生物质发电类型范文

导语：如何才能写好一篇生物质发电类型，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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1 我国能源生物质供应体系及物流管理存在的问题

基于相关科研基金的支持，我们(课题组)自 2007 以来，针对国内的能源生物质供应物流管理问题，进行了较为深入的调研。所涉及的企业(样本企业)分布全国各地，包括广东、福建、江西、河南、湖北、黑龙江、吉林、四川、重庆、青海、内蒙古、新疆等省区。生物质能类型的样本涉及：沼气综合工程(银鹭集团、江西国鸿集团、福建银翔集团等)，生物质制沼气发电(蒙牛乳业、内蒙古赛飞亚、四川菊乐、佳宝乳业等)，甘蔗渣发电(广东金岭、丰收、华海等糖业)，稻壳发电(北大荒米业、金佳谷物等)，鸡粪直燃发电(圣农集团等)，燃料乙醇(华润酒精、广东中能酒精、吉林燃料乙醇等)，生物质成型燃料(宜宾烟草)，生物柴油(新赛油脂、金娇集团、重庆顺顺达石油等)。综合实地调研和文献研究，当前我国的能源生物质供应体系及物流管理存在着四个层面的问题：①战略与决策层面存在的问题：企业目标扭曲，动机不纯；在一些重大问题上静态机械的预测；前期调研中忽视人均指标；过于乐观的估计；对黑色化涉农(食品)供应链的威胁性认识不足。②物流运作与竞争层面存在的问题：实际运作中企业缺乏对生物质物流的战略性考虑；生物质原料替代用途广泛，供应稳定性差；物流成本失控，严重侵蚀利润；生物质收购和供应管理整体上较为粗放。③物流环境与体制方面存在的问题：国家生物质物流政策的缺失；生物质物流装备问题；社会物流不发达，生物质供应物流运筹的空间有限；政府审批不合理导致的设施布置失控及风险。④供应链协同方面存在的问题：供应链源头创新不足；产业链不成熟，供应链整合度低。显然，需要从宏观政策和微观企业管理两大方面实施并行的改善和优化，以解决这些突出的问题。

2 生物质能的审批机制、产业政策及配套措施的完善

生物质能产业是一种具有环境效益的弱势产业。目前，其技术、标准及行业运营经验等均不成熟，对供应体系的稳健性和效率也高度敏感和依赖（考虑到生物质补贴政策的调整的刚性）。生物质能产业的健康发展和供应体系的完善，需要综合多方的资源和支持，而政府行为则是这一幼稚产业发育初期的原始动力。

2.1 监管者(审批者)自律，促进适度的排他性，避免供应体系的恶性竞争

这一策略要求项目审批要以公平合理的竞标机制(竞标获取资格)的运行，来避免生物质原料供应体系的恶性竞争。策略的焦点是约束各级监管者，使其自律，以促进适度的排他性原则的树立。从宏观上看，制定合理的生物质发电厂布点规划是保证生物质发电厂燃料有序供应的基础。从国内发展生物质发电产业较早的省份情况看，一个突出的问题是生物质发电厂布点过于集中。燃料收购区域重叠造成电厂在燃料收购上无序的竞争，导致燃料供应量不足和燃料价格飙升，影响电厂的正常运行和收益。这是一个需要引起国家及省市主管部门高度重视的问题。我们建议：对生物质能项目的审批与规划，在地区一级或省级政府应先有一个整体布局指导，然后县一级政府采用公开招标的方式来引进投资。2010 年 7 月 23 日，国家发改委《关于完善农林生物质发电价格政策的通知》，将全国农林生物质发电执行的上网电价，全国统一调高为 0.75 元 /kWh (含税)。但是，即使如此，也仅仅使一部分企业变得“微利”而已。在国家发改委2010 年 8 月下发 《关于生物质发电项目建设管理的通知》的政策指引性文件之前，重复建设、争夺燃料的问题已相当严重，但我们认为，后果并非不可逆转。为保障这个“幼稚”行业的健康发展，建议政府考虑关停一部分不合理的、不具实力的在建项目作为重要的调控选择。这是一种补救之策，否则在现有的原料价格、电价和补贴格局下，布点集中区的生物质发电企业，极可能陷入不死不活的尴尬境地。而且，考虑到生物质能发电今后的长远发展，必须将生物质能发电项目在空间布局上安排得更疏(注：现时规定150km范围内只应布局一个规模不超过30MW的生物质能发电厂)，以形成原料充分供给的局面，抑制原料价格剧烈上涨。2010 年 10 月，国电集团与黑龙江桦南县政府，就拟投资2.95亿元合作开发生物质热电联产项目（2台15MW机组）签订框架协议。国电集团要求桦南县政府承诺保证在项目建设所在地45km半径内不再引进第三方上相同或类似项目，这是一个可喜的改善。但此类做法需要以更制度化、正式化和契约化的形式小心进行，以避免“政府换届而继任班子不认账”等风险情况的出现。

2.2 尽快出台生物质与化石能源混燃的政策

生物质发电主要有直燃、气化发电、与煤混燃等类型。采用“纯”生物质能模式，一度广受认可。而我们的案例研究显示，国内近4 年间投产的生物质发电项目中，以生物质与煤混燃的项目总体表现最佳，运营稳定、效益较好。但是，国家对生物质掺混比例有限制。建议尽快出台生物质与化石能源混燃的明细政策。再就是混燃比例的监督、计量及确认问题。这也需细化，以防止变相恢复“脏、乱、差”的小火电。

2.3 行政力量、舆论造势、农户觉醒与市场机制的四轮驱动

保障生物质原料的可供性，需要吸纳各方力量，通过综合治理和管理来达成。目前国内已投运生物质发电厂，其所在地的政府大多制定了禁止露天焚烧生物质秸秆的政策。但是，仅靠行政命令，堵而不疏，并非长久之计。要真正地解决此问题，必须是“政府助力、舆论塑造、农户觉醒与经济利益”的四轮驱动、协调互动，才能在社会理性的角度达到经济效益和社会效益的帕累托最优。以农作物秸秆发电为例。首先，政府应在秸秆转化利用上应发挥先导性作用，将其纳入发展循环经济和可持续发展的大局中全盘考虑，给予相应的资金补助，并给相关企业相应的政策支持和引导。其次，生物质发电企业自身也应大力进行宣传，提高广大农户的环保意识，并充分考虑农户的合理利益，引导和鼓励农户自觉地将秸秆出售，真正做到企业（电厂）、农户、政府和社会各方获利。总之，各个企业和各种经济组织是这项工作的主体，这个问题的解决最终依赖于市场机制的发挥，而只有能获得实际的效益，他们才有动力。

2.4 资金流融通与生物质绿色通道政策

目前各省与生物质发电相关的用于运输和储存生物质农业机械并未被列入农机补贴；此外，以能源林、沙生灌木等林业剩余物为燃料的生物质电厂，难以按照目前的“秸秆综合利用项目”获得退税补贴。从资金流的角度看，目前，一方面要切实落实国家规定的有关生物质能的税收、信贷、市场准入等方面的政策措施；另一方面，应该因地制宜，由各部门协调出台旨在鼓励多方合作的政府补贴、税收减免、减息或无息贷款、专项发展基金等区域支持政策。王雅鹏等研究认为[2]，不仅要给予生物柴油和燃料乙醇加工企业一定的政策补贴和税收优惠，更重要的是要给种植能源作物的农民以适当的补贴。同时，大力引导各种投资主体参与生物质能产业发展，发展资本构成多元化的生物质能创业投资。最终，减少生物质能的资本瓶颈和价格劣势，增强其长期竞争力。鉴于生物质大多分布于地域广大，或边远和经济落后的农牧业和中西部地区，其物流基础设施相对薄弱；可考虑将目前政府实施的针对农产品龙头企业的优惠政策，包括农产品“绿色通道”政策，运用于生物质收集储运环节；或者出台政策，补贴和奖励秸秆收购组织，以降低全社会的生物质物流成本。

3生物质能企业供应物流管理优化的策略与途径

3.1加强组织的战略视野和物流敏感度

生物质能企业要在日益不确定和动态的环境中求得成功，需要加强组织的战略视野，并能系统的考虑影响其供应稳定性的因素。

（1）战略监视功能。即监视区域内能源价格长期变动趋势和特点。在产品端，生物质能作为一种新能源，长期要与常规能源及其他可再生能源进行竞争。虽然常规能源价格不断上涨，但是与生物质能相比，仍具有低价竞争优势。在市场上的仍占有相当的地位，对生物质能的发展构成很大的冲击和威胁。而生物质能源技术还处在小规模生产阶段，产品成本要较矿物质煤的成本高，市场竞争力差。

（2）物流敏感性。对生物质原料的刚性的、均匀的需求与其季节性供给之间存在着矛盾。鉴于生物质原料除了能源用途以外的竞争性用途，生物质能企业需要对生物质市场(虽然是一个幼稚的不成熟的市场)保持高度的物流敏感性，密切监测和评估原料市场变化对供应数量、时间、质量及长期稳定性的影响，并采取竞争性应对措施。

（3）生物质能企业在前期要做好生物质资源的调查和评估工作，科学编制项目规划。既要认真分析在不同的收购价格、运输成本和储存成本等条件约束下，生物质原料的可供性；还应重视对社会资本(人伦资本)等软性优势的利用，以配合和促进生物质原料的供应管理。加拿大英属哥伦比亚大学（University of British Columbia, Canada） 的 James D.Stephen,Warren E.Mabee 等（2010）的研究显示，通过良好的物流运筹，可以输送数量充足的林基木质纤维素 (Lignocellulosic) 生物质，从而使第二代生物燃料设施显著地比第一代设施更大。

（4）大力推进农业产业化经营。现代生物技术首次将能源业与农业联系在一起。美国加州大学柏克莱分校(Berkeley)的生物能源分析专家 Heather Youngs 和 Caroline Taylor(2011)指出，如果不考虑能源农业这一角色，那就无法准确地反映农业的未来[3]。今后，对于燃料乙醇和生物柴油等类型的规模化和产业化而言，更主要的是采取能源农业的形式来满足原料供应。实践中，特别对于那些由在位能源企业(石化、发电、电网企业)前向一体化发起，而形成的生物基型涉农供应链，企业不可避免的进入(或涉及)到一个原先陌生的领域———农业。鉴于我国国情，生物质能企业仍需要以农业产业化经营方式来维持和提升其能源农业的绩效。

3.2 基于关系管理的可动态重组的经纪人队伍的构建

在我国，土地租赁规模及其他条件的限制多，也很复杂。我国大部分地区是以农户为农业生产单位，户均耕地面积很小，因而户均秸秆可获量仅为2～3t。据此推算，以一个2.5万kw 的秸秆发电厂每年消耗秸秆 20 万 t 为例，需要从近 10 万农户中收购秸秆[4]。并且，在我国大部分地区农作物还分两季种植，这就意味着每年需要完成近20万笔秸秆收购交易，无论对收购组织还是收购成本控制都是大考验。由于生物质(特别是农林秸秆等)的种植区域分布广泛，其所有权分属千家万户，由企业直接向各农户采购需要投入大量的人力物力，且效率很难得到保证。根据国内已投运生物质发电厂的经验，在农作物秸秆燃料的收集方式上，较为有效的办法是采取燃料收购经纪人代购的方式：即由企业与相关企业或个人签订燃料代购协议，燃料代购企业或个人按照协议的约定，保质保量地按时向电厂提供燃料。这就要求加强供应商的培育，加强经纪人的筛选及关系管理，促进经纪人队伍的形成和结构的动态重组。当然，为规避原料收购的风险，在条件合适的地方，生物质发电企业可考虑采用第三方物流． 第三方物流是由物流劳务的供方与需方以外的第三方通过整合物流提供商的各种已有的资源为物流需求方提供物流运作、管理、咨询策划等活动，从而达到降低物流成本、提高物流效率的目的。

