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开发高效节能燃料
西安老科技教育工作者协会(简称西安老科协),成立于1983年,是经西安市民政局核准登记的社团法人单位。成功产品有生物醇油,甲醇汽油,甲醇柴油等。协会为西安市科学技术协会下属的一个社会团体,是陕西省老科技教育工作者协会的团体会员。西安老科协专利技术开发中心是西安老科协常设的业务部门,主要从事专利申请、技术转让、技术交流、技术开发、新技术新产品的推广与培训。本中心拥有西北最大的专利技术文献数据库和完善的技术开发服务体系。
由西安老科协开发的生物醇油现已大量投放市场,建立了大型生产基地,具备批量生产能力;并在市场竞争中取得了很好的经济效益。以国家科研机构为依托,雄厚的技术开发实力,对市场上已有的醇基液体燃料技术进行改良。
醇基燃料就是以醇类(如甲醇、乙醇、丁醇等)物质为主体配置的燃料。以液体或者固体形式存在称为醇基燃料。醇基燃料也可以是生物质能,和核能、太阳能、风力能、水力能一样,都是各国政府目前大力推广的环保洁净能源;面对石化能源的枯竭,醇基燃料是最有潜力的新型替代能源。
西安老科协在创新能源、再生能源、环保能源、综合利用新能源的技术改造、优化设计系统集成等方面有着得天独厚的条件;多年来始终走在业界最前端,成为引导市场的风向标。新型生物醇油燃料以高热值低能耗淘汰了醇基燃料,生物醇油在燃烧效果与柴油、液化气相等的情况下,其生产成本价格仅为柴油、液化气的1/3,不仅可以替代石油液化气用于千家万户,也可替代柴油用于宾馆、酒店、大排挡、学校、工厂等企事业单位的食堂,还可用于其他工业用途,如:工业窑炉、锅炉燃烧机等,以及在熔炼、加热相关设备上使用。
生物醇油燃料,对比柴油、液化气、天燃气,使用更安全,环保,清洁,燃烧无烟无味、无毒无害、无压力,不爆炸,无明火,不易点燃,热值高。生物醇油,生产无三废(废水、废料、废气)。生物醇油燃料,在常温常压下储存、运输、使用,无需高压钢瓶存储,只用普通金属或塑料容器存储。
西安老科协潜心研究,成功研制出生物醇油乳化剂,它不仅很好的解决了传统醇基燃料热值的不足、用量大的 历史问题;而且,首次解决了传统醇基燃料不稳定,易挥发、不安全的问题,加入5%即可提高醇基燃料1/3左右的热值。西安老科协生物醇油,已通过国家质检部门检测,并通过试点推广使用,其技术性能和安全指标符合民用燃料的要求,是一种理想的绿色环保燃料。
潮流所趋
巧赚节能钱
从目前我国的能源结构看,主要还是依靠以煤炭为主的传统能源。西安老科协生物醇油将传统能源加以改造,使清洁环保能源得以推广,并应用到生活的方方面面,大大降低碳排放量。西安老科协生物醇油从原料来源上就以环保理念为出发点,遵循循环经济发展趋势,原料清洁易得,西安老科协生物醇油采用“水包油技术”,由化工粗醇与金属盐系列助燃产品及防积炭活性清亮剂配制而成,性能稳定。
另外,西安老科协已成功开发出生物醇油酒店大灶、中小餐厅猛火灶、家用气化灶、火锅灶等一系列产品,并已成功开发出醇煤气化炉,可以适应烧煤的小餐馆及广泛使用蜂窝煤的家庭,其火力强劲,节能效果显著,无需风机,使用方便。家用燃料灶具一体化,灶具内置燃料箱,可随时添加燃料,不需专用钢瓶,给用户带来了极大的实惠和方便。无风机气化灶具, 使用安全, 火力猛, 采用电子脉冲点火, 气化过程在敞开的 燃烧器内完成,绝无压力大产生爆炸的危险, 灶具采用原子碰撞,旋风气流,强压输料等原理设计, 外形尺寸与液化气灶大小相同,结构简单,使用方便。
西安老科协生物醇油,投资建厂规模可大可小,可根据自己投资能力和本地市场容量而定。设备包括储油罐,油桶,防爆泵,灌注枪,流量计、天平、烧杯、量筒、磅秤等辅助仪器。日产量在1吨以下的可用油桶代替储油罐,设备投资3000元即可。个体小规模生产,投资1到2万元即可运营。千家万户都需要,市场稳定持久。原料易购、价格低廉,利润高,生物醇油主要原料,全国各地化工市场及化肥厂均有销售。按目前市场价格购进原料,按设计能力生产计算燃料成本为2100元/吨,售价按3600元/吨计算,吨产品毛利润1500元(含税及房租、配送等杂费),工作日按30天/月、10月/年计算。原料及产品价格因时因地会有所不同,请结合当地实际核算,可附带销售生物醇油系列灶具。
我国是能源消费大国,中国的能源需求将长期持续增长。目前中国能源消费量达到22亿吨,已面临严峻的能源安全问题、环境污染问题,在今后能源供应压力会越来越大,中国必须进一步寻求可持续的能源发展和供应途径。庞大的市场需求,国家环保政策的大力支持,燃油供应的紧张局势,选择投资生物燃料项目,即顺应能源发展的需要,也适应低碳环保的时代主题,加盟老科协生物醇油就是成就了您的财富人生!
