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黑龙江垦区开发利用生物质能的优势与可行性分析

北极星电力网技术频道    作者:佚名   2008/1/21 17:23:44   

  所属频道:  火力发电    关键词:  生物质能 生物质

摘 要:总结了黑龙江垦区生物质能利用现状及存在的问题,分析了开发利用生物质能的优势与潜力,探讨了生物质气化、液化、固化及发电技术在黑龙江垦区推广应用的可行性,提出了发展生物质能源的对策措施。

0 引言

  随着中国经济与社会发展的持续加速,能源资源短缺和环境污染问题日益突出。加快生物质能开发利用,开辟新型能源供应,对于缓解国家能源供需矛盾,减少化石能源消耗,有效保护生态环境,促进农村经济和社会可持续发展具有积极的推动作用。提高资源利用效率,发展可再生能源资源,加快发展循环经济,保障国家能源安全,将成为我国经济发展的一项重要战略任务。

1 生物质能利用现状及发展目标

  1.1生物质能利用现状

  截至2006年10月,黑龙江垦区应用新型专利技术,建设了7处秸秆气化集中供气工程、3处大中型沼气工程、3700户户用沼气池、6套秸秆固化成型燃料机组、15套稻壳发电机组,建设总投资28400万元。秸秆气化工程年利用作物秸秆5800t,可节约常规能源折合标准煤900t,直接受益农户2196户。大中型及户用沼气工程年可处理畜禽粪便6万t,节约常规能源折合标准煤2200t,直接受益农户5100户。利用秸秆固化成型技术生产秸秆固化燃料年可替代原煤4200t。稻壳发电机组总装机容量达24800kW,年可利用稻壳21万t,年发电量4590万kW。应用生物质气化、固化及稻壳发电技术,提供新型清洁能源,改善了传统用能方式,提高了生活质量和用能品位,降低了生产和生活成本,防止了畜禽粪便污染,既取得了较好的经济效益,也带来了减少二氧化碳、二氧化硫、废弃物等污染物排放的环境效益,为垦区节约能源、保护生态环境走出了一条新路。

  目前存在的主要问题,一是受传统观念影响,农村能源开发利用与垦区经济社会总体发展水平差距较大,资源潜力没有得到有效开发,现代农业循环经济产业链还没有形成。二是生物质能源技术及装备处于较低水平,其可靠性和稳定性有待进一步提高。三是生物质能源项目初始投资较大,比较效益低下,难以实现市场化、商业化运作。

  1.2发展目标

  “十一五”期间,黑龙江垦区大力推进以生物质为原料的气化、固化、液化及发电工程建设,计划建设40个生物质气化站,生物质固化燃料年生产能力达到20万t、液化燃料5万t,装备20台套稻壳发电机组,装机容量4万kWh,建设2座生物质直燃发电、热电联产装置,装机容量5万kWh。生物质年利用量占一次能源消费总量的8,发电装机容量占全国的2。

2 开发利用生物质能的优势与潜力

  黑龙江垦区地处东北三江平原,总面积5.62万km2。其中,耕地面积220万km2,农业机械总动力433.6万kW,总人口158.6万人,年粮食生产能力达1000万t,已成为国家重点商品粮基地和现代农业示范基地,因此,发展生物质能源具有独特优势与潜力。

  一是资源优势。黑龙江垦区年可利用作物秸秆量达800多万t。2005年末,大牲畜存栏80.5万头,生猪存栏174万头,年畜禽粪便量达622万t。集约化、规模化生产为生物质能利用提供了基础保证。有效利用作物秸秆及畜禽粪便等生物质能,可进一步调整生产用能结构、提高生活用能质量、改善当地生态环境、促进农民增收、实现农业和畜牧业可持续发展。

  二是机械化优势。现代农机装备作业区已达到160个,大马力作业覆盖面积约900万亩,农业综合机械化率达到93,农机化总水平居国内领先,机械化作业为生物质收集利用提供了先决条件。

  三是农垦小城镇建设优势。按照垦区“十一五”规划,计划将原有2000多个生产队合并建成660个管理区,农业职工全部集中居住,住宅全部实现砖瓦化。利用小城镇基础设施完善、服务功能齐全、信息便捷的优势,使更多的农业富余劳动力向小城镇转移,壮大城镇经济规模和人口规模,为生物质利用提供了发展空间。

  四是典型示范优势。在国家和省有关部门积极支持下,已建成多处大中型沼气、秸秆气化、秸秆固化、稻壳发电等生物质能源示范工程项目,积累了丰富的建设经验,为生物质利用提供了技术支撑。

