1、新型中热值免水污染生物质气化机组项目简介目 录一项目背景和意义 11本技术领域的确切含义 .12目前生物质气化现状 .13必要性 .24预期经济 社会效益等 .4二生物质能源未来的发展特点和趋势 61.外国生物质能源发展概况 62.中国生物质能源未来的发发展特点和趋势 8三、我国气化系统装置目前状况 .11四、新型气化装置的技术先进性 .12五项目建设内容 .16新型中热值免水污染生物质气化机组1一项目背景和意义1本技术领域的确切含义生物质能源是以地球上各种生物物质为主要原料进行能源生产而得到的一种新兴能源。本质上讲，生物质能源来源于绿色植物的光合作用，是一种可再生能源，同时也是唯一一种可再生
2、的碳源。在能源生产过程中，针对不同的生物质原料，所采用的转化方式也不同，得到的产品可分为固体生物质燃料、液体生物质燃料、气体生物质燃料。包括生物柴油、生物乙醇、生物颗粒燃料、生物基化工产品等。在生物质能源的开发和利用方面，各国的自然条件和技术水平差别很大。20 世纪 70 年代，国际第一次石油危机使发达国家和贫油国家开始了化石能源替代品的开发和利用，并开始发展生物质能源。1981 年 8 月在内罗毕召开联合国新能源和可再生能源会议以来，许多国家对能源、环境和生态问题越来越重视。目前，生物质能源的技术研究和开发利用已成为世界重大热门课题之一，许多国家都制定了相应的开发研究计划，将其作为国家战略推
3、进。如日本的“阳光计划”、印度的 “绿色能源工程 ”及美国的“ 能源农场” 等。国外有许多生物质能源利用技术与设备已达到了商业化应用的程度，实现了规模化产业经营，以美国、瑞典和奥地利三国为例，生物质转化为高品位能源利用已具有相当可观的规模，分别占该国一次能源消耗量的 4、16和 10。新型中热值免水污染生物质气化机组22目前生物质气化现状我国是一个人口大国，又是一个能源消费大国，21 世纪将面临着经济增长和环境保护的双重压力。而化石能源资源的有限性及其开发利用过程对环境生态造成的巨大压力，严重制约着经济社会的可持续发展。因此改变能源生产和消费方式，开发利用生物质能等可再生的清洁能源资源对建立可
4、持续的能源系统，促进国民经济发展和环境保护具有重大意义。生物质能源按照生物质的特点及转化方式可分为固体生物质燃料、液体生物质燃料、气体生物质燃料。我国生物质能源的发展一直是在“改善农村能源” 的观念和框架下运作，较早地起步于农村户用沼气，以后在秸秆气化上部署了试点。而辽宁省有发展生物质能源得天独厚的自然资源和地域优势，发展生物质能源产业也有一定的研发应用基础。例如，秸秆气化、气化发电和秸秆成型等技术相对成熟。近几年，在秸秆气化方面的研发和推广力度不断加大并取得了可喜的成绩。3必要性（1）节约资源秸秆是农村的主要生物质废弃物，也一直是我国农村的主要能源之一，大多以直接燃烧为主，不仅热效率低下，而
5、且导致环境日益恶化。若采用气化技术则可使秸秆燃烧的热效率提高 3540%。根据对秸秆气化炉的实测数据，每千克秸秆气化可生产 22.5 m3 燃气，其燃气低位发热量平均可达 46005000 kJ/m3，约折合标准煤0.17 kg，折合原煤 0.24 kg。据统计，我国仅水稻、玉米、小麦、油新型中热值免水污染生物质气化机组3菜和棉花五大类作物秸秆的年产量就 6.7 亿吨。如果将其中的 10%气化，则可生产生物质燃气 13401675 亿立方米，可节约标准煤22382847 万吨，折合原煤 32164020 万吨。因此可以根本解决我国农村普遍存在的而又始终无法根治的“秸秆问题” ，将农林废弃物转化
