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社会其它相关论文-瑞典、德国、意大利等国生物质能技术利用现状与经验.doc

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社会其它相关论文-瑞典、德国、意大利等国生物质能技术利用现状与经验.doc

社会其它相关论文瑞典、德国、意大利等国生物质能技术利用现状与经验摘要可再生能源问题倍受世界各国关注。欧洲国家在生物质能开发利用政策措施、关键技术研究开发和市场运行模式等方面已走在世界前列,取得了显著成果,积累了成功经验。在全面考察瑞典、德国、意大利三国生物质能开发利用现状的基础上,重点介绍了瑞典、德国在生物质直燃发电、固体成型燃料、沼气技术等方面的利用现状与成功经验,借鉴其成功经验并提出了政策建议。关键词生物质能;生物质直燃发电;固体成型燃料;沼气技术;考察0引言能源问题已经成为中国乃至世界经济生活中关注率最高的问题,尤其石油属于不可再生的战略资源,是现代经济社会赖以正常运转的血液。随着全球矿物能源的快速消耗,能源危机成为各国必须面对的战略挑战。瑞典、德国、意大利等欧洲国家在生物质能开发利用政策措施、关键技术研究开发和市场运行模式等方面已经走在世界前列,并取得了较大成果和成功经验。在全面考察上述三国生物质能开发利用现状的基础上,本文重点介绍了瑞典、德国在生物质直燃发电、固体成型燃料、沼气技术等方面的利用现状与成功经验。1生物质直燃发电技术生物质直燃发电技术是在传统的内燃机发电技术上进行设备改型而实现的、通过直接燃烧生物质原料作为替代燃料进行发电的一种新技术。在瑞典,生物质直燃发电技术已经基本成熟并得到规模化商业应用。其技术路线为“锅炉汽轮机/斯特林发动机通常为热电联产,即CHP”,其中,汽轮机发电技术为常规技术,一般应用于中型以上发电系统,斯特林发动机发电技术处于技术开发和产业化示范阶段,是目前生物质利用方面的重点研发技术。利用斯特林发动机的热电联产技术已经满足瑞典全国近一半的热力需求。近年来,生物质与矿物燃料(主要是煤)的混合燃烧发电得到许多研究和示范应用,研究结果指出,混燃可提高生物质发电的效率,且当生物质的比重不高于20时一般不需对现有设备作改动,是生物质燃烧发电的发展方向。本文以瑞典ENKOPING的一家热电联产厂ENAENERGI为例进行说明,该厂发电装机容量24MW和50MW供热能力(见图1),能够为城市居民区域供热,燃料来源于伐木副产品、木材厂锯末和造纸厂废弃物等生物质原料。ENAENERGI每年需要约350GWH的生物质燃料。其突出特点是所用燃料的10为能源作物,全部由工厂自己种植,利用污水处理厂的废水进行灌溉。专门的能源作物如柳之稷可以吸收氮,该工厂种植的能源作物每年能减少20吨的氮排放(见图2)。2生物质固体成型燃料技术所谓生物质固体成型燃料技术就是在一定温度与压力作用下,将各类原来分散的、没有一定形状的秸秆、树枝等生物质,经干燥和粉碎后,压制成具有一定形状的、密度较大的各种成型燃料的新技术。其产品为棒状、块状和颗粒状等各种成型燃料(见图3),密度可达08~14克/立方厘米,热值为16720千焦/千克左右。性能优于木材,相当于中质烟煤,可直接燃烧,燃烧特性明显改善。同时具有黑烟少、火力旺、燃烧充分、不飞灰、干净卫生等优点,NOX、SOX极微量排放,而且便于运输和贮存,成为商品。瑞典的森林面积广阔,是世界闻名的“森林之国”,森林覆盖率高达60,高速公路的很多路段都从森林中间穿过。