西安老科协专利技术开发中心
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一、台湾生物质能产业发展的政策目标
1997年台湾为加强环境保护、促进经济发展,设立了“永续发展委员会”。2000年该会以“永续环境、永续社会、永续经济”为发展愿景,拟定了“二十一世纪议程一台湾永续发展策略纲领”和“永续发展行动计划”,确立了台湾发展可再生能源的政策,其中对生物质能的发展制定了具体的执行目标和计划。
首先是生物柴油的开发应用。台湾使用的生物柴油主要是从废弃的食用油中提取,它与传统柴油的性质相似,所提供的能量与传统柴油相当,安全性、性较传统柴油好,而且生物柴油燃烧后排放的污染物较传统柴油少,有利于改善空气质量和减少温室效应。将生物柴油按一定比例添加进传统柴油中可相应减少柴油使用量。2004年台湾开始在部分车辆中使用添加比例为1%(E1)的生物柴油;直到2010年,台湾相关部门才规定所有出售的传统柴油中必须添加2%(E2)的生物柴油,数量为l亿升;并计划在2011年至2015年间将这一比例提高至5%(E5),达3亿公升;2016年至2025年再提高到20%(E20),达到12亿公升。
其次是生物燃料乙醇的推广应用。生物燃料乙醇是指以生物质为原料,通过发酵、蒸馏及脱水等工艺而制成的乙醇,俗称酒精。将这种生物燃料乙醇按一定比例添加到传统的汽油中,可以逐步减少对传统汽油的依赖,以及二氧化碳的排放。台湾生物燃料乙醇的发展较晚,直到2007年才开始量产,2010年至2011年按3%(E3)的比例在传统汽油中添加生物燃料乙醇1亿公升,2011年到2015间计划使用添加比例为5%(E5)的生物燃料乙醇5亿升,2016至2025年达到添加20%(E20)的目标,共计20亿公升。
再次是生物质能发电。生物质直接燃烧产生的能量可用来发电,台湾目前有多座垃圾发电厂采用直接燃烧发电,但这种方法燃烧效率低。台湾“能源局”规划在2011到2015年将燃煤发电厂的煤与生物质燃料混合燃烧,既能提高发电量,又能充分利用农工废弃物,并逐渐扩大混烧比例,发电量达到85万千瓦;2016至2025年,计划采用垃圾气化发电技术,将垃圾转化为可燃气,再利用可燃气推动燃气发电机进行发电,发电量达140万千瓦。
二、台湾生物质能产业的发展现状
台湾生物质能的推广应用主要是由台湾“能源局”、“农委会”与“环保署”合作进行,目前台湾对生物质能的推广应用主要是以废弃物焚化发电、生物柴油和生物燃料乙醇的生产为主。无论是在生物质能的开发还是在推广应用方面,台湾尚处于起步阶段。
1、废弃物焚化发电
台湾早期利用生物质能主要是以垃圾焚化发电为主,但规模较小。目前台湾约有24座垃圾焚化发电厂,发电的装机容量累计为56万千瓦,其中大型垃圾焚化发电厂21座,总装机整理容量约47.3万千瓦。近年台湾“能源局”开始在全岛推广实行“垃圾全分类、零废弃”计划,在澎湖、花莲、南投兴建了“全分类、零废弃”的资源回收厂,将收集到的垃圾加工成型,再进行焚化发电。为提高燃料效率,台湾相关部门在花莲县丰滨乡配套兴建了岛内第一座废弃物固态衍生燃料(RDF-5)示范厂,每小时可处理1吨垃圾。台湾利用生物质燃烧发电技术,在燃料成型、燃烧设备以及燃烧工艺方面都较为落后,燃烧热效率低,发电量较小,无法形成规模效益。
另外台湾还有小规模的沼气发电。沼气来源主要是以废弃物为主,包括畜牧废水、家庭污水、城镇垃圾及各行业废水废物等四大类,其中畜牧废水主要来自养猪厂;家庭污水来自城市污水处理场;城镇垃圾主要以垃圾掩埋场为主;其他各行业废水废物则包括食品业、纺织业、橡胶业以及纸业产生的废弃物,利用燃煤混烧技术发电,总设计容量约6.53万千瓦,规模较小。
2、生物柴油生产和推广