3.3 提前参与，并行操作与窗口期突击

在生物质能行业目前一般的运营理念中，生物质通常被看作成某一主产品系统的某种既定的、历史性的输出(产物)。这一理念加重了生物质管理的滞后性和被动性。而“提前参与”策略，意味着可以用主产品管理的视角，来看待生物质的生产，并从全生命周期的角度去理解和把握生物质的生成过程和结构，从而施加提前/ 早期干预，以提高生物质物流管理体系的效率。跟这一策略相关联的另一策略是“并行操作”，也即将主产品的收获(处理)与生物质的收集(或处理)并行进行。本项目组在广东调研发现，一些制糖企业实施生物质发电项目时，利用甘蔗叶的收购与甘蔗榨季周期的同步性，将燃料的收集与甘蔗砍运同步处理。利用已较为成熟的甘蔗收购系统来完成生物质的收购，这是一个重要的经验———特别对农业产业化龙头企业而言。对于生物质收获“窗口期”，可以界定为：在同一地域上前一批次主产品收获(或农事)与下一批次农作物播种(或农事)之间的时间间隔。理论上，在“这一时段”内随着主产品的收获，生物质的收集和处理可随之展开。实践中，不同的生物质，不同的生物质利用方式，所面临的“窗口期”是不同的，可谓长短不一。在我国大部分地区种植业是一年两季，在两季之间往往要进行抢收等工作。如在我国某些地区，小麦、油菜收获后，接下来就要栽种水稻，如果对麦秆等生物质采用机械耕翻，需增加成本，而人工收集的时间长，鉴于农事不等人，许多农户觉得不如一把火烧掉来得省事。而在另一些地区，收集时间存在的矛盾更难以解决：农业生产季节性、周期性强，换种期短，换季时茬口很紧；如果不把上一季的秸秆处理掉，就会误了下一季茬口；为了腾地换种，甚至要求生物质在 10 天左右时间完成收集和储存。较早前，有诸多学者曾考虑过现场/ 就地(On- field)储存生物质的方法[5]。表面上，这一方法有其低成本的优势。但是，生物质损失较大，水气和湿度难以控制和削减到一个期望的水平，并导致生物质电厂工艺装置潜在的损坏。此外，还存在健康和安全问题(孢子、真菌和自燃)[6]。最后，农民基于为下一轮作物种植而平整土地的考虑，可能并不允许这种储存方式[7]。综合起来看，On- field方法现实实用性的局限，更加凸显窗口期突击的紧迫性。从经济意义上，窗口期意味着最大的时长和约束；也意味着在这一时段内，如果生物质不能及时有效的收集，那么它将面临转移、灭失和价值减损、管理困难等后果。“窗口期突击”策略，意味着一种均衡考虑后的“并行”处理，还意味着劳动力和设备等收储资源的集中调度使用。就常态而言，需要企业的生物质原料管理组织在平常保持适量的人手和资源，而在旺季时却具有广泛的动员能力。

3.4消减信息不对称性的契约追加与契约绑定

在同一涉农供应链的多种业务中，如果主产品与生物质具有技术上和物质上的特定联系，也具有管理上的相关性，那么可以考虑实施契约追加与契约绑定策略。所谓契约追加，是指形式上，在签订完主产品契约的基础上，进一步追加签订生物质契约。所谓契约绑定，是指在内容上确定两类契约相互依存和制约关系。这一策略虽然有降低交易费用的功能，但其实质目的是通过双重契约来降低交易中的信息不对称性，并促进和保障契约的实施。这一策略有特定的适用范围，即那些由某些类型的涉农龙头企业发起和导入的生物质项目中，涉农龙头企业可以将两类业务所涉及的合同统一管理。通常，农业产业化涉农龙头企业的农产品供应管理中(特别是在“公司 + 农户”模式)，会对供应链上游的农牧生产和种养情况、往年历史资料、农业结构等诸多问题进行认真的调研、核实和监控。而生物质能业务，建厂最大的风险在于燃料供应的稳定性；因而资源调查核实也是选厂最重要的条件之一。综合起来看，两类资源的管理间存在的密切联系，是实施这一策略的重要前提。

3.5 生产系统面向供应物流体系适应性的改造

Mitchell 等(2010)研究指出，在一个特定的区域，某一单一类型生物质原料在数量和供应可靠性通常不足以支撑生物质能企业经济地运行，因此，使用多种类型的原料就显得很必要了[8]。就中国的现实状况来看，那些在原先的规划中，仅侧重单一或少数几类生物质资源的生产系统，运营绩效大都很差。实际投产后，这些企业不仅大大突破了通常认可的最佳(经济合理)的收购半径，而且饥不择食的争夺各类生物质；但是，这种物流策略的被迫改变，在缓解/ 改善生物质原料供应稳定性和持续性的同时，却不可避免地损害了生产系统的稳定和效率，因为生产系统原先是对应单一生物质资源而设计的。在当前生物质收集复杂困难、价格波动极大的局面下，考虑到这种系统性的影响和联系，生物质能企业必须实施面向供应物流体系适应性的改造。

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关键词：新能源；发电

中图分类号：P754文献标识码： A

1、前言

能源是人类社会存在和发展的物质基础，电力能源因为其独特的优势，已经成为了当今社会人类生产、生活的不可或缺的元素。工业革命以来,石油、天然气和煤炭等化石能源消费剧增,生态环境保护压力日趋加大,能源紧缺已成为制约各国经济发展的瓶颈，如何开发先进安全的新能源使用技术、如何提高能源利用率也随之成为世界各国关心的课题。现阶段国内外最普及、最成熟的方式是风能发电、核电、水力发电、生物质发电和太阳能发电等新能源发电，这些发电项目也被视为未来发电结构的重点发展对象。

2、新能源开发潜力及特点

2.1、新能源开发潜力

(1)风能资源。对于风能这种资源来说，可利用的风能主要是风能的密度和可风能年累计的小时数。我国的疆域相对比较辽阔，新疆、内蒙古以及东南沿海地带的风能储存相对比较丰富，在东南沿海地带以及周围的岛屿，其风能密度大约可以达到每平方米300瓦以上，风速每秒3—20米，年累计超过6000小时以上，其中可以利用的风能储备量大约为2.50亿千瓦，全部算下来大约有10亿左右的风能储备量；(2)太阳能资源。据估算,我国陆地表面年均接受太阳总辐射量相当于1.7万亿吨标煤，太阳能是氢原子核在超高温时聚变释放的巨大能量，太阳能是人类能源的宝库，如化石能源、地球上的风能、生物质能都来源于太阳，在太阳能的有效利用中，太阳能发电是最具活力的研究领域，也是最受瞩目的项目之一；(3)生物质能资源。我国生物质原料资源的年产出8.99亿吨标煤,边际性土地年产出4.25亿吨，其中有机废弃物年产出4.74亿吨；(4)海洋能。海洋面积占到地球表面积的70%以上，海洋资源丰富，同时清洁无污染，是人类可以用来利用的新的能源。目前利用海洋能进行发电的技术主要包括了潮汐发电技术，小型波浪发电技术。潮汐能发电蕴藏的能量高，由于对环境造成的影响比较小，且运行成本低，但是潮汐能发电建设成本过高，电价也就相应比较高，限制了潮汐能发电。利用波浪能转变成气压，机械等的能量，利用传动装置对发电机进行驱动进行发电就是波浪发电。我国海洋资源丰富，虽然波浪发电技术较为复杂，但是其发展前景非常好。

2.2、支持发展的法律法规和政策不断完善

国家相继出台了可再生能源价格全国分摊政策、可再生能源增值税减免政策、太阳能光电建筑应用财政资金补助办法等政策,实施金太阳工程计划,切实提高了新能源发电企业的经营效益。可再生能源接入系统补偿政策，对于具体的发电装置接入，国家电网制定了相应标准，要求发电项目规模不超过6 MW，太阳能、天然气、生物质能、风能、地热能、海洋能、资源综合利用发电等类型都可以申请接入电网，上网电量全额保障性收购政策、实行风电、光伏发电、生物质能等的带补贴的标杆上网电价政策,国家电网将以10 kV 及以下电压等级接入电网，为新能源的规模化发展注入了强大动力,促进了新能源资源的优先开发。其次，新能源发电产业以风电、光伏发电为重点，加大非化石能源资源开发力度，进一步提高非化石能源占一次能源消费总量的比重。以风电、光伏发电项目建设为依托，通过集中布局，规模化开发，实现新能源装机由原规划的700万千瓦到1100万千瓦的跃升，以分散式风电、分布式光伏发电项目建设为突破口，大力推进新能源发电产业。

3、目前在研发的新能源发电

3.1、风能

在风力发电的装置中，包含很多结构，有风轮，也有发电机。风力发电的基本原理就是利用风能设备，把因为温差产生的空气流动不断的向电能转化。（1）就小型独立风力发电系统来说，一般都不采用并网发电，采用离网运行，单台装机的容量大约是100瓦到5000瓦之间，一般情况下不会超过10千瓦。（2）目前国内大规模采用的是并网型风力发电机组，单机容量从0.9MW~5MW不等。国家已经在甘肃、内蒙等风资源丰富的地区大规模建设了陆上并网型风力发电电站。（3）海上风力发电拥有年利用小时数长，风速高且稳定，单机能量产出较大，节约土地资源等优势。国家计划未来在山东、江苏、上海等海域重点建设海上风力发电项目。风能是一种自然能源，由于风的方向及大小都变幻不定，因此其技术及经济性由风机的安装地点、方向、风速等多种因素综合决定。

3.2、太阳能

太阳能被称为“能源之母”，化石能源、风能、水能、生物质能等，都是由太阳能经过某种形式转换而形成的。现在使用太阳能发电，包括两种类型：一种是通过光电转换元件直接发电，另外一种是通过太阳能聚光集热系统获得能量输入，然后转化为高温蒸汽或者气体，从而驱动汽轮机或者发电机发电。（1）对于光伏太阳能发电，技术已经非常成熟，产业规模也比较大，现在国内外的发展都非常迅速，装机比例也提高很快。（2）由于光伏电站占地面积较大，在大中型城市不具备可以利用的土地资源，现在国家正在不断出台屋顶光伏电站的鼓励政策。预计屋顶光伏项目未来将在大中型城市具备良好的发展前景。（3）对于光热发电，国外已有成熟的工程经验，但国内目前技术还在起步发展阶段，实际工程应用很少，但是由于光热发电能量转换效率高，拥有十分优越的发展前景。 太阳能发电属于无污染的可再生能源发电，其建设周期短，但是受地域、气候、天气影响大，整体发电效率较低（一般为10%～20%之间）。

3.3、核电

核能虽然不属于可再生能源，但是也属于清洁能源，是一种国家鼓励的新能源发电形式。而我国的核电发电量，在总发电量中占据的比重还不到2%，对比而言，其发展空间巨大。总结核电具有以下主要特点：(1)运行费用低，发电无污染；(2)建造要求严格，安全标准高，安全性能好；(3)能量密度高，受自然条件、地理位置限制小；(4)我国的火电、水电资源蕴藏丰富地区与用电多地区脱节，核电可以有效弥补这方面的缺陷，节约电力运输消耗；(5)核电站具有战略地位，事故后果严重，操作、管理、燃料后续处理要求高。

