生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)是潔凈利用生物質(zhì)能的有效方法之一,它可以在不產(chǎn)生污染的情況下把生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化為電能,達(dá)到從低品位能源獲取高品位能源的目的,是最有前途的可再生能源技術(shù)之一。 因地制宜地利用豐富的生物質(zhì)資源,建立分散、獨立的離網(wǎng)或并網(wǎng)生物質(zhì)分布式電站不僅可以彌補電力供應(yīng)的不足,而且可以有效減少環(huán)境污染和溫室氣體排放,所以它也是一種重要的環(huán)保技術(shù)。
以農(nóng)業(yè)廢棄物和木材廢棄物為主的生物質(zhì)資源分布分散,收集和運輸困難,不適合采用大規(guī)模燃燒技術(shù),而中等規(guī)模的生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)(400—6000kW)在發(fā)展中國家具有獨特的優(yōu)勢,也具備進入市場競爭的條件。中國科學(xué)院廣州能源研究所研究開發(fā)的中等規(guī)模生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)達(dá)到了同類技術(shù)的國際先進水平,性價比處于國際領(lǐng)先水平,該技術(shù)共申請國家專利9項,已在中國、臺灣和東南亞等國家推廣應(yīng)用,取得了顯著的經(jīng)濟、社會和環(huán)境效益。生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)先后獲得“九五”國家重點科技攻關(guān)計劃優(yōu)秀成果獎、廣東省科技進步二等獎、上海國際工業(yè)博覽會銀獎、廣東省優(yōu)秀專利獎。2005年10月,在由聯(lián)合國教科文組織發(fā)起的全球可再生能源領(lǐng)域最具投資價值的十大領(lǐng)先技術(shù)評選中該技術(shù)獲得“藍(lán)天獎”,再一次證明了生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)在國際上的影響力。
適用范圍及應(yīng)用條件:
該生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)應(yīng)用范圍廣,靈活性好,根據(jù)用戶不同需要,發(fā)電規(guī)模可選擇在200-5000kW之間。用于處理碾米廠的谷殼,家具廠、人造板廠和造紙廠的木屑、邊角料、樹皮,為工廠提供電力,也適用于處理林場及農(nóng)場的枝椏材、秸桿、稻草、稻殼等,為缺電農(nóng)村地區(qū)和企業(yè)供電。同時,由于該項目屬于環(huán)保技術(shù),對消除污染,減少CO2的排放有重要的意義,有條件享受國家政府的相關(guān)優(yōu)惠政策,有很好的市場前景和巨大的推廣潛力。
主要技術(shù)性能及指標(biāo):
生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)采用循環(huán)流化床氣化爐,把生物質(zhì)廢棄物,包括木料、秸稈、稻草、甘蔗渣等轉(zhuǎn)換為可燃?xì)怏w。這些可燃?xì)怏w經(jīng)過除塵除焦等凈化工序后,再送到氣體內(nèi)燃機進行發(fā)電。為進一步提高系統(tǒng)效率,可利用氣化系統(tǒng)和內(nèi)燃機產(chǎn)生的余熱,通過余熱鍋爐和蒸汽輪機實現(xiàn)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電。
該技術(shù)主要特點如下:
(1)采用循環(huán)流化床氣化爐為燃?xì)獍l(fā)生裝置,利用氣體內(nèi)燃機代替燃?xì)廨啓C,采用簡單可靠的燃?xì)鈨艋椒。整個系統(tǒng)具有原料適應(yīng)性好,處理規(guī)模大,負(fù)荷適應(yīng)能力強,發(fā)電效率高等特點;