台湾的生物质能产业中,生物柴油的生产与推广应用已初具规模。2001年台“经济部”颁布了关于生物柴油产销管理办法,委托“工研院”进行技术研发,鼓励民间投资设厂。在生物质原料选取方面,台湾“农委会”选择了大豆、向日葵、油菜等作为能源作物,同时在云林、嘉义及台南等地实施“能源作物试种推广计划”,协助农民与生产商进行合作,提供给农民每公顷4.5万元(新台币,下同)的环境补助及1.5万元的材料费补助,将休耕地转为种植大豆、向日葵和油菜。但是,由于台湾地处亚热带,这些温带作物的收成并不理想,随即就停止了能源作物的环境补助,能源作物的种植计划中止。之后,台湾“能源局”在嘉义大林试种白油桐树作为生物柴油的原料,但尚未大面积推广。因此目前台湾生物柴油的原料较为单一,以废弃食用油为主,不足部分使用进口棕榈油进行掺配。
2004年台湾“工研院”与台湾新日化公司进行技术合作,在嘉义兴建首座以废食用油为原料的生物柴油示范工厂制造生物柴油,产能为每年3000吨,并于2007年建成投产。目前台湾生产生物柴油的厂家已有新日化、积胜、承德油脂、玉弘等10家,合计生物柴油装置产能已达每年20万吨。依据台湾黄豆协会的统计,台湾每年消耗的动植物油脂约为77万吨,可产生15-20万吨的废食用油,将这些废食用油转化为生物柴油,每年可生产约15万吨的生物柴油,达到替代传统柴油使用量的3%,既解决了废食用油的回收问题,又产生经济效益。
生物柴油属于新能源,发展初期价格势必无法与传统石化柴油竞争,为促进生物质能产业的发展,鼓励生物柴油的使用,台湾采用的是低比例,循序渐进的添加方式,分四个阶段进行推广:
第一阶段,从2004年至2007年,实行为期三年、每年1亿元的“生物柴油道路试行计划”,补贴所有生产及购买生物柴油的厂商,鼓励公共交通运输车辆添加使用l%的台湾自产生物柴油。
第二阶段,2007年7月至2008年6月。一方面推行“绿色城乡计划”,补助石油炼制企业与加油站在出售的柴油中添加1%的台湾自产生物柴油B1;另一方面,推行“绿色公车计划”,将生物柴油B1供应给台湾13个县市的加油站,主要提供给垃圾车以及部分柴油客运车辆使用。
第三阶段,从2008年7月至2009年12月,强制要求出售的柴油中必须添加1%的生台湾生物燃料乙醇的推广分为三个阶段进行:
第一阶段,2007年9月至2008年12月,在台北市范围内施行“绿色公务车先行计划”,设置了8座加油站供应添加3%(E3)生物燃料乙醇的汽油,由台北市各公务机关的车辆率先添加,并提供1元/公升的优惠,同时供应民众自愿添加使用。在第一阶段的推广计划中累计使用车次已达2万5千次以上,推广量为77万公升。
第二阶段,2009年1月至2010年12月,实行“都会区E3乙醇汽油计划”,补助台北、高雄两市加油站全面供应E3生物燃料乙醇汽油,2009年高雄已有五百多辆公共汽车开始使用E3汽油,这一阶段生物燃料乙醇推广量为1200万公升。
第三阶段,从2011年开始,在台湾岛内全面供应E3乙醇汽油,所有出售的汽油中必须添加3%的生物燃料乙醇,推广量为每年1亿公升,到2017年将达到添加20%的目标。
台湾生物乙醇产业的发展才刚起步,据估算,合理利用生物乙醇将对台湾的能源、农业、环保和经济发展产生综合效益。以甘蔗为例,若台湾以自产甘蔗为原料生产30亿升甘蔗乙醇,即可创造1.1万农业人口就业。若依台湾现有的规划,于2020年推广使用EiO(添加10%)生物燃料乙醇汽油,且全部使用台湾自产原料建置乙醇产业链,从能源投入的角度来看,将可替代原油进口1.16%;就环境保护的角度而言,可减少196万吨二氧化碳排放;在经济发展效益上,推动生物燃料乙醇产业累计将可创造345亿元投资,新增农业就业人口3.6万人。因此,生物质能源产业的发展将对台湾农业、能源和环境产生积极的影响。
三、台湾生物质能产业发展的限制因素
1、比较成本偏高
在不考虑传统能源对生态、环境造成负面影响的情况下,目前大多数生物质能产品的成本仍高于传统能源产品,台湾也不例外。
一方面,台湾土地面积狭小,且只能在休耕地上种植能源作物,土地较为分散,无法实现大面积栽种和集约经营,导致能源作物的生产成本和运输成本偏高。另一方面,由于农业生产的季节性和分散性与农业生物质能生产的连续性和集中性之间存在矛盾,原料供应受到季节和地域的限制,影响了产业的规模化经营。因此,以台湾现有的生物质能产业发展的条件及环境来看,原料制约了产业的发展,因此台湾的生物质能无法达到规模效应以降低成本。