6、为优质能源，达到节约资源的目的。（2）经济效益巨大如果将我国每年农业废弃物的 10%用于气化，可节约原煤约4000 万吨，价值 120 亿元。根据已运行多年的村镇供气系统的运行情况来看，一个 5 口之家，每月至少 30 元用于燃煤。如果改用生物质燃气，每月使用一般不超过 18 元，一年就可以节约 100 多元。与城市居民使用液化气的价格相比，每户每月使用一瓶液化气就需百元左右，若改用生物质燃气，其节省的费用就更加可观。上述计算还没有将开发煤炭资源需要庞大的投资计算在内。据不完全统计，仅研发成本一项，又可节约几百亿元的投资。（3）保护环境 减少有害气体排放农业废弃物过剩引起的焚烧，不仅浪费资源而
7、且严重地污染环境。与煤相比，以农业废弃物为原料生产出的生物质气体燃料在燃烧过程中产生的有害物质（硫和灰分等）仅为中质烟煤的 1/10 左右。而且，生物质生产和能源利用过程所排放的二氧化碳可纳入自然界碳循环，实现二氧化碳零排放，是减排 CO2 的重要的途径。因此，农业废气物经气化后再供用户使用的环境效益非常可观，在农村大力推广应用农业废弃物气化技术，不但可以从根本上减轻农业废弃物焚烧对环境的影响，实现 CO2 的零排放，而且可以避免大量使用煤炭对环境造成的破坏，改善农村居住环境、加快村镇居民实现能新型中热值免水污染生物质气化机组4源现代化进程。（4）形成新的产业 增加就业机会生物质气化工程是一项
8、新兴的、具有巨大市场的、前景辉煌的产业。建立生物质气化站可带动的产业涉及钢铁、建材、机械制造、电子仪表、塑料化工、设备安装、建筑施工及其配套的科研、检测、维修等产业和有关行业。由此可见，以农业废弃物为原料的生物质气化工程是一项非常宏大的产业，在满足农民富裕后对优质能源的迫切需求的同时，又能减少排放，保护环境，有效实施国家可持续发展战略。不仅可以带动国民经济支柱产业的发展，而且能安排大量城市和农村富余劳力就业，同时，气化系统的建设方便了群众，提高了农民的生活质量，缩小了城乡差别。这种以自然村、镇为单元建设的生物质气化、供气系统，将为农村的能源结构带来一场新的革命，并将会产生巨大的环境效益、经济效
9、益和社会效益。（5）机遇和挑战从生物质气化产业的发展方面看，我国与先进国家相比还有一定差距。例如，转换设备规模小、产业化环节薄弱、生产体系和服务体系不完善等。鉴于生物质能源前景广阔，而且对我国意义重大，因此，应抓住机遇大力发展，使其尽快在我省形成产业规模，提升我省在相关领域的竞争力。4预期经济 社会效益等目前，薪柴消费量超过合理采伐量 15，导致大面积森林植被破坏，水土流失加剧和生态平衡失调。工业、城镇和农村的有机垃圾产生量和堆积量均在逐年增加，年增长率在 10左右，成为农村新型中热值免水污染生物质气化机组5和城镇现代化建设的重要障碍之一。生物质能利用不仅可消纳各种有机废弃物，消除其对环境的负
10、面影响，推动农村和城镇的现代化建设；而且由于能源农业和能源林业的大规模发展，将有效地绿化荒山荒地，减轻土壤侵蚀和水土流失，治理沙漠，保护生物多样性，促进生态的良性循环。同时，现代生物质能一体化系统的建设将促进现代种植业的发展，成为农村新的经济增长点，增加农村就业机会，改善生活环境，提高农村居民收入，振兴农村经济。总而言之，生物质能源的国家战略功能体现于多方面、多层次，包括能源安全、生态环境、农村经济、社会生活等。既然生物质能源具有如此重要的战略地位，我国政府有关决策部门有必要紧密地配合，协调科研单位、企业、地方政府等各方面力量，加大对生物质能源发展的支持力度，为未来生物质能源产业的形成和发展提