目前,瑞典利用林业废弃物如树皮、树枝、木屑以及能源作物等生产固体成型燃料已经发展得相当成熟,形成了从原料种植、收集、到颗粒(或切片)生产再到配套应用和服务体系一个完整的产业链条。瑞典全国总能源消耗的30为可再生能源,木质燃料占其中的467。今后,瑞典固体成型燃料产业发展的重点领域包括(1)开发生物质颗粒燃料原材料基地;(2)开发经济性好、资源效率高的颗粒燃料生产(包括储存)工艺;(3)开发分级的颗粒燃料以适应不同燃烧技术需求的用户。其总体目标是每年至少减少生产成本4或2000万克朗。3沼气技术31车用沼气技术在瑞典,利用畜禽粪便等废弃物生产沼气也非常成功。沼气的年总产量约为1400GWH(14109KWH),主要产自于200多家市政污水处理厂的污泥消化池,其产量约占沼气总产量的60;其余为垃圾填埋场(产量约占总产量的30)以及工业污水处理厂和混合消化厂产生的沼气(产量约占总产量的10)。有机废物转化成沼气时产生的消化残余物,还可作为生物肥料。近年来,瑞典成功地将沼气用作汽车、火车燃料,技术已经成熟,也形成了良好的运行模式。本文重点介绍LINKOPING沼气厂及其车用沼气供气站。瑞典LINKOPING沼气厂建于1992年,项目总投资900万欧元,政府一次性投资补贴100万欧元。该厂不仅处置了牲畜粪便和大量有机废物,而且还通过混合消化产生了沼气和生物肥料。自2001年开始,提纯后的沼气可以注入当地的天然气配气管,以及专门的汽车供气站。目前,LINKOPING沼气厂每年处理各种有机废物约55万T,产生的沼气量约为20~30GWH(75CH4),相当于当地天然气消耗量的25,每年可减少CO2排放3700T。该厂每年收集并处理牲畜粪肥28万T,其他有机废物如厨余垃圾、农产品加工废弃物等2万T(主要来自15家食品类工厂,其中包括屠宰场、海产品生产加工厂等)。原料通过进料池(800M3)、热交换系统、消毒系统(巴氏杀菌,1H,70℃),进入传统搅拌消化池(2250M3,停留时间20~25D,70℃,含固率6)。沼气厂见和沼气生产工艺流程如图4、图5所示。LINKOPING沼气厂生产的沼气通过地下管线直接提供给2KM外的供热站,并能供作汽车燃料。该厂同时还在经营车用沼气供气站,满足当地近400辆公共汽车的燃料需求(见图6)。供热和车用沼气出厂前需要进行提纯处理。该厂的沼气提纯能力为250M3/H,提纯过程分为三个阶段(1)提纯净化通过SULFATRATE工艺去除S利用SELEXOL去除CO2;(2)干燥;(3)压缩(添加5~10的丙烷,调整沃伯指数,使之等同于天然气)。32沼气发电技术欧洲沼气发电技术以德国为典型代表。目前,德国国内沼气发电工程的数量已由1992年的139家发展到2003年底超过2000家,发电装机总量由1999年的50MW猛增到2002年的250MW。德国沼气工程技术的要点主要包括(1)发酵原料发酵原料以畜禽粪便、玉米青贮秸秆,青贮饲草为主,另外还有餐饮旅馆的厨余垃圾、农副产品加工的废弃物,以及多余的粮食(如小麦、玉米)等。对有机垃圾有着严格的控制,必须在70℃的高温下经过1小时的处理才可以进入沼气池发酵,由此产生的沼渣才能作为有机肥料施用到田地去。(2)发酵工艺较大型的沼气发酵装置以地上USR工艺为主,中型牧场以地下池的完全混合式为主,发酵形状多数为圆柱体式,生活有机垃圾和秸秆青贮料的干发酵为地上和半地下箱式发酵装置,均采用批量式发酵工艺(见图7)。发酵滞留期一般为28~45天,少数发酵达到56天。由于发酵池都采用发电余热进行加温,发酵池内部温度一般都控制在40℃~45℃之间。(3)进料及搅拌

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