生物柴油的成本分析。2005年台湾“农委会”选定向日葵、大豆、油豆等三种能源作物作为生物柴油原料。2006年开始引导农民将休耕地转种这些能源作物,并建立生产体系加以评估,由企业收购油料种子,再交由厂商加工生产生物柴油。经“台经院”的评估,台湾种植大豆和向日葵每公斤的生产成本分别为9.6元及21.3元,在没有补贴的情况下,用最便宜的大豆生产生物柴油的成本已达49.06元/公升,与进口棕榈油加工生产成本相当,远高于传统柴油每升27.5元的价格。若以废食用油为原料生产生物柴油,废食用油收购价约为23-25元/公升,再加上生产成本、运输成本及厂商利润等约为10元/公升,那么最终生物柴油的售价约为33-35元/公升,也高于传统柴油价格。因此台湾自产的生物柴油的价格偏高,没有市场竞争优势。
生物燃料乙醇的成本分析。据“台经院”对能源作物种植成本所做的分析,在不考虑任何补贴及利润情况下,以甘蔗作为原料,采用糖类及淀粉来提取生物燃料乙醇的最整理低成本约26元/公升,其次为甜高粱与玉米分别为26.45元/公升与27.7元/公升,加上甘蔗提取的乙醇因干燥费用较高,使得成本最终达到35.05元/升,较传统汽油23元/公升高,也较从巴西进口生物燃料乙醇28.47元/公升高。因此台湾自产生物燃料乙醇的价格仍偏高。物柴油。截至2009年,“绿色公车计划”累计使用生物柴油5500万公升,相应减少了同等的传统柴油使用量,并减少约18万吨二氧化碳排放量。
第四阶段,自2010年6月15日起,将所有出售柴油中生物柴油的添加比例提高至2%(B2)。依据台湾车用柴油的使用量估算,随着2011年台湾全面实施B2生物柴油之后,台湾生物柴油年使用量可望达1亿公升。
据“台经院”估算,若不考虑成本因素,台湾推动生物柴油将带来可观的社会经济效益:一是能源替代效益,台湾现在每年使用约1亿公升生物柴油,相当于每年减少250万桶原油的进口;二是环境效益,使用生物柴油,每年可减少二氧化碳等温室气体排放约33万吨;用废弃食用油生产生物柴油,不仅不会对粮食作物的生产及供应造成影响,反而具有回收废食用油的环境效益,变废为宝;三是产业效益,目前台湾合格的生产生物柴油的企业约10家,累计带动产业投资约10亿元,全面添加2%生物柴油后,估算年产值约30亿元,已形成一定的规模。
3、生物燃料乙醇的提取与应用
台湾的生物燃料乙醇产业起步较晚,目前尚处于发展初期。生物乙醇的提取主要有两种类型,一种是以糖类及淀粉为原料,如甘蔗、薯类、甜菜、甜高粱等,经发酵、蒸馏、脱水而制成燃料乙醇,这种生产技术已相对成熟。另一种是以木质纤维为原料,如蔗渣、玉米秆、稻草及稻壳、农业生产残留物、木屑等非粮食作物作为原料,这种被称为纤维素乙醇,纤维素乙醇是未来生物乙醇工业的发展方向。目前台湾提取生物乙醇主要以前一种方法为主,依靠糖类和淀粉类农作物作为原料。
台湾生物乙醇所需原料主要来自岛内22万公顷休耕地,台“农委会”对休耕地转种能源作物的给予每公顷4.5万元的补贴。除了传统的甘蔗种植之外,为降低成本,台“农委会农业试验所”正在研究培植甜高粱用于生产生物燃料乙醇。甜高粱栽培容易、产量高、需水量少、生长期短、适于机械播种及采收,是生产生物燃料乙醇最具潜力的农作物,其茎秆及叶片产量可达每公顷60吨以上,糖汁的固形物含量可达16%以上,每公顷可转换生物燃料乙醇2000公升,另外高粱残渣每公顷有16吨,若采用纤维乙醇生产技术,还可转换4500公升的纤维素乙醇。若将休耕地用于种植甜高粱之类的能源作物,可大大降低生物乙醇的成本。
受原料的影响,台湾制造生物乙醇的厂商大多由原来的食品企业转型而来,例如台糖、味王、味丹、台荣等。其中,台糖是生产生物乙醇的主要厂商,台糖曾有42座糖厂,糖业自由化之后,仅剩3座糖厂在运作。在生物能源推广示范期内,台湾相关部门给予补贴,将一部分糖厂转型为生物乙醇制造工厂,2009年台糖利用甘蔗为原料生产生物乙醇15万公升。台湾另一食品公司味王,早在2004年就在泰国设立木薯燃料乙醇工厂,以进口木薯糖蜜作为原料提取生物乙醇,所提取的生物乙醇最后交由“中油”公司进行脱水处理,按相应比例添加进传统汽油中。
2、自主研发能力弱,部分技术和设备依赖进口
