生物质能源可行性调研.doc

生物质能源推广可行性调研报告1、 推广生物质能源的必要性1、 环境污染严重大气环境保护事关人民群众根本利益，事关经济持续健康发展，事关全面建成小康社会，事关实现中华民族伟大复兴中国梦。当前，中国大气污染形势严峻，以可吸入颗粒物（PM10）、细颗粒物（PM2.5）为特征污染物的区域性大气环境问题日益突出，损害人民群众身体健康，影响社会和谐稳定。随着中国工业化、城镇化的深入推进，能源资源消耗持续增加，大气污染防治压力继续加大。2、 燃煤锅炉是重要的污染环境源之一锅炉是重要的能源转换设备，也是能源消费大户和重要的大气污染源。我国锅炉以燃煤为主，其中燃煤电站锅炉近年来向大容量、高参数方向快速发展，无论是生产制造还是运营管理均已接近国外先进水平；而燃煤工业锅炉保有量大、分布广、能耗高、污染重，能效和污染控制整体水平与国外相比有一定的差距，节能减排潜力巨大。截至2012年底，我国在用燃煤工业锅炉达46.7万台，总容量达178万蒸吨，年消耗原煤约7亿吨，占全国煤炭消耗总量的18%以上。我国燃煤工业锅炉整体能效水平较低，其实际运行效率比国际先进水平低15个百分点左右。同时，燃煤工业锅炉污染物排放强度较大，是重要污染源,年排放烟尘、二氧化硫、氮氧化物分别约占全国排放总量的33%、27%、9%。近年来，我国出现的大范围、长时间严重雾霾天气，与燃煤工业锅炉区域高强度、低空排放的特点密切相关。3、 农作物桔梗焚烧污染大气环境近年来随着农业生产经济水平的不断提高，秸秆作为生活用能几乎退出历史的舞台。面临的是在田间地头焚烧的秸秆量逐年增加，这种污染在收获季节集中排放，使短时间内大气质量严重恶化，成为一个严重的社会问题和政府工作难题。4、环境治理的紧迫性资源环境制约是当前我国经济社会发展面临的突出矛盾，解决节能环保问题，是扩内需、稳增长、调结构，打造中国经济升级版的一项重要而紧迫的任务。加快发展节能环保产业，对拉动投资和消费，形成新的经济增长点，推动产业升级和发展方式转变，促进节能减排和民生改善，实现经济可持续发展和确保2020年全面建成小康社会，具有十分重要的意义。5、国家节能环保的政策推动关于加快发展节能环保产业的意见（国发201330号）文件要求：落实相关支持政策，推动粉煤灰、煤矸石、建筑垃圾、秸秆等资源综合利用产品应用。大气污染防治行动计划（国发201337号）（简称国十条）文件要求：第一条加大综合治理力度，减少多污染物排放3，（一）加强工业企业大气污染综合治理。全面整治燃煤小锅炉。加快推进集中供热、“煤改气”、“煤改电”工程建设，到2017年，除必要保留的以外，地级及以上城市建成区基本淘汰每小时10蒸吨及以下的燃煤锅炉，禁止新建每小时20蒸吨以下的燃煤锅炉；其他地区原则上不再新建每小时10蒸吨以下的燃煤锅炉。在供热供气管网不能覆盖的地区，改用电、新能源或洁净煤，推广应用高效节能环保型锅炉。在化工、造纸、印染、制革、制药等产业集聚区，通过集中建设热电联产机组逐步淘汰分散燃煤锅炉。2014-2015年节能减排低碳发展行动方案（国办发201423号）文件要求：（六）加快更新改造燃煤锅炉。开展锅炉能源消耗和污染排放调查。实施燃煤锅炉节能环保综合提升工程，2014年淘汰5万台小锅炉，到2015年底淘汰落后锅炉20万蒸吨（具体任务附后），推广高效节能环保锅炉25万蒸吨，全面推进燃煤锅炉除尘升级改造，对容量20蒸吨/小时及以上燃煤锅炉全面实施脱硫改造，形成2300万吨标准煤节能能力、40万吨二氧化硫减排能力和10万吨氮氧化物减排能力。