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中國(guó)農(nóng)業(yè)殘余生物質(zhì)能利用對(duì)策研究

文檔作者：劉歡田紅陳冬林鄒嬋文檔來源：長(zhǎng)沙理工大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2025年05月01日
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2012年第11期(總第86期)
銣源占芋鍵
ENERGY AN0 ENERGY CONSERVATlON 2012年11月
!ii耩畿辣建竣
中國(guó)農(nóng)業(yè)殘余生物質(zhì)能利用對(duì)策研究
劉歡，田紅，陳冬林，鄒嬋
(長(zhǎng)沙理工大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙410076)
摘要： 生物質(zhì)能已成為緩解當(dāng)今能源短缺的重要可再生能源，在研究比較生物質(zhì)利用技術(shù)和中國(guó)農(nóng)業(yè)殘余生物質(zhì)資
源特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，分析了中國(guó)生物質(zhì)利用技術(shù)的發(fā)展?jié)摿彤a(chǎn)業(yè)化前景，提出了生物質(zhì)能利用的對(duì)策及建議。
關(guān)鍵詞： 生物質(zhì)；燃燒；轉(zhuǎn)換；液化；建議
中圖分類號(hào)：S216 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)： 2095—0802一(2012)11—0028—03
Research on Utilization of Chinese Biomass ftom AgricuItural Residues
LIU Huan，TIAN Hong，CHEN Dong一¨n，ZOU Chan
(School of Energy and Power Engineer．ng，Changsha UniVersity of Science and TechnoIogy，Changsha 410076，Hunan，China)
Abstract：Biomass has become important renewable energy to relieve the problem of energy shortage of the present world．The
biomass utilization strategies and recommendations in China are pIDposed and development potential and industrialization prospect
of utilizing biomass’s technology in China are analyzed based on the 8tudy and comparison of utilizing biomass7s technology and
resource characteristics of Chinese agricultuml residues biomass．
Key words：biomass； combustion； tmnsfomation； liquefy； counte瑚easures
0引言
化石能源枯竭和環(huán)境日益惡化已經(jīng)成為制約全球
經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的瓶頸，作為唯一可儲(chǔ)存與運(yùn)輸?shù)脑?
生能源——生物質(zhì)能占世界能源消費(fèi)的14％【”，因其
具有分布廣、資源量豐富、能源化利用過程CO：零排
放的優(yōu)點(diǎn)而受到廣泛關(guān)注。
中國(guó)生物質(zhì)資源十分豐富，但大多戶外直接焚