台湾生物质能的开发利用仍处于产业化发展初期,除了上游的原料供应不足及成本偏高之外,台湾生物质能产业链中最为薄弱的环节是中游的生物质能生产和下游的供应体系。台湾生物质能生产缺乏具有自主知识产权的核心技术,相关的技术和设备仍掌握在巴西、欧美的主要厂商手中,尤其是生物燃料乙醇的生产技术和设备仍仰赖进口,甚至油品的供应设备也是以进口为主。因此,台湾要发展生物质能产业,不仅需要在优良品种选育、适应性种植、发酵菌种培育,还要在关键技术、配套工艺及相关供应设备等方面加强研发与应用技术的转化。
3、扶持政策尚不完善
台湾虽已制定了“再生能源发展条例”与“永续发展行动计划”,但还不完善。尤其是在科技研发、金融扶持、市场开放等方面缺乏合理有效的激励机制。首先,台湾生物质能的定价机制还没有体现出环境效益的因素,尚未形成支持农业生物质能产业持续发展的长效机制。其次,台湾虽已强制添加生物燃料,但也需扶持汽车制造商配合改造汽车动力系统,以适应混入规定比例的生物燃料。最关键的是对原料的生产补贴严重不足,依“台经院”的测算,如果台湾需要推广使用B2生物柴油1亿公升,至少需要将现有的22万公顷的休耕地全部种植能源作物,若农民在休耕地种植大豆作为能源作物出售,且获得“农委会”每期每公顷4.5万元的能源作物补贴,其净收益约为2.7万元/公顷,还不及休耕的3.8万元/公顷的补贴,显然农民并没有生产能源作物的积极性。因此,台湾在生物质能发展的上、中、下游的政策配套及相关法规仍不完善,这制约了岛内生物质能产业的发展。只有尽快制订明确的生物质能相关的推动政策及辅导补助或奖励措施,提高农民整理收益,降低企业风险,才能促进台湾生物质能产业的发展,提高竞争优势。
四、台湾生物质能产业的发展前景
台湾生物质能产业发展还处于起步阶段,以生物质能替代传统能源还面临诸多挑战,但发展生物质能是大势所趋,若台湾能进一步提升相关技术,再配以完善的政策,适合的发展模式,发展生物质能产业对台湾的能源、环保、农业都将产生积极的综合效应。
事实上,多年来,生物燃料作为一种新型能源一直被多国广为探索。不久前,中国商用飞机有限责任公司也携手波音公司进军航空生物燃料研发高地,双方成立节能减排技术中心,寻求提炼航空燃料的妙方。
而在这方面,英国算得上是佼佼者之一。早在2008年,英国的维珍大西洋航空公司就进行了首次使用生物燃料的航空飞行。这次飞行的机型是波音747,航程从伦敦到阿姆斯特丹,在一个飞机引擎中添加了20%的生物燃料,其原作物是椰子和巴西棕榈树。
生物燃料是当前全球应对气候变化讨论中的一个热点话题。如今,英国作为积极应对气候变化的国家,非常重视推动生物燃料的发展,在政策、商业、科研等方面都做了大量工作。虽然全球整个生物燃料市场的前景还面临一些争论,但英国的生物燃料产业仍在稳步发展。
1、用废弃食用油换乘车打折卡
据统计,在2009/2010财年英国车辆所使用的生物燃料中,约71%是生物柴油,约29%是生物乙醇,还有很小一部分的生物甲烷。
目前,一些英国公司正在通过国际合作发展生物燃料。例如英国石油公司与美国Martek生物科学公司签署了合作协议,共同开发把糖分转变为生物柴油的技术。英国“太阳生物燃料”公司前几年曾在非洲大量投资,购买土地种植麻风树,以便从麻风树果实中提炼生物燃料。
在英国国内,一些公司通过回收废弃食用油来生产生物燃料。例如英国最大的公交和长途公共汽车运营商STAGECOACH就有这样一个项目,该公司向居民发放免费容器盛装废弃食用油,居民以此换取乘车打折卡,所收集的废油被送到一家能源公司制成生物柴油,供STAGECOACH公司的部分车辆作为燃料使用。
虽然生物燃料现在还主要应用于车辆,但英国一些航空公司已率先进行了航空业使用生物燃料的探索。例如“维珍大西洋”公司在2008年进行了全球首次使用生物燃料的试飞,在一架波音747客机的一个引擎中加入了20%的生物燃料,从伦敦飞到了阿姆斯特丹。
2、科学界热衷生物燃料
据介绍,英国科学界非常热衷于研究生物燃料,相关研究走在世界前列。有些研究关注如何降低生物燃料的成本,如帝国理工学院等机构研究人员在《绿色化学》上报告说,用木材制造生物燃料时常需要将木材粉碎成很小的颗粒,这个过程需要消耗不少传统能源,估计每粉碎一吨木材需消耗约8英镑的能源。但如果在粉碎过程中加入某种离子液体作为剂,可以把这个环节所消耗的能源量降低80%,把粉碎每吨木材消耗的能源成本降低到约1,6英镑。据估算,最后得到的生物乙醇的价格有望因此降低1 O%。