11、供技术支撑。生物质能属于清洁能源，有助于国家的环境建设和二氧化碳减排。我国矿物能源消费的二氧化硫排放量已居世界第 l 位，其中约85是燃煤排放的，二氧化碳排放量仅次于美国居第 2 位。我国由矿物燃料消费所每年排放的二氧化碳总量可达 22.7 亿吨，相当于6.2 亿吨碳排量，是全球 GHG 总排量的 11.8左右。酸雨面积已超过国土面积的 1/3。二氧化硫和酸雨造成的经济损失约占 GDP 的2。而生物质能源的有害物质(硫和灰分等 )含量仅为中质烟煤的1/10 左右。同时，生物质生产和能源利用过程所排放的二氧化碳可纳入自然界碳循环，实现二氧化碳零排放，是减排二氧化碳的最重要的途径。国家每年在生物质
12、气化方面投入大量资金，生产了几千台气化装置，到 2015 年还将生产几千台气化机组。以一台中型气化机组（400 m3/h）为例，每年可消耗农业废弃物 700 吨，直接创造新型中热值免水污染生物质气化机组6经济效益 10 万元。二生物质能源未来的发展特点和趋势1.外国生物质能源发展概况丹麦 秸秆串起“黄金圈” 丹麦是世界上首先使用秸秆发电的国家。位于丹麦首都哥本哈根以南的阿维多发电厂建于上世纪年代，被誉为全球效率最高、最环保的热电联供电厂之一。而在这座现代化的电厂里，最引人注目的既不是造型独特的梯形厂房，也不是现代化的发电设备，而是在燃料库房内堆放整齐的秸秆。这里的技术人员本格松告诉记者，千万不
13、要以为这些秸秆是什么废料，它们可是发电厂的宝贝哩。 本格松说，农民收获粮食后，把秸秆卖给电厂，阿维多电厂每年燃烧万吨秸秆，可满足几十万用户的供热和用电需求。由于和煤、油、天然气相比，秸秆成本低、污染少，可称得上电厂最划算的一笔买卖。此外，秸秆燃烧后的草木灰还可以无偿地返还给农民作为肥料。本格松最后表示，使用秸秆发电，电厂降低了原料的成本，百姓享受了便宜的电价，环境受到保护，新能源得以开发，同时还使农民增加了收入，串联起了一个“黄金圈” ，在这个意义上，秸秆不是“宝贝”又是什么呢？美国 秸秆乙醇成新宠美国有个农业州，每年都有大量的秸秆需要处理。根据美新型中热值免水污染生物质气化机组7国农业部的一
14、项统计资料，全国每年能够收集起来的小麦秸秆就多达万吨，仅占当年所有小麦秸秆的。秸秆在美国的用途很广，可用作饲料、手工制品等，有的地方还用来盖房，将整捆的秸秆高强度挤压后填充新房的墙壁。但最近记者在纽约采访时发现，只要一提起秸秆的综合回收利用，几乎所有的被访者都会提及有关秸秆与纤维素乙醇的提炼问题，这可以说是秸秆综合回收利用在美国的最新发展。为了搞清楚这一问题，记者专访了正在纽约出席“可再生能源金融论坛”的美国能源部助理部长卡斯纳（）先生，卡斯纳先生说，美国确实加大了秸秆综合回收利用的研发力度，极力推动可再生能源事业的发展。美国能源部的网站上明确指出，小麦秸秆是可再生生物能源的一个重要来源。在美
15、国，新兴的替代燃料特别是生物燃料的开发利用，得到了联邦政府的大力支持，同时也引起社会各界的极大兴趣。今年月日，美国农业部和能源部联合发布声明，由农业部出资万美元、能源部出资万美元，共同设立一项基金，资助有关生物燃料、生物能源及相关产品的研究与开发。根据“美国可再生燃料协会”提供的数据，美国目前有个乙醇提炼厂家，每年可以生产亿加仑的乙醇，另外还有个新厂家正在建造之中。美国最近成立了一个名叫“美国生物燃料委员会”的机构，其使命就是鼓励美国的消费者、企业与地方政府更多地使用生物燃料作为替代燃料。在美国，每生产加仑乙醇，可以得到美分的政府补贴。 新型中热值免水污染生物质气化机组8加拿大 玉米秸秆要还田