关于印发燃煤锅炉节能环保综合提升工程实施方案的通知（发改环资20142451号）文件要求，2014年淘汰燃煤小锅炉5万台，2014-2015年淘汰20万蒸吨落后锅炉，除必要保留的以外，到2015年底，京津冀及周边地区地级及以上城市建成区全部淘汰10吨/时及以下燃煤锅炉，北京市建成区取消所有燃煤锅炉；到2017年，地级及以上城市建成区基本淘汰10吨/时及以下的燃煤锅炉，天津市、河北省地级及以上城市建成区基本淘汰35吨/时及以下燃煤锅炉。在城市热力管网覆盖区域，加快淘汰小型分散燃煤锅炉，推行城市集中供热。逐步禁止生产和使用手烧锅炉及其他落后炉型。国家能源局环境保护部关于开展生物质成型燃料锅炉供热示范项目建设的通知（国能新能2014295号）2014-2015年，拟在全国范围内，特别是在京津冀鲁、长三角、珠三角等大气污染防治形势严峻、压减煤炭消费任务较重的地区，建设120个生物质成型燃料锅炉供热示范项目，总投资约50亿元。2014年启动建设，2015年建成。通过示范建设，达到以下目标：（一）打造低碳的新型可再生能源热力产业。通过示范建设，打造以低碳为特征的新型分布式可再生能源热力产业。建立生物质原料收集运输、成型燃料生产、生物质锅炉建设和热力服务于一体的产业体系，扩大生物质成型燃料锅炉供热市场，培育一批新型企业，加快发展生物质能供热新型产业。示范项目建成后，新增产值80亿元。（二）形成一定的可再生能源供热能力。示范项目建成后，替代化石能源供热120万吨标煤。其中，生物质成型燃料锅炉民用供热面积超过600万平方米，工业供热超过1800蒸吨/小时，减少CO2排放超过500万吨、SO2排放超过5万吨。（三）探索生物质成型燃料锅炉供热应用方式及商业模式。通过示范建设，在10个及以上的县城或工业园区实现主要由生物质供热，建立专业化投资建设运营的商业模式，提高生物质成型燃料锅炉供热市场化水平。（四）建立简便高效的管理体系。通过示范建设，建立能源行业管理部门与环保部门对生物质成型燃料锅炉供热的简便高效的管理体系，将成型燃料锅炉供热纳入商品能源统计体系。6、生物质锅炉替代燃煤、燃油、燃气锅炉、电热锅炉的必要性由燃煤工业锅炉造成的环境污染非常严重，大量的工业锅炉必须换用洁净能源。由于电力、天然气供应和燃气管道的限制，无法将我国的燃煤锅炉全部改为电锅炉或燃气锅炉，同时燃气锅炉、燃油锅炉、电热锅炉的运行成本太高，而生物质锅炉的价格低及运行成本低更容易使用户接受并得以推广，正好填补了这项空白。根据我国的生物质资源条件，利用农林剩余物作为锅炉燃料使用则具有环境友好、可以再生的特点，推广工业锅炉生物质燃烧技术，利用生物质燃料锅炉，对节约常规能源、优化我国能源结构，减轻环境污染有着积极意义。2、 生物质锅炉的应用及产业化前景1、生物质锅炉用途广泛生物质锅炉是专门燃烧生物质成型燃料的一种锅炉，他运行环保，节省燃料，是现在社会比较提倡使用的锅炉，生物质锅炉也分好多种，有生物质采暖炉、生物质炊事采暖两用炉、生物质热水锅炉、生物质数控锅炉等等，生物质燃料就是用农林废弃物经过加工形成的密度很高的颗粒或块状燃料.2、生物质锅炉可以满足不用用户需求生物质锅炉是锅炉的一个种类就是以生物质能源做为燃料的锅炉叫生物质锅炉,分为生物质蒸汽锅炉、生物质热水锅炉、生物质热风炉、生物质导热油炉等，可以满足不同用户的需求。3、生物质锅炉污染微量生物质燃料锅炉燃烧后可实现CO2零排放，NOx微量排放，SO2排放量小于33.6mg/m3，烟尘排放量低于46mg/m3，相比燃煤、燃油锅炉来讲，其污染指数已经很低。