除成本研究外,还有些研究在探索使用不同的原材料来生产生物燃料。使用甘蔗、玉米等农作物来制造生物燃料常被指责与民争粮、与粮争地,但如果使用通常废弃的秸秆等部位来制造生物燃料就可以避免这个问题。秸秆的主要成分是纤维素,如何分解纤维素一直是个难题。
英国约克大学等机构的研究人员在美国《国家科学院学报》杂志上说,他们从真菌中发现了一种名为G H61的酶,它能够在铜元素的帮助下以较高的效率分解纤维素,使其降解为乙醇,然后用以制造生物燃料。
此外,树木枝干和许多植物的茎秆中还含有许多通常难以分解的木质素,英国沃里克大学等机构研究人员在《生物化学》杂志上说,一种红球菌能分泌一种具有分解木质素能力的酶。这种红球菌可以大量培养,因此也可以用于分解植物茎秆制造生物燃料。
3、民众自制生物燃料
尽管生物燃料在英国获得商界及科学界人士的“全方位”支持,但对于大部分英国民众来说,是否在开车时使用生物燃料仍取决于它的价格,单纯出于环保目的而使用生物燃料的人群毕竟还是少数。
对于使用柴油发动机的汽车来说,许多车辆不需要改装就可以烧生物柴油,而现在英国一些加油站出售的柴油价格在每升1.4英镑左右,有公司出售的生物柴油售价在1.25英镑左右,但每升生物柴油能驱动车辆行驶的距离通常低于传统柴油,因此消费者往往会随着油价的波动和性价比的变化,选择是否使用生物燃料。
有意思的是,有些具备相应知识的英国民众还自制生物燃料,这样会比买油便宜得多。
根据英国《每日电讯报》报道,萨默赛特郡的詹姆斯。莫菲就是这样一个例子。他从两家餐厅购入废弃食用油,每升只需1 O便士;在筛去渣滓后,向其中加入甲醇和氢氧化钠等化学物质,经过加热和沉淀等过程,就能得到自制的生物柴油。
他说,自己开车每月消耗150升生物柴油,制造这些生物柴油的成本是每升约18便士,这比市场价格要便宜得多。根据英国税务海关总署的规定,民众每年自制生物柴油2500升以下无需交纳任何费用。因此,像莫菲这样自制生物柴油的民众可以给自己省下一大笔钱。
4、政府稳步推进
在英国能源与气候变化部201 1年的《英国可再生能源路线图》中,有关机构专门列出了有关生物燃料的目标。其中提到,在2009/201 0财政年度,英国道路上行驶的车辆使用生物燃料的比例占道路交通所用总燃料的3,33%,这个比例在近几年一直处于增长之中,英国计划到2014年将其提高到5%。
由于生物燃料主要用于供给车辆,英国交通部也参与了相关管理工作,负责《可再生交通燃料规范》的实施。根据这项法规,英国每年销售量在45万升以上的燃料供应商必须使生物燃料等可再生能源在其销售量中达到一定比例,如果自身销售的生物燃料达不到相应比例,则需要花钱从其他超额完成任务的燃料供应商那里购买相应份额。
这个比例是逐年上升变化的,目前的指向是前面提到的在2014年5%的目标。客观地说,这是一个稳健的目标,每年的上升幅度不大,显示出英国政府稳步推进生物燃料发展的态度。
此外,英国政府还对生物燃料的标准进行了规定,即与传统化石燃料相比至少能减排温室气体35%以上,并且原料产地的生物多样性不能因为生产生物燃料而受到影响。这是为了让生物燃料能够切实起到保护环境的效果。
5、前景还不明朗
需要说明的是,英国的生物燃料虽稳步发展,但仍称不上达到“快跑”的程度。
一方面,英国商界虽然在发展生物燃料方面做出了诸多探索,但并没有出现特别明显的增长,一些项目还遇到了问题。比如有报道称太阳生物燃料公司在非洲某些国家的项目已经终止,维珍大西洋公司虽然率先探索在飞机上应用生物燃料,但现在全球已有多家航空公司实现了使用生物燃料的商业化飞行,而维珍大西洋公司却没有太多进一步的消息。这可能与联合国气候变化谈判结果波动和全球生物燃料市场本身的前景也还面临一些争论有关。
【关键词】生物质;调整试验;环保;秸杆发电