3.4、生物质发电

生物质发电是目前世界上发展可再生能源的主要方式之一,截至2008年底,全球生物质发电总装机容量达5000万千瓦。我国生物质电厂总装机容量有107万千瓦,以农作物秸秆发电居多。生物质发电真正达到了自然状态下的碳平衡，它的发电原理与传统的烧煤发电类似,都是利用燃烧发热,再将热能转化为气能,最后转化为电能。但是利用秸秆燃烧发热,不需要采集地表堆积的煤矿,植物生长过程中通过光合作用吸收二氧化碳,燃烧后又被排放到大气中,这样就不会给大气带来额外的碳排放，而且秸秆中所含的氮、硫元素很低,所以生物质发电的有害气体排放也大大低于煤电。另外还有一种腐烂水果发电，水果的固体残渣被用作市场后面田地的肥料；而从水果里提取的液体则流入两个埋在地下的容器，用来生产沼气，最后再用沼气发电，该发电项目实施后，市场里遍布腐烂水果的现象消失了，空气中异味的散发也有所改善。

3.5、海洋温差发电

海水表面和深层温度可以相差20℃以上，这种差异同样蕴藏着巨大的能量。据估算，总蕴量可以达到20亿千瓦。目前，科学家正在积极着手进行海洋温差能源的开发利用，海洋温差发电已经进入试验阶段，美国、法国相继建造了小型实验电站。此外，用海水温差发电还具有海水淡化的功能，一座10万千瓦的温差发电站，每天可产淡水378立方米，通过海洋温差发电还可以抽取深层海水中的丰富营养物质，增加近海捕鱼量。

5、结束语

目前，新能源发电技术的潜力十分巨大，在地球化石资源有限的情况下，改善目前现有的电力供应结构，减少发电过程中对环境的污染，实现人类社会可持续发展，开发新生能源发电已经成为当下的必然趋势。

参考文献：

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（1.青海省职业教育公共实训中心筹建办公室，青海 西宁，810000；2.青海交通职业技术学院，青海 西宁，810003）

[摘要]现阶段，发展低碳经济是一个全球化的战略目标，由于人类的发展与进步，对于我们赖以生存的生态环境造成了严重的破坏，发展低碳经济成为解决环境问题的有效途径。电能是当今社会发展的必然需求，但是每年因发电所消耗的能源也在呈现上涨的趋势，因此在电力企业发电中采用新型能源，有效减少对碳的排放，是低碳经济环境中对电力企业发展的重要要求。本文主要探讨当前电力企业基于低碳经济时代新型发电项目中新能源的利用及其发展前景，以减少环境污染，实现电力事业的可持续发展。

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关键词 ]低碳经济；电力企业；发电；前景

由于传统的经济发展模式是以牺牲环境为基础的，对于生态环境造成了严重的破坏。而低碳经济发展模式是一种全新的发展理念，所采取的主要方式就是运用各种方法进行节能、减排，充分利用清洁能源，努力提高能源的利用效率。在低碳经济发展过程中，还要不断完善相关的法律、经济管理措施，不断优化产业结构，最终实现经济的可持续发展。

1低碳经济的特点及其影响

低碳经济是基于当前生态安全考虑的，由于经济的发展造成大量的碳排放到空气当中，对环境造成了严重的污染。现展经济首先要考虑到环境问题，减少碳的排放，这种发展模式也是未来社会发展的主要方向。

1.1经济发展要以全球公共利益为基础

当前所倡导的低碳排放、低碳交易都是以国际协议标准来实施的，对于全球经济发展都有着非常重要的意义。目前环境问题已经成为了全人类的共同话题，已经不再是单一的气候问题，而是已经上升到人类道德标准的全球性课题，各国都要结合自身的情况对经济的发展形式进行约束，共同维护生态环境不受到破坏。

1.2发展低碳经济受到经济条件的影响

经济发展水平不一样，对于环境造成的破坏也有所区别，各国并没有统一的标准。发达国家对于实现低碳经济有其自身的优势，技术方面比较先进，人才也比较充足。发展水平较低的国家，尤其是还处理解决人民温饱问题的国家，对于实现低碳经济还是有很大困难的，这样会投入大量的资金，更加剧了与发达国家之间的差距。因此，在一些国家实现低碳经济还是有一定的困难的。

2新型发电项目前景分析

2.1风能在发电工程中的应用

将风能用于发电工程，在当前可再生资源发电项目中是应用最为成熟的一种方法，具有广阔的发展前景，利用风能发电不会对环境造成污染，有效的降低能源的消耗，减少碳的排放，在实现低碳经济方面成效显著，目前风能发电技术正在全世界范围内迅速推广。据数据显示，在2008年的时候，全球风电装机容量已经达到12.08万兆瓦以上。我国在风能发电技术方面也处于领先地位，在国家相关政策的扶持下，不断推进风能发电项目，在未来很长的时期内都将会保持高速发展的态势。据统计，到2010年的时候，我国风电装机总量已经达到了2000万瓦，提前完成了原来制定的2020年的装机目标。

从当前风能发电的现状来分析，风能发电项目仍然具备非常广阔的投资前景，一是风能发电不会造成碳排放，完全符合国家所倡导的低碳经济的发展要求。二是国家制定的许多优厚的扶持政策，比如电价管理方面设立了特许电价和指导性电价，对于风能投资企业都非常有利。三是国家对于投资企业的融资与技术研发都给予了大力的支持。所以说投资风能发电风险非常低。随着科学技术的不断进步，在风能发电技术将会有更加广阔的前景。

2.2生物质在发电工程中的应用

目前用于生物发电的原材料主要是秸秆，国际能源机构对此做过深入的研究，秸秆属于良好的清洁能源，燃烧时对环境的污染非常小，其含硫量仅为0.38%。长久以来，秸秆都是作为农业生产的废弃物而浪费掉，每年所丢弃的秸秆大概在1亿吨以上，有数据预测，到2020年的时候废弃的秸秆可能达到2亿吨以上。所以将这些秸秆进行合理的利用转化成电能，对于发展低碳经济具有非常重要的意义。

沼气发电也属于新型发电技术，将废弃的有机物通过发酵的方式获得沼气，然后利用内燃机燃烧所产生的热量来发电，是一种将化学能转化成电能的方法。目前这种技术在全球范围内得到了推广与应用，而我国在这一领域也有了重大突破，并成立了专门的科研团队，加快了沼气发电技术的发展。

2006年的时候，我国共有两座生物质发电项目投产运行，一个是山东单县的首座生物质直燃发电项目，此项目耗资达3亿多元，该发电机组装机容量达到了2.5万kW；二是江苏兴化的生物质热解气化发电项目，该发电机组装机容量达到了5.5兆瓦。据统计，2010年的时候，我国生物质发电技术已经非常成熟，装机容量已经超过了550万kW，而2012年底的时候，直燃发电项目并网容量达到3000兆瓦以上，通过垃圾焚烧发电并网容量也基本达到2500兆瓦。这些数据表明，我国在生物质发电方面也已经有了较为成熟的经验，而且将这些生物质转化为电能，是变废为宝、节能减排的重要手段，对于发展低碳经济意义重大。利用生物质发电，可以消耗大量的农业生产废弃物，转化成可以发挥更重要作用的电能，燃烧后的物质再用于农业生产，实现了能源的转换，是对可再生能源的有效利用。因此政府要加大扶持力度，加大研究力度，在当前低碳经济环境下具有非常重要推广价值。

2.3光伏发电技术在发电工程中的应用

光伏发电技术是利用太阳能进行发电的一种新型方式，其原理就是光生伏特效应，将光伏发电系统将吸收的光能转化为光生电流流出，实现太阳能与电能的有效转化。光伏发电涉及到的技术较多，比如太阳能电池技术、光伏阵列最大功率跟踪技术、孤岛效应检测技术以及聚光光伏技术等。

（1）光伏发电系统分类

目前，光伏发电系统基本可以分为两类，一是独立发电系统，是一种独立发电的装置，不和电力网络连接，通过自身的运行实现太阳能发电，以满足自身对电能的需求，这种发电系统多数应用于偏远地区或是野外作业。但是这种独立的发电系统一般稳定性较差，有时候需建立普通电站来进行辅助，这样一来就增加了投资的成本，不是特殊情况很少会用到。二是并网发电系统，是指将光伏发电系统利用现代科学技术接入到电力网络中，一般分为商用和民用两种类型，将自用余量上网，国家采用收购的方式并入到电力网络中。并网发电系统不需要自己配备蓄电池，大大降低了投资成本，同时电能的转化效率也得到了有效的提高，发电也比较稳定，在光伏发电产业中具有广阔的发展前景。

（2）光伏发电系统的应用

当前光伏发电技术在实际应用主要有以下几个方面：

一是用于LED照明：LED是一种半导体材料，和光伏发电系统组合，充分利用光生伏特原理，能够实现光能电能光能的快速转化，完全符合当前节能减排、环保高效的发展理念，使用寿命长，维护简便。如果在该系统中加入可充放的蓄电池系统，将会显现出更加明显的优势。

二是在现代建筑中的应用：光伏发电系统用于建筑中主要有两种方法，一种是利用屋顶结构安装光伏发电装置，对用户进行实时供电，然后可以余量上网。第二种将发电系统集成到建筑中，在建筑设计的时候将光伏发电装置考虑进去，使其成为建筑结构的一部分。比如将普通的玻璃幕墙替换成光伏发电系统的玻璃幕墙，利用安装在屋顶和墙面的光伏器件吸收并将太阳能进行转化。在这一方面，世界各国都加大了研发的力度，将彩色的光伏模块替代建筑外墙装饰材料，既建筑装饰的要求，又实现了光伏发电，有效降低了投资成本，这一技术在未来的建筑行业发展中前景广阔。

三是在泵站工程中的应用：目前光伏发电技术在很多行业中都得到了广泛的应用，比如太阳能水泵，借助电池板吸收太阳能，然后转化为动力来带动水泵运行，从而建成了大量的光伏水泵站。在规模比较大的泵站中一般都会加装逆变器，将转化的直流电再转换成交流电，实现大型泵站的运转。这种光伏泵站开始的投资成本较高，但是投资建成后的运行费用却很低，而且具有较长的使用寿命，因此值得大力推广。

2.4燃料电池发技术在发电工程中的应用

燃料电池发电技术的原理是将空气里面的氧与氢两种物质进行转化，把化学能转化成电能，所用到的转化装置就是燃料电池。燃料电池包括以下几个部分：预处理装置、燃料电池堆、并网逆变器（PCU）等。其特点是电能转化率高、对环境不会造成污染，便于操作。随着研究的不断深入，燃料电池技术受到越来越多的人的青睐，在全球范围内得到了快速推广。目前走在世界前列的有北美、欧洲和亚洲的日本，我们国家起步相对较晚，但是却受到国家及相关研究机构的重视，已经列入了“十五”规划之中，同时国家自然科学基金也对这一项目的实施提供是大量资金。由此也可以看出燃料电池技术的发展前景异常广阔。

3结 论

综上所述，低碳经济背景下，对于新型发电项目建设提出了更高的要求，要充分利用可再生资源来替代煤炭、石油等不可再生资源，而且新型发电技术的应用不能够对环境造成污染，减少发电过程中碳的排放。低碳经济是全球化共同的发展目标，其核心理念就是提高能源的利用效率，减少碳的排放，减少对环境造成的污染。现阶段新型的发电技术种类有很多，每种发电技术都有其发展优势，各地区要结合本地的电能需求与资源利用现状选择适合的新型发电方式。政府相关部门也要做好宏调控，加大对新型发电技术的扶持力度，制定并完善相关的补贴政策，强化管理措施，比如利用城市垃圾和农林废弃物进行发电的要给予相应的补贴，在项目建设中可以提供低息贷款给予扶持，加快项目审批并提供各种便利条件等。相信新型发电技术会得到越来越多的应用，有力的推动低碳经济的发展，快速实现能源利用的可持续发展。

参考文献：

[1]仲昭阳，王述洋，等.风力发电的现状及对策[J].林业劳动安全，2008（03）：36-37.