根据国家对于大气污染物排放控制指标显示，锅炉排放标准为：SO2100mg/m3、烟尘100mg/m3，因此生物质锅炉排放标准符合控制指标，并且排放浓度远远低于国家标准。4、 生物质燃料资源丰富，属可再生能源，前途无量生物质燃料属于国家支持推广的新型燃料，生物质燃料是指以农村的玉米秸秆,小麦秸秆,棉花杆,稻草,稻壳,花生壳,玉米芯,树枝,树叶,锯末等农作物,固体废弃物为原料,经过粉碎后加压,增密成型,即为“生物质燃料”.是一种可再生资源。生物质成型燃料的原料来源有其独特之处，与以粮食为原料的生物质醇基燃料和以油料作物为原料的生物柴油相比，不会产生“与人争粮”和“与人争地”的社会问题。生物质成型燃料原料分布广泛、成本低、可以循环生长，又是典型的循环经济。因此大力发展生物质成型燃料具有良好的经济效益、生态效益和社会效益，可以降低排放减少污染，增加绿化改良环境，有利于解决“三农问题”，促进就业增加农民收入，能有效推动“和谐社会”建设。在“大力发展循环经济，建设环境友好型社会”的大背景下，生物质成型燃料产业的发展必将越来越受到重视，可谓前途无量。3、 国内外生物质能源利用现状与发展趋势分析 1、全球生物制造市场价值生物质能源能有效利用废弃资源，替代传统化石能源，促进环保和节能减排，目前各国正加紧生物能源特别是先进生物燃料上的开发与投入。非粮生物能源原料主要来自农林有机废弃物，包括秸秆、畜禽粪便、林业剩余物等，以及利用边际性土地种植的能源植物，包括甜高粱、木薯、木本油料植物、灌木林等。在发展可再生能源对化石能源的替代上，以生物质能源担纲主角是世界潮流。根据EL Insights于2010年9月发布的报告，从2010年到2015年，全球生物制造市场预计将从5 729亿美元增加至6 937亿美元，相当于在此期间的复合年增长率(CAGR)为3.9%。在今后几年，生物质在生物发电、生物燃料和生物产品部门应用领域将大幅增长，生物质发电的市场价值将从2010年450亿美元增加到2020年530亿美元。按照生物质发电发电协会(Biomass Power Association，BPA)的统计，生物质工业每年产生500万KWh的电力，为美国1.8万人创造了就业机会。2、 典型国家生物质能源发展趋势美国国会于2008年5月通过一项包括加速开发生物质能源的法案，要求到2018年后，把从石油中提炼出来的燃油消费量减少20%，代之以生物燃油。据2010年美国能源展望，到2035年美国可用生物燃料满足液体燃料总体需求量增长，乙醇占石油消费量的17%，使美国对进口原油的依赖在未来25年内下降至45%。20092035年美国非水电可再生能源资源将占发电量增长的41%，其中生物质发电占比最大为49.3%。 据欧洲EurObserv公司于2010年12月发布的统计报告，2009年欧洲从固体生物质生产的一次能源又创新高，再次达到7 280万吨油当量，比2008年增长3.6%。统计表明，欧洲成员国2008年从固体生物质生产的一次能源比2007年增长2.3%，即增长达150万吨油当量。这一增长尤其来自生物质发电，比2007年提高10.8%，增长5.6 TWh。来自固体生物质发电的增长尤为稳定，自2001年以来年均增长率为14.7%，从20.8 TWh增长到2009年62.2 TWh。2009年这一生产的大多数即62.5%，来自于联产设施。欧盟生物质基电力生产自2001年以来翻了二番，从2001年20.3 TWh增长到2008年57.4TWh。瑞典是世界上道路交通最不依赖于化石燃料的国家之一，据报道，2009年，瑞典政府批准了一项计划，到2020年将使可再生能源达到该国能源消费总量的50%。