250亿吨生物质,海洋年生产500亿吨生物质。生物质能源的年生产量远远超过全世界总能源需求量,相当于目前世界总能耗的l0倍。我国可开发为能源的生物质资源到2010年己达3亿吨。随着农林业的发展,特别是炭薪林的推广,生物质资源还将越来越多。
1.3 生物质能的利用
生物质能的利用途径:生物质能的利用主要有直接燃烧、热化学转换和生物化学转换等三种途径。
(1) 生物质的直接燃烧是当前我国生物质能利用的主要方式。其热效率很低,仅为l0%左右,因此改造这种低效的传统烧柴灶,推广效率可达20%-30%的节柴灶这种技术简单、易于推广、效益明显的节能措施,被国家列为农村新能源建设的重点任务之一。
(2) 生物质的热化学转换是指在一定的温度和条件下,使生物质汽化、炭化、热解和催化液化,以生产气态燃料、液态燃料。
生物质能木质压缩颗粒燃料也是生物质的热化学转换附一种产品。它是利用木屑、树枝,农作物秸杆,稻壳等植物废弃物,经粉碎混合。在高压下挤压升温烘干等工艺,最后制成颗粒状燃料。
(3) 生物质化学转换。生物质-沼气转换和生物质-乙醇转换等都是生物质化学转换的一种。沼气转化是有机物质在厌氧环境中,通过微生物发酵产生一种以甲烷为主要成分的可燃性混合气体即沼气,乙醇转换是利用糖质、淀粉和纤维素等原料经发酵制成乙醇。
1.4 生物质能源十二五发展规划及相关扶持政策
随着化石燃料的不断减少和节能减排的逐步深入,世界各国已然把发展新能源与可再生能源作为新一轮产业发展的重点,而生物质作为唯一可转化气、液、固三种形态燃料,并具有双向清洁作用的可再生资源得到世界多数国家的广泛关注。在各国可再生能源发展的政策推动下,生物质能发展利用很快,在能源中比例也迅速提高。
《生物质能源十二五发展规划》中提出,″ 十二五″ 期间生物质能源的发展目标是:到2015年底,生物质发电装机将达1300万千瓦,到2020年将达3000 万千瓦,在2010年底550万千瓦的基出上分别增长1.36倍和4.45倍。集中供气达到300万户,成型燃料年利用量达到2000万吨,生物燃料乙醇年利用量达到300万吨,生物柴油年利用量达到150万吨。专家预计,到2015年各类生物质利用量至少超过4000万吨标准煤。
″ 十二五″生物质能的发展目标是要通过合理布局生物质发电项目,推广应用生物质成型燃料,稳步发展非粮生物液体燃料,积极推进生物质气化工程。
″ 十二五″期间,中央财政直补47.5亿,为200个绿色能源示范县″加速″生物质能,再加上地方政府的配套,将大大刺激生物质能的发展。在国家对绿色能源示范县的整体规划中,中国生物质能技术今后发展重点是开发利用沼气、固体成型燃料和能源作物;4月27日,财政部、国家能源局和农业部三部委联合发布了《绿色能源示范县建设补助资金管理暂行办法》(以下简称《暂行办法》)。根据《暂行办法》,该补助资金由财政预算安排,将按照″政府引导、市场运作、县级统筹、绩效挂钩″的原则使用管理,中央财政对每个绿色能源县的补助资金规模原则上不超过2500万元。
相信在未来对新能源的开发中,生物燃料将逐渐凸显,生物燃料将有更大的舞台,在全球节能减排,走低碳经济道路的征途中,将发挥越来越重要的作用。
1.5 生物质颗粒燃料及其燃烧设备
(1) 生物质成型燃料简介:
生物质成型燃料是在生物质锅炉中直接燃烧的一种新型清洁燃料。它是将生物质进行加工、生产出的一种具有一定密度和热值要求的燃料。采用农林废弃物(如秸秆、木屑、甘蔗渣等)作为原材料,经过粉碎、烘干、混合、挤压等工艺流程,制成的成型(如颗粒状、棒状、块状等)燃料。
生物质成型燃料主要优点:
① 生物质颗粒燃料咎热量大,发热量在3900~4800千卡/kg左右。
② 燃料挥发份高,着火容易,燃烧特性好,燃烬率高;生物质颗粒燃料不含硫磷,不腐蚀锅炉,可延长锅炉的使用寿命。