[2]郭红玉，殷刚.新能源发电技术研究[J].机械工程与自动化，2014（01）.

[3]张铁柱.我国生物质发电行业现状及前景分析[J].农村电气化，2011（06）.

[4]徐海勇.电力系统中新能源发电的运用[J].科技传播，2012（21）.

[5]赵晶，赵争鸣，周德佳.太阳能光伏发电技术现状及其发展[J].电气应用，2007（10）.

[6]岳胜兵，张衍林，梁浩，等.沼气发电技术的研究与应用[J].现代农业科学，2008（01）.

[7]刘瑞芝.生物质秸秆燃烧特性的试验研究[J].水泥技术，2010（04）.

篇4

袁英江的烦恼

袁英江向记者介绍，公司2006年进入生物质能源领域，主要是生产生物质气化发电设备。前4年主要做研发和技术攻关，后来在辽宁绥中建立了生产示范基地，承担设备生产和设备示范的功能，该示范基地安装的是400千瓦生物质气化发电系统，正常发电后还会投入秸秆固体压块成型设备。目前，公司的生物质气化发电设备已远销东南亚各国，2012年8月，泰国BEST公司1200千瓦的订单再一次按时出货。泰国政府表示未来几年将在全国范围内投资建设30座这种规模的生物质气化发电厂，以解决国内的清洁电力的需求。袁英江解释说东南亚国家比较缺电，相对比较重视利用生物质能源进行发电，上网很容易。他笑称这是“墙内开花，墙外香”。

经过6年发展，袁英江认为今后企业发展需要“两条腿”走路。一方面是生产发电设备，卖设备，主要满足国际市场的需求；另一方面是以设备作为投资建设乡村低碳能源供应站项目，生产生物质燃料（如：生物质煤炭、生物质燃气、生物质电力以及蒸汽热水等），满足国内市场的需求。袁英江说，在国内生物质气化发电行业有两个烦恼，一个是上网难的烦恼，而用地性质的界定是影响这个新兴行业发展的另一个烦恼。

要解决上网难这个烦恼，袁英江目前寄希望于通过发电+压块的模式来解决：即通过自产自销，用自己发出的电，供自己生产的生物质压块设备运转，将附件的生物质材料压成块，替代煤，这些产品可以供应到热力中心和其他需要燃料的地方。

要解决用地难这个烦恼，袁英江寄希望于政府能出台相关政策，让生物质能源项目用地与农村畜禽养殖行业的项目用地，享受一样的用地政策。

谈到在国内建电站的话题。袁英江充满希望地说，项目虽然很小，但我们国家有几万个乡镇，如果每几个乡镇能够建一个电站，村庄消耗一部分，剩余再补充到国家电网就好了，或者直接向农户提供热源或气源，用于取暖或做饭。“积少成多，实现从农村中来，到农村中去。千万家小电厂既为农民解决了一部分能源需求，而且对改善农村生态环境，提高城镇化质量都有很大益处。”

过去北方农民都是一家一户的灶坑，烧秸秆，既能做饭也能取暖；城镇化后，楼房烧秸秆就不太适应了。只能寄希望于在村镇附近建设生物质能源供应站，供暖供气。对于大多数企业遇到的生物质原料收集的难题，袁英江还没有遇到，毕竟东北是我国粮食的主产区，原料非常充足。现阶段是将一些参数、数据提取出来，做好前期的生产准备，以适合当地的情况。“我很看好这个行业，虽然还要经过一段时间。”面对企业的前景，袁英江还是很有信心。

奥科瑞丰的成长

乡电电力还处在创业的初步阶段，前途还面临很多未知因素，而在固化成型领域，已经有企业走在了前列。“公司前期探索早一些，学费交得比较早，现在已经取得了小小的成绩。这个行业普遍来说，一年比一年好，信心一年比一年足。并不是全行业的亏损。”当记者来到这家位于中关村科技园区的北京创业大厦时，奥科瑞丰新能源股份有限公司总经理助理王辉充满信心地对记者说。

当不少生物能源企业在苦苦经营，甚至面临倒闭时，奥科瑞丰却在生物质能源固化成型领域做得有声有色，目前已在全国成立了多家全资或控股子公司，即便是在近几年建设初期持续高强度投资的情况下，也保持着一个正常的经营性盈余。王辉向记者介绍了公司一路走来的成长情况。

公司运营初期，是以技术研发起家，在生物质相关领域取得了16项发明专利、48项实用新型专利，可以说，这些独创的技术优势为奥科瑞丰的发展奠定了扎实的基础。“即使现在的技术能够支撑我们企业向前扩张，我们仍有改进的空间，技术投入也比较大。”王辉说。

“生物质能源的开发利用始终存在着农业的分散化与工业的规模化、农业的季节性与工业的连续性之间的矛盾。谁能够从低端到高端整合好，谁就能在这个产业上占据优势。在地域的布局上，市场给企业的空间越大，整合各个区域的余地也越大，有些地区应该把市场开发作为重点，有些地区应该把燃料生产作为重点。此外网状的市场布局，也有利于各区域市场相互支持，增强企业整体抗风险的能力。”

“对于原料分散的问题，农林地区也存在着一个矛盾，一方面农村足够原料没有得到有效利用，另一方面是农林废弃物再利用的企业找不到合适的原料。这两个矛盾，谁能弥合到最小，谁就能较好地解决原料的问题。对于原料成本问题，取决于供需关系的变化，供需地域范围扩大，必然导致原料价位飙升。收集程度有一个平衡的价格机制，要掌握好一个动态的平衡，使得企业既能收到足够的原料，又不至于因需求过大而刺激原料价位攀升。”

“另外，如果没有持续的融资，单单是小规模经营，企业抗风险能力会比较低，往往一招不慎，满盘皆输，企业会面临亏损的风险很高。”

谈到产品的销售，王辉认为，一个优质客户开发出来也很不容易，你要操心原料，还要做好销售渠道，拥有一批优质的客户，管理成本也会降低。今后的生物质能源发展，这可能是一个重点。

一般而言，具有一定规模的（比如5000至50000吨级）加工基地往往会成为企业建立成型燃料加工基地的首选，如果一个区域性的公司能够整合数个这样的加工基地，每年有数万吨的产能，企业就有足够的能力开发大客户，总体销售成本必然会降低，那么它的盈利性自然就会好一些。

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中图分类号： TK223文献标识码： A

一、生物质能的特点与发展生物质能意义 

（一）生物质能的特点

1、可再生性 

生物质属可再生资源,生物质能由于通过植物的光合作用可以再生,与风能、太阳能等同属可再生能源,资源丰富,可保证能源的永续利用； 

2、低污染性 

生物质的硫含量、氮含量低、燃烧过程中生成的硫化物、氮氧化物较少；生物质作为燃料时，由于它在生长时需要的二氧化碳相当于它排放的二氧化碳的量，因而对大气的二氧化碳净排放量近似于零，可有效地减轻温室效应；

3、广泛分布性 

缺乏煤炭的地域，可充分利用生物质能。 

4、生物质燃料总量十分丰富 

根据生物学家估算,地球陆地每年生产1000～1250亿吨生物质;海洋每年生产500亿吨生物质。生物质能源的年生产量远远超过全世界总能源需求量,相当于目前世界总能耗的10倍。

（二）发展生物质能意义

生物质能源的开发利用早已引起世界各国政府和科学家的关注。国外生物质能研究开发工作主要集中于气化、液化、热解、固化和直接燃烧等方面。许多国家都制定了相应的开发研究计划，如日本的阳光计划、印度的绿色能源工程、美国的能源农场和巴西的酒精能源计划等发展计划。其它诸如加拿大、丹麦、荷兰、德国、法国、芬兰等国，多年来一直在进行各自的研究与开发，并形成了各具特色的生物质能源研究与开发体系，拥有各自的技术优势。 

我国生物质能研究开发工作，起步较晚。随着经济的发展，开始重视生物质能利用研究工作，从八十年代起，将生物质能研究开发列入国家攻关计划，并投入大量的财力和人力。已经建立起一支专业研究开发队伍，并取得了一批高水平的研究成果，初步形成了我国的生物质能产业。生物质能是一个重要的能源，预计到下世纪，世界能源消费的40%来自生物质能，我国农村能源的70%是生物质，我国有丰富的生物质能资源，仅农村秸杆每年总量达6亿多吨。随着经济的发展，人们生活水平的提高，环境保护意识的加强，对生物质能的合理、高效开发利用，必然愈来愈受到人们的重视。因此，科学地利用生物质能，加强其应用技术的研究，具有十分重要的意义。 

二、生物质能发电工艺 

生物质锅炉是将生物质直接作为燃料燃烧,将燃烧产生的能量用于发电。当今用于发电的生物质锅炉主要包括流化床生物质锅炉和层燃锅炉。

（一）流化床燃烧技术

流化床燃烧与普通燃烧最大的区别在于燃料颗粒燃烧时的状态,流化床颗粒是处于流态化的燃烧反应和热交换过程。生物质燃料水分比较高,采用流化床技术,有利于生物质的完全燃烧,提高锅炉热效率。生物质流化床可以采用砂子、燃煤炉渣等作为流化介质,形成蓄热量大、温度高的密相床层,为高水分、低热值的生物质提供优越的着火条件,依靠床层内剧烈的传热传质过程和燃料在床内较长的停留时间,使难以燃尽的生物质充分燃尽。另外,流化床锅炉能够维持在 850℃稳定燃烧，可以有效遏制生物质燃料燃烧中的沾污与腐蚀等问题，且该温度范围燃烧NOx排放较低,具有显著的经济效益和环保效益。但是,流化床对入炉燃料颗粒尺寸要求严格,因此需对生物质进行筛选、干燥、粉碎等一系列预处理,使其尺寸、状况均一化,以保证生物质燃料的正常流化。对于类似稻壳、木屑等比重较小、结构松散、蓄热能力比较差的生物质,就必须不断地添加石英砂等以维持正常燃烧所需的蓄热床料,燃烧后产生的生物质飞灰较硬,容易磨损锅炉受热面。此外,在燃用生物质的流化床锅炉中发现严重的结块现象，其形成的主要原因是生物质本身含有的钾、钠等碱金属元素与床料(通常是石英砂)发生反应，形成K20·4Si02和Na20·2Si02的低温共熔混合物，其熔点分别为870℃和760℃，这种粘性的共晶体附着在砂子表面相互粘结，形成结块现象。为了维持一定的流化床床温,锅炉的耗电量较大,运行费用相对较高。

（二）层燃燃烧技术

层燃燃烧是常见的燃烧方式,通常在燃烧过程中,沿着炉排上床层的高度分成不同的燃烧阶段。层燃锅炉的炉排主要有往复炉排、水冷振动炉排及链条炉排等。采用层燃技术开发生物质能,锅炉结构简单、操作方便、投资与运行费用都相对较低。由于锅炉的炉排面积较大,炉排速度可以调整,并且炉膛容积有足够的悬浮空间,能延长生物质在炉内燃烧的停留时间,有利于生物质燃料的充分完全燃烧。但层燃锅炉的炉内温度很高,可以达到1000℃以上,灰熔点较低的生物质燃料很容易结渣。同时,在燃烧过程中需要补充大量的空气,对锅炉配风的要求比较高,难以保证生物质燃料的充分燃烧,从而影响锅炉的燃烧效率。