16、加拿大首都渥太华以北公里处的农业区，这里以耕种玉米、小麦和养牛业为主，高速公路两旁到处可见大片大片的玉米地。农民拉敖告诉记者，这里每年月播种玉米，一般到月收获。如果把玉米作喂牛的青贮饲料，那就要提前于月收割。玉米收割机连玉米秆带玉米穗一起收割，边收割边把玉米穗和玉米秆同时切碎，然后运送到农场储料罐储存，储存期可达一年。月份玉米已经成熟。收割时，玉米收割机一边收割一边把玉米秆切碎，切碎的玉米秆作为肥料返到田里。 日本 主要作肥料 未来作燃料据日本农林水产省官员介绍，目前日本秸秆的主要处理方式有两种：混入土中还为肥料，以及作粗饲料喂养家畜。根据近年统计数据，稻秸秆最多的是翻入土层中还田，约占；其次
17、作为粗饲料养牛的约占；与畜粪混合做成肥料约占；制成畜栏用草垫约占；一小部分难于处理的秸秆就地燃烧，约占。目前，日本正在积极挖掘秸秆的燃料转化潜力。有官员表示，当务之急是开发出利用植物纤维的生物燃料，避免影响粮食供应价格。对于燃料和粮食都依赖进口的日本来说，这一点尤为重要。据悉，日本地球环境产业技术研究机构（）与本田技术研究所，共同研制出从秸秆所含纤维素中提取酒精燃料的技术，向着实用化迈出一步。新型中热值免水污染生物质气化机组92. 中国生物质能源未来的发发展特点和趋势（1）逐步改善现有的能源消费结构，降低石油的进口依存度中国经济的高速发展，必须构筑在能源安全和有效供给的基础之上。目前，中国能源
18、的基本状况是：资源短缺，消费结构单一，石油的进口依存度高，形势十分严峻。2004 年，中国一次能源消费结构中，煤炭占 67.7%，石油占 22.7%，天然气占 2.6%，水电等占7.0%；一次能源生产总量中，煤炭占 75.6%，石油占 13.5%，天然气占 3.0%，水电等占 7.9%。这种能源结构导致对环境的严重污染和不可持续性。中国石油储量仅占世界总量的 2%，消费量却是世界第二，且需求持续高速增长，1990 年的消费量刚突破 1 亿吨，2000 年达到 2.3 亿吨，2004 年达到 3.2 亿吨。中国自 1993 年成为石油净进口国后，2005 年进口原油及成品油约 1.3 亿吨，估计
19、 2010 年将进口石油 2.5 亿吨，进口依存度将超过 50%。进口依存度越高，能源安全度就越低。中国进口石油的 80%来自中东，且需经马六甲海峡，受国际形势影响很大。因此，今后在厉行能源节约和加强常规能源开发的同时，改变目前的能源消费结构，向能源多元化和可再生清洁能源时代过渡，已是大势所趋，而在众多的可再生能源和新能源中，生物质能源的规模化开发无疑是一项现实可行的选择。（2）生物质产业的多功能性进一步推动农村经济发展生物质产业是以农林产品及其加工生产的有机废弃物，以及利用边际土地种植的能源植物为原料进行生物能源和生物基产品生产的产业。中国是农业大国，生物质原料生产是农业生产的一部分，生物质
20、能源的蕴藏量很大，每年可用总量折合约 5 亿吨标准煤，仅新型中热值免水污染生物质气化机组10农业生产中每年产生的农作物秸秆，就折合 1.5 亿吨标准煤。中国有不宜种植粮食作物、但可以种植能源植物的土地约 l 亿公顷，可人工造林土地有 311 万公顷。按这些土地 20%的利用率计算，每年约可生产 10 亿吨生物质，再加上木薯、甜高粱等能源作物，据专家测算，农村可再生能源开发利用潜力巨大。生物基产品和生物能源产品不仅附加值高，而且市场容量几近无限，这为农民增收提供了一条重要的途径；生物质能源生产可以使有机废弃物和污染源无害化 和资源化，从而有利于环保和资源的循环利用，可以显著改善农村能源的消费水平