此外，该国旨在到2030年使其运输部门完全不依赖于进口化石燃料。欧洲目前进口的几乎所有生物质都来自于美洲，AfriRen公司将采用最新的技术在非洲开发可再生能源项目。AfriRen公司旨在成为非洲最大的生物质生产商，预计仅从其在加纳的作业，自2011年起每年就可出口12万吨木屑，木屑符合欧洲生物质规格和可持续性标准。丹麦正准备在全国前5大城市，逐步减少并淘汰燃煤发电站，要求发电站进行技术改造，使用生物燃料替代煤和燃油，作为城市生产和生活的主要能源来源。巴西所有汽油中都强制加入了25%的乙醇，2010年起所有普通柴油中生物柴油的比例也达到5%，提前三年进入B5时代。凭借生物能源这张王牌，巴西政府表示有信心实现到2020年减排36%的目标。印度于2004年开始了石油和农业领域的“无声革命”，制订了2011年全国运输燃料中必须添加10%乙醇的法令。3、中国生物质能具有突出优势，我国拥有丰富的生物质能资源，据测算，我国理论生物质能资源为50亿吨左右标准煤，是目前中国总能耗的4倍左右。在可收集的条件下，中国目前可利用的生物质能资源主要是传统生物质，包括农作物秸秆、薪柴、禽畜粪便、生活垃圾、工业有机废渣与废水等。生物质能作为唯一可存储的可再生能源，具有分布广、储量大的特点，且为碳中性，加强对生物质能源的开发利用，有助于节能减排，是实现低碳经济的重要途径。全国林业生物质能源发展规划(20112020年)，规划提出到2020年，我国能源林面积将达到2 000万公顷；每年转化的林业生物质能可替代2 025万吨标煤的石化能源，占可再生能源的比例达到3%。我国现有森林面积1.95亿公顷，林业生物质总量超过180亿吨，四.生物质能源推广的可行性分析1、 生物质燃料资源可行性分析（1）生物质燃料的技术参数生物质燃料中较为经济的是生物质成型燃料，多为茎状农作物、花生壳、树皮、锯末以及固体废弃物(糠醛渣、食用菌渣等)经过加工产生的块状燃料，其直径一般为68毫米，长度为其直径的45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%。各类生物质有关特性，实验室检验指标：品种水分（%）挥发分（%）灰分（%）固定碳（%）发热量（kcal/kg）备注麦秸7.869.115.7117.383687国家煤检中心化验棉花杆13.465.173.2018.233591国家煤检中心化验稻壳9.46127133216013484国家煤检中心化验花生壳10.5671731519.184010国家煤检中心化验树枝12.369.781.9815.943866国家煤检中心化验稻草11.659.5014.1014.803139国家煤检中心化验木屑9.069.004.5117.494100本公司化验黄豆杆8.470.204.1517.253800本公司化验玉米杆9.570.314.0116.183813国家煤检中心化验树皮19.858.445.1716.593184国家煤检中心化验（2）生物质燃料主要的原料来源农作物秸秆是指在农业生产过程中，收获了稻谷、小麦、玉米等农作物以后，残留的不能食用的茎、叶等副产品。我国农作物秸秆数量大、种类多、分布广。我国农作物秸秆理论资源量为8.20亿吨（风干，含水量为15%）。随着农村经济条件和生活水平的提高，煤、液化气等商品能源在农村地区的应用越来越广泛，特别是经济发达的东部地区，直接用作燃料的秸秆越来越少。此外，由于化肥的大量使用，使秸秆作为肥源的用量减少。