導語：如何才能寫好一篇生物質氣化的特點，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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我國目前生物質氣化應用最廣泛的領域是集中供氣以及中小型氣化發電，少量用于工業鍋爐供熱。農村集中供氣工程解決了農作物秸稈的焚燒和炊事用能問題，而生物質氣化發電主要針對具有大量生物質廢棄物的木材加工廠、碾米廠等工業企業。我國的秸稈氣化主要用于供熱、供氣、發電及化學品合成。

（1）秸稈氣化供熱。秸稈氣化供熱是指秸稈經過氣化爐氣化后，生成的燃氣送人下一級燃燒器中燃燒，為終端用戶提供熱能。秸稈氣化供熱技術廣泛應用于區域供熱和木材、谷物等農副產品的烘干等，與常規木材烘干技術相比具有升溫快、火力強、干燥質量好的優點，并能縮短烘干周期，降低成本。

（2）秸稈氣化供氣。秸稈氣化供氣是指氣化爐產生的生物質燃氣通過相應的配套設備為居民提供炊事用氣。秸稈氣化供氣又分為集中供氣和單獨供氣兩種類型。

①秸稈氣化集中供氣。生物質氣化集中供氣系統是20世紀90年代以來在我國發展起來的一項新的生物質能源利用技術。它是在農村的一個村或組，建立一個生物質氣化站，將生物質經氣化爐氣化后轉變成燃氣，通過輸氣管網輸送、分配到用戶，系統規模一般為數十戶至數百戶供氣。目前，我國已廣泛推廣利用生物質氣化技術建設集中供氣系統，以供農村居民炊事和采暖用氣。

在秸稈氣化集中供氣系統中，氣化爐的選用是根據不同的用氣規模來確定的，如果供氣戶數較少，選用固定床氣化爐；如果供氣戶數多(一般多于1000戶)，則使用流化床氣化爐更好。秸稈燃氣的爐具與普通的城市煤氣爐具有所區別，國內此類爐具的生產廠家也較多，效果較好，可以滿足用戶要求。

②戶用秸稈氣化供氣。該種方式為一家一戶的農村居民使用，戶用小型秸稈氣化爐，產生的燃氣直接接人爐灶使用，系統具有體積小、投資少的優點。但也有明顯的缺點：由于氣化爐與灶直接相連，生物質燃氣未得到任何凈化處理，因而灶具上連接管及氣化爐都有焦油滲出，衛生很差，且易堵塞連接管及灶具；因氣化爐較小，氣化條件不易控制，產出氣體中可燃氣成分質量不穩，并且不連續，影響燃用，甚至有安全問題；從點火至產氣需要有一定的啟動時間，增加了勞動時間，而且該段時間內煙氣排放也是個問題。

③秸稈氣化發電。我國在生物質氣化方面有一定的基礎。早在20世紀60年代初就開展了這方面的研究工作，近20年來加快了生物質氣化發電技術的進一步研究。開發的中小規模氣化發電系統具有投資少、原料適應性和規模靈活性好等特點，已研制成功的中小型生物質氣化發電設備功率從幾千瓦到5000千瓦。

氣化爐的結構有層式下吸式、開心式、下吸式和常壓循環流化床氣化爐等，采用單燃料氣體內燃機和雙燃料內燃機，單機最大功率已達500千瓦。

農業廢棄物氣化發電技術經過近年來的研究、探索，分別解決了流化床氣化、焦油裂解、低熱值燃氣機組改造、焦油污水處理和系統控制及優化等各種核心技術，在技術的產品化和標準化研究、提高農業廢棄物氣化發電站的成套性和實用性方面取得較大進展，形成了具有我國特色的農業廢棄物能源利用方式。我國的生物質氣化發電正在向產業規模化方向發展，在國內推廣很快，而且設備還出口到泰國、緬甸、老撾等東南亞國家和地區。目前已簽訂的中小型農業廢棄物氣化發電項目總裝機容量40兆瓦以上，成為國際上應用最多的中小型生物質氣化發電系統。

篇2

［關鍵詞］生物質能源；秸稈氣；沼氣池；經濟效益

［中圖分類號］F323.2 ［文獻標識碼］A ［文章編號］1005-6432（2011）28-0155-02

我國正處于工業化和城鎮化高速發展時期,能源需求仍處于快速增長階段。據有關數據顯示,2010年我國能源消費結構中,煤炭占到了69.5%,非化石能源僅占7%左右。以煤為主的能源生產和消費結構在低碳時代已越來越顯示出其不可持續性,發展低碳、清潔、高效的非化石能源已引起世界各國的廣泛關注。

生物質氣化技術是一種生物質熱解氣化技術,是將農作物秸稈作為主要原料,在缺氧狀態下使秸稈不充分燃燒,產生大量的氫氣、甲烷和一氧化碳等可燃氣體,再將燃氣進行冷卻、除雜、去焦處理,送進儲氣柜,然后經過管網輸給農戶。秸稈熱值約為15000千焦/千克,相當于民用煤炭的70%,且其平均含硫量只有3.8‰,而煤的平均含硫量約達10‰。

生物質能以其清潔性和可再生性在我國農村得到廣泛使用。與使用煤炭相比,按煤炭市場均價500元計算,農村每戶使用煤炭一個月的消耗大約是30元,而使用秸稈氣,有玉米等原料的家庭不需要花費,沒有原料的家庭每月只需交9元的使用費,對老百姓是實實在在的實惠。而生產剩余的木炭市場價格達到1800多元,每年剩余的木炭經過加工對外銷售,還可以為民謀得利益。因此無論從經濟上還是環境上,秸稈氣化工程都是利國利民的工程。

山西陽城縣西河鄉秸稈氣化和沼氣池工程通過近幾年的建設,取得了明顯的效果。為了對這項技術及使用有更全面的了解,課題組于2010年7~8月走訪了山西陽城縣西河鄉,重點對A村的秸稈氣化利用情況進行了調研。本論文對山西省農村使用秸稈氣和沼氣的現狀和問題進行分析,并提出我國農村發展生物質能源的措施建議,以期對我國發展生物質能源提供一些參考。

1 山西陽城縣西河鄉生物質能農村發展現狀

西河鄉位于山西省陽城縣,其秸稈氣化工程經過幾年的建設,取得了較好效果。西河鄉的特點是村落分布不均、人口居住分散,主要形成了人口居住較集中。近年來,A村通過建造秸稈氣化站集中供氣,取得了良好的經濟效益和社會效益。

秸稈氣化站的修建成本相對較高。一是秸稈氣化站需要一定的裝備和設施,二是秸稈氣不能以液態形式輸送,必須鋪設管道。二者費用下來使得秸稈氣化站成本大大提高,A村引進了國家先進的秸稈氣轉化裝置,并花費幾十萬元鋪設村里秸稈氣輸送管道,把秸稈氣化站的秸稈氣送到家家戶戶,修建秸稈氣化站總投資200多萬元。

秸稈氣化站的加工主要有兩種：一種是把玉米芯等原料通過機器直接進行加工,產出秸稈氣；另一種是把農村的樹枝木柴收集起來,通過特定的機器設備粉成碎末,再經過定型做成碳棒,在碳棒加工的時候會產生一種廢氣,剩下的是木炭,木炭是一種吸附材料。最后通過過濾裝置將秸稈氣過濾,得到純凈的氣體,并且儲存于相應的設備中。

由于當地的作物是以玉米和高粱為主,所以氣化站每年收購農民的玉米殘物等作物殘料,然后將生產出的秸稈氣輸送給村民使用。沒有作物的村民每天只需繳納0.3元即可用上秸稈氣。這種物質循環利用的模式,使農村的作物殘料得到了有效利用,避免了由于焚燒而造成的環境污染。

2 經濟效益分析

(1)農民使用秸稈氣費用分析。農戶炊事如果完全依賴于秸稈氣,一天用氣約5立方米,燃氣價格0.25元/立方米,假設有400戶,共計用氣2000立方米,則秸稈氣化站日產值Q=2000×0.25=500元,農民每日每戶花費1.25元,月費用37.5元。與使用煤炭相比,按每戶每月用煤0.5噸、煤炭價格500元/噸計算,則每月用煤花費約250元。所以,使用秸稈氣每戶農民每月可以節省212.5元。

(2)秸稈氣化站成本收益分析。成本為：可變成本2574元/月,其中,原料120元/月,電費54元/月,人工1500元/月(3人),日常維護600元/月,日常管理300元/月；固定成本3800元/月(設備48萬元,設備折舊年限10年,按財政部規定固定資產凈值按固定資產原值的5%確定,平均年限法計算得)。則秸稈氣化站每月成本6374元,實際產值15000元/月(如上文所述,秸稈氣化站日產值500元),共收益8626元/月。

綜上,秸稈氣化方案可以使農民每戶每月節省212.5元/月•戶,而秸稈氣化站月贏利近9000元,是一個利國利民的工程。

3 生物質能利用中存在的主要問題

我國作為一個農業大國,每年的糧食產量呈遞增速度增長,所以生物質能對于解決農作物殘料和環境污染問題具有重要意義,但是這項技術在未來的推廣使用仍然存在不少問題。

(1)規模生產易造成原料短缺。秸稈氣規模生產的副產品對秸稈氣化站而言經濟利益十分可觀,因此一旦將此項目商業化,容易造成原料木柴的短缺,繼而給農村的綠化帶來威脅,從而使節能工程變成耗材工程。

