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1、山西省重大科技成果转化秸秆（生物质）能源化利用关键装备及技术集成示范项目可行性研究报告项 目 名 称：秸秆（生物质）能源化利用关键装备及技术集成示范 成果完成单位：山西农机新技术服务中心 推 荐 单 位：山西省农机局 填 报 日 期： 2011 年 5 月 22 日目 录一、概述1二、项目的必要性11三、技术可行性分析12四、市场需求情况和风险分析21五、投资估算及资金筹措27六、经济和社会效益分析28七、现有工作基础30八、项目实施计划31九、有关附件33秸秆（生物质）能源化利用关键装备及技术集成示范项目可行性研究报告一、概述1.1项目背景中共中央国务院关于积极发展现代农业扎实推进社会主义新
2、农村建设的若干意见提出：“以生物能源、生物基产品和生物质原料为主要内容的生物质产业，是拓展农业功能、促进资源利用的朝阳产业”，“启动农作物秸秆固化成型燃料试点项目”，“鼓励有条件的地方利用荒山、荒地等资源，发展生物质原料作物种植” 对于推进节能减排，积极开发新能源，贯彻落实科学发展观、促进经济社会可持续发展具有重大意义。目前，能源和环境问题已成为全球关注的焦点，虽然石油、煤和天然气这些常规能源至今仍是燃料的主要来源，但是随着化石能源的日益枯竭和环境问题的日趋严重，开发利用洁净可再生能源已经成了紧迫的课题。在此背景下，生物质能作为唯一可储存和运输的可再生绿色能源，其高效转换和洁净利用日益受到世界
3、的重视。我国是一个农业大国，秸秆（生物质）十分丰富，是农村的主要能源，秸秆燃烧值约为标准煤的55，然而存在利用情况落后、污染大等问题。我国每年可生产农作物秸秆7亿t多，如全部用来燃烧，可折合约4亿t标准煤的热值。我国农村近8亿人口，秸秆、薪柴、煤，仍然是农村生活中的主要能源，据统计，北方农村能源消耗占全国总能耗量的56%，且超过80%的农村能源消耗用于炊事和采暖需求。柴草灶在中国农村生活中已沿用了几千年，占相当大的比例。旧式柴灶不但热效率低(只有10左右)、浪费燃料，而且严重污染了环境，损害着人民的身体健康。2003年中美研究人员联合组成调查组在湖北、浙江、四川省对396个农户厨房进行了 PM
4、4和CO的检测。结果表明：1）乎所有家庭PM4浓度均高于甚至是2两倍高于中国的国家标准，由于PM4的测量颗粒物要比PM10的要相对集中在特定的范围之内，如果按PM10测定，其测试结果会远远超过规定标准。2）在夏季使用燃煤的很多家庭，室内CO浓度超过国家标准10mg/m3（相当于9ppm）的数倍，冬季这种污染程度更高。3）由于炊事和采暖的需要，在使用省柴灶烧生物质燃料的家庭中，降低了PM4浓度，但也达不到国家标准生物质成型燃料与煤相比的优势为：其热值与我国一些地区的层燃炉用煤相当(约16500kJ/kg)。含挥发分含量高达70 85 。这些特性决定了它不仅有良好的代煤效果，也决定了生物质优良的着
5、火燃烧性能。生物质成型燃料减排CO 和硫的效果十分显，且具有飞灰少、排渣少、NO 排放低、降低重金属污染物排放和灰渣可还田等优良的环保特性，可称之为绿色能源。由于生物质原料价格低廉，制造出的生物质成型燃料也比现在高涨的原煤及型煤具有较大的价格优势，利于推广使用。生物质能又是可再生能源，在能源日益短缺的今天，开发利用生物质能具有重大的能源战略意义。同时，改粗放型传统农业为高度集约型的现代化农业，发展节地、节水型的设施农业是我国传统农业发展的一个新趋势。发展设施农业，可有效提高土地产出率、资源利用率和劳动生产率，提高农业品质、效益和竞争力，既是当前农业农村经济发展新阶段的客观要求，也是克服资源和市