21、和质量，净化农村的生产和生活环境。生物质产业的这种多功能性使它在众多的可再生能源和新能源中脱颖而出和不可替代，这种多功能性对拥有 8 亿农村人口的中国和其他发展中国家具有特殊的重要性。（3）净化环境，进一步为环境“减压”随着中国经济的高速增长，以石化能源为主的能源消费量剧增，在过去的 20 多年里，中国能源消费总量增长了 2.6 倍，对环境的压力越来越大。2003 年，中国二氧化碳排放量达到 8.23 亿吨，居世界第二位。2025 年前后，中国二氧化碳排放量可能超过美国而居首位。2003 年，中国二氧化硫的排放量也超过了 2000 万吨，居世界第一位，酸雨区已经占到国土面积的 30%以上。中国
22、二氧化碳排放量的70%、二氧化硫排放量的 90%、氮氧化物排放量的 23 均来自燃煤。预计到 2020 年，氧化硫和氮氧化物的排放量将分别超过中国环境容量 30%和 46%。 京都议定书已对发达国家分配了 2012 年前二氧化碳减排 8%的指标，中国是京都议定书 的签约国，承担此项任务只是时间早晚的问题。此外，农业生产和废弃物排放也对生态环新型中热值免水污染生物质气化机组11境带来严重伤害。因此，发展生物质能源，以生物质燃料直接或成型燃烧发电替代煤炭以减少二氧化碳排放，以生物燃料替代化石燃料以减少碳氢化物、氮氧化物等对大气的污染，对于改善能源结构、提高能源利用效率、减轻环境压力贡献巨大。（4）
23、技术逐步完善，产业化空间广阔生物质能源按照生物质的特点及转化方式可分为固体生物质燃料、液体生物质燃料、气体生物质燃料。其中，经过十几年的研究、试验、示范，生物质气化技术已基本成熟，气化设备已有系列产品，产气量由 200 增加到 1000 m3h 以上，气化效率达 70以上。到2010 年，全国将建成 1000 处左右秸秆气化集中供气站，年产秸秆燃气 3.65 亿立方米。以前用固定床气化炉，以稻壳为原料进行气化发电，规模较小。现在国内已有数处用流化床气化炉，可以用稻壳、锯末乃至粉碎的秸秆为原料进行气化发电， “十五” 期间已经建造了4000 kW 的气化发电站，全国生物质气化发电站数量已经增加到
24、数十个。（5）形成新的产业，增加就业机会生物质气化工程是一项新兴的、具有巨大市场的、前景辉煌的产业。建立生物质气化站可带动的产业涉及钢铁、建材、机械制造、电子仪表、塑料化工、设备安装、建筑施工及其配套的科研、检测、维修等产业和有关行业。由此可见，以农业废弃物为原料的生物质气化工程是一项非常宏大的产业，在满足农民富裕后对优质能源的迫切需求的同时，又能减少排放，保护环境，有效实施国家可持续发展战略。不仅可以带动国民经济支柱产业的发展，而且能安排大量城市和农村富余劳力就业，同时，气化系统的建设方便了群众，新型中热值免水污染生物质气化机组12提高了农民的生活质量，缩小了城乡差别。这种以自然村、镇为单元
25、建设的生物质气化、供气系统，将为农村的能源结构带来一场新的革命，并将会产生巨大的环境效益、经济效益和社会效益。三、我国气化系统装置目前状况近几年来，我国生物质气化机组已安装运行上千处，从运行状况看，尚存在以下几点不足：1水汽焦油易造成二次污染对于全国现有气化装置，在气化过程中产生的灰尘和焦油，目前普遍采取的方法是水洗。由于各气化站都采用循环用水，都建设百余立方米的循环水池。水池中积聚了大量焦油，一旦水池渗漏，将会对本地区水质及土地造成污染，后果不容乐观。2北方气站越冬难我国北方地区，冬天冻层大都一米以上，黑龙江地区最深冻层达二米以上。虽然燃气管道埋到冻层以上，但大部分气站冬季越冬困难。其原因是