③ 由于生物质颗粒燃料不含硫磷,燃烧时不产生二氧化硫和五氧化二磷,因而不会导致酸雨产生,不污染大气,不污染环境。
④ 生物质颗粒燃料清洁卫生,投料方便,减少工人的劳动强度,极大地改善了劳动环境,企业将减少用于劳动力方面的成本。
⑤ 生物质颗粒燃料燃烧后灰碴极少,极大地减少堆放煤碴的场地,降低出碴费用。
⑥ 生物质颗粒燃料燃烧后的灰烬是品位极高的优质有机钾肥,可回收创利。
⑦ C02的零 排放,生物质燃烧排放的C02与其在生长过程中吸收的C02相同,且替代了化石能源,减少了净排放,根据《京都议定书》机制,生物质燃料C02为生态″0″ 排放。
(2) 生物质成型燃料的环保特性:
成型燃料中的硫分为0.1%,灰分为6%左右,烟气中的烟尘、S02,N02、C02的排放均很低。
① 烟尘排放浓度:烟尘排放优于煤和重油,差于轻油及天然气。主要由于以下二个原因,一是燃料挥发份高,着火容易,燃烧特性好,燃烬率高;二是含灰分低,松木锯末固体成型燃料灰分仅为3.99%左右。
② 烟气中的S02的排放量远低于燃煤、燃重油锅炉的排放标准,主要由于生物质成型燃料含硫量极低,仅为燃料油的l/20左右,不用采取任何脱硫脱硝措施即可达到环保要求。
③ N02排放浓度亦低于燃煤、燃重油锅炉的排放标准,主要由于燃料挥发份高,着火容易,炉膛温度远低于燃煤、燃重油锅炉,而热力NOX的生成量与温度成指示关系,炉膛温度愈低,NOX的生成量也愈低:
④ C02的排放量也优于煤、重油、轻油和天然气。由于生物质成型燃料的可燃质主要是挥发份,而固定炭含量低,因此C02的排放量相应也较低。特别是C02排放,生物质燃料C02为生态″0″排放。
(3) 生物质成型燃料的经济特性:
生物质成型燃料锅炉的运行成本稍高于燃煤锅炉,大大低于油和天然气,在经济上具有较强的竞争性。经济比较为:轻柴油>重油>天然气>成型燃料>煤。
各种燃料的燃料成本比较表
燃料名称
热值
(大卡)
单价 (元)
1000大卡热量的燃料
费(元)
锅炉效率 (%) 1000大卡有效热量的燃料费 燃料成本比
值(以煤为基准)
煤/千克 5000 0.90 0.18 70 0.257 1
水煤浆/千克 4800 0.95 0.198 82 0.24l 0.937
重油/千克 10000 4.60 0.46 83 0.554 2.1 56
轻柴油/千克 10000 8.50 0.85 86 0.988 3.844
天然气/立方米 8400 3.90 0.464 88 0.527 2.051
生物质成型燃料/千克
4000 0.9 0.225 80 0.281 1.093
5000 1.25 0.25 80 O.313 1.218
(4) 生物质能颗粒燃料产品的生产与加工
生物质能颗粒固体成型燃料系统工艺流程主要由于燥、粉碎(除尘)、气流输送、收集、原料混合搅拌、螺旋输送、颗粒成型、切断、冷却、包装、入库等工序组成。
(5) 生物质颗粒燃料自动高效燃烧设备:

2 生物质颗粒燃料利用情况的调研
2.1 生物质颗粒燃料生产基地
目前上海已落实了十几个生产基地,年产量20万吨,分布在安吉、滁州、广德、德州等地。我们考察了安吉洁源生物质能源厂,厂房面积约6000平米,有三台制粒机,每台制粒机装机功率为55KW,每台每小时产量为900KG,年生产能力为一万吨,原料为木屑和竹屑,其原判价格为每吨400元,人工费每吨45元,电费每吨45元,维修费每吨25元,包装袋费每吨5元,运费每吨95-100元,扣除水份损耗,制成率为0.92-0.95,售价为940元/吨;技术指标为热值4200KC/KG(低位发热量),灰份为5%,水份为8.12%。
2.2 运行中的生物质颗粒燃料的蒸汽锅炉和导热油锅炉调研