燒，資源浪費(fèi)與環(huán)境污染嚴(yán)重。如果中國(guó)可收集生物
質(zhì)被全部利用(3．14×108 tce／a)，其發(fā)熱量相當(dāng)于
13．14×10s t標(biāo)準(zhǔn)煤，不僅可大大減少燃煤污染，而且
其保守的直接經(jīng)濟(jì)效益可達(dá)13 140×108元／年(以
1 000元／t標(biāo)煤計(jì))。生物質(zhì)利用還可帶動(dòng)一新產(chǎn)業(yè)
鏈，具有良好的社會(huì)效益與應(yīng)用前景。中國(guó)開發(fā)利用
生物質(zhì)能不僅是突破能源供應(yīng)瓶頸的重要途徑，而且
有利于建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會(huì)。
1 中國(guó)農(nóng)業(yè)殘余生物質(zhì)資源現(xiàn)狀
目前，中國(guó)可利用的生物質(zhì)能資源主要有秸稈及
農(nóng)業(yè)加工剩余物、薪材及林業(yè)加工剩余物、禽畜糞
收稿日期：2012一10—05
第一作者簡(jiǎn)介：劉歡，1989年生，女，湖南岳陽人，2010年
畢業(yè)于長(zhǎng)沙理工大學(xué)自動(dòng)化專業(yè)，在讀研究生。
·28·
便、城市生活垃圾、能源植物及工業(yè)有機(jī)廢水、廢渣
等，每年可收集的生物質(zhì)資源約為3．14×10s tce，其
中農(nóng)業(yè)殘余生物質(zhì)所占比例高達(dá)90％，可收集的約為
2．84×108 tce，具體見表1。
表1 我國(guó)主要生物質(zhì)能資源匯總
資源總量可獲得量所占比例
品種
×108t ×1驢tce ％
工業(yè)有機(jī)廢
水、廢渣
25．91 920 3
禽畜糞便12．7 930 3
秸稈及農(nóng)業(yè)加
工剩余物
7．2 17講)0 54
薪材及林業(yè)加
工剩余物
2．0 11 400 36
城市生活垃圾149 800 3
能源植物0．56 300 1
2國(guó)內(nèi)外生物質(zhì)利用技術(shù)發(fā)展及現(xiàn)狀
目前生物質(zhì)利用技術(shù)主要有直接燃燒技術(shù)、熱化
學(xué)轉(zhuǎn)換技術(shù)、生物轉(zhuǎn)換技術(shù)、液化技術(shù)及有機(jī)垃圾處
理技術(shù)，如圖1所示。
萬方數(shù)據(jù)
2012年第11期劉歡，等：中國(guó)農(nóng)業(yè)殘余生物質(zhì)能利用對(duì)策研究2012年11月
生
物
質(zhì)
利
用
技
術(shù)
液化技術(shù)
廠i磊i] I．．．．．．。．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．J
廠百蕊i]
圖1生物質(zhì)能利用技術(shù)
2．1生物質(zhì)直接燃燒
生物質(zhì)直接燃燒技術(shù)包括直接燃燒、固化成型和
與煤混燃3種途徑。
2．1．1 生物質(zhì)直接燃燒
生物質(zhì)直接燃燒主要分爐灶燃燒和鍋爐燃燒。目
前爐灶燃燒方式最高效率僅有20％～25％。生物質(zhì)鍋
爐按燃燒方式不同分層燃爐和流化床鍋爐。目前，國(guó)
外開發(fā)出了運(yùn)行穩(wěn)定和效果良好的層燃爐，如丹麥
ELsAM公司Benson型鍋爐。中國(guó)也開發(fā)出了各種類
型生物質(zhì)層燃爐，實(shí)際運(yùn)行效果良好。但與國(guó)外相比，
仍存在較大差距。目，前，美國(guó)、瑞典、丹麥采用生物
質(zhì)流化床燃燒技術(shù)開發(fā)已具相當(dāng)規(guī)模。我國(guó)開發(fā)了各
種類型燃生物質(zhì)的流化床鍋爐，投入生產(chǎn)后運(yùn)行效果
良好，并進(jìn)行了推廣，例如華中科技大學(xué)設(shè)計(jì)的組合
燃燒式流化床鍋爐。生物質(zhì)直燃發(fā)電技術(shù)成本低、利
用量大。熱電聯(lián)合生產(chǎn)技術(shù)(CHP)是歐美國(guó)家采用