3生物质能工程技术方案及可行性

  3.1大中型沼气工程

  3.1.1工艺方案

  综合考虑大中型养殖场物料特点及北方地区气候寒冷等因素,适宜采用底物浓度高、加热量小、运行费用低和沼液量少的“能源生态型”卧式池中温发酵工艺。工艺流程示意图如下(见图1)。

  3.1.2可行性

  发展大型沼气工程及沼气综合利用,是解决垦区规模化养殖粪便处理、发展生态有机农业的最有效途径。充分利用畜牧业废弃物生产清洁能源,可进一步改善农场职工生活条件,减少环境污染,探索和形成垦区“粮-畜-沼-肥-粮”的资源良性循环生态农业新模式。

  实践证明该工艺在北方地区运行稳定,产气效率平均高达0.6m3/(m3.d),沼气、沼渣、沼液应用前景广阔,具有较好的经济和社会效益,适宜在6000头猪以上的规模化养殖场及集中居民区附近建设。

  3.2秸秆气化集中供气工程

  3.2.1工艺方案

  推广使用下吸式固定床气化炉技术。下吸式固定床气化炉具有以下优点:(1)操作简便,运行可靠;(2)原料适应性强;(3)气化效率高;(4)热裂解充分,焦油含量低。工艺流程示意图如下(见图2)。

  3.2.2可行性

  以往农作物收获以后,除少量的秸秆粉碎后还田用于饲料及烧柴外,其余全部在田间烧掉,造成资源极大浪费,也给环境带来了污染。同时,随着煤炭、液化石油燃气价格不断上涨,居民生活用能成本不断增加。充分利用秸秆燃气,则可以更好地满足人们的生活需要,提高生活用能品位,带来良好的经济效益和社会效益。

  3.3生物质液化燃料工程

  3.3.1工艺方案

  根据黑龙江垦区地域及气候特点,重点发展甜高粱秸秆制取燃料乙醇。工艺流程示意图如下(见图3)。

  发展燃料乙醇有利于中国能源多元化、减少环境污染、发展畜牧养殖、增加农民收入。黑龙江垦区土地资源丰富,种植甜高粱产量高,成本低。生产甜高粱乙醇,可替代石油资源,减少车辆尾气污染,废渣废液可作优质饲料和液体肥料综合利用,是一项从种植到加工、从农业到能源的新型能源农业工程。

  目前,黑龙江垦区在已建成甜高粱良种繁育基地的基础上,又扩大试种面积3000km2,为生产燃料乙醇提供了原料保证。

  3.4生物质发电工程

  秸秆发电是一项新兴能源产业。据调查,黑龙江垦区粮食作物区25km半径内,大豆、玉米、水稻等秸秆剩余量达58万t。随着农业生产科学技术不断发展,粮食单产进一步提高,秸秆剩余量将进一步增加。发展秸秆发电,一是可以加快秸秆转化步伐,增加农民收入,实现经济协调发展;二是可以增加电力供应,拉动工业经济增长;三是可以提高资源利用效率,改善生态环境;四是可以拉动农区运输服务等相关产业发展。

  项目采用具有国际先进水平的生物质直燃发电技术,工艺系统主要包括机组、电气、热力、燃烧、燃料输送、水处理、除灰、采暖、通风、除尘、消防等装置。黑龙江农垦所属宝泉岭、红兴隆、建三江、牡丹江、九三等地区地质条件良好,水源充足,交通方便,电力接口便捷,可充分利用发电余热等优势,适宜建设25~50MW秸秆热电联产发电项目。

4 发展生物质能源的对策措施

  (1)进一步加大《可再生能源法》的宣传力度。通过典型示范,提高开发生物质能源的认识,加快农村能源项目的推进和落实,形成全社会支持生物质能发展的良好氛围。

  (2)全面开展生物质能资源评价。制定农业生物质资源评价技术规范,调查生物质资源量、能源作物适宜土地资源量,选育能源作物优良品种。

  (3)推动生物质能技术进步。鼓励科研和教学单位加强生物质能工程技术研发能力建设,对生物质能关键和共性技术进行自主研发和引进吸收,优先支持采用自主知识产权的生物质能技术示范和转化项目。

  (4)培育完善生物质能技术服务体系。整合市场资源,拓宽服务范围,加强生物质能技术服务队伍建设,提高技术服务能力,积极推广应用生物质能新技术和新产品,实现生物质能由公益性建设逐步向市场化运作、物业化管理方向发展。

  (5)建立多渠道融资机制。通过项目示范,引导和推动社会各方面加强对生物质能开发的资金投入。采取市场直接融资、争取国际金融组织及外国政府贷款、合同能源管理等形式,开发生物质能发展潜力,促进生物质能产业化发展。

文章来源:http://www.agriet.org/index.php

来源:中国能源网
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