生物质能源是以生物质为载体将太阳能以化学能形式贮存的一种能量,它直接或间接地来源于植物的光合作用。生物能的蕴藏量极大,仅地球上的植物,每年生产量就像当于目前人类消耗矿物能的20倍。在各种可再生能源中,生物质是贮存的太阳能,更是一种唯一可再生的碳源,可转化成常规的固态、液态和气态燃料。农作物秸秆、废弃木料等生物质直接燃烧供热发电的利用方式,是一条将秸秆转化为生物质能源的工艺技术路线,它存在节能、环保、碳排放平衡等特点。
仅山东省在每年的各类农作物秸秆产量即达7700万吨,占全国农作物秸秆总量的十分之一,相当于4100万吨标准煤。全国薪柴和林业废弃物资源量中,可开发量每年达到6亿吨以上。目前生物质能源秸秆直接燃烧发电技术的开发和应用,已引起世界各国政府和科学家的关注,将生物质能秸秆发电技术作为21世纪发展可再生能源战略的重点工程。
根据国际能源机构高级可再生能源市场分析的预测,同2005年至2011年相比,全球2011年至2017年可再生能源产生的电能将增长60%以上。此外,包括美国在内的12个经济合作和开发组织国家以及中国、印度和巴西的可再生能源发电量将占全球总量的80%左右。
根据国家“十一五”规划纲要提出的发展目标,未来将建设生物质发电550万千瓦装机容量,已公布的《可再生能源中长期发展规划》也确定了到2020年生物质发电装机3000万千瓦的发展目标。此外,国家已经决定,将安排资金支持可再生能源的技术研发、设备制造及检测认证等产业服务体系建设。
生物质发电的主要燃料秸秆的单位质量热值在3500大卡左右,与单位质量燃煤的热值相差不大,但其单位质量燃料的堆积体积比较燃煤有较大差异,是燃煤体积的5倍左右。秸秆燃料中的灰分通常较低,用布袋除尘器即可实现有效清洁排放,硫份也非常低,对大气造成污染的程度较低。与燃料的特性相适应,生物能电站的建设在机组容量、厂用电系统、燃料存放及输送、锅炉燃烧系统等方面也有其相应的特点。
1.燃料管理
与常规煤化石类燃料不同,单位质量的生物质燃料的存放空间较大,因而需要一个较宽阔的料场来存放,同时与燃煤的自燃相比较秸秆燃料更容易点燃,这一特点对于锅炉的稳定燃烧非常有利,但对于燃料料场的防火安全则是一个风险,烟头、烟火等火源即可引发火情,一旦着火燃烧形成火势后又不易扑灭,在燃料进场以后,与燃料相关的消防、安全教育、安全巡检等工作要予以重点落实。
秸秆燃料供应系统有活底料仓、皮带栈桥输送、炉前料仓及缓冲料仓、螺旋输送机、水冷套输送给料机、料包输送轨道、料包抓取机等形式。棉花秸秆、玉米秸秆等长杆类燃料在由料场向锅炉输送的过程之中,易出现蓬料、搭桥等情况并最终导致向锅炉的燃料供应减少或中断。一旦出现1/4以上的燃料供应中断,就将明显影响炉炉膛燃烧、并主蒸汽温度迅速降低。对此在一定范围内可以采取降负荷、开对空排汽的方法,以减缓汽温下降的速度与幅度,确保不致于到达解列停机的临界值。而在出现1/2以上的燃料供应中断时,以开对空排汽降负荷保汽温的措施通常已经难于奏效,主汽温度将很容易到达10分钟内降幅超过50℃的限值,只能打闸停机以保设备安全。花生壳、木屑等颗粒类燃料易出现燃料沿给料线以流沙形式进入炉膛而供应量剧增的情况也不利于锅炉的稳定燃烧。
生物质能源电站当前越来越趁向于紧凑的锅炉车间、汽机车间和宽阔的料场的搭配模式,当前有较多的生物质能源电站的料场取料采用了铲车取料的模式,在料场场地采用土质硬化时,在取料时容易使燃料内拌入大量的土,这不仅使得后续输料环节中对周围产生扬尘污染,而且在进入锅炉燃烧时容易在炉排上出现烧结成块的情况,导致锅炉燃烧恶化。对于以方砖对料场进行硬化的场地则可有效减少料中拌土的情况,但易出现被铲车到料时误取的情况,从而导致在后续输料环节中增加卡塞料机的机率,故此,对燃料料场进行水泥硬化应是避免以上两种情况的有效方式,只是此种方式的初期投资较大。
秸秆通常含有3%~5%的灰分。这种灰以锅炉飞灰和灰渣/炉底灰的形式被收集,这种灰分含有丰富的营养成分如钾、镁、磷和钙,可用作高效农业肥料,安装一个布袋除尘器,以便收集烟气中的飞灰,布袋除尘器的排放低于25mg/Nm3,大大低于中国烧煤发电厂的烟灰排放水平。
2.厂用电系统