三、国内外生物质锅炉的开发及应用

生物质发电在发达国家己受到广泛重视，在奥地利、丹麦、芬兰、法国、挪威、瑞典等欧洲国家和北美，生物质能在总能源消耗中所占的比例增加相当迅速。

（一）国外生物质锅炉的开发及应用

生物质锅炉的技术研究工作最早在北欧一些国家得到重视，随焉在美国也开展了大量研究开发，近几年由于环境保护要求日益严格和能源短缺，我国生物质燃烧锅炉的研制工作也取得了进展。生物质

燃料锅炉国内外发展现状示于表1。

美国在20世纪30年代就开始研究压缩成型燃料技术及燃烧技术，并研制了螺旋压缩机及相应的燃烧设备；日本在20世纪30年代开始研究机械活塞式成型技术处理木材废弃物，1954年研制成棒状燃料成型机及相关的燃烧设备；70年代后期，西欧许多国家如芬兰、比利时、法国、德国、意大利等国家也开始重视压缩成型技术及燃烧技术的研究，各国先后有了各类成型机及配套的燃烧设备。

丹麦BWE公司秸杆直接燃烧技术的锅炉采用振动水冷炉排，自然循环的汽包锅炉，过热器分两级布置在烟道中，烟道尾部布置省煤器和空气预热器。位于加拿大威廉斯湖的生物质电厂以当地的废木料为燃料，锅炉采用设有BW“燃烧控制区”的双拱形设计和底特律炉排厂生产的DSH水冷振动炉排，使燃料燃烧完全，也有效地降低了烟气的颗粒物排放量。同时，还在炉膛顶部引入热空气，从而在燃烧物向上运动后被再次诱入浑浊状态，使固体颗粒充分燃烧，提高热效率，减少附带物及烟气排放量。流化床技术以德国KARLBAY公司的低倍率差速床循环流化床生物质燃烧锅炉为代表。该锅炉的特点主要体现在燃烧技术上。高低差速燃烧技术的要点是改变现有常规流化床单一流化床，而采用不同流化风速的多层床“差速流化床结构”。瑞典也有以树枝、树叶等作为大型流化床锅炉的燃料加以利用的实例。国内无锡锅炉厂、杭州锅炉厂、济南锅炉厂等都有燃用生物质的流化床锅炉。

（二）我国生物质锅炉的开发及应用

我国生物质成型燃料技术在20世纪80年代中期开始，目前生物质成型燃料的生产已达到了一定的工业化规模。成型燃料目前主要用于各种类型的家庭取暖炉(包括壁炉)、小型热水锅炉、热风炉，燃烧方式主要为固定炉排层燃炉。河南农业大学副研制出双层炉排生物质成型燃料锅炉，该燃烧设备采用双层炉排结构，双层炉排的上炉门常开，作为燃料与空气进口；中炉门于调整下炉排上燃料的燃烧和清除灰渣，仅在点火及清渣时打开；下炉门用于排灰及供给少量空气。上炉排以上的空间相当于风室，上下炉排之间的空间为炉膛，其后墙上设有烟气出口。这种燃烧方式，实现了生物质成型燃料的分步燃烧，缓解生物质燃烧速度，达到燃烧需氧与供氧的匹配，使生物质成型燃料稳定、持续、完全燃烧，起到了消烟除尘作用。20世纪80年代末，我国哈尔滨工业大学与长沙锅炉厂等锅炉制造企业合作，研制了多台生物质流化床锅炉，可燃烧甘蔗渣、稻壳、碎木屑等多种生物质燃料，锅炉出力充分，低负荷运行稳定，热效率高达80％以上。浙江大学等也开展了相关研究工作。下面介绍两种国产的代表性锅炉。

1、无锡华光锅炉股份有限公司

锅炉为单锅筒、集中下降管、自然循环、四回程布置燃秸秆炉。炉膛采用膜式水冷壁,炉底布置为水冷振动炉排。在冷却室和过热器室分别布置了高温过热器、中温过热器和低温过热器。尾部采用光管式省煤器及管式空气预热器。炉膛、冷却室和过热器室四周全为膜式水冷壁,为悬吊结构。锅筒中心线标高为32100m。锅炉按半露天。布置进行设计。

2、济南锅炉集团有限公司

济南锅炉集团有限公司在采用丹麦BWE技术生产生物质锅炉的同时,也开发出循环流化床生物质锅炉,其燃料主要为生物质颗粒。其燃料主要通过机械压缩成型,一般不需添加剂,其颗粒密度可达到1～017t/m3,这样就解决了生物质散料因密度低造成的燃料运输量大的问题。但颗粒燃料的生产电耗高,一般每生产1t颗粒燃料需耗电30～

55kW,因而成本较高,大约在300元/t。循环流化床锅炉炉内一般需添加粘土、石英沙等作为底料已辅助燃烧。由于燃料呈颗粒状,因而上料系统同输煤系统一致,很适于中小型燃煤热电厂的生物质改造工程,在国家关停中小型燃煤(油)火力热电政策和鼓励生物质能开发政策下有广阔的市场前景。

四、我国生物质直燃发电政策

我国具有丰富的新能源和可再生能源资源，近几年在生物质能开发利用方面取得了一些成绩。2005年2月28日通过了《可再生能源法》，其中明确指出“国家鼓励和支持可再生能源并网发电”，它的颁布和实施为我国可再生能源的发展提供了法律保证和发展根基。随后，与之配套的一系列法律、法规、政策等陆续出台，如《可再生能源发电有关管理规定》(发改能源[2006]13号)、《可再生能源发电价

格和费用分摊管理试行办法》(发改价格[2006]7号)、《可再生能源电价附加收入调配暂行办法》(发改价格[2007]44号)、《关于2006年度可再生能源电价补贴和配额交易方案的通知》(发改价格[2007]

2446号)、《关于2007年1—9月可再生能源电价附加补贴和配额交易方案的通知》(发改价格[2008]640号)等的。与此同时，国务院有关部门也相继了涉及生物质能的中长期发展规划，生物质能的政策框架和目标体系基本形成。2012年科技部日前就《生物质能源科技发展"十二五 "重点专项规划》、《生物基材料产业科技发展"十二五"专项规划》、《生物种业科技发展"十二五"重点专项规划》、《农业生物药物产业科技发展"十二五"重点专项规划》等公开征求意见。表示将建立政府引导和大型生物质能源企业集团参与科技投入机制，推进后补助支持方式向生物质能源科技创新倾斜，形成政府引导下的多渠道投融资机制。这些政策的出台为生物质发电技术在我国的推广利用提供了有力的保障。

四、高效洁净生物质锅炉的开发应用建议

（一）重点开发适用于秸秆捆烧的燃烧设备

目前对生物质直接燃烧的研究，比较多地集中在生物质燃烧特性、燃烧方法和燃烧技术等方面，而对各种燃烧技术的经济性研究较少，更缺乏对不同燃烧方法、燃烧技术经济性的比较分析。实际上，由于生物质(尤其是农作物秸秆)原料来源地分散，收集、运输、贮存都需要一定的成本，有些燃烧技术需先对生物质燃料进行干燥、破碎等前期加工处理，真正适用的、值得推广的是能源化利用总成本最低、从收集到燃烧前期加工处理过程耗能最少、对环境影响最小的技术。例如，对于秸秆类生物质，捆烧将会是最有市场竞争力的燃烧方法，所以，应针对我国农村耕种集约化程度较低的现状，开发各种秸秆的小型打捆机械，并重点开发适用于秸秆捆烧的燃烧设备。农林加工剩余物(如甘蔗渣、稻壳、废木料等)则宜就地或就近燃烧利用，如剩余物数量较大且能常年保证供应，则可作为热能中心或热电联产锅炉燃料，热电联产的锅炉型式应优先采用循环流化床锅炉，数量较少或不能保证常年供应的，则可采用能与煤混烧的燃烧设备。

（二）加大科技支撑力度,加强产学研结合,突破关键技术和核心装备的制约

加大科技支撑力度,尽快将生物质能源的研究开发纳入重大专项,开发低成本非粮原料生产燃料乙醇和高效酶水解及高效发酵工艺,研究可适用不同原料、节能环保的具有自主知识产权的生物柴油绿色合成工艺,开发适宜中国不同区域特点的高效收集秸秆资源、发展成型燃料的关键生产技术与装备。

（三）做好技术方面控制

生物质锅炉的开发过程中应当克服以下技术问题：

1、粉尘控制与防火防爆 

目前生物质电厂的燃料储运是在常压下进行的，由于生物质燃料自身的特点，在其粉碎过程中或者在运输过程中出现落差的情况下，会产生大量的粉尘，导致了上料系统合锅炉给料系统的粉尘含量高，粉尘浓度甚至进入爆炸极限范围，存在极大的安全隐患。 

针对这种情况，需要我们根据国内燃料供应情况，在燃料粉碎、运输及上料环节上对生产工艺做相应修改，如采用封闭式负压储运；在落差较大的位置设置除尘装置；增设粉尘浓度传感器对粉尘进行实时监测；保持料仓的通风性良好，监测并控制料仓的温度、湿度。 

2、燃料输送系统的简化 

目前燃料输送系统和锅炉给料系统环节较多，工艺复杂，螺旋和斗式提升机经常堵塞的现象。燃料输送系统故障会导致炉前料仓断料，不能满足锅炉负荷下的燃料供应。 

为了避免这种现象发生，可以考虑改进现有的给料工艺，减少给料环节，不采用斗式提升机，改用栈桥、皮带，直接将料仓的料输送到炉前料仓。同时严格控制燃料湿度和粒度，防止燃料结团、缠绕，并改进自动化控制手段，保证输料系统连续稳定运行。 

3、结焦和腐蚀 

生物质燃料的成分和煤粉存在极大差异，尤其灰分中含有大量碱金属盐，这些成分导致其灰熔点较煤粉的灰熔点低，容易产生沾污结焦和腐蚀。因而生物质锅炉产生结焦、腐蚀的工况参数与普通燃煤炉不同，应该根据燃料性质及燃烧特性的不同，对锅炉及其辅助设备的工艺设计提出不同要求，并改进相关自动化控制使工艺运行环境符合现有设备要求。

随着国家大气污染排放标准的提高，因重视对废气排放的控制，炉内脱硫技术是控制空气污染的有效方法。循环流化床是我国燃煤发电重要的清洁煤技术。历经二十余年的发展，我国掌握了300MW亚临界循环流化床锅炉设计制造运行的系统技术，发展超临界参数循环流化床锅炉已经势在必行。国家发改委自主研发超临界600MWCFB锅炉是当前技术的典范。

参考文献

[1]刘强,段远源,宋鸿伟.生物质直燃有机朗肯循环热电联产系统的热力性能分析[j].中国电机工程学报,2013年26期.