据我们了解,在江浙沪有十八个厂的蒸汽锅炉和导热油锅炉采用生物质颗粒燃料,嘉定上味食品厂4吨/时蒸汽锅炉;淞江新桥400万KC/H导热油锅炉;浙江海宁橡塑厂240万KC/H导热油锅炉;浙江安吉棉织印染厂6吨/时蒸汽锅炉;浙江东阳食品厂6吨/时蒸汽锅炉;此外浙江慈溪也有许多厂锅炉采用生物质颗粒燃料。我们考察了上海嘉定上味食品厂4吨/时蒸汽锅炉和正在施工的海宁橡塑厂240 万KC/H导热油锅炉。
嘉定上味食品厂是由苏州迪森生物能源有限公司采用合同能源管理办法安装的240吨/时蒸汽锅炉,合同价280元/吨蒸汽,总投资135万元,生物质颗粒燃料的价格为l000元/吨,一公斤4000KC生物质颗粒燃料可生产五吨蒸汽,折每吨蒸汽燃料价为200元,加上人工管理等费用,每吨蒸汽成本约为230元。
苏州迪森生物能源锅炉自动化程度很高,不需司炉工,全自动上料,只需一个监控人员,生物质颗粒燃料运至现场只要倒入埋于地面的料仓,可全自动地进入50吨的储料仓中,并根据需要量自动送入锅炉炉前的进料斗;锅炉的消烟除尘采用布袋滤尘,除尘效率很高,经测试林格曼排烟浓度达到国家排放标准。现场指示炉膛温度为750度现场指示锅炉热效率为75%,整个厂区非常清洁。
正在施工的海宁橡塑厂240万KC/H导热油锅炉,是由苏州启润机电设备工程有限公司安装的,设备是山东圣威导热油锅炉厂的,设备价68万元,企业总投资80万元。锅炉自动化程度很高,不需司炉工,全自动上料,只需一个监控人员,锅炉的消烟除尘采用布袋滤尘,整个厂区非常清洁,目前主要设备已安装就绪,正在点火烘炉。
3 小结
  上海生物质能颗粒加工厂较少,需从外地运进,加之由于西气东输及东海架油气田的开发,天然气有余,市政府鼓励用气,所以要求燃煤锅炉改烧气,但对上海印染厂来说成本太高,以致无法生存,所以生物质能和太阳能是目前上海印染企业节能减排唯一可取代煤的可再生能源,燃用生物质颗粒燃料的蒸汽锅炉和导热油锅炉是目前改造印染企业燃煤锅炉的最佳选择。由于:
(1) 生物质能和太阳能资源十分丰富;
(2) 生物质能和太阳能资源利用技术已成熟,技术上可行;
(3) 经济上也可接受;
(4) 环保效益显著;
(5) 社会效益从两方面看,一是延长农林作物生产链,获取更大的效益,二是可以提供更多的就业岗位。
存在问题及建议:
(1) 目前制粒成本还较高
  制粒原料目前用的较多的是木屑,竹屑等,他们都是造纸和加工木屑扳的宝贵材料,若将他们加工制造成活性炭将会有更高的附加价值。目前真正用于林业生物质资源的薪炭林、在森林抚育和采伐作业中的零散木材、残留的树枝、树叶和木屑和农业生物质能资源中的废弃物,如农作物收获时残留在农田内的农作物秸秆(玉米秸、高粱秸、麦秸、稻草、豆秸和棉秆等),以及农业生产过程中剩余的稻壳等。目前制粒成本还较高,降低整个制粒生产过程的成本,是生物质颗粒燃料推广应用的关键。木质颗粒生产成本降低以后,颗粒成品的当量价格与煤相当,可望从根本上取代燃煤。这样在不久的将来,国产的生物质能源颗粒产品就有望进入我们的日常生活了。
(2) 对生物质能颗粒认识不够深
  大多数人对生物质能颗粒具有高能、环保、使用方便的特性认识不够,甚至许多用能单位根本就不知道有生物质能颗粒产品,更谈不上认识和应用。因此要加大生物质能源利用的宣传力度,充分认识发展生物质能源具有良好的生态效益和社会效益。发展生物质能源,不仅可以保护环境.缓和气候变化,还能促进农业的可持续发展;延长农业产品生产链和产业价值,并增加就业工作岗位。
(3) 国家制定相应的配套政策尚不完善,激励机制也不够合理
  国家应通过制定能源税、环境保护税等政策来促进生物质能源的发展,使环保意识及可持续发展意识深入人心。
  综上所述,降低整个制粒生产过程的成本,加大生物质能源利用的宣传力度,提高利用生物质能源具有良好的生态效益和社会效益的认识,国家制定相应的配套政策和激励机制,是生物质颗粒燃料推广应用的关键。