6、场制约、应对国际竞争的现实选择；对于保障农产品有效供给，调整农业产业结构、促进农业发展、农民增收，增强农业综合生产能力具有十分重要的意义。日光温室的增温保温是我国北方寒冷地区的主要设施农业重要的生产技术环节，是推动传统农业向现代农业转变的物质基础，是发展菜篮子工程的重要保障。日光温室的生产与室内的温度有着重要的关系，当冬天室外气温达到一10以下，室内温度低于7时，生产茄果类和瓜类等温蔬菜有较大困难。合理增加日光温室的室内生产温度，可实现作物的丰产、丰收，提高农民的经济收入，增加就业机会，促进农村经济的可持续发展和社会事业的和谐发展。目前的日光温室的增温保温技术，运行成本高，制约了我国目前设施农
7、业的发展。目前温室加热方式有燃煤热风加温、燃煤热水加温、燃电蒸汽加温及电热加温。这些加温方式的共同特点就是成本高，制约了农民的使用积极性。目前，我国建设的温室，北纬35左右地区冬季加温耗能费约占总成本的30%40%； 北纬40左右地区约占总成本的40%50% ； 北纬43以上地区约占总成本的60%70%。由此可见，现有的装备和技术成为设施农业生产过程中的主要成本，为降低温室运行成本，提高生产效益，温室运行中，必须对加温系统技术和装备高度重视。国内外日光温室增温保温主要存在的问题是：国外的加温技术和装置，以其自动化程度高，整个加温系统已经规划到设施农业发展和建设中。但其工厂化的生产方式、及其高昂
8、的运行费用根本不适合我国目前农村经济制度。我国目前采用的热水、电和辐射加热方式中，普遍存在耗电量大、成本高、效率低、劳动强度大等问题；而现有的热风加热方式虽然在升温、热效率、热气体清洁、通风换气等指标方面有所提升，但由于使用的是煤、油、气等化石能源，运行成本依然是困扰该项技术推广的主要的原因。大力推广以秸秆为燃料的秸秆增温装置，是解决以上问题的最佳办法。但目前我国制约废弃秸秆资源化利用的关键问题是还没有与之相适应的燃烧设备。我国在秸秆燃烧方面近些年才逐步发展起来，关于秸秆燃烧设备的研究、设计及制造远不能满足日益增长的需求。秸秆燃料具有特殊的燃烧及热工特性，这与化石燃料有很大的区别。一些农民盲目
9、地将燃煤加温设备改造成秸秆燃烧设备，但改造后的设备不符合秸秆的热工特性要求，致使燃烧恶化、热效率低下、传热差、换热面结渣、换热面经常堵塞以及污染大。根据秸秆成型燃料的燃烧理论，试验、研究、开发、设计合理的燃烧设备及换热设备是非常重要和迫切的课题，这对于推广生物质能的利用工作意义重大。1.1.1技术开发状况、现有产业规模 目前，成果转化的各项技术完善，设备性能稳定、已具备了中试和大面积推广应用的条件。 在运城市芮城县有生产基地一座，具备年生产300台秸秆捡拾机、1000台节能设备和500台成型设备的生产能力。1.2项目实施的主要内容1.2.1主要内容 1 面向我省转化山西农机新技术服务中心研制开
10、发的秸秆能源化利用关键设备： 自走式秸草收获（捡拾）机、生物质颗粒成型机、全自动生物质颗粒炊事取暖多用炉、日光温室生物质增温设备(热风炉)。2 开展技术示范、培训及宣传，使用户了解使用秸秆（生物质）能源的重大意义，增强自觉使用秸秆（生物质）能源的主动性，促进生物质规模化、产业化发展，同时帮助农民拓宽就业渠道，增加劳动就业收入，推动农村经济转型跨越发展。 3 建设项目核心示范、辐射示范和带动示范3个项目区，成果转化50位示范户，建设以点带面引领、核心示范推动、区域辐射带动的转化技术路线。4 实地指导用户安装使用秸秆利用关键装备及技术，全程进行技术跟踪服务，推动本项目的市场化进程。1.2.2技术的