(2)持續性評價。生物質能秸稈氣的使用不當會產生環境和社會問題。如秸稈氣原料的利用可能會造成土壤肥力逐漸降低、土壤質量不斷退化,從而對農田產生不利影響。而對于社會問題,則需要在開發的同時及時發現和解決。

(3)開發力度。我國在生物質能技術開發方面已經取得一系列成果,但將其市場化還需要加大研究力度。同時我國地區性差異也要求對不同地區采取不同的生物質能開發策略。

(4)修建秸稈氣化站的成本較高。修建一個秸稈氣化站需要200多萬,如果村落不集中,管道鋪設費用還會增加,目前秸稈氣化較適合于經濟能力強的村。進一步降低秸稈氣的利用成本是此項技術推廣的關鍵。

(5)部分農民難以改變傳統的生活習慣。農民習慣了以煤炭為燃料的生活方式,由于不理解生物質能源的生態效益和經濟效益,部分農民無法接受這一改變,仍需要加大生物質能源的宣傳力度。

4 對策建議

(1)將生物質能源的生產與種植業、養殖業、工業相結合。目前農村秸稈氣生產是以農作物作為主要原料,建議將秸稈氣化站與種植業、養殖業、工業廢水、垃圾的處理相結合,以解決原料短缺的問題。一是種植業和養殖業中包含了大量的秸稈氣生產原料,與秸稈氣化站相結合,將會部分解決原料供應不足的問題。二是由于工業廢水、生活用垃圾都是富含碳的有機物,可以模仿沼氣的生產,將工業能源二次利用,政府可將其制度化,從而使環境和企業達到雙贏。

(2)因地制宜,多策出擊。結合不同地域優勢給予一定的政策和資金支持。秸稈氣化站在農村的利用處于博弈的狀態。農村非常適合發展秸稈氣和沼氣池,但又面臨著修建秸稈氣站和沼氣池的大量的資金需求。決策時就需要充分考慮成本和效益間的關系。除考慮地理人口上的分布特點,更需要將整體進行劃分,跨越村落之別,因地制宜地發展秸稈氣和沼氣。

(3)加大政策扶植力度。使用秸稈氣和沼氣能夠給農民帶來真正的實惠,但有些農戶因為不愿意出錢購買秸稈氣氣表和沼氣爐,所以并非所有居民都用上了沼氣灶,造成了秸稈氣的浪費。因此建議政府給予一定的財政扶植,如對困難家庭進行生活補助,免收其原料費等。

(4)形成可持續的經濟發展模式。為避免農村因推廣和發展生物質能源而造成的生態破壞和環境污染,建議政府統籌考慮全面規劃,形成循環經濟的發展模式,使農村、農民和企業三者的利益都得到有效保障。

5 結 論

生物質能具有清潔、安全、可持續等特點,開發和利用生物質能,符合可持續的科學發展觀和循環經濟理念。針對低碳和減排的雙重約束,生物質能源的開發和利用,雖然會遇到一些困難,但利大于弊。發展生物質能源,既是實行能源戰略多元化、解決我國能源問題的有效途徑,也是解決農村勞動力就業、促進農民增收的重要渠道。

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近年來，世界各國對資源豐富，可再生性強、有利于改善環境和可持續發展的生物質資源均予以高度關注。在生物質資源的利用過程中，生物質發電技術成為研究和利用的熱點。生物質能是重要的潔凈可再生能源。在中國農村，特別是以糧食和棉花為主產區的地區，存在著大量農作物秸稈，除少量農民自用為燃料和牲畜飼料外，大部分都被無序地焚燒，不僅浪費了資源，也給環境保護帶來了巨大的壓力。同時，使農戶的利益無形中損失，不利于環境保護且降低了農戶種植的附加值。

從可持續發展的角度講，生物吸收空氣中的二氧化碳，利用陽光光合作用生長，是太陽能利用的一種有效方式。不同于化石能源，生物質能利用過程中不會產生碳排放。因此，大力發展生物質能是經濟發展和環境保護的雙重需要，也是落實科學發展觀，踐行低碳發展的具體措施。另一方面，隨著我國經濟的快速發展，我國的城市生活垃圾產量日益增加，我國每年產生近1.5億噸的城市垃圾，且垃圾增長率達10%以上。中國城市生活垃圾累積堆存量已達70億噸。在全國，有超過三分之一的城市，正深陷垃圾圍城的困局。城市垃圾經過簡單的處理，可以利用生物質發電的技術平臺將垃圾綜合利用，可同時解決環境和能源問題。

但是，目前生物質能發電技術并不成熟，直接氣化驅動燃氣機或燃氣輪機，能得到30%以上的系統效率，但氣化爐產生的氣量少、氣體熱值低，產生的氣體含焦油量高，存在燃氣內燃發電機組難以正常發電，設備腐蝕嚴重等問題。與城市生活垃圾焚燒類似，生物質在鍋爐中燃燒產生蒸汽，推動蒸汽輪機發電。但由于秸稈采購半徑過大導致運輸成本過高，加上儲存難和防火難，導致發電規模較小，蒸汽循環效率低下，一噸秸稈只能發幾百度電，系統效率20%左右，經濟效益很低。加上農民惜售、提價和摻假等原因，使各地建設的蒸汽輪機秸稈發電項目均處在誰投資誰虧本的局面。而在城市垃圾處理領域，由于目前的焚燒方法不能確保徹底摧毀以二惡英為代表的各種二次污染物，使垃圾焚燒利用的方式飽受詬病。

所以，要實現節能減排，也要保障焚燒不會造成二次污染，需要發展新的技術。目前國際上極環保的技術有等離子體氣化技術，但由于投資高，技術復雜等因素困擾，推廣起來都被商業的門檻拒之門外。因此，發展廉價、高效、環保、符合國情的生物質發電和垃圾處理技術，才是我國和大多數發展中國家的需要。目前，在各種魚龍混雜的氣化技術中，采用外熱源熱解氣化技術成了氣化領域的亮點。外熱源熱解氣化技術具有氣化溫度高，合成氣熱值高，焦油含量低的特點，最重要的是能徹底破壞其中以二惡英類污染物為代表的各種有機二次污染物。產生這項技術的義烏發電設備有限公司是長期致力于發電技術研究和創新的專業技術企業。該企業研發的外熱源熱解氣化技術與國內各種傳統氣化設備相比，具有設備結構簡單，運行可靠，可連續性大規模生產的優點。除此之外，還具有以下特點：設備密閉，在負壓（負壓200—1200 Pa）高溫（1000攝氏度）下工作，無焦油問題，不會產生二惡英、多環芳烴、醛類、呋喃等污染物；每噸含水率30%的城市生活垃圾篩上物可產熱值為2700kcal/Nm3的可燃氣體1000 立方標米，可發電1100kW-h。如以秸稈為原料，每噸干燥的秸稈加20%左右的水份可產生1200立方標米可燃氣，可發電1400—1500kW-h，扣除自用電，外供電效率遠高于傳統方式；得到的合成氣熱值高，成份接近采用等離子體法，能合成甲醇和其他液體燃料，在特定的工藝下，氫氣含量達60%。

由此可見，城市生活垃圾及農林廢棄物熱解生產的合成氣，可用于燃氣機發電或生產液體化工產品。固體副產物還可生產炭黑、有機肥料等物質資源，真正實現城市垃圾及農林廢棄物被完全利用，達到零排放和效益最大化。

義烏發電設備有限公司先后投入上億元資金，研發了以燃用“二高二低”氣體技術為代表的13大類燃氣內燃發電機組。“二高”是氫氣和一氧化碳含量高達80%，以及國內單機最高功率3200kW，“二低”是熱值低到667kcal/Nm3（2790 kJ/Nm3），以及低濃度低到4.6%甲烷含量。而在目前，行業里能燃用如此“二高二低”合成氣的技術鳳毛麟角。從這方面看，不僅彰顯了該公司的技術實力，也填補了國內外該領域的空白。“二高二低”技術的特點使產品對燃氣氣質的要求相對較低，對燃氣的適應能力較強，可燃用的燃氣種類比國外名牌產品多得多，加上在價格上不到國外同類機組價格的三分之一等優勢，并在此基礎上研發了與外熱源無氧高溫熱解氣化爐相配套的燃氣發電機組，使其形成完整的配套而頗受市場青睞。

該公司采用較先進的增壓技術，同機型同排量產品的功率較國內行業一般高50—100％，單機最大功率可達3200kW，發動機熱效率、熱負荷及排放指標也在國內領先，整機性能指標可與美國卡特彼勒、通用電氣顏巴赫、康明斯等世界名牌產品相比。

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0 引言

隨著中國經濟與社會發展的持續加速,能源資源短缺和環境污染問題日益突出。加快生物質能開發利用,開辟新型能源供應,對于緩解國家能源供需矛盾,減少化石能源消耗,有效保護生態環境,促進農村經濟和社會可持續發展具有積極的推動作用。提高資源利用效率,發展可再生能源資源,加快發展循環經濟,保障國家能源安全,將成為我國經濟發展的一項重要戰略任務。

