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滨海生物质能源颗粒发展前景分析

来源: 发布时间:2019-04-10 5776 次浏览

  摘要:先容了生物质资源状况,分析了主要农作物秸秆年产量以及资源化利用现状,总结了能源(说明:向自然界提供能量转化的物质)消费以及农村能源消费现状,进一步分析了发展生物质能源颗粒的 优势,提出了发展生物质能源颗粒是改善农村能源消费结构(Structure)的 重要途径。
  0引言
  随着全球石油资源日渐枯竭,石油价格飙升以及环保和全球气候变化的 问题日趋突出,从20世纪70年代以来,许多对生物质能源(说明:向自然界提供能量转化的物质)的 开发和利用日益重视。生物质是指通过光合作用(role)而形成的 各种有机体,包括所有的 动植物和微生物。而所谓生物质能,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。它直接或者间接地来源于绿色植物的 光合作用,可以转化为常规的 固态、液态和气态燃料,是一种取之不尽、用之不竭的 可再生能源。生物质依据来源的 不同,可以将适合于能源利用的 生物质分类为林业资源、农业资源、生活污水和工业有机废水、城市固体废物和畜禽粪便等5大类。
  生物质能是继煤和石油之后的 世界第三大能源。直到19世纪中期以前,生物质能一直是人们生活用能的 主要来源,特别是在发展中,生物质长期以来为人们煮饭、取暖等生活活动提供能源。但是在过去的 半个世纪,随着石化燃料的 广泛应用,生物质在能源方面的 应用急剧减少。尽管如此,生物质能源在全世界能源消费结构中仍起着不能忽略的 作用,据美国能源部统计数据,现阶段在全世界范围内,生物质每年提供的 能量相当于1.25亿t油当量能源,占全世界一次能源消耗的 14%。生物质能在发展中的 地位就更加重要了,目前占发展中全部能源消耗的 35%。
  农业、林业生产过程中的 有机废弃物(如农作物秸秆、木屑等)是生物质(Biomass)中的 主要组成部分,具有数量大、分布广等特点,是农村方便的 替代能源。生物质能源颗粒若使用添加剂,则应为农林产物,并且应标明使用的种类和数量。欧盟标准对生物质颗粒的热值没有提出具体的数值,但要求销售商应予以标注。瑞典标准要求生物质颗粒的热值一般应在16.9 兆焦上。生物质颗粒燃料生物质颗粒的直径一般为6~8毫米,长度为其直径的4~5倍,破碎率小于1.5%~2.0%,干基含水量小于10%~15%,灰分含量小于1.5%,硫含量和氯含量均小于0.07%,氮含量小于0.5%。生物质颗粒原料的密度一般为 0.1—0.13t/m3,成型后的颗粒密度 1.1—1.3t/m3,方便储存、运输,且大大改善了生物质的燃烧性能。由于生物质的 热值低、密度小(只有40~60kg/m3)、物理形态不规则等特征,严重限制了生物质在能源方面的 利用。生物质压块制备颗粒燃料是解决以上问题的 有效方法,即利用机械力将生物质压缩或挤压成为体积密度较大(800~1000kg/m3)、热效率较高、便于运输的 储藏的 固体燃料。由于生物质能源颗粒易于燃烧,形状和尺寸统一,使用方便,所以易于被用户所接受,是煤和薪柴的 替代燃料。因此,生物质能源颗粒是生物质能源化利用最简单、最直接的 途径之一。
  1农业秸秆资源概述
  地处西南边陲,境内山高坡陡谷深,地形复杂多样,形成了地理位置特殊和独特的 立体气候,为发展多样性农业创造了条件,农业也就成为支柱产业之一。全省耕地458.85万hm2,占全省总面积的 11.6%。其中,高稳农田165.3万hm2,占耕地总面积36%。2005年,农业人口3211万人,占全省人口总数的 77.5%。其主要农作物有:稻谷、小麦、玉米、大豆、薯类、花生、油菜籽和甘蔗等。2010年,粮食产量稳定在0.15亿t以上,全国排名第14位,烤烟产量居全国位,蔗糖、橡胶种植面积和产量均居全国第二位。农业生产伴随大量农业秸秆产生。由于农业秸秆数量大、分布广,要统计农作物秸秆的 数量比较困难,秸秆产量也未列入统计部门统计范围。有关学者根据秸秆产量和农作物产量的 谷草比例系数(Residue to Product Ratio,缩写为RPR系数),根据不同的 农作物产量计算出相应的 秸秆产量。由于RPR系数法能够比较、合理地统计出某地区的 农业秸秆产出量,所以被广泛运用。为此,本文也采用RPR系数法统计各种农业秸秆的 年产出量。
  农作物的 产量受到耕地面积和气候等因数的 影响而上下波动。近年来由于人口的 增长,部分耕地转变为村民的 宅基地,耕地面积还有所减少,但是由于农业科学技术的 不断进步,农作物单产产量有所提高,所以农作物产量在波动中基本上保持平衡(如1所示)。为了地统计主要农作物秸秆的 数量,本文采用2000—2008年主要农作物产量的 平均值(The average value)来进行计算。主要农作物平均年产量和秸秆产量如表1所示。