(2)采用新型專利技術(shù),有效解決了燃?xì)鈨艋械碾y題;采用特種菌種和好氧、厭氧相結(jié)合的方法處理焦油污水,實現(xiàn)氣化發(fā)電系統(tǒng)中焦油污水循環(huán)利用;
(3)建立的5MW生物質(zhì)氣化及聯(lián)合循環(huán)發(fā)電優(yōu)化系統(tǒng)示范工程,克服了傳統(tǒng)IGCC技術(shù)在發(fā)展中國家利用的限制,大大降低了技術(shù)難度和系統(tǒng)成本,設(shè)備全部國產(chǎn)化。
這些特點保證了氣化發(fā)電系統(tǒng)的綜合性能穩(wěn)定可靠,單位投資和運行成本都較低的特點,系統(tǒng)達(dá)到以下技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo):
以原料價格200元/噸計,簡單生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)(400-3000kW)發(fā)電效率達(dá)到16-20%,單位投資:4000-4500元/kW,單位原料耗量:1.35kg/kWh,發(fā)電運行成本:0.35-0.45元/kWh;聯(lián)合循環(huán)生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)(5MW)發(fā)電效率達(dá)28%,單位投資:6500元/千瓦,單位原料耗量1kg/kWh,發(fā)電運行成本<0.35元/ kWh。
已應(yīng)用情況:
在全面分析市場需求的情況下,成功開發(fā)了400kW到5000kW的系列生物質(zhì)氣化發(fā)電裝置,提高了整個技術(shù)的成套性和實用性,為推廣應(yīng)用奠定了良好的基礎(chǔ)。自2000以來,該技術(shù)在中國、臺灣和東南亞國家推廣,已經(jīng)成為國際上應(yīng)用最多的中小型生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)。目前已簽訂和在建生物質(zhì)氣化發(fā)電項目共32項,總裝機容量34 MW,累計合同額達(dá)8021.82萬元,間接經(jīng)濟效益3400萬元,新增產(chǎn)值 1.02億元,取得了顯著的經(jīng)濟效益;年減排CO2 約27.5萬噸,環(huán)境效益顯著。
該技術(shù)的推廣應(yīng)用為根本解決中國農(nóng)村普遍存在的而又始終無法根治的“秸稈問題”提供了有效的利用途徑。例如:一個3000kW的生物質(zhì)發(fā)電站,年處理秸稈約2萬噸,相當(dāng)于2萬畝的秸稈。電站以200元/噸的價格向農(nóng)民收購秸稈,每畝地可增加產(chǎn)出50-100元;電站可解決90-150人的就業(yè)機會;生物質(zhì)發(fā)電直接成本中的秸稈成本和人工成本約為0.35-0.4元/度電,直接轉(zhuǎn)化為當(dāng)?shù)剞r(nóng)民收入。如果每個縣建設(shè)5萬kW的生物質(zhì)電站,每年可為農(nóng)民增收1億多元,其推廣應(yīng)用的社會效益非常顯著。
2.多重因素阻礙生物柴油發(fā)展
受市場利益驅(qū)動,在綠色能源和支農(nóng)產(chǎn)業(yè)雙重“概念”下,全國各地形成了一股上馬生物柴油的熱潮。像所有新興產(chǎn)業(yè)一樣,生物柴油的發(fā)展中也遇到了各種各樣的問題。首先是原料的供應(yīng),雖然生物柴油的原料種類比較豐富,既可以是各種廢棄或回收的動植物油脂,也可以是含油量高的能源植物,如麻瘋樹、黃連木等。但由于能源植物種植周期較長,投資大,國家政策又不十分明朗,非一般企業(yè)能力可為。因此,目前國內(nèi)絕大多數(shù)企業(yè)是收集餐飲業(yè)廢油或以進口棕櫚油、棕櫚油酸為原料生產(chǎn),但受行業(yè)發(fā)展過熱影響,這些原料價格節(jié)節(jié)攀升,企業(yè)利潤也被嚴(yán)重擠壓,目前不到100元/t。