1 生物質能利用現狀及發展目標

1.1生物質能利用現狀

截至2006年10月,黑龍江墾區應用新型專利技術,建設了7處秸稈氣化集中供氣工程、3處大中型沼氣工程、3700戶戶用沼氣池、6套秸稈固化成型燃料機組、15套稻殼發電機組,建設總投資28400萬元。秸稈氣化工程年利用作物秸稈5800t,可節約常規能源折合標準煤900t,直接受益農戶2196戶。大中型及戶用沼氣工程年可處理畜禽糞便6萬t,節約常規能源折合標準煤2200t,直接受益農戶5100戶。利用秸稈固化成型技術生產秸稈固化燃料年可替代原煤4200t。稻殼發電機組總裝機容量達24800kW,年可利用稻殼21萬t,年發電量4590萬kW。應用生物質氣化、固化及稻殼發電技術,提供新型清潔能源,改善了傳統用能方式,提高了生活質量和用能品位,降低了生產和生活成本,防止了畜禽糞便污染,既取得了較好的經濟效益,也帶來了減少二氧化碳、二氧化硫、廢棄物等污染物排放的環境效益,為墾區節約能源、保護生態環境走出了一條新路。

目前存在的主要問題,一是受傳統觀念影響,農村能源開發利用與墾區經濟社會總體發展水平差距較大,資源潛力沒有得到有效開發,現代農業循環經濟產業鏈還沒有形成。二是生物質能源技術及裝備處于較低水平,其可靠性和穩定性有待進一步提高。三是生物質能源項目初始投資較大,比較效益低下,難以實現市場化、商業化運作。

1.2發展目標

“十一五”期間,黑龍江墾區大力推進以生物質為原料的氣化、固化、液化及發電工程建設,計劃建設40個生物質氣化站,生物質固化燃料年生產能力達到20萬t、液化燃料5萬t,裝備20臺套稻殼發電機組,裝機容量4萬kWh,建設2座生物質直燃發電、熱電聯產裝置,裝機容量5萬kWh。生物質年利用量占一次能源消費總量的8,發電裝機容量占全國的2。

2 開發利用生物質能的優勢與潛力

黑龍江墾區地處東北三江平原,總面積5.62萬km2。其中,耕地面積220萬km2,農業機械總動力433.6萬kW,總人口158.6萬人,年糧食生產能力達1000萬t,已成為國家重點商品糧基地和現代農業示范基地,因此,發展生物質能源具有獨特優勢與潛力。

一是資源優勢。黑龍江墾區年可利用作物秸稈量達800多萬t。2005年末,大牲畜存欄80.5萬頭,生豬存欄174萬頭,年畜禽糞便量達622萬t。集約化、規模化生產為生物質能利用提供了基礎保證。有效利用作物秸稈及畜禽糞便等生物質能,可進一步調整生產用能結構、提高生活用能質量、改善當地生態環境、促進農民增收、實現農業和畜牧業可持續發展。

二是機械化優勢。現代農機裝備作業區已達到160個,大馬力作業覆蓋面積約900萬畝,農業綜合機械化率達到93,農機化總水平居國內領先,機械化作業為生物質收集利用提供了先決條件。

三是農墾小城鎮建設優勢。按照墾區“十一五”規劃,計劃將原有2000多個生產隊合并建成660個管理區,農業職工全部集中居住,住宅全部實現磚瓦化。利用小城鎮基礎設施完善、服務功能齊全、信息便捷的優勢,使更多的農業富余勞動力向小城鎮轉移,壯大城鎮經濟規模和人口規模,為生物質利用提供了發展空間。四是典型示范優勢。在國家和省有關部門積極支持下,已建成多處大中型沼氣、秸稈氣化、秸稈固化、稻殼發電等生物質能源示范工程項目,積累了豐富的建設經驗,為生物質利用提供了技術支撐。

3生物質能工程技術方案及可行性

3.1大中型沼氣工程

3.1.1工藝方案

綜合考慮大中型養殖場物料特點及北方地區氣候寒冷等因素,適宜采用底物濃度高、加熱量小、運行費用低和沼液量少的“能源生態型”臥式池中溫發酵工藝。工藝流程示意圖如下(見圖1)。

3.1.2可行性

發展大型沼氣工程及沼氣綜合利用,是解決墾區規模化養殖糞便處理、發展生態有機農業的最有效途徑。充分利用畜牧業廢棄物生產清潔能源,可進一步改善農場職工生活條件,減少環境污染,探索和形成墾區“糧-畜-沼-肥-糧”的資源良性循環生態農業新模式。

實踐證明該工藝在北方地區運行穩定,產氣效率平均高達0.6m3/(m3.d),沼氣、沼渣、沼液應用前景廣闊,具有較好的經濟和社會效益,適宜在6000頭豬以上的規模化養殖場及集中居民區附近建設。

3.2秸稈氣化集中供氣工程

3.2.1工藝方案

推廣使用下吸式固定床氣化爐技術。下吸式固定床氣化爐具有以下優點:(1)操作簡便,運行可靠;(2)原料適應性強;(3)氣化效率高;(4)熱裂解充分,焦油含量低。工藝流程示意圖如下(見圖2)。

3.2.2可行性

以往農作物收獲以后,除少量的秸稈粉碎后還田用于飼料及燒柴外,其余全部在田間燒掉,造成資源極大浪費,也給環境帶來了污染。同時,隨著煤炭、液化石油燃氣價格不斷上漲,居民生活用能成本不斷增加。充分利用秸稈燃氣,則可以更好地滿足人們的生活需要,提高生活用能品位,帶來良好的經濟效益和社會效益。

3.3生物質液化燃

料工程 3.3.1工藝方案

根據黑龍江墾區地域及氣候特點,重點發展甜高粱秸稈制取燃料乙醇。工藝流程示意圖如下(見圖3)。

發展燃料乙醇有利于中國能源多元化、減少環境污染、發展畜牧養殖、增加農民收入。黑龍江墾區土地資源豐富,種植甜高粱產量高,成本低。生產甜高粱乙醇,可替代石油資源,減少車輛尾氣污染,廢渣廢液可作優質飼料和液體肥料綜合利用,是一項從種植到加工、從農業到能源的新型能源農業工程。

目前,黑龍江墾區在已建成甜高粱良種繁育基地的基礎上,又擴大試種面積3000km2,為生產燃料乙醇提供了原料保證。

3.4生物質發電工程

秸稈發電是一項新興能源產業。據調查,黑龍江墾區糧食作物區25km半徑內,大豆、玉米、水稻等秸稈剩余量達58萬t。隨著農業生產科學技術不斷發展,糧食單產進一步提高,秸稈剩余量將進一步增加。發展秸稈發電,一是可以加快秸稈轉化步伐,增加農民收入,實現經濟協調發展;二是可以增加電力供應,拉動工業經濟增長;三是可以提高資源利用效率,改善生態環境;四是可以拉動農區運輸服務等相關產業發展。

項目采用具有國際先進水平的生物質直燃發電技術,工藝系統主要包括機組、電氣

、熱力、燃燒、燃料輸送、水處理、除灰、采暖、通風、除塵、消防等裝置。黑龍江農墾所屬寶泉嶺、紅興隆、建三江、牡丹江、九三等地區地質條件良好,水源充足,交通方便,電力接口便捷,可充分利用發電余熱等優勢,適宜建設25~50MW秸稈熱電聯產發電項目。

4 發展生物質能源的對策措/！/施

(1)進一步加大《可再生能源法》的宣傳力度。通過典型示范,提高開發生物質能源的認識,加快農村能源項目的推進和落實,形成全社會支持生物質能發展的良好氛圍。

(2)全面開展生物質能資源評價。制定農業生物質資源評價技術規范,調查生物質資源量、能源作物適宜土地資源量,選育能源作物優良品種。

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1　引言

氣化技術是將農林廢棄物在缺氧或厭氧條件下，經過熱化學反應，生成CH4、CO、H2等可燃氣體，用于農村居民的炊事及采暖，亦可用于發電。

該技術使秸稈在作為燃料使用時的熱效率大大提高，使能量得到更充分地利用，并減少了環境污染，對開展節能減排具有重要的意義。

上世紀90年代，在國家支持下曾在山東和河南兩省進行了“秸稈氣化集中供氣工程”試點建設，但終因技術、系統配置等問題曾一度中斷。

隨著新農村建設，以村為單元的秸稈氣化集中供氣工程近年來在全國相繼展開。

截至2007年底，全國已建設了秸稈集中供氣站886處。其中遼寧省累計建264處。

根據農業部《農業生物質能產業發展規劃》(2007～2015)；到2010年，結合解決農村基本能源需要和改變農村用能方式，全國建成1000處左右秸稈氣化集中供氣站，年產秸稈燃氣3.65億m3；到2015年，建成2000處左右秸稈氣化集中供氣站，年產秸稈燃氣7.3億m3。

2　技術原理

3　工藝流程

系統組成：切碎機、上料裝置、氣化爐、旋風分離器、冷卻器、過濾器、風機、水封器、貯氣罐等。(圖5)生物質氣化系統的工藝流程，圖6。

4　存在問題

(1)燃氣熱值低

《2)焦油含量高：焦油會堵塞、污染和腐蝕燃氣管道、燃氣灶具。

5　焦油去除技術簡介

(1)焦油產生原因

在氣化過程中，隨著熱量的投入，生物質溫度不斷升高。當溫度升到200℃時，生物質開始熱解，并有焦油產生。隨著溫度的升高，熱解產物的焦油增加，當溫度達到500℃時，焦油的含量達到最高。溫度繼續升高伴隨著停留時間的增長，當溫度達到600℃以后，焦油會從液態轉化為氣態，并發生熱解，焦油的含量呈下降趨勢。