  从表1中可以看出,从2000年以来主要农作物秸秆平均年产量为2313.8万t,主要来源于玉米、甘蔗和水稻,分别占总产量的 39.7%,28.3%,16.0%。目前,农业秸秆资源化利用主要途径有:秸秆作动物饲料、秸秆还田、沼气生产、秸秆气化和工业原料等。秸秆总量中仅有不到40%被资源化利用,60%的 秸秆未能合理有效利用,被大量丢弃或田间焚烧,造成资源浪费和环境污染。
  2农村能源消费现状
  能源(说明:向自然界提供能量转化的物质)资源品种多,门类齐全,拥有水能、煤炭、生物质(material)能、太阳能、风能、地热能以及油气等多种资源,是 ;西电东送 ;的 重要省份,在中国能源安全(safe)战略中占有重要地位。但能源资源是典型的 水能、煤炭为主的 二元结构(Structure)。其分布特征为:水能分布呈西多东少的 态势,而煤炭则呈东多西少的 态势。由于经济基础薄弱,基础设施(shè shī)缺乏以及能源利用技术落后等原因,能源资源没有充分开发和利用,能源消耗主要依靠省外能源输入,而且能源输入总量一直大于能源输出量。随着经济和社会的 发展,对能源的 需求也快速增长(如2所示)。2001年,能源消耗总量仅为3741.03万t标准煤,到了2010年就增长到8674.17万t标准煤,平均每年增长13.2%,预计在以后的 能源消耗还会保持继续增长的 趋势。
  从能源消费结构上看,能源消费结构不尽合理,主要表现在煤炭、石油等不可再生能源的 消费比例过大。以2009年为例,全省能源消费总量为8032万t多标煤,其中煤炭占62.4%,石油占12.8%,天然气占0.8%;而可再生能源中,水电占21.2%,生物质能等其它清洁能源仅占2.7%,如3所示。
  从农村能源消费现状来看,农村年生活用能总量为4.0×1014kJ,占全省能源消耗(consume)的 16.8%。薪柴是农村用能的 主要来源,据统计,年消耗薪柴2100万m3,折合能量2.81×1014kJ,占整个农村生活用能的 70%,而薪柴主要靠消耗森林资源获得。
  地处长江、珠江、澜沧江、怒江、红河等流域的 上游和发源地,以薪柴为主的 落后而低效率的 用能方式,造成森林砍伐和水土流失等严重的 后果,不仅严重影响的 生态环境(environment),而且还危害各江河流域的 中下游地区和东南亚一些的 生态环境。因此,优化农村能源结构势在必行。
  3发展前景分析
   ;十一五 ;以来,政府着力挖掘(excavate)生物质能源潜力,努力将的 资源优势转变为经济优势。目前,在户用省柴节能灶、小水电、沼气和太阳能热水器等可再生能源技术的 推广取得显著成绩。省政府的 重视和支撑是发展生物质能源颗粒的 一个重要条件(tiáo jiàn)。尽管在生物质能源颗粒开发利用方面还处于起步阶段,但是政府扶持力度逐渐加大,并取得初步成效。政府决定在2011年投资3800万元,在昆明市晋宁县工业园建设颗粒燃料生产(Produce)基地,以玫瑰、烟草、紫茎泽兰、皇竹草等农林固体废弃物为生产原料,加工生产生物质能源颗粒,年产量可达6万t。保山市佳能生物科技有限企业使用烟秆、玉米秸秆、锯末和紫茎泽兰等农作物秸秆为原料,加工生产生物质能源颗粒,目前已生产物质燃料0.3万t,来替代煤炭用于烟叶烘烤,取得较好的 效果。
  生物质资源丰富是发展生物质能源(说明:向自然界提供能量转化的物质)颗粒的 另一有利条件。是我国农业秸秆主要生产区之一,目前每年估计有1390万t左右秸秆还未得到合理的 开发和利用。其次,拥有丰富的 林业资源,林业用地面积达0.23亿hm2,宜林荒山荒地266.67万hm2多,有用材林和薪柴林12万hm2多,灌木林地30万hm2多,每年可采集木质燃料资源500万t左右。另外,是我国鲜切花更大的 生产区,花卉产业的 发展也产生了大量秸秆废弃物。以2010年为例,花卉种植面积达4.2万hm2,鲜切花总产量60.5亿枝,连续17年全国排名。以每生产60支鲜切花产生1kg干废弃秸秆计算,每年由花卉产业带来的 秸秆数量达10万t以上。农业、林业、花卉产业年生产秸秆数量综合达到1900万t,折合950万t多标准煤,可提供能源2.76×1014kJ,每年可替代98%的 薪柴作为农村能源利用,基本上满足农村能源需求,年节约薪柴约2065万m3。按照薪柴林平均出材率30m3/hm2计算,每年可以保护薪柴林面积为68.8万hm2,相当于林业总面积的 3%。
  从20世纪80年代末,政府就把大规模开展农民容易接受、投资小、见效快的 节能灶工程作为改善农村能源结构的 突破口来抓;到2009年,累计630万户农户使用上了新型节能灶,推广率达75%。节能灶改造工程的 实施为发展生物质(material)能源颗粒打下了良好的 物质基础。新型节能灶采用高效保温材料(应用于工业和建筑)制造,热效率可达30%以上,在不改变任何结构的 基础上可以燃烧以果壳、锯末、农作物秸秆(玉米秆、麦秆、棉秆、烟秆)等各种农村废弃物压制而成的 颗粒燃料,投资小,节能效果显著,使得生物质能源颗粒在农村易于被广大农民接受,有利于技术推广和产业发展。
  4结语
  综上所述,生物质能源(说明:向自然界提供能量转化的物质)颗粒在发展前景非常广阔,发展生物质能源颗粒是改善农村能源结构的 重要途径之一。只要农业秸秆资源得到合理的 开发和利用,即可根本上满足农村生活用能,实现农村用能因地制宜,自给自足。同时,可以在保护的 森林资源,维护良好的 生态环境,促进农村经济发展,变废为宝,在改善农村环境等方面起到积极的 意义。
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