的主要方式，美國(guó)生物質(zhì)燃燒發(fā)電工作較先進(jìn)，發(fā)電
裝機(jī)總?cè)萘窟_(dá)700 Mw[2]。近年來，中國(guó)已建成投產(chǎn)
生物質(zhì)直燃發(fā)電項(xiàng)目超過15個(gè)，在建項(xiàng)目30多個(gè)。
2．1．2生物質(zhì)固化成型燃料
國(guó)內(nèi)外學(xué)者從不同側(cè)面研究了生物質(zhì)成型燃料技
術(shù)，美國(guó)和日本最早，之后西歐許多國(guó)家也開始重視
壓縮成型技術(shù)及燃燒技術(shù)的研究，各國(guó)先后有了各類
成型機(jī)及配套的燃燒設(shè)備，并已形成了產(chǎn)業(yè)化。我國(guó)
生物質(zhì)成型燃料技術(shù)的研究主要集中在高校、科研院
所和一些大型企業(yè)，在引進(jìn)國(guó)外技術(shù)的基礎(chǔ)上，經(jīng)過
消化吸收，形成了自己的成型燃料技術(shù)，正在推廣應(yīng)
用，向著產(chǎn)業(yè)化方向發(fā)展。如原中南林學(xué)院在引進(jìn)瑞
典技術(shù)的基礎(chǔ)上，開發(fā)了生物質(zhì)顆粒燃料成型機(jī)；北
京林業(yè)大學(xué)俞國(guó)勝教授研發(fā)了一種液力雙向擠壓的生
物質(zhì)成型燃料常溫成型機(jī)，目前已投入到生產(chǎn)實(shí)踐中。
2．1．3生物質(zhì)與燥混合燃燒
生物質(zhì)與煤混燒不僅可解決生物質(zhì)能量密度低與
煤著火燃燼困難的缺點(diǎn)，而且改善了燃燒過程，實(shí)現(xiàn)
了兩種燃料的提質(zhì)。目前國(guó)外該技術(shù)已進(jìn)入到商業(yè)示
范階段，在美國(guó)和歐盟等發(fā)達(dá)國(guó)家已建成一定數(shù)量生物
質(zhì)與煤混燒發(fā)電示范工程，電站裝機(jī)容量通常在
50 Mw～700 Mw之間，少數(shù)系統(tǒng)在5 Mw～50 Mw
之間【3】?；鞜闹饕O(shè)備是煤粉爐，亦有發(fā)電廠使用
層燃爐和采用流化床技術(shù)。荷蘭GelderlanQ電廠是歐
洲大容量鍋爐混燒最重要的示范項(xiàng)目之一，提供了直
接經(jīng)驗(yàn)。中國(guó)生物質(zhì)混燒技術(shù)研究起步較晚，目前還
缺乏先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備。華中科技大學(xué)研究生物質(zhì)與
煤的混燒特性及污染物排放特性，清華大學(xué)對(duì)流化床
中煤和生物質(zhì)混燒時(shí)No。的排放進(jìn)行了研究。廣西露
塘糖廠35 t／ll蔗渣與煤混燒的循環(huán)流化床鍋爐改造成
功，取得了良好的運(yùn)行效果。
2．2生物質(zhì)熱化學(xué)轉(zhuǎn)換技術(shù)
生物質(zhì)氣化技術(shù)是目前生物質(zhì)熱化學(xué)轉(zhuǎn)換技術(shù)應(yīng)
用得最廣泛的技術(shù)之一。目前生物質(zhì)氣化領(lǐng)域具有領(lǐng)
先水平的國(guó)家有瑞典、美國(guó)、意大利、德國(guó)等，生物
質(zhì)整體氣化聯(lián)合循環(huán)(B，IGcc)系統(tǒng)是目前發(fā)達(dá)國(guó)家
重點(diǎn)研究的內(nèi)容。歐美發(fā)達(dá)國(guó)家研制的生物質(zhì)氣化裝
置一般規(guī)模較大，工藝復(fù)雜，但由于焦油處理技術(shù)與
燃?xì)廨啓C(jī)改造技術(shù)難度較大，仍存在很多問題，系統(tǒng)
尚未成熟，造價(jià)也很高，限制了其應(yīng)用推廣。目前我
國(guó)生物質(zhì)氣化爐的應(yīng)用已形成一定規(guī)模，固定床氣化
技術(shù)已達(dá)到商業(yè)應(yīng)用階段，但燃?xì)赓|(zhì)量不穩(wěn)定且燃?xì)?