二是產(chǎn)品的出路問題,由于國家還沒有制定具體的生物柴油產(chǎn)業(yè)政策,產(chǎn)品無法進入正常的銷售渠道。雖然今年5月份出臺了BD100生物柴油標(biāo)準(zhǔn),但與銷售脫節(jié),與產(chǎn)品銷售有關(guān)的B5標(biāo)準(zhǔn)的還在起草當(dāng)中。按現(xiàn)行政策,目前局部地區(qū)生物柴油的銷售屬于不正常行為,F(xiàn)有生物柴油產(chǎn)品有的通過各種渠道流入市場,有的被用作工廠和施工機械的動力燃料,還有的企業(yè)將產(chǎn)品出口到國外,但今年4月5日國家公布的《2007年加工貿(mào)易禁止類商品目錄》嚴(yán)禁輕柴油、重柴油和其他柴油及燃料油出口,無疑又給那些以出口為主要方向的生物柴油企業(yè)當(dāng)頭一棒。原料供應(yīng)不穩(wěn)定,國內(nèi)市場政策不明朗,對外出口又受阻,生物柴油發(fā)展可謂舉步維艱。
為了促進我國生物液體燃料的發(fā)展,我國在可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃中提出,2010年和2020年將分別形成200萬t和1000萬t的目標(biāo)。從目前我國生物液體燃料的原料、技術(shù)、市場和政策條件來看,要實現(xiàn)生物液體燃料的規(guī)模化發(fā)展,關(guān)鍵要解決好資源落實、產(chǎn)品生產(chǎn)和市場銷售3個環(huán)節(jié)的問題,特別要做好品種選育、種規(guī)模、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定等工作,制定合理的投資、價格和稅收政策,落實好產(chǎn)品銷售渠道,充分發(fā)揮大型能源企業(yè)的帶頭作用,廣泛吸收社會企業(yè)參與,形成完整的生物液體燃料的生產(chǎn)、混配和銷售體系。
煤化工:遵循科學(xué)理性的發(fā)展思路
隨著石油、天然氣價格的節(jié)節(jié)攀升,以煤為原料的煤化工行業(yè)在短短幾年內(nèi)迅速升溫,全國具有煤炭資源的省份都紛紛集資、引資或合資建設(shè)和開展大型煤化工、煤變油、煤制烯烴、甲醇、二甲醚等項目的前期研究和規(guī)劃。盡管國家發(fā)改委于2006年下半年緊急叫停了煤炭液化項目并提高了準(zhǔn)入門檻,但是各地投資煤化工的熱情不僅沒有降溫,反而隨著國際油價的強勁運行而出現(xiàn)了“潮涌現(xiàn)象”。
有人質(zhì)疑說煤化工是一種稀缺資源替代另一種資源,不應(yīng)該與可再生能源一同列入能源多元化的發(fā)展戰(zhàn)略中。全國醇醚燃料及醇醚清潔汽車專業(yè)委員會秘書長陳衛(wèi)國認(rèn)為,看待這一問題需要時空觀,能源戰(zhàn)略具有階段性,未來的二三十年將是我國能源技術(shù)開發(fā)比較關(guān)鍵的階段,國家通過這一過渡期積蓄力量完成科技攻關(guān)之后,很可能就此具備發(fā)展太陽能、核能等重要可再生能源的實力。因此,在最近的二三十年內(nèi),憑借煤炭資源優(yōu)勢積極發(fā)展煤化工是我國能源戰(zhàn)略的必然選擇。
1.下游產(chǎn)品眾多,發(fā)展空間大
煤化工的下游產(chǎn)品眾多,煤制甲醇、二甲醚、烯烴、煤制油等技術(shù)的應(yīng)用前景廣闊,這種多樣性也反映出我國能源多元化趨勢。
(1)煤制甲醇、二甲醚市場初步形成
甲醇是煤化工的基礎(chǔ)有機化學(xué)品,具有較多的后續(xù)加工產(chǎn)品,近年來甲醇項目甚至出現(xiàn)了過熱現(xiàn)象,目前在建甲醇規(guī)模已接近900萬t/a,擬建和規(guī)劃產(chǎn)能還有千萬噸以上,預(yù)計到2010年國內(nèi)甲醇生產(chǎn)能力將超過2700萬t/a,而國內(nèi)甲醇的年需求總量在2400萬t左右。而煤制二甲醚可作為民用燃料使用,是柴油發(fā)動機最理想最潔凈的替代燃料,目前二甲醚國內(nèi)生產(chǎn)能力為37萬t/a,產(chǎn)量20萬t,在建裝置能力近100萬t/a,擬建裝置能力達(dá)到211萬t/a,預(yù)計到2010年產(chǎn)能在300萬t/a,國內(nèi)年需求量將達(dá)到700萬t,市場空間巨大。