在秸稈氣化過程中，焦油的最終含量與氣化爐結構和氣體后期處理工藝有關。

在逆流式氣化工藝中，即氣化原料由氣化爐上部加入，氣化劑由下部送風口進入。熱解過程中生成的含

有焦油的揮發分未經過高溫區發生裂解，燃氣中的焦油含量較高。在順流式工藝中氣化原料和氣化劑均由氣化爐上部送入，燃氣從下部引出，燃氣中的干餾產物在經過高溫燃燒區時會發生裂解，故燃氣中焦油含量較低。

總的看來，最終還是由于溫度的影響，導致焦油的含量不同。

(2)焦油去除技術

秸稈氣化焦油去除技術主要可分為：濕式除焦法、干式除焦法、催化裂解法、熱裂解法

①濕式除焦法

濕式除焦法又稱為水洗法，是秸稈氣化燃氣凈化技術中最普遍的方法。

濕式除焦法會產生大量的廢水(包括大量的有機不溶物、無機酸、NH3和金屬等)，不能隨意排放，而且其后續處理過程非常繁瑣，操作費用也較高。

②干式除焦法

干式除焦法利用過濾原理，也稱為過濾法。是將吸附性強的材料(活性炭、濾紙、陶瓷芯、粉碎的玉米芯等)裝在容器中，當燃氣穿過吸附材料，把其中的焦油過濾出來。利用精密過濾材料分離可將0.1～1μm的微粒有效捕集下來。除焦油效率高(94.9％～98％)，但其成本高，維護困難。

③熱裂解法

由于焦油在較高的溫度下會發生深度裂解。高溫下，大分子化合物轉化成小分子氣態化合物。這種處理方法對焦油的去除效果很好。但是由于熱裂解一般在溫度大于1100℃以上，對設備材質的要求很高，且裂解能耗

大、費用高。因此，單獨用熱裂解去除焦油不現實。而且還容易生成焦炭。

在實際生產中常通過加入水蒸氣和氧化性物質來降低焦油含量。其原理是利用水蒸氣或氧化性物質與焦油中的某些組分反應生成CO、H2和CH4等可燃氣體，從而減少焦炭的生成。

④催化裂解法

由于熱裂解需要較高的溫度，在實際生產中很難達到，采用添加催化劑的方法來降低焦油轉化所需活化能，從而使焦油在較低的溫度(700～900℃)下就能去除。催化裂解焦油去除效率可以達到90％以上，因此是目前最有潛力一種焦油脫除方法，已經成為該領域中研究的重點。

6　焦油回收利用

焦油經過提煉，得到焦油瀝青，可以用作瀝青油漆、吸附劑、防腐涂料等；焦油中還可以提取萘、炭黑等；焦油可用作防水材料或化工原料。

二　項目情況介紹

1　項目來源

近年來，隨著技術的不斷完善和市場的廣，焦油除去技術已得到了進一步提高。為更好地推廣秸稈氣化工程，掌握現有的氣化設備焦油去除效果以及焦油去除技術的應用現狀，并對該技術進行評估和篩選，為政府有關部門制定發展規劃和相關政策提供參考依據，為此沈陽農業大學工程學院承擔了2008年農村能源綜合建設項目“秸稈氣化工程焦油去除技術評估”(農財發[2008]55號文，項目編號2008011)。

2　項目的主要內容

(1)對目前技術上具有代表性的秸稈氣化設備生產廠家、相關的科研院所調研。目的在于考察秸稈氣化設備的生產技術水平，比較分析各種焦油去除技術特點，評價秸稈氣化設備焦油去除技術水平。

(2)針對秸稈氣化工程應用比較集中的遼寧、山西、北京、天津、江蘇、黑龍江、山東、河南等8個省區不同焦油去除技術的秸稈氣化站進行現場考察。評價其應用效果，找出建設中存在的問題。

3　項目實施方案

目前全國有一定規模的秸稈氣化設備生產廠家約有100余家。截至2007年底，全國已建設了秸稈集中供氣站886處，主要分布在遼寧、山西、北京、天津、江蘇、黑龍江、山東、河南等省市。考慮到秸稈氣化設備生產企業不同的地域分布和工藝類型特點，選擇了有代表性的10家秸稈氣化設備生產企業和12個秸稈氣化站進行調研。同時組織了中國科學院廣州能源研究所和遼寧省能源研究所的有關專家進行了研討。

(1)調查樣本的選擇原則

企業的專業性：設計能力、生產能力、施工能力。

氣化工藝特點：有代表性的工藝類型。

(2)技術指標確定

系統的技術指標包括戶用規模、技術類型、技術特點、額定產氣量、氣化效率、燃氣低位熱值、氣化溫度、產物成分、技術的更新情況、焦油的含量等。

氣化效率、燃氣的低位熱值按NY／T12―1985和GB12206-1990規定進行測定：氧、硫化氫、一氧化碳的含量按GB／T12205-1990和GB／T12211―1990規定進行測定：焦油含量按GB12208-1990規定進行測定。

三　項目結果分析

1　氣化工藝選擇

由于下吸式固定床氣化過程可以二次裂解焦油，可有效地降低產物中焦油的含量。因此目前應用的工藝以 下吸式固定床式發生器為主。

2　氣化效率

氣化效率均達到70％以上，符合NY／T12-1985和GB12206-1990的規定，其中氣化設備氣化效率最高可達(87.2％)。(圖7)

3　氣化介質及原料

介質：主要有空氣和水蒸氣兩種，以空氣介質為主。

原料：秸稈氣化技術使用的原料比較廣泛，主要以農作物秸稈和林業廢棄物為主。原料除稻殼、木屑外大都采用了粉碎或成型等工藝，以粉碎為主，粒徑在5mm～30mm之間。原料預處理對秸稈燃氣中的焦油含量影響較小，主要影響氣化效率。

4　焦油去除工藝選擇

目前秸稈氣化焦油去除工藝大都采用傳統方式，其中以混合工藝為主。但在干式過濾工藝中有較大的改進。尤其是過濾材料的選擇上。催化裂解工藝尚不成熟，有待進一步開發。(圖8)

5　爐體出口焦油含量

由于氣化工藝的選擇不同，氣化爐出口處的焦油含量差別很大，提高反應溫度或進行二次裂解處理的氣化爐焦油含量顯著降低。爐體出口焦油含量最低達到25rag／Nm3。(圖9)

6　灶前焦油含量

灶前燃氣中焦油含量最大為15mg／Nm3，70％系統灶前燃氣中焦油的含量等于或低于10mg／Nm3。(圖10)

7　焦油去除率

采用干式、濕式及熱裂解相結合的去除方式可達焦油去除率80％以上，大都在70％以上。(圖11)

8　焦油回收情況

除干餾氣化工藝以焦油做副產品回收外，焦油目前存放的方式為自然堆放；未經無害化處理直接填埋；焦油水，未經處理采用滲漏補水的方式較多，有處理設備較少(用處理設備更少)。

四　項目效益分析(表1)

1　經濟效益

運行成本，燃氣按成本費0.26元／m3。如以成本價出售，每戶每年需支出燃氣開支468元，每月平均39.0元。但考慮到氣站所用原料均由各戶收取。各戶出售秸稈的收入應折抵部分燃氣費，平均每戶交售秸稈收入為54元，因此平均每戶每年實際燃氣支出為414元，平均每月34.5元。相比之下：使用液化氣時，每戶每月50元(按一瓶用兩個月計算)。

2　社會和環境效益

生物質直接燃燒應用的熱能利用率在10％左右，而秸稈氣化可將能量利用率提高到20％～35％：按每立方米秸稈燃氣替代0.25Kg標煤計算，每年每戶用氣2190m3，可替代547.5kg標煤，200戶一年可減少煤炭消耗近109.5噸標煤，對于二氧化硫和二氧化碳的減排的環境效益具有更重要的意義。

五　存在的問題及建議

1　秸稈氣化設備生產、工程建設等環節缺少標準規范

(1)目前關于秸稈氣化的現行標準中只有：《NY／T443-2001秸稈氣化供氣系統技術條件及驗收規范》，“焦油含量不大于50mg／Nm3”的標準焦油含量明顯偏大。《NYT1017-2006秸稈氣化裝置和系統測試方法》涉及焦油含量。而《GB12208-1990城市燃氣中焦油和灰塵含量的測定方法》規定的焦油測定方法，由于秸稈燃氣受取樣地點《爐體出口、氣柜前、氣柜后、灶前)及取樣時間(運行中還是停爐后)都有很大的不同，不適合秸稈氣化。

(2)缺乏相關的設備生產標準，導致氣化設備良莠不齊。存在質量和安全方面隱患。

(3)缺乏相應的施工規范，導致建設質量的控制。

2　焦油及其廢水排放引起的環境污染問題

由于焦油收集、處理方式目前存在一定的困難，隨著技術的推廣應用對環境必將產生新的污染。

3　秸稈氣化的安全問題

秸稈燃氣是易燃易爆氣，需要采取避雷、防爆等措施，特別是秸稈氣化站目前不納入消防管理范圍內，給秸稈氣化站的消防安全帶來很大困難。

CO中毒：CO是一種無色無味的氣體，不易察覺，極易使人中毒，空氣中含量0.1％時，一小時就會覺頭痛，嘔吐：含量達到0.5％時，30分鐘就會造成人員死亡，含量達到1％時。兩分鐘就會致人死亡。

