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1、生物质能源城市供热应用工程综合论证Economy-Circulates 青岛太阳能应用研究设计院目 录1，当前世界能源现状及生物质能源介绍2，当前对生物质能源利用研究方向及成果3，拟立项的生物质能源城市供热应用工程4，生物质成型燃料对温室气体的减排作用5，生物质成型燃料对生态环境的保护作用6，生物质能源城市供热应用工程的科研任务及专利申请7，生物质能源城市供热应用工程完成的环保检测及批准证书8，生物质能源城市供热应用工程及原料市场分析9，生物质能源城市供热应用工程规模方案10、生物质成型燃料的社会效益11、生物质成型燃料经济效益分析及投资回报率12、35MW高温热水生物质成型燃料气化燃烧锅炉1
2、3、结束语1、当前世界能源现状及生物质能源介绍早在1984年欧共体的专家们就估计过,全球近30年来消耗的能源等于这以前整个历史时期所消耗的能源总量,石油和天然气的消耗速度比它们自然形成的速度要快大约100万倍，而全球矿质燃料所释放的碳总量每年达60亿吨。生物质能源的开发利用早已引起世界各国政府和科学家的关注。有许多国家都制定了相应的开发研究计划，在日本的阳光计划、印度的绿色能源工程、美国的能源能场和巴西的酒精能源计划等发展计划。其他诸如丹麦、荷兰、德国、法国、加拿大、芬兰等国，多年来一直在进行各自的研究与开发，并形成了各具特色的生物质能源研究与开发体系，拥有各自的技术优势。生物质是植物通过光和
3、作用生成的有机物，它的能量来源于太阳能。生物质能是太阳能的一种。生物质是太阳能最主要的吸收器和储存器。生物能一直与太阳能、风能以及潮汐能一起作为新能源的代表，现在受关注的程度却直线上升，有些“脱颖而出“的味道。科学家们提供的资料表明，全球每年有光合作用产生的生物质为1440亿到11800亿吨。理论上，在自然光照条件下，太阳光能转化率为18.7%到28%，而目前最好的光电池的能量转换效率只有10%到18%，挖掘的潜力非常大。而对于风能和太阳能，都还存在技术瓶颈以及成本太高等问题，普及推广相当不易。 生物质能源在2003年被世界列为第四大能源2004年又被列为第三大能源排在石油前，在欧洲被认为仅次
4、于核能的第二大能源。因为生物质能源可从大田里种出来，使用又非常环保，所以发达国家都非常重视生物质能源的研究、开发和应用，德国在2050年前，发电除了利用核能，所有的发电全部利用生物质能源发电。2、当前对生物质能源利用研究方向及成果 当前对生物质能源利用的研究主要有1、秸杆发电技术。2、生物质能源汽化技术。3、生物质能源转化为酒精、生物柴油等技术。4、生物质成型燃料直燃技术等。 生物质成型燃料直燃技术的推广随着北京春来锅炉公司的生物质成型燃料气化燃烧锅炉的研制成功得到了迅速的发展。其利用研究方向转向了城市供热，工业生产等领域。 目前利用生物质成型燃料直燃技术实现城市供热，工业生产在北京、青岛、济
5、南、沈阳等地陆续展开。3、拟立项的生物质能源城市供热应用工程 拟立项的生物质能源城市供热工程对生物质能源的利用方法为生物质成型燃料直燃技术。生物质成型燃料，是利用农林产品加工的废弃物，（如木屑、秸杆、麻杆、花生壳等）经过高温固化，压缩成型的燃料。 植物质原料中含有纤维素、半纤维素、木素、树脂和蜡等物质。一般在阔叶木、针叶木中，木素含量为27%32%（绝干原料）、禾草类中含量为14%25%。现在知道木质素是具有芳香族特性的结构，单体为苯基丙烷的立体结构高分子化合物，不同种类的植物质都含有木质素，而其组成、结构不完全一样。在高温下木质素主要部分不溶于有机溶剂，它属于非晶体，没有熔点但有软化点，当温