26、大部分气站运行过程中，用水洗焦油，这样就在管道中带进大量水蒸气，凝结后的水大量沉积在管道中，遇低温则造成冻管，无法正常供气。3热值低无法满足用户多种需要目前，普通气化技术产出的可燃气热值为 4600 kJ/m3 左右，属于低热值气体。在需要慢火供气时效果较好，但如需急火快速加热时则显得力不从心。新型中热值免水污染生物质气化机组13四、新型气化装置的技术先进性针对现行气化装置在各地运行中的不足，我公司开发了一种“新型中热值免水污染生物质气化机组” ，经基本测试，其多项性能和技术指标都优于国家农业部 2001 年颁布的标准，具体性能指标请见下表。我公司研发的这套“新型中热值免水污染生物质气化机组”
27、具有下列突出特点：气化机组主要技术性能指标技 术 指 标单 位国家农业部标准（NY/T443-2001）设计指标产气量 m3/h 100、200、400、700 4 种机型气化率 % 70 75能量转换率 % 70 75燃气低热值 kJ/m3 4600 17000燃气中焦油和灰含量mg/m3 50 5燃气中一氧化碳含量% 20 20燃气中硫化氢含量mg/m3 20 10燃气中氧含量 % 1 1机组运行噪音 dB 80 70新型中热值免水污染生物质气化机组141冷却水的循环水池中无任何焦油成分，水池中的水可直接排入河道，不会对环境照成污染。2管道中无水残留，无须设凝水井，输送管道可浅埋，不需要埋
28、在冻层以下。3热值由 4600 kJ/m3 提高到 17000 kJ/m3，是目前市场现有气化装置的 3.7 倍，完全可以满足各种燃气用户的需要。实现了生物质气化机组所产燃气由低热值向高热值的飞跃。4燃气输送过程中采用中压输送，低压入户的方式。无论使用燃气的用户距离气站远还是近，都可根据需要随意调节活力，而无弱火、强火之分。五项目建设内容建设原则：充分利用原有设施和条件。建设一套“新型中热值免水污染生物质气化机组” ，该机组的主要工作流程为：气体站裂解炉分离装置过滤装置燃气泵滤分装置储气装置输送系统用户。具体运行方式说明如下：（1）下吸式固定床气化炉将产生可燃气体，并将会有焦油的可燃气化进行第
29、一次裂解，气化剂为氧气，水蒸气。（2）裂解后的可燃气体经旋风分离器进行除灰。（3）较干净的可燃气体进入二次裂解炉进行二次裂解，将焦油大分子气体变为永久性小分子气体，燃气热值增加。（4）裂解后的可燃气体经干式分离器进行整体降温和进一步分新型中热值免水污染生物质气化机组15离焦油。（5）罗茨泵将较干净的可燃气体吸排到净化装置。（6）净化装置进一步过滤气体，使燃气达到标准指标要求。（7）标准燃气进入储气柜储存。（8）燃气输送装置将储气柜中燃气送入用户使用。气化机组的建设包括：气化炉总成，裂解炉总成，分离装置总成，冷却装置总成，过滤装置总成，燃气泵总成，控制装置，输送装置总成，储气装置总成，气站水电装置及设施等等。在气化机组建设过程忠着重解决以下技术难题：（1）由湿式水洗改为干式分离，以及回收后的焦油和氧化硅（纳米级）可再利用。（2）使裂解焦油中的大分子变为小分子，成为永久性可燃气体，增加热值。（3）将气化剂改为（氧气水蒸气）的混合气化剂，气化剂中不含氮气，使储气罐体积减少一半。