4　秸稈氣化工藝形式單一

秸稈氣化技術工藝仍以下吸式固定床為主，比較單一。介質主要是空氣，秸稈氣化燃氣熱值較低(6000kJ／m3左右)。

篇6

【關鍵詞】二次能源；生物質能；開發戰略

1 生物質能源的應用現狀

目前，國內外對生物質能發展主要集中在尋找生物質資源、研發生物質轉化技術、探討生物質能的生態環境效益3個方面，生物能技術主要應用于生物乙醇燃料、生物質氣體燃料、生物制氫、生物柴油四方面。

1.1 生物乙醇燃料

生物乙醇研究的重點主要集中于能源轉化效率和溫室氣體排放兩個方面。 以秸稈為原料生產燃料酒精的工藝中存在若干亟待解決的技術難題， 纖維素酶的生產是其中難點之一。目前提倡固體發醇， 但固體發酵不可能像液體發酵那樣隨著規模的擴大而大幅度下降成本。故從長遠發展角度來看， 應選用液體發酵技術[1]。

1.2 生物質氣體燃料

生物質氣化技術是一種熱化學處理技術，通過氣化爐將固態生物質轉換為使用方便而且清潔的可燃氣體，用作燃料或生產動力。

德國沼氣工程普遍采用產氣率高專用的青貯玉米作為主要發酵原料，產氣率是雞糞的2.5倍，豬糞的3.4倍，牛糞4.5倍。[2]

我國生物燃料可持續發展的外部機遇較好，內部因素中環保指標及可再生性優勢明顯，所以要依靠內部優勢抓住外部發展機遇在最優SWOT戰略組合選擇上，應側重SO戰略（ 即增長型戰略），同時兼顧ST戰略（ 即特色經營戰略），突出生物燃料的特色，努力打造我國生物燃料種植生產和銷售的產業集群。

1.3 生物制氫

生物制氫過程可以在常溫常壓下進行， 且不需要消耗很多能量。生物制氫過程不僅對環境友好， 而且開辟了一條利用可再生資源的新道路。此外， 生物制氫過程可以和廢物回收利用過程耦合。

生物制氫過程可以分為 5 類：

1）利用藻類或者青藍菌的生物光解水法；

2）有 機 化 合 物 的 光 合 細 菌 （ P SB ） 光 分解法；

3）有機化合物的發酵制氫；

4）光合細菌和發酵細菌的耦合法；

5）酶法制氫。[3]

1.4 生物柴油

所謂生物柴油，是指利用各類動植物油脂為原料，與甲醇或乙醇等醇類物質經過交脂化反應改性，使其最終變成可供內燃機使用的一種燃料。生物柴油來自于植物油 （ 玉米、棉籽、海甘藍、花生、油菜籽、大豆、向日葵） 或動物脂肪。

生物柴油的主要優點在于其環境友好性， 大氣污染小， 尤其是硫含量低， 是一種優良的清潔可再生燃料。

生物柴油的制造方法有以下 4 種：

（1）直接使用和混合；（2）微乳法；（3）熱解；（4）酯交換。[4]

生物柴油的生產在技術上已經基本成熟， 主要生產工藝分為化學法、生物酶法和超臨界法化。生物柴油生產的主要問題是成本高， 制備成本的 75 % 是原料成本。降低成本是生物柴油能否實用化的關鍵， 目前仍處于試驗研究及小規模生產與應用階段。

1.5 其他典型技術的例子

奶牛-沼氣-牧草0循環型農業生產模式， 即： 奶牛場排出的糞水經沼氣池發酵， 產生的沼氣用于牧場鍋爐燃燒， 沼液、 沼渣用于澆灌狼尾草草地， 收獲的牧草為奶牛提供青飼料。以期通過該循環利用模式， 增強系統的自凈化能力， 實現資源的高效、 持續利用[5]。

DPSIR模型是由歐洲環境局（ EEA） 提出的，內容涵蓋資源 環境與經濟社會等多個領域，可以較為準確地描述系統的復雜性和相互之間的因果關系，廣泛用于資源可持續利用評價 城市化與資源環境相互關系分析水資源承載力評價等研究中，其科學性、應用性已得到學術界普遍認可[6]。

在能值理論的這一特點，Brown和Ulgiati 提出了能值可持續指標ESI，將其定義為系統能值產出率與環境負載率之比[7]。

生物質直燃發電作為 CDM 項目， 引入發達國家資金和關鍵技術，不僅可有效增大系統的能值產出率，降低環境負荷，使生物質直燃發電系統更具有競爭力，還能使系統能值可持續指標提高，使之富有活力和發展潛力，可維持較長時間內的可持續發展[8]。

2 面向未來的生物能源開發戰略

2.1 可持續發展

實行清潔生產， 實現綜合利用、循環利用、盡量減少排放和能耗； 將能源開發與廢物處理結合起來， 在整體、協調、再生、循環的前提下合理建設以生物能源為紐帶的生態產業園， 如沼氣工程。

2.2 因地制宜

開發生物能源一定要因地制宜， 不可盲目上馬。除了上述的 3 種有前景的生物能源產品， 沼氣、生物質氣化技 術等都值得好好推廣應用。

2.3 前瞻性

開發中國的生物能源需要做到以下的政策和軟件支持：（1）加大宣傳。有必要通過輿論宣傳加強人們對生物能源的認識。（2）加大政府投資和扶持。在新的生物能源初始商業化階段要進行減免稅等優惠政策。（3）借鑒國外經驗， 充分調動地方和工業界的積極性。（4）加強高校對于生物能源的教育及研究。[9]

2.4 以生物質能高效利用為核心構建農村循環經濟系統

（1）對農林生物質能開發利用應充分考慮資源的有限性和利用方式的平衡。

（2）堅持以沼氣為主以太陽能和風能等新能源綜合利用系統構建能滿足農村基本用能需求的供應體系。

（3）高度關注農村能源加大政策扶持力度。

（4）創新機制推動農村新能源市場發展。

（5）創建示范工程為生物質資源有效利用不斷探索新的途徑。[10]

3 結語

開發利用生物質能， 既是我國緩解能源供需矛盾的戰略措施， 保證社會經濟持續發展的重要任務。隨著國際原油價格的持續攀升和資源的日漸趨緊， 石油供給壓力增大， 生物能源產業、生物質材料產業的經濟性和環保意義日漸顯現， 生物質能源在不遠的將來一定會得到大力推廣。

【參考文獻】

[1]王建楠，胡志超，彭寶良，王海鷗，曹士峰.我國生物質氣化技術概況與發展[J].農機化研究，2010，1.

[2]劉瑾，鄔建國.生物燃料的發展現狀與前景[J].生態學報，2008，4，28（4）.

[3-4].王建楠，胡志超，彭寶良，王海鷗，曹士峰.我國生物質氣化技術概況與發展[J].農機化研究，2010，1（1）.

[5]奶牛-沼氣-牧草，循環型農業系統的能值分析[J].生態與農村環境學報，2 010，26（2）：120-125.

[6]孫劍萍，湯兆平.基于DPSIR模型的生物燃料-可持續發展量化評價研究：以江西省為例[J].科技管理研究，2013（4）.

[7]楊謹，陳彬，劉耕源.基于能值的沼氣農業生態系統-可持續發展水平綜合評價（以恭城縣為例）[J].生態學報，2012，7，32（13）.

[8]羅玉和，丁力行.生物質直燃發電 CDM 項目可持續性的能值評價[J].農業工程學報，2009，12.

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【關鍵詞】可再生能源；存在問題；解決措施

1.能源資源狀況

（1）小水電：全縣有大小河流7條，大多數屬平原季節性人工河流，主要作用是抗旱排漬，自然落差不大，水能理論蘊藏量不大，只有2100kw，可開發量1700kw。

（2）太陽能：全縣年日照1995小時左右，日照率為46%，太陽能年總輻射量0.45MJ/cm

（3）風能：年平均風速2.3米/秒，相當于2級風，開發利用價值不高。

（4）生物質能：農作物秸稈仍是吉水縣農民生活用能的主要來源，每年用作生活用能的農作物秸稈16.8萬t，占總量的68.7%，返田作肥料占31.3%；薪柴是農村廣泛使用的傳統生物質能，薪柴資源包括薪炭林、防護林、速生用材林、灌木林、疏林和“四旁”樹等，全縣薪柴開發總量為3.99萬t，隨著國家封山育林及林業加工業的發展，薪柴可用作農村生活用能量日趨減少；全縣生豬存欄9.35萬頭，雞10.6萬羽，年產生畜禽糞便9.1萬t，可利用量為15.1萬t。

從以上可以看出，吉水縣能源資源構成特點是：煤炭等化石能源極度缺乏，生物質能、太陽能等可再生能源資源豐富，新能源開發潛力大。

2.農村能源消費特點

生活用能的需求與生活水平密切相關，長期以來，農村地區生活用能主要靠當地秸稈和薪柴，采取直接燃燒方式，能源有效轉換率僅有10～30%，造成能源利用的低效和浪費，能源缺乏與浪費之間矛盾突出。隨著農村社會經濟發展，吉水縣農村生活能源使用出現了新趨勢，呈現出“三減三增”特點：一是自及自足能源消費減少，商品能源消費增加；二是秸稈能源消費比例減少，液化氣、煤等化石能源消費比例增加；三是高能耗用能方式逐步減少，可再生能源利用不斷增加。