篇6

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。

篇7

[关键词] 薪柴；农村能源；综述

【中图分类号】 S71 【文献标识码】 A 【文章编号】 1007-4244（2014）07-003-2

一、农村能源背景

农村能源是农村地区的能源开发、供应、消费和管理以及各种农村用能问题，主要包括太阳能、生物质能、地热能、风能、小水电，多属于可再生能源。随着我国农村经济的发展，农村能源的利用除了上述之外还包括国家供应给农村地区的煤炭、电力、燃料油等商品能源。

目前我国农村传统能源结构主要依赖于当地的秸秆、薪柴等传统生物质能，能量的利用效率低，优质能源所占比例小。对山区贫困地区而言，能源消费以薪柴+秸秆+煤的混合型结构为主，生物质能占总消费量的82.8%，煤炭占12.0%。而在较发达的农村地区，能源的消费方式已由煤、薪柴为主，电为辅转变成“太阳能+电+煤”为主，液化气、薪柴为辅的消费结构。

在目前的农村能源利用现状中，还存在着一些不足。（1）能源利用上存在消费结构单一落后、薪柴利用缺乏规划、传统习惯制约等不足。（2）沼气等清洁能源使用比例小，太阳能等新型能源使用率较低。（3）农村生物质资源没有得到有效利用，有近51.9%的能源资源被浪费。

随着城乡一体化的推进，未来农村对能源的消费需求将会增加，能源消费的结构也将发生巨大变化。农村能源的消费前景将会朝着以下几方面转变：（1）农村能源消费结构由生物质一次能源主导型向商品能源主导型转变，商品能源的消费将以较快的速度增长，高电力和液化气将加速替代薪柴和煤炭等传统燃料。（2）农村可再生能源在未来国家能源体系中将占重要的地位，生物质能、太阳能、风能等将是今后农村生活能源利用的主要方向。（3）对保护区和山地农民来说，太阳灶和沼气建设是更好的方式。

二、薪柴燃烧的化学物理过程

生物质燃烧过程可分为起燃干馏、焰燃、闷烧三个阶段。燃烧情况与生物质的种类、器官部位、成熟程度、粉碎程度、生物质的含水量等有关。薪柴的燃烧是一个复杂的物理化学过程。随着温度的升高，薪柴先后经历干燥、热解、挥发分着火燃烧、木炭燃 烧、重碳氢化合物燃烧、燃尽等不同阶段。

（一）干燥阶段。初期随着燃烧的进行薪柴的水分不断蒸发，当温度达到100℃左右时，水分急剧蒸发直至薪柴燥。

（二）热解阶段。干燥后，薪柴开始热解并析出挥发性气体。当温度达到150-180℃时，木材中的半纤维素开始分解；当温度达到280-350℃时，纤维素、木质素开始分解。分解、析出挥发分后的剩余物中含有中间产物焦油和大量木炭。

（三）挥发分着火燃烧阶段。挥发分包括可燃性气体和非可燃性气体，挥发分中可燃物质在继续加热过程中与O2的化学反应急剧加快，形成明亮的黄色火焰。挥发分燃烧时，鉴于O2很难扩散到木炭表面木炭只能被加热而不能燃烧。

（四）木炭和重碳氢化合物燃烧阶段。挥发分基本烧完后，O2扩散到木炭表面上使木炭开始燃烧，并发出蓝色火焰，此时的温度约为500-580℃。当温度至780-850时℃，重碳氢化合物开始燃烧。

（五）燃尽阶段。木炭和重碳氢化合物燃烧完后，剩余的物质即为灰分。由于焦炭受到灰分包裹，空气较难渗透进入，故焦炭较难燃尽，最终残留余炭。

三、薪柴能源使用情况

（一）薪柴利用现状。目前农村生活用能中70-80%的燃料来源于薪柴。煤炭和薪柴共占到北京农村生活用能总量的90%以上，湖北农村生活用能以秸秆、薪柴为主。薪柴是自然保护区周边农户最为主要的能源，当地薪柴以自家采集为主，主要用途是做饭与取暖。多数农村地区能源主要依靠畜粪、柴草等生物质能，柴草占农村能源消费的36.78%。随着我国农村地区经济的发展和流通渠道的完善，薪柴占农村能源消费总量的比例逐渐降低，从1991年的29.0%下降到2005年的21.2%。

从林木薪柴的资源类型来看，林业生产采伐剩余物和林木抚育间伐量是其主要两大类型。巴卡小寨薪柴消耗中34.5%来源于人工薪炭林，14.5%来源于集体林，44.3%来源于自留山，6.7%来源于自然保护区。林木薪柴资源较丰富的省份是、四川、云南、黑龙江、内蒙古。陕西、甘肃、宁夏、青海四省区的薪柴资源分布不均。2004年重庆市全市森林覆盖率27.10%，薪炭林的年开发能力约191.99万吨。江苏省2005年可开发薪材约为327.16万吨。

尽管薪柴在农村能源结构中仍占据较大比例，但它的利用还存在着一些亟待解决的问题：（1）薪柴资源逐渐减少，由于薪炭林历经多年过量樵采薪柴资源逐年减少，单位面积产柴量降低。（2）薪柴资源分布不均，干旱和半干旱地区、半湿润的丘陵沟壑区以及人口密集的盆地、平原等地区对薪柴的开发利用比较困难。（3）薪柴利用方式单一，直接燃烧的效率太低，薪柴没有得到高效的利用。

（二）薪柴使用的优缺点。薪柴是一种便宜而清洁的能源，灰分低而且不含硫。薪炭林中绿色植物通过光合作用能把太阳能转化为生物能储存起来，因此薪炭林具有天然萌生能力，一旦种植后，可以多年受益。但作为常用的农村生活能源，薪柴还存在着一定的缺陷。

1.燃烧热效率低：薪柴直接燃烧的热效率十分低，一般只有10%-15%，这对资源造成了极大的浪费。

2.降低生态环境质量：过量砍伐薪柴会破坏土地植被，降低涵养水源的能力，加速土壤侵蚀，从而造成生态环境恶化。

3.占用劳动力：收集薪柴需要耗费大量的劳动时间和劳动力，从而产生劳动力占用问题。

4.破坏林木、植被：为了获得更多的薪柴能源，会发生乱砍乱伐，破坏森林的现象，尤其是一些珍贵树种和经济价值较高的品种也会被破坏。

5.遗留安全隐患：随处堆集薪柴，会造成居住环境的脏乱，容易诱发火灾、疾病等不安全隐患。

6.排放CO2：大量燃烧薪柴，容易引起大气污染，从而影响环境。1991-2001年我国每年因薪柴消耗排放的CO2约占全国每年CO2排放量的3%-5%。1996至2003年间，中国农村薪柴在传统利用方式下产生的CO2年均为24054.11万t。2001年至2007年，云南农村薪柴所排放的CO2年均新增分别为44.2、61.5、72.9、70.7、69.5、64.6和62.0万t。

（三）薪柴使用的影响因素。影响农村居民使用薪柴的因素有很多，主要有家庭特征、能源的可获得性、农村居民收入、地理特征、政策等。

1.能源的可获性。能源获得的难易程度是影响农村居民生活能源消费的重要因素。薪柴受资源禀赋的影响很显著；农民就地取材的习惯使薪柴成为其主要的生活能源。例如对保护区林缘社区村民来说，在生活能源消费中就以薪柴利用范围最大、用途最广。

2.家庭特征。农村居民生活能源的消费需求在很大程度上受到家庭特征的影响，如户主年龄、受教育程度、职业状况及家庭人口等。随着受教育程度的提高，相对于薪柴，农村居民更倾向于使用液化石油气。非农收入的增加会使薪柴的消费减少。

3.国家政策。不同政策下，农村生活能源的消费结构存在着很大的差异。国家对薪柴林种植的鼓励政策推动了农村地区薪柴消费的回升。而国家对农村沼气、太阳能利用技术的推广则会减少农村对薪柴的使用。

4.农村居民收入。农村生活能源消费结构与经济收入具有密切联系，农户的收入越高对生活质量的要求也相应更高，因此会选择清洁、高效的新能源；而收入低的贫困家庭所使用的生活能源结构中，薪柴占了较大的比例。

5.能源价格。能源初期使用成本是影响农村居民使用此能源的重要因素，新能源技术的成本较之传统能源往往较高，阻碍了农村居民使用高级能源。新能源技术的成熟可降低使用成本，增加农村居民对它的消费，从而对薪柴的使用产生较大的冲击。

四、薪柴资源的前景

薪柴能源的发展前景主要包括两方面：一是薪柴的进一步开发，二是清洁的替代能源的开发。

薪柴的进一步开发：薪柴作为农村主要的生物质能源之一，需要得到进一步的开发以便更好地利用。薪柴气化发电是相对洁净的利用方式，小规模薪柴气化发电比较适合于薪柴的分散利用，它投资较少，发电成本也低。薪柴固化成型技术能提高薪柴的燃烧效率，且便于运输和贮存，有较大的发展前景。

薪柴的替代能源开发：鉴于薪柴利用存在燃烧效率低、污染环境等问题，开发薪柴的清洁替代能源是不少人研究的重点。农村地区可供开发利用的可再生能源主要有太阳能、风能、小水电、地热能、生物质能等，从经济效益，生态效益，社会效益三方面来说沼气技术发展的前景十分广阔，秸秆沼气技术已经成熟并在不断推广。此外小水电技术、太阳能利用技术推广的速度也在不断增长。

五、小结

近年来，以薪柴为研究主体的文献较之往年越来越少，关于农村能源的研究重点正在往开发清洁的可再生能源不断转移。总结关于薪柴和农村能源的相关文献我们可得出以下四个主要结论：

1.目前，我国农村居民生活用能仍以秸秆、薪柴为主，大部分用于炊事和取暖。

2.在未来相当长的时期内，薪柴仍将是我国农村居民的主要生活用能之一。

3.我国农村地区传统生物质能源未来长期消费倾向于利用能源的气化、液化和固化技术，薪柴的进一步利用方式为薪柴固化、气化发电。

4.我国农村地区可利用的清洁可再生能源包括太阳能、风能、小水电、地热能、生物质能等；科学高效地开发利用生物质能源将成为未来解决我国农村能源环境问题的有力措施之一。

参考文献：

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[8]陆慧，卢黎.农民收入水平对农村家庭能源消费影响的实证分析[J].财贸研究，2006，（3）.