当前我国已经投产的生物能电站均是单台机组电站,其发电容量多数在12MW到40MW之间,机组容量的设计主要考虑周围区域内的可取用燃料数量。在此种电站中,其厂用电系统均未设计独立的启动变压器,而采用双向变压器方案,即主变压器既作为发电机出口常规主变压器,又作为全厂的启动变压器,这种设计方式投资少,系统相对简单,已经成为一种比较经济实用的模式。
在国内已经完成试运投产的多个生物电站项目上,厂用电受电是试运前期阶段一切工作之中的主线。在正式电源投用之前,施工用电在满足现场施工用电、办公生活用电外,仅能满足部分小功率电机的试转等工作,分系统的试运工作受制约因素太多因而多数情况难以展开。
厂用电系统的受电是个综合工作,不仅需要厂内部各项施工、试验等工作要完成就位,同时也要受到厂外因素的制约,比如输电线路施工、铁塔施工、与当地电网的协调、与周围居民的协调等情况等。相比较之下,厂区内部的主变压器施工及调试、线路保护柜的调试等工作则可以比较从容,只要设备能及时就、施工队伍、调试队伍能及时开展工作,则厂区内部的厂用电反送电工作则处在一个相对可以控制的状态下进行。我国内蒙古自治某生物电站在试运之初仅因为外部输电线路用电及上网协议谈判、线路施工、奥运保电等因素的影响而延期多达六个月,在此期间厂内厂用电系统的一切施工、试验工作陆续完成,而在外部线路就位之后,厂用电很短时间之内即完成受电,并在十天之内完成了所有高压电机试转、锅炉冷态启动、锅炉吹管等工作。
通常在国内各生物能电站在招商引资的大形势下,由当地政府主导在各类开发区投资办厂的情况较多,除了配合协调燃料的收购工作以外,在用电、用水等协调方面,当地政府及其相关部门在此也有较大的作为空间。
在厂用电系统一时无法正式受电的情况下,以施工用电作为单体调试的临时电源可以在一定程度开展现场的试运工作,比如小功率电机试转、汽机油系统过滤、DCS系统上电复原、静态联锁调试、启动炉试运等,化学制水系统的用电量也相对较小一般可以利用施工用电进行系统调试。通常施工用电的容量较小,其保护措施、设备可靠性方面也较薄弱,有时会引发低电压、电源缺相等情况,对此需要加强监控,否则一旦出现可能会联锁导致电机等设备损毁等情况。
3.烟风系统的试运
生物质能燃料有较好的易燃性,在启动引风机后,锅炉点火时只要用较小的点火热量即可实现有效点燃,当前多数锅炉仍设计有油燃烧器,而实际运行中人工点火较用油燃烧器点火的可操作性更强,同时由于减少了燃油储存、供应系统,油系统运行方面的安全风险大为减少,运行费用开支也因此节省。
生物燃料在经过初级破碎后物料仍非粉末状态,在物料燃烧充分程度上受到较大制约。在锅炉启动初期一次风温度较低时,易发生尾部烟道余料燃烧,对此应及早投入空器预热器,充分提高一次风的温度,避免炉膛燃烧中心后移,使燃料得以充分的燃烧,提高燃烧效率。同时应充分利用烟冷器的可调节性控制锅炉排烟温度,当前生物质能源电站的布袋除尘器工作温度在120℃左右,过高的温度易造成布袋及烟道各膨胀节损伤并浪费能源,过低的温度会导致尾部烟道腐蚀并不利于布袋除尘的效果。
采用水冷式振动炉排是生物质能源电站锅炉中最常见的形式,为保证燃烧时间充分又不致于积料结焦,炉排的振动需要有一个合适的振动频率,通常每一到两分钟之内就要振动一次,每次动作时间10到15秒,针对每台锅炉具体数值需要根据系统实际工况进行调整而有所不同。在每次炉排振动时,炉膛负压有较大的扰动,扰动值在+300Pa到+400Pa之间,在出现正压扰动时若不及时调整,炉膛内的正压烟火极易顺着给料线回火至缓冲料仓而引发火情。在人工调整的情况下,锅炉炉膛负压控制要稍大一些(比如-300Pa),以防至在炉排排动等时出现负压窜升。在具备条件时,炉膛负压控制要及早投入自动运行,并适当增大引风机对负压调节的微分作用,以将炉膛负压控制在一个较安全的范围之内。这同时对引风机的调节装置的设备可靠性提出了较高要求,不论是叶耦调节装置,还是引风机的进口挡板调节装置,都需要较高的可靠性。
在生物质电站机组的试运中,把握好燃烧、燃烧等环节的差异,并结合常规火力发电机组的试运规律,通过科学合理的组织,可及时将生物能电站的静态投资转为生产力,发挥出其环保、低碳及可持续等优势。
【参考文献】
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