熱值低，cO含量過多，不符合城市居民使用燃?xì)鈽?biāo)
準(zhǔn)；燃?xì)鈨艋敖褂吞幚砑夹g(shù)落后，整套裝置可靠性
差、使用壽命短。目前160 kW和200 kW生物質(zhì)氣
化發(fā)電設(shè)備在我國(guó)已小規(guī)模應(yīng)用，顯示出J定的經(jīng)濟(jì)
效益。中國(guó)生物質(zhì)氣化技術(shù)水平規(guī)模小，運(yùn)行成本
高，未形成系列產(chǎn)品，運(yùn)行強(qiáng)度和效率低。此外，焦
油和堿金屬問題也制約了氣化技術(shù)發(fā)展。
2'3沼氣技術(shù)
沼氣技術(shù)包括戶式沼氣和產(chǎn)業(yè)沼氣。進(jìn)入21世
紀(jì)后，中國(guó)農(nóng)村戶式沼氣技術(shù)發(fā)展相當(dāng)迅速，但還存
在問題：沼氣工程規(guī)模過??；農(nóng)村沼氣建設(shè)“重建
設(shè)、輕管理，問題突出”；壽命短、故障多、低溫下
供氣不穩(wěn)和技術(shù)服務(wù)跟不上?！爱a(chǎn)業(yè)沼氣”是指規(guī)模
化地生產(chǎn)并純化沼氣。中國(guó)“產(chǎn)業(yè)沼氣’’成長(zhǎng)面臨的
關(guān)鍵技術(shù)障礙包括：大型沼氣工程結(jié)構(gòu)改造、優(yōu)化，
發(fā)酵過程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和調(diào)控智能化；大型工程沼氣液／渣
的N、P回收、循環(huán)利用和排放的環(huán)境達(dá)標(biāo)；產(chǎn)業(yè)沼
氣新原料來源的開拓及相關(guān)性能的研究；沼氣提純工
藝和設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化及造價(jià)降低。
·29·
萬方數(shù)據(jù)
2012年第11期缸；夏與芋釷2012年11月
2．4生物質(zhì)液化技術(shù)
反應(yīng)器類型、加料系統(tǒng)和冷凝方案的選擇是生物
質(zhì)液化工藝技術(shù)的關(guān)鍵所在。國(guó)外研發(fā)了一些典型的
反應(yīng)器，國(guó)內(nèi)正在致力于開發(fā)新型熱解裝置，如中國(guó)
科技大學(xué)和中國(guó)科學(xué)院廣州能源研究所對(duì)流化床反應(yīng)
器進(jìn)行了放大研究等。目前主要的生物質(zhì)加料方式有
脈沖加料、流化床加料和噴吹式氣力輸送加料器等。
與前兩種加料方式相比，噴吹式氣力輸送加料料率穩(wěn)
定性好，但其加料量受載氣攜帶能力限制，滯留物料
較多。冷凝方式主要有問壁式冷凝和直接混合式冷
凝。直接混合式冷凝方案冷凝效果比較理想，且便于
作物料衡算，但生物油易被帶出，易堵塞噴淋裝置。
間壁式冷凝多采用多級(jí)列管式換熱器，優(yōu)點(diǎn)是可控制
各級(jí)溫度得到一定沸點(diǎn)的液體產(chǎn)物，能耗低；缺點(diǎn)是
熱解氣在冷凝過程中焦結(jié)，引起管道堵塞。總之，
生物質(zhì)液化技術(shù)起步較晚，尚不成熟，還處于示范和
極小規(guī)模工業(yè)化階段，設(shè)備和工藝路線創(chuàng)新較慢，產(chǎn)
物提質(zhì)利用沒有突破性進(jìn)展。
3 中國(guó)農(nóng)業(yè)殘余生物質(zhì)利用技術(shù)發(fā)展?jié)摿?