篇8

关键词：炉排密封 秸秆锅炉 安装工艺

中图分类号：TK229 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）10（a）-0045-02

1 安装概述

高温高压生物质锅炉可以分为灰色和黄色秸秆燃料锅炉，但两种锅炉其炉排结构基本一致，安装工艺也基本相同，该文以TG-130/9.2-T6型灰色秸杆燃料锅炉为例，针对生物质燃料的特殊性，采用全钢结构，底部支撑，膜式水冷壁为炉排面的结构形式[1]。炉排部分可分为：支撑结构、炉排本体、进风斗、后墙密封、两侧密封及管屏密封装置、前墙密封、驱动连接杆密封等几部分。因为炉排采用振动形式，所以炉排与锅炉水冷壁部分之间的密封及间隙，结构复杂，是该炉排安装上的重点。

2 安装工艺

2.1 支撑结构的安装

（1）炉排基础为锅炉厂提供的钢架，要按照图纸要求核查标高、位置，制作固定位置标志。

（2）安装支撑结构横梁，注意梁上焊接有限位板的一端朝向炉后；远离锅炉中心线的梁，压板下δ12的垫板边缘距H型钢翼缘距离为12 mm；中间的两根梁，靠近锅炉中心线的一侧δ12垫板的边缘与H型钢翼缘靠在一起，另一端距离为2 mm。

（3）螺栓自下向上穿过基础钢架、垫板、压板，然后加平垫、弹簧垫圈，用螺母拧紧，力矩不小于350 Nm，并用螺母备紧。

2.2 炉排本体的安装

炉排本体部分分为4部分，吊装时要注意分清左右，不可颠倒。按照图纸尺寸调整前后左右的位置，来保证安装驱动装置时的位置准确。因振动炉排水冷壁两侧鳍片自身存在设备制造误差，在安装过程中可能存在左右侧炉排水冷壁与左右墙水冷壁间隙过小等问题，并且厂家提供的振动炉排图纸中，振动炉排水冷壁安装间隙标准存在不同之处，厂家提供的图纸要求炉排水冷间隙为3～5 mm，而制造厂提供的图纸要求炉排水冷壁间隙为2～6 mm。根据我们以往同炉型现场安装经验，先装中间两台炉排，将两个中间炉排间隙控制在2.9～3.1 mm，再装左右侧炉排，保证左侧炉排水冷与左中炉排水冷、右侧炉排水冷与右中炉排水冷间隙控制在3.4～3.8 mm。整个炉排平面的两对角线尺寸的误差不超过5 mm。高度可调整底部工字钢上的调整螺栓。炉排位置初步确定以后，要进行锅炉两侧水冷壁以及前后炉墙的安装。炉膛四周的水冷壁安装完成后，再进一步调整炉排本体的位置，保证炉排出口集箱与锅炉前墙下集箱相对位置，炉排水冷壁两侧与左右侧墙间隙达到图纸尺寸要求。4片炉排组件调整好后，边管中心总宽度应控制在8 905 mm，在炉排组件中标记冷态安装时连接管组件的中心点标记，考虑热膨胀影响，炉排驱动装置侧距离锅炉纵向中心线的距离为1 140 mm、3 420 mm（轴水平度偏差不大于0.5/1000[2]，轴中心偏差误差小于3 mm[3]），即两者在冷态时中心并不重合，在热态时将会膨胀与驱动装置的中心重合。待所有调整结束，位置确定后，用连接H型钢将4部分连接在一起，形成牢固的一个整体。

2.3 炉排低端护板的安装

波纹板的安装，波纹板是分段出厂的，现场安装时拼接在一起。先将波纹板一边点焊在下集箱的“狻毙位ぐ迳希波纹板两端分别焊接δ8钢板，将δ10钢板按图纸要求用螺栓与已经焊接好的钢板固定好。然后将波纹板的倾斜角度调整为与水平线夹角70°。调整好后，将δ10钢板焊接在左右侧墙上预埋的塞块上。波纹板拼接要保证节距一致，并且平直。如连接钢板与上下集箱干涉，可适修割钢板，并在安装完成后用陶瓷纤维绳塞紧密封。

2.4 两侧密封的安装

检查侧墙水冷壁上预埋的梳形板的位置是否准确，相对尺寸是否符合图纸。先将钢板用螺栓固定在侧墙预埋的钢板上，再将U形扰梳板上焊好的螺栓穿在炉排水冷壁两侧的鳍片上，然后在鳍片内侧逐层安装不锈钢钢板、压条，最后用螺栓固定。不锈钢板要平整，钢板之间接缝要互相交错，确保气密性良好。

2.5 炉排高端护板的安装

首先核查后水冷壁及侧水冷壁的预埋钢板的位置。将折弯钢板安装顺序依次固定在前墙的预埋钢板上，要调整两侧与侧墙的间隙一致。将连接固定的钢板安装图纸的位置要求焊接。

2.6 高端连接、低端连接的安装

高端连接部分。先将连接固定的钢板分别安装固定在水冷壁鳍片和高端护板上，注意分清左右件，并使钢板上安装不锈钢板的两排螺栓间距为150 mm；然后就可以安装不锈钢钢板，要注意不同尺寸钢板的安装位置以及钢板之间互相的叠放顺序，具体的位置及顺序严格按照图纸要求执行，安装好的钢板要平整，无变形，以确保好的密封性。

低端连接部分。同样先将连接固定的钢板分别安装固定在水冷壁鳍片和隔热板连接板上，注意分清左右件；然后安装缓冲调节的钢板，要调整钢板的位置，使钢板上安装不锈钢板的两排螺栓间距为150 mm。用压条及螺栓、螺母固定后就可以安装不锈钢板，不锈钢板的安装与高端连接要求相同。

2.7 管屏密封装置的安装

炉排本体调整完成，焊接固定完成后，就可以进行管屏密封装置的安装。管屏密封装置模块用M10×60的螺栓固定在炉排水冷壁连接位置的管子鳍片上。从炉排低端开始（靠近进口集箱一端），向后依次安装，每个管屏连接处安装十一件。模块固定好后，将连接座下限位销轴上的开口销拔掉，释放弹簧，将圆钢顶在水冷壁之间的缝隙上。要将水冷壁鳍片上的毛刺清理光滑，以保证安装好后圆钢与两侧的水冷壁鳍片接触紧密，有良好的密封效果。

2.8 驱动连接杆密封的安装

此处密封装置应在驱动装置安装完成后进行，但在安装驱动连接杆时，要先将钢板δ5×590×590提前放在前墙内侧，罩板、连接法兰、非金属膨胀节套在连接杆上。驱动装置及连接杆安装完成后，上述部件应在图位置。

驱动装置安装完成后，先将膨胀节一端用螺栓固定在传震机构的法兰上，另一端固定在连接法兰上，然后将法兰与钢板用螺栓螺母固定，然后将钢板焊接在罩板，最后将罩板与前墙开口的钢板焊接在一起，所有焊接要严密，防止漏风。连接法兰与钢板连接处要填充玻璃纤维绳密封。焊接时要遮挡膨胀节，以防被火花烫坏。

3 结语

经调查发现，此类高温高压振动炉排生物质锅炉每年因炉排故障原因而造成的非计划内停炉平均15 d左右，通过该研究能够很好地解决此类问题，有效地提高了锅炉运行稳定性和热效率，每年为电厂增加发电360 h，增加发电量约900万度，增加发电收入675万元。该文对振动炉排的安装要点进行了阐述，对此类型秸秆锅炉炉排的安装具有一定的参考性。

参考文献

[1] 北京德普新源科技发展有限公司提供的炉排相关设计、安装图纸，设计、安装说明书[Z].

篇9

垃圾是城市发展的附属物，城市和人的运转，每年产生上亿吨的垃圾。一边是不断增长的城市垃圾，一边是无法忍受的垃圾恶臭，成为城市垃圾处理中的棘手问题。高速发展中的中国城市，正在遭遇“垃圾围城”之痛。

有数据显示，我国每年用于治理垃圾的经济损失高达300亿元人民币。与此同时，中国的城市生活垃圾产量还在不断增长，预计到2015年、2020年城市垃圾产量分别达2.6亿吨和3.23亿吨，全国垃圾年产量以每年8%-10%的速度增长，与GDP增速匹敌。

目前，我国城市垃圾处理的最主要方式填埋。如果把大部分资金用于把垃圾深埋于地下，土地储量不足的情况下，资金消耗也显得过于沉重。那么，如何从垃圾围城中突围，除了备受争议的垃圾焚烧之外，就是在现有处理方式的基础上，变废为宝。河南百川畅银实业有限公司（以下简称百川）的垃圾填埋气收集新方法给了这些填埋场废弃物一个合理的生存价值――发电，这也许是目前国际上垃圾回收利用项目中，最值得尝试的方法的之一。

废弃物填埋场的生化能量

在采访百川之前，除了恶臭的垃圾山之外，我们无法想象这样一项事业是如何进行的。位于河南省省会郑州的百川，更像是一个商贸公司，高举着“高效・务实・激情・超越”的旗帜将“垃圾填埋气发电”等项目推向全国。百川的项目经理刘经理跟我们重复的最多的是“百川在做的是一项公益事业”，百川人以改善人类生存环境，减少温室气体排放，倡导低碳经济，贡献清洁能源为己任……

直到我亲眼去了百川在焦作市修武县的电厂，才明白百川的事业。

电厂建立在远离县城的一个垃圾填埋场附近，不大的机房内摆放着四台发电机组，工人们只需要在智能检测平台上监测查看数据，那些纵横交错的管道负责将气体通过填埋气收集系统汇聚到预处理装置内，经过采气、冷却、脱水、过滤、净化等程序后，送入内燃机燃烧做功，最终带动发电机组完成发电流程。这完全就像是一个预设好的现代化流水线，没有看到垃圾，目的当然没有达到。

电厂厂长带我们去了传说中的垃圾填埋场，和想象中的并不一样，被覆盖后的垃圾填埋坑并没有想象中的异味，甚至还有些许绿色植被。电厂厂长说采集管道就深埋在不远处那些还未被处理的垃圾山上，盛夏未到，已经有成群的苍蝇铺天盖地向我们袭来，发酵中的垃圾主要产生物质是甲烷沼气，这些挥发出的气体含有致癌、致畸物，不仅对人体会有伤害，稍有不慎就会发生爆炸。工作人员只有穿了防护服才能接近垃圾作业。当然，这些在外的垃圾后期会经过防渗漏处理和表层处理和气体抽取后将变成无异味的夯实土丘，但这毕竟需要时间，这是在垃圾填埋过程中不可避免的弊端，为这些买账的当然是我们人类自己。

生活垃圾的巨大产出不仅对城市环境造成影响，在处理时对人身体的二次伤害也是不可想象的。电厂厂长介绍说，填埋气发电项目的好处就是不会像垃圾焚烧发电厂一样存在二次污染需要处理，填埋气被集中收走后，不仅可以削弱垃圾填埋气直接排空造成的环境污染以及由此引起的温室效应，而且消除了垃圾填埋场的安全隐患，更加重要的是还可增加垃圾场20%的填埋库容量。可以说是环境效益、经济效益和社会效益三方受益。总体上来讲，垃圾填埋气发电项目可使城市垃圾化害为利、变废为宝，促进循环经济的发展，特别是我国的三四线城市，在垃圾处理技术还不够完善的情况下，建设电厂发电，将垃圾资源化，这是探索了一条无害化和减量化的低成本路子。

我们可以形象的把一座固体废弃物填埋场看作一个生化反应堆，固体废弃物和水是主要的反应物，填埋场气体和渗滤液是基本的生成物。填埋气收集的基本原理是通过对产生气体的人为干预和控制，使气体的流向按照预设的渠道进行流动，达到固定地点后进行集中无害化处理或者回收再利用。在这里，闻不到垃圾腐败的臭味，也看不到发电厂烟囱里冒浓烟。垃圾填埋场中的生活垃圾发酵后产生的大量的“臭气”，大约55%的甲烷，40%的二氧化碳和少量一氧化碳、硫化氢等，经过气体收集和预处理装置后，进入燃气发电机，燃烧发电，剩余物质则变成了水汽……

作为一种新型的、绿色的电力来源，垃圾填埋气体发电具有以下特性：建设周期短，从立项到投产只需要12个月左右；运营成本低，不需要政府支付垃圾处理费；不新增和永久占地，电厂建在原规划的填埋场内，填埋场封场后发电设备可以移走再用，场地可以复耕或者植树；无二次污染，没有废气和臭味；减量化，经过厌氧发酵可以增加库容；符合中国国情，中国垃圾没有分类，热值低不适合焚烧，符合节能减排的基本国策。

如此种种，虽然并没有像期待的那样看到垃圾实现完全的回收利用，但以目前的状况来看，不失是一种最直接有效的治理方法。可再生能源的探索之路从来都不是一马平川的，发展中的中国随时都面临着经济发展带来的各种问题，用最合适的办法推进，总比坐以待毙要来得实在。