6、度为70110度时软化具有黏性。当温度达到200300度时成溶融状，黏性高，此时加以一定的压力使植物质各部分黏性在模具内成型。对植物质原料加热软化，也利于减少成型的挤压力。燃料可按用户要求，使用不同规格的模具，制成各种规格尺寸的成型燃料品。生物质成型燃料具有点火容易、燃烧性能好、热值高、燃料密度高、无污染、价格低廉等优点。 生物质能源城市供热工程以及生物质能源的开发应政府立项，引导企业实现市场化、商品化进程。4、生物质成型燃料对温室气体的减排作用矿物燃料是把原为固定的碳通过燃烧使其流动化，并以CO2形式累计于空间环境，造成温室效应。生物质中的碳来自空气中流动的CO2，如果这两个整个速度有合适的
7、匹配，CO2甚至可以达到平衡，生物质能循环就能实现CO2零排放，从根本上解决矿物能源消耗带来的温室效应问题。以前，人们把烟尘、SO2、Nox等的排放作为重点，而很少考虑CO2的温室效应对环境的影响。随着全球环境问题的日益严重，1992年在里约热内卢超开了“地球首脑”会议，开始致力于减缓气候变化和削减CO2排放的研究。目前，运输燃料和燃煤电厂是造成CO2排放的主要因素，随着电力需求和交通运输的不断增长，其排放量也将不断增加。在没有切实可行的办法控制化石燃料使用过程中产生CO2的情况下，减少化石燃料的使用是唯一的办法。在这种背景下，发达国家主要关心的是生物质能对减少CO2排放上的作用，加上发展速生
8、能源作物有利于改善生态环境，不会遗留有害物质或改变自然界的生态平衡，对今后人类社会的可持续发展有重要意义，所以国际上先进国家大都把生物质能利用技术作为一种重要的能源技术来发展，想瑞典等欧洲国家把生物质能作为代替核能的首要选择，对生物质能利用技术的眼球和开发越来越重视。生物质利用在减少CO2排放方面可以通过生命周期法进行定期分析。生物质的生命周期主要包括：植物种植、生长、收获、废气物的收集、运输、预处理、回收利用（包括各种生物质转换技术），最终到处理。由于生物质能量密度低，因此，收集、运输过程的能耗比化石燃料大，在整个利用过程中占有较大比重，不能忽视，这样，生物质整个生命周期过程对环境的影响来自
9、收集、运输和预处理中化石燃料利用造成的环境污染及CO2排放，以及各种生物质转换技术本身所致的二次污染，包括废水和废气等。为了给出一个直观的概念，我们比较了几种生物质利用技术和化石燃料利用过程的CO2排放量，为了计算上的，忽略煤炭、石油开采、运输及预处理过程的能耗，而考虑生物质的运输、粉碎和干燥能耗。这种处理相当于将生物质作为集中的能源来研究，类似于煤矿和油田等。生物质运输、预处理过程的能源来自化石燃料，这样过程的能耗大小是决定生物质总体利用过程中CO2排放比化石燃料小90%左右，从而证明生物质代替化石燃料是减少CO2排放的有效措施之一，而气化技术和直燃技术是利用生物质的重要途径。另外，系统效率
10、越高，相应地减少量越大，所以开发大型、高效率的生物质利用系统是今后的发展方向。5、生物质能源对生态环境的保护作用 以生物质资源代替化石燃料，一方面减少了化石燃料的供应量，另一方面减少CO2、SO2、Nox等污染排放，改善环境质量。例如，每利用1万吨秸杆代替煤炭，将减少二氧化碳排放1.4万吨，二氧化硫排放40t，烟尘排放100t。消化利用秸杆，已经成为改善环境的迫切需求。秸杆气化技术将于秸杆还田、饲料应用和其他技术一起，为保护农村生态环境贡献力量。随着农村经济的发展和农民收入的增加，农村生活用能中商品能源的比例正以较快的速度增加。在较为接近商品能源产区的农村地区或富裕的农村地区，商品能源（煤、液
11、化气、电）已成为其主要的炊事和生活用能，以传统方式燃烧的秸杆首先被替代。许多地区废弃秸杆量以占总秸杆量的60%以上，既危害环境，又浪费能源。农村大量焚烧秸杆的现象已延续多年，律禁不止，造成了严重的大气污染。特别是这种污染在收获季节集中排放，使得短时间内大气质量严重恶化，已经多次航空机场关闭和高速公路追尾撞车的事故，成为各级政府关切的一个严重社会问题。随着今后我国农村现代化水平的提高，这种浪费和污染的情况将越来越严重。所以利用高效率的生物质转换技术，将废弃的生物质资源转换为高品位的固体燃料和可燃气，不仅可以提高农业产出，增加农民收入，减轻农民劳动强度，又可减少污染、促进生态的良性循环。6、生物质