不少秸秆被弃臵于田头和路边、村前和屋后，最终被付之一炬，严重污染环境，影响工农业生产和人民生活。我国每年废弃焚烧的秸秆总量约2.15亿吨。（3）建立生物质成型燃料基地获取生物质原料：采取承包荒山荒地、江边沙滩、海涂荒地、内河湿地等种植速生性树木，既能有利于水土保湿，又能绿化环境，改善气候变化防风固沙作用。目前，有多个速生树品种如：杨树、桉树、柳树、竹柳等较优秀品种，每公顷最高生物质年生长量分别为13吨、39吨、67吨、150吨以上。折合亩产生物质约为0.7吨、2.3吨、4.3吨、10吨以上。根据专家研究人员发现，竹柳是一个多元杂交速生柳树新品种，如果我们建立1万亩以上生物质成型燃料基地，每年可提供10万吨以上竹柳树木。（4）工业产生的废渣为原料每年工业生产中会产生很多的工业废渣，而这些废渣不经处理后堆放到环境中，不仅造成了浪费，还污染了环境。以秸秆制乙醇产生的废渣为燃料的工业垃圾锅炉，以实现废渣的无害化与资源化。使用燃生物质工业废渣回收利用锅炉纯烧秸秆制乙醇后产生的糟渣，不掺煤，产生的蒸汽用来发电和生产，灰渣可作为农业肥料。（5）国内外生物质燃料价格生物质颗粒在美国市场小包装零售价为170美元/吨（1044元人民币），大包装价格约为135美元/吨（829元人民币）；在瑞典交货价为150美元/吨（921元人民币），散装的颗粒在阿姆斯特丹的离岸价为80美元/吨（491元人民币），国内木质颗粒人民币650-1000元/吨。（6）生物质燃料替代矿产资源是可行的我国是能耗大国，调整能源结构，利用生物质能林业废弃物或农作物秸秆是必然选择。中央提出建设资源节约型、环境友好型社会，要实现这一目标，国内单位生产总值能源消耗必须控制在较低水平，同时还要兼顾CO2排放带来的环境压力，作为人类传统燃料的农作物秸秆，是源于太阳能的一种可再生能源，具有资源丰富含碳量低的特点，加之在其长过程中吸收大气中的CO2而成为碳元素的汇（sink）而被称为清洁能源。秸秆颗粒燃料成型技术解决了秸秆大规模利用的储运与运输问题。秸秆颗粒燃料使用方便，是煤、气、油等高价位能源的理想替代产品。利用秸秆致密成型设备，生产颗粒燃料项目既提高了农民收入，同时也缓解了能源紧张的局面，符合国家产业政策。具有较好的经济效益和社会效益，从而实现能源可持续发展的广阔前景。2.生物质锅炉技术可行性分析2.1生物质燃料燃烧特性分析2.1.1燃烧机理(1)预热：生物质颗粒进入炉膛后被预热。(2)干燥：预热后析出水分。(3)挥发份析出并燃烧：热分解约在250挥发份开始析出，325开始十分活跃，350时已有80%挥发份析出，形成焦碳。挥发份被高温空气引燃。(4)焦碳(固定碳)燃烧：由于焦碳被挥发份包围，不易接触到氧气而燃烧，当挥发份快燃烧终了时，焦炭周围温度很高且氧气有可能接触到焦炭表面，从而开始燃烧并产生灰烬。2.1.2生物质燃料的特点（1） 热值约为煤的一半以上，热值较低，4000kcal/kg。（2）挥发份很高，58%75%。但阶段性含水量极高。（3）燃料灰份少，3%15%。灰熔点较低，易在燃烧过程中熔化并结焦。（4）含氯成分较高，对受热面有较强的腐蚀性。3、 生物质锅炉经济可行性分析燃煤锅炉燃生物质锅炉燃气锅炉燃油锅炉 锅炉热效率70%80%90%90%燃料热值5000kcal/kg4000kcal/kg8500 kcal/m310200kcal/kg燃料价格0.5元/kg1.0元/kg4.1元/m36.68元/kg吨蒸汽燃料成本85.71元187.5元321.56元436.60元吨蒸汽脱硫、脱销成本30-50元000吨蒸汽电成本151013.5合计