3.可再生能源開發利用現狀

我國農村地區生物質能、太陽能資源豐富，蘊含著發展新能源的巨大潛力。經過多年發展，可再生能源開發利用已經取得了很大的進展，太陽能和沼氣等可再生能源在吉水縣農村已經得到廣泛應用。

3.1生物質能開發

（1）沼氣。沼氣是我國廣大農村地區開發應用的一種技術成熟的可再生能源，到2010年底，全國已經累計建成戶用沼氣超過4000萬戶，受益人口達1.55億人。沼氣是有機物在缺氧條件下通過厭氧微生物的發酵作用產生的混合氣體，其中甲烷約占55～75%，1m3沼氣相當于0.7～0.8kg標煤，熱值較高，燃燒后只產生和CO2和H2O，是一種高品位的清潔能源。

二氧化碳和甲烷是產生溫室效應的主要氣體，每年可減少二氧化碳排放1.07萬t，甲烷0.102萬t。

沼渣中含有豐富的有機質、腐殖酸和礦物質灰分，改良土壤功效十分明顯，其中有機質含量36.9%～49.9%，腐殖酸10%～24%，粗蛋白5%～9%，全N0.8%～1.5%，全P0.4%～0.6%，全K0.5%～1.2%；沼液含有多種速效營養成分。

沼渣沼液可廣泛用于作物浸種、葉面噴肥、基肥或用于防治作物病蟲害，也可作為家畜添加劑和魚鉺料，具有較高經濟價值。用沼液浸種，水稻增產9.4%，玉米增產9.35%；沼液作葉面噴肥，密柑單株增產20.2公斤，茶葉噴施沼液能夠促進茶葉株高增長，增加茶葉的百芽重和單葉重，促進茶樹增產，增產率為9.0%。沼液、沼渣綜合利用已成為農業增收、農民增效的一個新亮點。

（2）農作物秸稈及薪柴。

秸稈及薪柴具有體積大、密度小、熱值不高的缺點，遠距離輸運成本大，堆放在房前屋后影響村容村貌，將其進行氣化或壓縮處理做為燃料是提高利用效率可行辦法。

①秸稈氣化。秸稈氣化是采用一種生物質熱解技術，先將農作物秸稈等生物質原料切碎，在缺氧條件下，使秸稈不充分燃燒，產生大量的氫氣、甲烷和一氧化碳等可燃氣體。一個4口之家每月需要燃燒秸稈130kg，每100kg燃料費用為13～15元，每農戶月燃料費16.9～19.5元，秸稈氣化成本明顯低于其他常規燃料。秸稈的平均含硫量只有0.38%，遠低于煤的含硫量（約1%），秸稈氣化使用方便，清潔衛生，可以部分代替高品位商品能源。

②固化成型。將秸稈或薪柴干燥粉碎后，經過成型機械擠壓成密度為0.8～1.2t的柱狀或顆粒狀燃料，1t成型燃料相當于0.429～0.571t標煤。是一種能代替燃煤的新型低碳、節能、環保燃料，具有燃燒熱效率高、使用安全、清潔環保、節省空間等優點。

3.2太陽能利用

①太陽能熱水器。在太陽能利用方面，應用最廣泛、技術最成熟的是太陽能熱水器，已經實現了產業化和市場化。每平方米太陽能熱水器年可替代標煤150～180kg，2009年全國農村太陽能熱水器保有量2955.56萬臺，面積已達4997.06萬m2， 嘉魚縣農村太陽能熱水器普 及率已達11%。一臺太陽能熱水器全年可節電1.8GJ（約512kwh），按本地農村電價0.6元/度計，每臺熱水器全年可節約307.2元，農戶6～7年就可收回投資，而太陽能熱水器使用壽命可達15a。

②太陽能路燈。太陽能路燈主要是通過太陽能板的光生伏特效應原理，白天吸收太陽能光子能量產生電能儲存，夜幕降臨時產生照明。太陽能路燈不需要架設輸電線路，不用專人管理和控制，技術和經濟效益上可行，一次性成本回收較快，節能效果顯著。

③太陽能溫室大棚。不僅在瓜果蔬菜、花木苗圃等種植業上廣為應用，在水產養殖、畜禽飼養等方面的應用也不斷擴大，對提高農牧業產量、增加農民收入起了很大作用。

4.新農村發展可再生能源的現實意義

在新農村建設中，因地制宜，合理開發利用農村可再生能源，對促進農村經濟社會發展有重要意義。

4.1有利于構建資源節約型環境友好型社會，促進生態文明建設

以沼氣為紐帶的農業生態建設，使農業廢棄物得到循環利用，延長了農業生態鏈，既生產了清潔能源，又提高了農業經濟效益；開發利用太陽能，既能有效提供安全、無污染的清潔能源，又能促進農業生產，改善生態環境，因此發展包括太陽能、生物質能等在內的可再生能源，不僅使農村資源得到有效利用，而且促進了生產、生活、生態協調發展。

4.2有利于優化農村用能結構，促進節能減排

農村廣泛使用沼氣、秸稈氣、太陽能等清潔能源，是農民現代文明生活的一個縮影。目前形勢下，越來越多的國家面臨著減排問題，逐步會將減排成本納入考量的范疇，傳統能源的成本將顯著上升，發展可再生能源，符合減排趨勢。

4.3有利于發展農業循環經濟，轉變農業增長方式

大力推廣豬—沼—菜（糧、魚、果）生態利用模式，以沼氣為紐帶，把養殖業和種植業有機結合起來，把養殖業產生的廢棄物轉換成清潔能源和高效有機肥料，既解決農村燃料問題，又減少了農藥使用，培肥了地力，還提高了農產品品質，增加了農民收入。

篇8

【關鍵詞】秸稈；能源化利用；農民增收

中圖分類號：F32文獻標識碼A文章編號1006-0278（2015）08-149-01

一、引言

我國是農業大國，農作物秸稈年產量為7億噸左右，列世界之首，合標準煤量約3.53億噸。據測算，每2噸秸稈的熱值相當于1噸煤，其能量密度為13～15MJ/kg，且秸稈平均含硫量只有0.38%，遠低于煤的平均含硫量1%。另外秸稈中還富含鉀、鎂、磷、鈣等成分，可用作高效肥料。因此農作物秸稈是一種極具潛力的可再生資源，具有較高的利用價值。但目前我國秸稈處理的主要方式是直接焚燒和還田，不僅造成了資源的浪費，同時燃燒還釋放出PM2.5、NOx、SOx等有毒有害物質，對環境造成重大影響，同時還可能危害公共安全，引發火災、威脅人民生命財產安全等。因此秸稈的高效清潔利用，不僅可以降低對環境的危害，同時還可以實現一定的經濟效益，為當地農民增收，促進地域經濟的發展。

農作物秸稈綜合利用的主要形式有秸稈制肥、能源利用、畜禽飼料、食用菌種植和作為工業原料等，其中秸稈的能源化利用是現階段研究重點。為了鼓勵農作物秸稈的能源化利用，近年來我國頒布了許多相關政策法規來鼓勵秸稈的高效清潔利用，如《中華人民共和國可再生能源法》《可再生能源發展“十二五”規劃》等。隨著相關政策的逐漸完善和技術的完備，秸稈資源的高效清潔利用越來越成熟。

二、能源化利用技術

秸稈能源化利用包括發酵沼氣、液化制油、燃燒發電、成型燃料，另外還有氣化燃氣、選擇性熱解制備化學品等。由于政策扶持和產業技術的逐漸成熟，這些技術近些年來在我國取得了較快的發展，并且已初具規模。

（一）發酵沼氣

秸稈發酵產沼氣是秸稈生化轉換技術的一種，同時也是秸稈能源化利用的重要途徑。常采用的是濕發酵技術，另外近年來提出了干發酵是技術。秸稈發酵產生的沼氣熱值較高，品質好，具有廣泛的用途。但由于技術和經濟原因，我國現階段采用的主要是分散式小型沼氣設備，沼氣產率低，維護工作量大，且產生的沼氣主要用于農戶炊事取暖，使用途徑單一，同時還存在二次污染等問題。因此秸稈發酵技術有待進一步完善，同時應加大規模化發酵設施的建設。

（二）液化制油

秸稈液化制備生物油、生物乙醇等是秸稈能源化利用的重要途徑，可以實現秸稈的高效率、高價值利用。該技術是在改進傳統利用方式的基礎上研發出來的新技術，主要包括生物化學法生產燃料乙醇和熱化學法生產生物油，而液化制取生物油將具有很強的市場競爭力，尤其是通過選擇性熱解液化制備高價值化學品可以替代部分石油制品，從而降低對化石能源的依賴。

（三）燃燒發電

秸稈發電技術是近年來規模化利用秸稈的主要方法，是符合我國可再生能源發展政策的一種方式，可分為直燃發電、混燃發電和氣化發電三種方式。該種利用方式，秸稈利用效率高，轉化徹底，基本無二次污染。我國生物質發電起步較晚，2006年國能生物質發電有限公司在山東單縣建成我國第一個生物質直燃發電廠，之后我國有關政策法規的出臺促使生物質發電廠如雨后春筍般迅速發展起來。由于秸稈收購處理工作還需要大量的勞動力，因此還可以促進當地就業，同時農民還可以通過售賣秸稈而獲取一定經濟收入，從而促進區域經濟的發展。但秸稈燃燒發電過程中原料的收儲運問題嚴重，這也是我國秸稈發電技術的瓶頸，亟需解決。