11、先进性和创新性 本项目积极响应中央提出的节能减排、发展低碳经济、开发生物质新能源、推广生物质能新技术、新装备的有关政策，针对农村日常生活用能和设施农业的发展过程中,由于传统的化石能源供应和价格等问题造成生产生活成本增加，环境污染严重，制约了人们生活品质的提高和设施农业的可持续生产和发展的问题。通过对农村大量的秸秆能源化利用进行了研究，采用技术创新，结构创新、原理创新，研制开发了秸秆能源化利用新装备:全自动生物质颗粒炊事取暖炉、日光温室生物质增温设备、自走式秸草捡拾机、秸秆颗粒成型机，这些关键装备，使废弃的秸秆被产业化在利用，形成了秸秆资源化利用新平台，拓展了秸秆规模化利用的产业链，促进了农民的
12、增收和农业的增效，拓宽了农民的就业渠道。它的实施必将推进社会主义新农村建设的步伐。本项目转化的新产品新技术，全部通过了省科技厅组织专家组的成果鉴定，整机主要性能技术指标全部达到国内领先水平。2008年至2011年分别在山西榆次、运城等地进行了小试，结果表明，各部件运转良好，尤其是用户通过燃用不花钱的“煤”，提高了室内的温度，增加了农作物的产量，提高了农民的经济效益，受到了用户的好评。其主要技术创新如下：1 采用秸秆燃烧技术替代燃煤、电、气的传统加热技术，解决了日光温室的运行成本，提高本项目的市场竞争力。2 采用适宜秸秆燃烧的技术和炉膛结构形式，实现了秸秆的高效完全燃烧。3 采用新型的换热方式，
13、提高了整体换热效果和热效率。4 采用自走式秸秆收获机，降低了秸秆的收获运输成本，使秸秆的市场化、规模化利用成为可能。5 知识产权本项目在整个研发过程中，进行了大量的自主创新，共计取得了发明一项和实用新型六项项国家专利，知识产权均归属于山西农机新技术服务中心所有。1.2.3主要用途和性能指标 1.2.3.1自走式秸秆收获机械1主要用途能将散落地头田间的秸草自动收集起来，一次完成收割、输送、挤压、堆积和自动卸料整个作业工序。大幅度的降低了秸秆收获和运行的成本，增强了秸秆规模化应用的市场竞争力。2 主要性能指标配套功率：28-30马力、作业效率：69亩/小时 整机质量：1.5吨、生产效率: 6-10
14、亩。 1.2.3.2 全自动生物质炊事取暖炉1 主要用途利用秸秆成型燃料，采用全自动控制，实现农村家庭的炊事和取暖。不仅能节约大量的煤炭资源，而且能保护农村环境，提高农民的生活品质。2 主要技术性能指标 整机质量，55kg；整机功率，14kw；燃料消耗量，5kg；林格曼黑度，1级。 1.2.3.3 日光温室生物质增温设备 1 主要用途 能利用各种秸秆替代煤炭，实现日光温室冬季的增温保温，满足农作物的可持续生长，提高作物的产量和农民的经济效益。 2主要性能指标热效率 %65；秸秆燃料消耗kg15；输出热风温度 60-210；风机功率2.0；输出热量 46kw/h。 1.2.3.4 秸秆颗粒成型设
15、备 1主要用途 能将各种秸秆压制成颗粒成型燃料，是秸秆成为真正的绿色能源。2 主要性能指标醋糟颗粒燃料的直径为4、6、8；每小时生产率为50至75千克；颗粒燃料容量为300千克至500千克/m3；颗粒燃料的成品率为90%以上；颗粒燃料的低位热值3700KJ/kg。1.3投资的必要性和预期经济效益1.3.1投资的必要性 1 推广秸秆（生物质）利用关键设备和技术，是促进秸秆资源化、能源化、产业化、清洁化利用，推进广大农村工业化、城镇化、现代化建设的重要内容秸秆能源化利用是农村经济发展到一定阶段的必然趋势，也是现代化生态农业建设的一项重要内容。积极开发推秸秆（生物质）利用关键设备是改善人们的生活品质，增加农作物产量，提高农民的经济收入，实现高产、高效、优质、生态生产的要求。同时秸秆综合利用，产业化的发展、运行、维护可以有效带动农村建筑、材料、机械、化工等城镇农用工业和相关产业的发展，拓宽农民就业和增收的渠道，加快推进农村工业化、城镇化、农业现代化建设的进程。2