12、能源城市供热应用工程的科研任务及专利申请生物质成型燃料的加工技术已基本成熟，特别是螺旋挤压单根棒加工技术和冷挤颗粒成型已非常成熟。目前加工的成型燃料多用于再加工人造木碳棒。大型成型加工机械在网上以见报道。从加工技术上分析没有任何难点生物质成型燃料的使用端主要为生物质成型燃料专用锅炉。生物质成型燃料专用锅炉当前国内最好的环保型专用锅炉是北京春来环保设备有限公司生产的“春来”牌锅炉。其性能为从0.06MW到35MW(50t)锅炉均可使用任何生物质成型燃料，烟气排放指标均达到环保要求。同时完成了产品的专利申请。7、生物质能源城市应用工程尚需完成的环保检测及批准证书 北京春来环保设备有限公司生产的“春
13、来”牌锅炉CWRG0.06型进行的生物质成型燃料燃烧排放已通过青岛市环保局环保检测。并获得检测报告。CWRG0.7、CWRG1.4型进行的生物质成型燃料燃烧排放已通过国家环保检测中心和北京市环保局环保排放检测。并获得检测报告及环保认证书。8、生物质能源城市供热应用工程及原料产品市场分析城市冬季取暖供热面积500万平方米。每平方米约需25公斤生物质成型燃料左右。每年冬天约需生物质成型燃料12万吨左右。据初步调查我们国家的农业县每年每县约产出15-30万吨秸杆。暂时能满足产品需求市场。当生物质成型燃料完全被市场接受时，市场需求将消耗大量生物质成型燃料。原料出现短缺问题，此种情况的对应措施是利用山地
14、、荒地建立大规模速生麻生产基地，大规模的生产原料。9、生物质能源城市供热应用工程规模方案生物质成型燃料锅炉城市的应用工程主要方向在集中供热区域利用，可以解决工厂，学校，医院，机关，军队，宾馆，商业网点以及居民小区的冬季供暖和生活热水。在工业区推广生物质气化燃烧蒸汽锅炉，应用与工业生产中。主要领域有；服装厂，食品加工行业，电子行业，建材行业等。10、生物质成型燃料的社会效益1、节约能源12万吨生物质成型燃料每年可节约燃煤10万吨，燃油5万吨，天然气8万立方。可节约人民币8000万元左右2、减少温室气体的排放12万吨生物质成型燃料每年可将减少二氧化碳排放16.8万吨，二氧化硫排放480t，烟尘排放
15、1200t。3，循环经济由于生物质成型燃料是利用工业废料（木材加工业）和农业废料加工尔成，其燃烧后的灰渣又是优质钾肥。消耗12万吨生物质成型燃料可产出6000吨优质钾肥。11、生物质成型燃料经济效益分析及投资回报率 当前生物质能源城市供热工程因石油价格，天然气上扬及我们研制的专用锅炉热效率高，投资回报率非常高。燃油锅炉每生产一吨热水成本约28-30元，天然气锅炉每生产一吨热水成本约20-24元，生物质成型燃料专用锅炉每生产一吨热水成本约68元。12、35MW高温热水生物质成型燃料气化燃烧锅炉一、 锅炉简介生物质成型燃料气化燃烧高温热水锅炉是北京春来新型环保锅炉公司与北京工业锅炉集团共同开发研制的生物质成型燃料的专用锅炉，该锅炉采用军事上燃烧处理日本毒气弹技术和航天高温热管技术。打破了常规传统的结构设计方式，将分室加涡流旋风气化燃烧和真空热管换热等新技术融入到锅炉的设计当中，达到了自行消烟、除尘和脱焦油的效果，锅炉排烟温度低，热效率高，升温快，烧100公斤生物质成型燃料只产生0.5公斤灰渣，燃烧充分，具有高效、节能、安全、环保等特点。二、 工作原理生物质成型燃料锅炉（固定炉排锅炉为下吸式气化燃烧锅炉，链条炉排锅炉为上吸式气化燃烧锅炉），其工作原理是：将生物质成型燃料填入锅炉的气化室（也称第一燃烧室），点火后燃料依靠自身的重力逐渐由上