(2)煤制烯烴、煤制油戰(zhàn)略意義重大
煤制烯烴是減少對石油依賴,發(fā)展化學(xué)工業(yè)的重要新途徑,2010年煤制烯烴的產(chǎn)量將達(dá)140萬t,占全國烯烴產(chǎn)量的4.8%,其經(jīng)濟效益高于石油制烯烴。但是盡管煤制烯烴項目前景看好,但由于技術(shù)難度大,目前還處于中試階段,待工業(yè)化成熟大規(guī)模推廣之后,煤制烯烴必將迎來大的發(fā)展。我國在煤制油技術(shù)研究上也取得相當(dāng)突破,據(jù)估計,目前國內(nèi)在建和擬建的“煤變油”項目已達(dá)1600萬t,計劃投入的資金額高達(dá)150億美元。
2.煤化工發(fā)展亟需考慮環(huán)境因素制約
然而,煤化工畢竟是一個起點很高的行業(yè),對煤炭資源、水資源、生態(tài)、環(huán)境、技術(shù)和資金等條件要求較苛刻,煤化工同樣突出的劣勢使其在發(fā)展過程中受到一定制約。
利用效率較偏低是當(dāng)前煤化工面臨的一大問題,我國煤用于發(fā)電的能量利用率可以達(dá)到55%,但以煤為原料生產(chǎn)甲醇,煤的能量利用率只有32%~42%;煤制油的能量利用率也不高,采用直接法“煤制油”工藝,煤的熱能利用率為47.6%,而間接法的利用率僅為28.6%;加上水、電、汽、儲運等公用工程消耗,使煤炭資源利用率更低。因此,如何加強煤炭資源的有效利用率是保證我國煤化工產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展亟待解決的問題。
水資源是煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要制約因素。我國的人均水資源占有量遠(yuǎn)低于世界平均水平,主要煤炭產(chǎn)地人均水資源占有量和單位國土面積水資源保有量更只有全國平均水平的1/10。而大型煤化工項目年用水量巨大,一些地區(qū)大規(guī)模規(guī)劃煤化工項目,一方面會造成產(chǎn)能過剩,另一方面會打破本地區(qū)脆弱的水資源平衡,直接影響當(dāng)?shù)亟?jīng)濟社會的平穩(wěn)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的保護。
同時,環(huán)境保護也已成為煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。煤炭中碳含量高、氫含量只有5%,將煤炭轉(zhuǎn)化成運輸燃料時產(chǎn)生的二氧化碳排放量,是原油精煉工藝的7~10倍,勢必加重當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境污染。目前,我國90%的二氧化硫排放來自煤的使用,這是我國在大氣環(huán)境污染治理方面長期陷入困境的重要原因。
此外,煤化工項目所需投資大,國際油價和國內(nèi)煤炭價格的波動將使煤化工的成本變化莫測,無疑也給煤化工企業(yè)帶來了巨大的投資風(fēng)險。
喜憂參半的煤化工發(fā)展熱潮也引發(fā)了國家相關(guān)部門及專業(yè)人士對于發(fā)展煤化工的深刻思考:煤化工的項目建設(shè)首先要量水而行,以水定產(chǎn),注重對水資源的保護;其次在發(fā)展策略上應(yīng)堅持“煤化一體化”、“煤電一體化”,防止煤炭資源直接外流;重視并鼓勵企業(yè)的自主創(chuàng)新,研發(fā)先進技術(shù),以提高煤資源的利用率,攻克其下游產(chǎn)品應(yīng)用的技術(shù)難關(guān),使煤化工產(chǎn)業(yè)在能源結(jié)構(gòu)調(diào)整和石油替代戰(zhàn)略中發(fā)揮更大的作用,穩(wěn)步推進我國能源多元化戰(zhàn)略的實施。
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