分析
生物質(zhì)鍋爐燃燒技術(shù)較為成熟，運(yùn)行效果良好，
可在中國(guó)生物質(zhì)資源較為豐富地區(qū)，將燃煤的層燃爐
和流化床鍋爐改為燃用生物質(zhì)。大型電廠混燒生物質(zhì)
發(fā)電，無需或只需對(duì)設(shè)備進(jìn)行很小改造，熱效率高。
目前國(guó)內(nèi)大部分生物質(zhì)燃燒發(fā)電廠仍靠直接引進(jìn)國(guó)外
技術(shù)為主，由于國(guó)外生物質(zhì)燃燒原料是林業(yè)廢棄物，
導(dǎo)致引進(jìn)技術(shù)的適用性并不理想。此外，常規(guī)火電摻
燒生物質(zhì)的摻燒量按照熱值換算低于80％時(shí)，不享受
政策優(yōu)惠，在大大限制了生物質(zhì)混燒技術(shù)的發(fā)展。戶
式沼氣由于技術(shù)成熟，目前在國(guó)內(nèi)已得到了廣泛推
廣。但還存在規(guī)模小，管理亂，壽命短、故障多等問
題。應(yīng)繼續(xù)推廣和完善農(nóng)村戶式沼氣技術(shù)，完善沼氣
工程質(zhì)量監(jiān)管體系、管理和技術(shù)培訓(xùn)及推廣服務(wù)體
系，加大關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)力度。目前我國(guó)的生物質(zhì)成
型燃料設(shè)備的技術(shù)原理較先進(jìn)，成本低廉，但運(yùn)行能
力不高，還處于研究示范試點(diǎn)階段，規(guī)?；^差，應(yīng)
加強(qiáng)相關(guān)技術(shù)研究。目前我國(guó)生物質(zhì)氣化、液化技術(shù)
和“產(chǎn)業(yè)沼氣”還面臨許多關(guān)鍵技術(shù)障礙，在中國(guó)使
用的時(shí)機(jī)還不成熟。
中國(guó)每年可收集的生物質(zhì)資源約為3．14×108 tce，
其發(fā)熱量相當(dāng)于13．14×108 t標(biāo)準(zhǔn)煤，具有顯著的能源
效益和環(huán)境效益。在農(nóng)村及小城鎮(zhèn)生活、取暖燃料、
工業(yè)企業(yè)的工業(yè)爐窯及動(dòng)力鍋爐摻燒生物質(zhì)，涉及其
預(yù)處理加工、運(yùn)輸、貯存及燃燒配套技術(shù)與設(shè)備等多
個(gè)環(huán)節(jié)，啟動(dòng)生物質(zhì)資源化利用工程，可帶動(dòng)一個(gè)新
型產(chǎn)業(yè)鏈，符合國(guó)家大力發(fā)展新興產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略要求，
具有巨大的可持續(xù)發(fā)展優(yōu)勢(shì)。
4結(jié)語
綜合考慮現(xiàn)有生物質(zhì)利用技術(shù)水平，為加快中國(guó)
生物質(zhì)能源發(fā)展，特提出以下建議：制定發(fā)展路線
圖，大力發(fā)展電站鍋爐混燒生物質(zhì)技術(shù)，因地制宜發(fā)
展生物質(zhì)能發(fā)電技術(shù)，適當(dāng)發(fā)展生物質(zhì)鍋爐燃燒技
術(shù)，重點(diǎn)研究開發(fā)生物質(zhì)固化成型技術(shù)，繼續(xù)完善農(nóng)
村戶式沼氣技術(shù)；加強(qiáng)財(cái)政、稅收、電價(jià)、并網(wǎng)、金
融及運(yùn)輸政策，以彌補(bǔ)因生物質(zhì)運(yùn)輸、勞動(dòng)力成本提
高導(dǎo)致的發(fā)電成本提高；加強(qiáng)科技支持，以產(chǎn)學(xué)研結(jié)
合的形式，支持突破新型稻谷收割機(jī)和生物質(zhì)成型設(shè)
備及混燒裝置，加快電站鍋爐混燒生物質(zhì)技術(shù)及配套
設(shè)備開發(fā)；要加快體制改革，優(yōu)化市場(chǎng)結(jié)構(gòu)，健全市
場(chǎng)體系和價(jià)格機(jī)制，推動(dòng)投融資體制改革。
參考文獻(xiàn)：
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(責(zé)任編輯：季鑫)
<>●o●o●o●o●o●o●o●<>●<>●o●o●<>●o●o●o●o●o●<>●o●o●o●◇●o●<>●<>●<>●o●o●o●-◇●o●<>●<>●奪●o●o‘o●<>●<>●<>●<>●o●o●o●<>。<>●<>●
(上接27頁)
礦的措施正是由于小煤礦開采工藝太過落后，采煤過
程安全條件差，而且資源的回收率不高，更進(jìn)一步地
普及現(xiàn)代綜合機(jī)械化開采工藝，使大部分的中大型開
采煤礦的企業(yè)都能夠?qū)嵤┻@一技術(shù)工藝，從而提高中
大型企業(yè)在開采煤礦上的技術(shù)水平，加快煤炭開采。
·30·
參考文獻(xiàn)：
[1]胡省三．高新技術(shù)在煤礦中的應(yīng)用[M]．徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
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