（四）成型燃料

稻稈固化成型是在機械設備的壓力作用下，將稻稈壓縮為成型燃料，可以代替木柴、原煤、燃氣等燃料，廣泛用于取暖、生活爐灶、鍋爐、生物質發電廠等，是高效利用稻稈資源的有效途徑。將秸稈制備成成型燃料，不僅解決了秸稈本身能量密度小的問題，同時還可提高秸稈的燃燒效率。另外，相比于生物質發電廠，秸稈成型設備體積小、易操作、燃料用量小，因此便于分散布置，具有廣泛的應用可能性。

（五）其他利用

除了上述技術外，秸稈氣化、炭化等技術也在近年取得了較快發展，比如秸稈氣化可用來生產燃氣，用于供熱、發電、生產液體運輸燃料，但目前技術尚未成熟，產業化運行過程中存在的問題頗多，因此還需要進一步完善。

三、結果與展望

在秸稈的諸多利用途徑中，能源化利用具有應用范圍廣、適應能力強的特點，可實現秸稈高效清潔利用，具有良好的環保效益和經濟效益，同時還可以帶動區域經濟發展，促進農民增收。

現有能源利用技術都可提高秸稈能源的利用效率，但由于受技術、環境等因素的制約，各種技術的發展都存在弊端。針對秸稈能源化轉化的現狀，首先應加大科研技術和人才培養投入，深化“產學研”體系建設，加快技術產業化應用；其次，針對現在的原料短缺、收集困難等問題，企業應當與政府及農戶簽訂收購協議，跳過中間商，降低燃料成本；此外，國家層面應當進一步完善生物質能利用的政策法規，加大對生物質能利用技術的扶持；最后，要加大宣傳、推廣的力度，使生物質能源被人們熟知并使用。相信隨著技術不斷發展和政策的完善及能源化轉化各環節的逐步正規，生物質秸稈的能源化利用技術將發展的越來越好。

參考文獻：

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篇9

關鍵詞：煤化工；煤氣水；廢水；處理技術

中圖分類號：X703 文獻標識碼：A

煤化工生產是以煤為原料進行的一系列的化學加工，所以在生產的過程中會產生大量的化學物質，在煤氣化廢水中的污染物濃度較高，成分比較復雜，所以加大了處理的難度。我國的煤化工企業大部分分布在煤炭資源比較豐富的中西部地區，但是這些地區的水資源相對比較匱乏，并且生態環境比較脆弱，一旦煤氣水廢水外排，不僅會造成水資源的嚴重浪費，同時還會對生態環境造成嚴重的影響。針對這種現象，我國對煤化工企業下達了相應的政策，對于煤氣水廢水的排放需要達到規定的標準，盡量減少對生態環境的破壞。但是由于中西部地區的生態環境比較脆弱，自我恢復能力較低，所以即使是經過處理的煤氣水廢水外排，也不利于當地的生態環境保護。所以無論是從節約水資源的角度出發，還是從保護生態環境的角度出發，一般都要求煤化工企業對煤氣水廢水進行深度處理并且回收利用，爭取達到“零排放”的標準，從而實現我國煤化工行業可持續發展的目的。

1.煤氣化廢水的特點

煤氣化廢水主要來源于氣化過程的洗滌、冷凝和分餾工段。在氣化過程中產生的有害物質大部分溶解于洗氣水、洗滌水、貯罐排水和蒸汽分流后的分離水中，形成了煤氣化廢水。

煤氣化廢水的成分比較復雜，在外觀上一般呈現為深褐色，是一種比較典型的難以進行生物降解的廢水。水質的黏度較大，有很多的泡沫，并且伴有強烈的刺激性氣味。在煤氣水廢水中含有大量的有毒有害固體懸浮顆粒和溶解性化學物，比如氰化物、硫化物、重金屬等，這些物質的可生化性較差，種類繁多，所以化學成分比較復雜。此外，廢水中還有很多無機污染物，比如氨氮、硫化物、無機鹽等。煤氣化廢水中的物質成分會隨著原料煤種以及煤氣化工藝的不同，而存在較大的差異。所以為煤氣水廢水處理技術的選擇提出了較大的難度，面對不同的煤種以及生產工藝而產生的差異較大的水質，需要提出一種適應于大多數煤氣水廢水處理的技術方案，從而提高煤氣水廢水處理效率，這是我國煤化工企業面臨的重要難題。

2.煤氣水廢水處理技術

由于煤氣水廢水中的成分比較復雜，其中含有大量的油類、酚類以及氨等物質，無法直接進行深度處理，所以需要經過預處理和生化處理工藝環節，初步去除其中高濃度的污染物，對水質進行初步凈化，從而為后期的深度處理做好充分的準備工作。所以煤氣水廢水處理一般會經過3個環節，預處理、生化處理以及深度處理，其中的預處理和生化處理是進行深度處理的必要環節，直接經過預處理和生化處理，才能夠使用深度處理技術對廢水進行凈化，最終提高水質質量，確保水質滿足排放或者回收利用的標準要求，下面對這3個環節的處理技術進行分析。

2.1 預處理

預處理也是煤氣水廢水處理的首要環節，也稱為一級處理，主要是通過除油、蒸氨、脫酚等過程，去除廢水中的油類、酚類和氨，為下一環節的生化處理創造有利的條件，提高可生化性，從而減輕生化處理的負荷。

在煤氣水廢水中的油類物質因為黏度較大，所以比較容易吸附在生產裝置的內壁上，不僅會降低傳熱的效率，同時還對后續的脫酚脫氨環節造成一定的影響。去除廢水中的油類物質主要是通過油水分離的方式進行除油，一般有隔油和氣浮兩種方式。隔油是煤化工企業中比較常用的除油方式，其主要是利用重力分離的原理，占地面積小，除油效率高。但是如果煤氣水廢水中的乳化油含量較高的情況下，因為油水界面不清晰，所以單純地使用隔油技術，除油效果不高，不利于后續的生化處理。氣浮除油主要是利用曝氣或者溶氣的方法，在廢水中形成比較分散的微小氣泡，會將廢水中的油類物質聚集到一起，然后懸浮在廢水表面，將浮渣刮除即可達到除油的目的。如果在氣浮除油工藝中，加入混凝劑，將廢水中的油類物質凝集成絮狀網絡，則會提高與氣泡的結合程度，從而提高除油的效率。

在煤氣水廢水的脫酚技術方面，目前已經有了比較成熟的處理技術，并且逐漸向低成本、高效率方向發展。目前在脫酚處理技術方面主要采用萃取工藝，利用萃取劑進行脫酚并且回收利用。萃取劑可以循環利用，并且在處理的過程中，不會產生二次污染。現階段，利用萃取脫酚處理技術中，存在的問題主要是溶劑對酚類化合物的反應種類受限，中油夾帶量較大，對于多種酚類物質的萃取處理效率較低。而有些萃取劑具有很強的溶水性，所以在進行萃取處理技術時，會消耗大量的水資源。所以目前對于脫酚萃取處理技術而言，主要是對萃取劑的選擇與改進方面，以提高萃取的效率。

在脫氨脫酸方面，國內傳統工藝一般采用雙塔加壓汽提脫氨脫酸，先脫除酸性氣體，最后進行脫氨，然而廢水中濃度較高的二氧化碳會與氨反應生成銨鹽結晶，造成設備結垢、堵塞。單塔加壓側線抽提工藝，實現了煤氣化廢水中酸性氣、游離氨和固定氨在汽提單塔中的同時脫除，不易結垢，該技術已經成功應用在多家煤氣化廢水處理過程。

2.2 生化處理

生化處理是煤氣水廢水處理環節中的二級處理，主要是通過人工曝氣為微生物供氧，利用微生物去除廢水中的可溶性有機物以及部分不溶性有機物，是廢水處理的常用技術之一，從而為深度處理基礎提供有利的條件。但是由于煤氣水廢水中的成分比較復雜，有些污染物的生物可降解性較差，所以如果使用傳統的厭氧和好氧工藝都無法達到有效的處理標準。傳統的厭氧-好氧處理技術中，設備的占地面積較大，處理效率較低、生物死亡率較高，所以處理效率較差，不利于后續的深度處理。針對這種情況，需要對厭氧和好氧工藝進行優化處理，以提高生化處理的效率。

2.3 深度處理

經過預處理以及生化處理環節后，煤氣水廢水還無法達到排放的標準要求，因為其中還存在大量的難降解有機物，并且這兩種處理工藝都沒有對無機鹽進行處理，所以在經過生化處理后，廢水的色度仍然較高，鹽含量、COD以及氨氮的含量都無法達到規范的標準要求。所以說在經過預處理以及生化處理后，還應該對煤氣水廢水進行深度處理，最終達到排放或者回收再利用的標準。

傳統深度處理單元一般針對生化出水中的氨氮及難降解有機物，采用混凝沉淀、高級氧化等技術，最終使出水達標排放。混凝沉淀技術能夠捕獲水體中的膠體懸浮物、有機物、重金屬離子等有害物質，形成絮體而分離，從而有效去除水中的懸浮物、色度以及COD，已經廣泛應用于煤氣化廢水的深度處理。

2.4 脫鹽深度處理與回用

煤氣化廢水中除了氨氮、有機物之外，還含有一定量的無機鹽。傳統的深度處理工藝（混凝、高級氧化等）對于無機鹽沒有去除作用，產水直接回用會造成無機鹽在系統中的累積，對設備造成損害。因此，一般采用脫鹽技術進行深度處理，才能滿足工業循環冷卻水回用要求。目前常用的脫鹽技術包括離子交換、膜分離技術、蒸發技術等。離子交換技術在脫鹽方面的應用已經相對成熟，但是水中殘留的有機物會污染離子交換樹脂，而且樹脂再生過程會產生酸、堿廢水。而蒸發技術設備占地面積大、能耗高，不適合直接大規模處理生化出水。相對而言，以反滲透（RO）為核心的膜分離技術具有分離效率高、能耗相對較低、設備緊湊、操作簡便、綠色無污染等優點，已經廣泛應用于海水淡化、苦咸水淡化及各類含鹽污水回用系統。

結語

煤化工行業為我國的經濟發展提供了重要的能源保障，但是在我國建設社會主義和諧社會的時代背景下，對于煤化工行業的生產標準有了更高的要求。因為煤化工企業生產的特殊性，在生產的過程中會產生大量的煤氣水廢水，如果不經過處理就排放到外界，會對生態環境造成嚴重的破壞，所以對煤氣水廢水進行處理是煤化工企業的重要任務。在我國水資源日益匱乏的形勢下，在煤氣水廢水處理技術中，逐漸向廢水回收再利用的方向發展，不僅能夠避免對生態環境造成污染，同時還能夠有效的降低生產成本，節約水資源，提高煤化工企業的經濟效益、社會效益以及生態效益。隨著我國科學技術的快速發展，在對煤氣水廢水處理技術方面會不斷的發展以及完善，為實現煤化工企業的可持續發展創造有利的條件。

參考文獻

[1]蔣芹，鄭彭生，張顯景，郭中權.煤氣化廢水處理技術現狀及發展趨勢[J].能源環境保護，2014（10）：15.

篇10

關鍵詞:工業爐 節能減排

中圖分類號:TB4 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)07(a)-0086-01

隨著能源形勢和環境污染狀況日趨嚴峻,節能減排越來越成為當前我國工業所面臨的重要問題。目前,我國工業爐存在技術水平低、裝備落后、能耗高、污染嚴重等主要問題,本文就針對性地在替代燃料、燃燒系統改造和余熱余壓利用等方面提出一些節能減排的措施。

1 替代燃料

中國工業爐一直以煤炭為主要能源,其污染環境嚴重,所以尋找理想替代燃料是我國工業爐節能環保發展的戰略性方向。利用柴油和天然氣替代煤,可以減少對環境的污染,但其經濟成本較高,屬于不可再生能源,故沒有大規模利用。生物質作為一種能同時提供固體、液體和氣體燃料的可再生新能源,能夠減緩溫室效應的產生,環境友好,故利用生物質代替煤是我國工業爐節能發展的理想途徑。

以生物質為原料的工業替代燃料利用技術主要包括生物質成型燃料技術、生物質氣化技術和生物質裂解油技術。

生物質成型燃料技術是指在一定溫度和壓力作用下,將各類分散的、沒有一定形狀的生物質壓制成一定形狀的、密度較大的各種成型燃料的技術。生物質成型燃料多用在一些中小型的工業蒸汽鍋爐、有機熱載體鍋爐和商業蒸汽鍋爐上。

生物質氣化技術是指在高溫缺氧的條件下,生物質原料經過簡單的破碎處理后送入氣化爐中進行裂解,得到可燃氣的一種熱化學反應技術。生物質氣化得到的可燃氣可以直接通過管道輸送應用在軋鋼加熱爐、煉銅反射爐、坩鍋爐、工業鍋爐及水泥回轉爐和耐火材料隧道窯等燃料品質要求較低的工業窯爐上,而經過除塵除焦等凈化工序后,其應用范圍可推廣到陶瓷窯爐、玻璃窯爐、熱風爐和電廠等燃料品質要求較高的工業窯爐上。

生物質裂解油技術是指將秸稈、木屑、甘蔗渣等農業廢棄物通過高溫快速加熱分解為揮發性氣體,再經冷卻后提煉出的一種液體。生物質裂解油的熱值一般為16～18MJ/kg,產油率可達70%,它可直接用作鍋爐和窯爐的燃料,也可進一步加工轉換成化工產品。

2 燃燒系統

在工業爐的系統里,燃燒是燃料的化學能釋放的過程,在這個過程里既要考慮降低氣體和固體的不完全燃燒損失,又要考慮過量空氣造成的排煙損失,還要兼顧降低二氧化硫和氮氧化物等污染物的濃度的問題,因此尋找一種合適的燃燒技術是實現工業爐節能減排的重要措施。現階段應用較為廣泛的節能燃燒技術包括高溫空氣燃燒技術、脈沖燃燒技術、富氧燃燒技術和分級燃燒技術。

高溫空氣燃燒技術也叫蓄熱式燃燒技術,它不僅是一項高效的廢熱回收節能技術,而且能提高產品的品質。蓄熱燃燒技術是指交替切換空氣或氣體燃料與煙氣,使之流經蓄熱體,能夠在最大程度上回收高溫煙氣的顯熱,排煙溫度可降到180℃以下,可將助燃介質或氣體燃料預熱到1000℃以上,形成與傳統火焰不同的新型火焰類型,并換向燃燒使爐內溫度分布更趨均勻。目前,我國已在軋鋼加熱爐、玻璃窯爐、熔鋁爐、鍛造爐和鋼包烘烤器等工業窯爐上成功應用蓄熱式燃燒技術。

脈沖燃燒技術是一種間斷燃燒的方式,使用脈寬調制技術,通過調節燃燒時間的通斷比實現窯爐的溫度控制[1]。這種技術對加熱爐的爐溫控制較為容易,所以爐內的溫度場均勻且溫度波動極小,而且還能節約燃料。近年來,該技術在冶金、陶瓷等工業窯爐燃燒系統控制方面得到逐步推廣應用,效果良好。

富氧燃燒技術是以助燃空氣中氧含量超過常規值得一種高效強化燃燒技術。富氧燃燒技術能夠降低燃料的燃點,加快燃燒反應速度,促進燃燒完全,降低過量空氣系數,減少燃燒后的煙氣量,從而提高熱量的利用效率。富氧燃燒技術比較適合應用在高溫工業爐,如金屬加熱爐和玻璃溶化爐等等,有資料表明鍛造加熱爐若采用23%～25%的富氧空氣助燃,可節省1/4的燃料。

分級燃燒技術是指通過改變送風方式將不足量的空氣送入主燃燒區,形成缺氧的燃料過剩燃燒,然后剩余的空氣在第二級燃燒區加入,形成燃料稀薄燃燒區,完成整個燃燒過程。分級燃燒可減少氮氧化物的排放,據項目運行結果表明,采用分級送風燃燒技術后,尾氣中的氮氧化物排放量降低35%左右。

3 余熱余壓利用

工業爐余熱主要是指排出的燃燒產物的顯熱與加熱制品帶走的顯熱。這些顯熱所帶走的熱量數量較大,如果能很好地加以利用,其經濟效益和社會效益都是顯著的。目前我國工業爐的余熱資源回收率僅為34.9%,回收潛力巨大[2],下面就介紹幾種常用的余熱余壓利用技術。

中高溫煙氣余熱主要利用方式包括:利用余熱鍋爐產蒸汽或者加熱導熱油直接利用,利用換熱器預熱助燃空氣,還有通過余熱鍋爐產蒸汽并利用蒸汽汽輪機發電。以軋鋼加熱爐為例,軋鋼加熱爐的出爐煙溫1000℃左右,在煙道內設置高效空氣和煤氣預熱器對助燃空氣和煤氣進行預熱,可將空氣預熱到600℃,煤氣預熱到300℃,噸鋼燃耗可降低0.3GJ。

低溫煙氣余熱一般是指溫度低于400℃的煙氣的余熱,這種余熱雖然品位低,但余熱數量很大,現在一般采用純低溫余熱發電技術來進行節能降耗并產生經濟效益。例如,水泥廠將400℃以下低溫廢氣余熱轉換成電能并用于生產,可使水泥熟料生產綜合電耗降低約60%或水泥生產綜合電耗降低約33%。

干熄焦技術是一項成熟而先進的技術,它利用冷的惰性氣體逆流冷卻熄滅紅焦,然后被加熱的氣體經過除塵后進入蒸汽鍋爐將能量回收利用或供熱發電,同時消除濕法熄焦的嚴重污染,以一臺140t/h的焦爐改造為例,其年產電量可達4000萬度。

余壓回收發電技術是指利用工業窯爐產生的廢氣余壓直接用來發電。例如,鋼鐵廠高爐爐頂煤氣余壓透平發電裝置(TRT),是利用高爐爐頂煤氣具有的壓力能,經透平膨脹做功,驅動發電機進行發電的裝置。

4 結語

當前,應對能源危機、氣候變化和資源環境約束已成為全球的共同行動,我國“十二五”節能規劃也提出要繼續貫徹實施20%左右的能源強度下降目標和18%的碳強度下降的目標,加快節能減排技術開發和推廣應用。由于我國工業爐類型繁多,應用領域廣泛,因此我們在實際應用中,要根據各種爐型的特點和具體工藝要求,采用合理的節能技術方案,才能取得良好的節能效果。

參考文獻