和发展同行，拓百川蓝图

城市垃圾填埋是我国目前多数城市解决生活垃圾出路的最主要方法。由科技部、发改委、工信部、环保部、住建部、商务部、中国科学院等7部门联合的《废物资源化科技工程“十二五”专项规划》中显示：到2015年，我国废物资源化产值将达到2万亿元，较2010年翻一番。特别值得关注的是，《规划》明确了城市垃圾的能源利用方向，而垃圾填埋气发电作为利用方式之一，将迎来发展良机。

这其中，垃圾填埋气发电运营市场最具发展潜力。填埋气发电在欧美国家垃圾填埋场普及率超过50%，而在我国还处于起步阶段，截至目前填埋气项目不超过100个。根据我国相关规划，到2015年尚需新建的填埋气项目将超过200个，其市场增长空间巨大，我们预计新增项目将在集中于东部的二线城市和中部、西部地区的大中城市。根据我们测算至2015年，我国存量城镇垃圾超过10亿吨，每年新增垃圾量超过1亿吨，以1吨垃圾产气100-140立方米沼气计算，垃圾填埋气年发电市场空间超过63亿元。

河南百川畅银实业有限公司自2009年4月在郑州成立，主要从事可再生能源开发利用和CDM项目开发咨询工作。近年来，河南省在城市生活垃圾无害化处理设施建设规划方面处于国内领先水平，着眼于中原经济基础好、人口基数大、发电平台多、垃圾填埋规范等优势，百川畅银自从2009年在洛阳市建设了第一座垃圾填埋气发电厂以来，已在河南境内南阳、洛阳、信阳、焦作等15个地市在建和运营此类发电项目，同时还将业务延伸到陕西渭南、湖北鄂州、宜昌和荆门、安徽阜阳、江西上饶、甘肃天水和广东潮州等地，目前在建、运营项目已达30多个，成为全国拥有垃圾填埋气发电项目最多的投资运营商。此外，洛阳和南阳等10个垃圾填埋气发电CDM项目已获国家发改委批准并在联合国EB成功注册，成为河南省境内同类型项目中第一家成功注册CDM项目的公司，同类型项目CDM注册总数也居国内第一位。经过多年的技术积累，公司已获得国家发明专利6项，实用新型专利14项，在项目开发的数量和技术水平上均占有一定优势，因此在业内得以快速成长与扩张。

百川的企业愿景是――做中国最大的垃圾填埋气发电项目投资运营商，卓越的新能源领域内系统解决方案供应商，垃圾填埋气收集发电技术领域内领域（领军）企业……从创立伊始，百川就站在了一个很高的战略规划蓝图之上，开始全国布局填埋气发电项目。目前，河南百川畅银实业有限公司的项目全部是围绕沼气发电的节能减排绿色能源项目，主要包括垃圾填埋气发电、餐厨垃圾制沼发电和养殖场废物制沼发电等三大系列，另外如垃圾渗滤液制沼、城市污泥制沼等项目也在研究中；此外如何对制成的沼气产品更有效的利用，也是百川研究的重点方向。开发内容具有辐射省内多行业、多领域、多学科等特点。

百川认为，与国内其他的填埋气发电厂相比，他们是具备相当优势的，因为目前多数同类型企业是外资控股企业，其单个企业的发电厂数量远不能与百川相比，且其资金、技术主要还以外国公司为主。近来受国际金融危机的影响，有些外国公司撤资，部分发电厂已难以维系，在谈转让事宜。有些已经签订合同的项目也被搁置，没有进一步开发。并且，同类型公司目前对垃圾填埋气产气量的估算多采用的是国外的估算模型，与国内的垃圾成分、垃圾填埋方式、填埋场的实际情况差距较大。百川近些年来先后与法国威立雅公司、德国UPM公司、香港浩宏公司及南京大学、济南柴油机厂等进行技术合作，学习填埋气采集技术并在此基础上进行自主再创新，先后研制出了“填埋气收集井”、“旋挖式垃圾山钻井机”等创新技术，其中“流量测量孔板技术”填补了国内空白，并达到国际同行业先进水平。

篇10

关键词：规模化猪场；有机废弃物；污染；无害化处理

中图分类号 X713 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2013）13-99-04

肉食用量在肉食消费中一直占有重要地位，养猪业在畜禽养殖中占有很大的比重，猪肉消费占肉食品比例均大于50%。1998-2011年，我国肉类产量总体递增，从1998年的5 724万t上升到2011年的7 957万t，累计增长39%，猪肉产量从1988年的3 884万t上升到2011年的5 053万t，累计增长30.10%，猪肉产量居世界第一位，肉类人均占有量达55.73kg/人，其中猪肉36.17kg/人，超过世界猪肉人均的15.74kg/人。2011年我国全年畜禽养殖业粪便废弃物的产生量为22.57亿t，其中猪年排泄粪便为1.35亿t，占总粪便量的10.95%。随着养猪业的发展，必然导致更大量粪便废弃物的产生，因此猪场粪污水的治理已成为畜禽污染治理的关键。

规模化养殖场的建设提高了养猪业的整体科技水平，带动了养猪业的发展。然而，养猪生产过程中会产生大量的有机废弃物，这些有机废弃物中含有大量的生物质能和有机肥资源，如不进行处理和综合利用而直接排放，不仅严重污染了水源、自然生态环境，而且造成资源的极大浪费。随着养殖业纳入全球化经济体系之中，环境问题更加突出[1]。畜禽粪便处理不当，也将导致疫病传播，世界卫生组织和联合国粮农组织的有关资料表明，目前已有200种“人畜共患传染病”，这些人畜（禽）传染病的传播载体主要是畜禽粪尿排泄物。由此可见，规模化养猪场生产过程中产生的有机废弃物的综合利用与处理成为一个亟待解决的问题。

1 规模化养猪场主要污染物对环境的危害

规模化猪场与传统养猪相比集约化程度高，排放的粪尿等污染物量大。以10万头规模化猪场为例，每天产生鲜粪达80t，排放污水260t[2]，这些废弃物若处理不当任意排放，会造成严重的环境污染问题。

1.1 粪便污染 粪便是猪场主要的废弃物，是养殖场重要的污染源。猪食性广，采食量大且消化能力高，但若饲料中粗纤维含量过多会增加猪粪便排出量。规模化猪场不同生长期猪的粪便排放量详见表1。粪尿中含有大量的致病菌和寄生虫，不经任何处理随意排放，可成为畜禽疫病传播以及人畜共患病的传染源。

猪在代谢过程中通过粪便排出的N、P较高。有研究表明，断奶仔猪、生长肥育猪、母猪的N、P排出量占总摄入量的比例分别为：46%、67%、76%和38%、63%、75%[3]。通过对保育猪、育肥猪、妊娠母猪进行N、P代谢监测和测算，最终获得这3个不同时期猪的N、P摄入量、排泄量情况（表2）[4]。由表2可以看出，3种类型猪在消化代谢过程中N、P通过粪尿排泄量占摄入总量的比例都很高，其中含N物质主要通过尿液排出体外，含P物质则主要通过粪便排出体外。

粪便中含有的大量N、P物质，若直接排放到环境中会对其造成严重的危害，其中N转变成氨气，释放到空气中，增加空气中氨的浓度，严重时形成酸雨。若农田过度施粪肥或化肥，除一部分氮被植物吸收利用，多余的部分随地表径流渗入地下水源，导致水中含氮量增加，人若长期饮用此水将危及身体健康，诱发疾病。含磷污水进入江河容易引起藻类和浮游生物的大量繁殖，导致水质恶化，进而引起鱼类和其它生物大量死亡，造成水体污染。

1.2 污水污染 污水主要来源于猪场生产和生活过程中产生的污水。规模化养猪生产中产生的污水量多少取决于清粪的工艺。目前清粪方式主要有干清、水冲和水泡（自流）3种清粪方式。水冲或水泡清粪工艺污水和粪尿混合排出，固、液难以分离，固体粪肥料价值大大降低，液体肥料中可溶性有机物浓度很高。干清粪工艺解决了上述固、液难于分离的弊端，圈舍清洁、无臭味，产生的污水量相对较少，污水中有机物质浓度低，易于后期净化处理。规模化猪场无论采用何种清粪方式，每天排放的污水量巨大。如一个万头猪场每天排泄粪尿达60t，年排泄粪尿量达2.2万t，采用水冲清粪则日产污水达300t，年排污水10万t。这些污水均为有机物质含量较高的有机废水，据测试，规模化猪场排放的污水化学耗氧量（COD）可高达12 000mg/L，超出国家标准排放量的7～13倍，生物需氧量（BOD）高达900mg/L，大大超过国家污水排放标准[5]。污水任意排放，导致水体恶化，水生动物缺氧死亡，厌氧环境下有机物质进一步作用使水质变黑发臭，并产生甲烷、硫化氢和氨等温室气体。

1.3 有害气体污染 猪粪尿中所含有机物质经过露天堆放后，有机物质可分解成各种恶臭物质如甲胺、有机酸、各种醇类、硫酸等和有害气体如NH3、H2S、CH4、CO2等。这些物质都有着某种特殊的恶臭味污染猪场周围环境，导致猪群应激，生产性能下降。NH3和H2S等气体易发呼吸道疾病，浓度过高可使家畜中毒死亡，同时也会影响到人体健康。粪便中磷酸盐和氮的含量增加，粪便臭味也随之加重，产生的有害气体就越多。

2 规模化猪场有机废弃物无害化处理措施

规模化猪场有机废弃物无害化处理可分为厌氧-还田、厌氧-自然处理模式和厌氧-好氧处理模式（工业化处理模式）3种模式。厌氧发酵是有机废弃物无害化处理的核心。本项目研究采用“能源生态型”处理工艺，通过厌氧生物发酵，将养殖中有机废弃物（粪便、污水等）进行无害化处理，并对厌氧发酵过程中产生的沼气、沼液和沼渣进行综合利用，从而达到规模化猪场有机废弃物无害化处理的目的（如图1）。高效微生物厌氧发酵的方式处理规模猪场的有机废弃物，不仅减少了规模猪场有机废弃物的排放、有效地控制了环境污染，同时进行综合利用回收能源用于发电，使有机废弃物的处理达到无害化、资源化和减量化，符合当前畜禽规模化生态养殖、农业循环经济发展的要求。

2.1 规模猪场有机废弃物高效厌氧沼气发电 发酵原料猪粪、尿和冲洗水等统一收集，然后进入匀浆水解池，经过进一步水解和沉砂之后进入厌氧罐发酵。产生的沼气经生物脱硫、脱水净化后进入热电联产的沼气发电机组，产生的电能上网，发电机余热回收利用，用于厌氧罐增温和沼渣干燥。厌氧发酵后的发酵液经过固液分离，沼渣生产固态有机肥料，沼液用于果园、饲料地和无公害蔬菜基地的有机肥料，在非用肥季节，沼液进入氧化塘净化处理达到畜禽废水排放标准后排放。

2.1.1 预处理 混合粪污进入匀浆水解池，在此进一步匀浆水解，去除泥砂等杂质，在匀浆水解池内将料液增温至30℃，再用螺杆泵泵入厌氧罐内。

2.1.2 厌氧消化工艺 厌氧消化工艺包括进料单元、厌氧消化单元、沼气贮存等构成。（1）进料方式。粪污经由螺杆泵泵入厌氧消化单元，分批间歇进料。（2）厌氧反应器工艺。本研究采用完全混合厌氧反应器。完全混合厌氧反应器（CSTR）适用于畜禽粪污发酵工艺（如图2）。它在沼气发酵罐内采用搅拌和加温技术，这是沼气发酵工艺中的一项重要技术突破。搅拌和加热，使沼气发酵速率大大提高，完全混合式厌氧反应器也被称为高速沼气发酵罐。其特点是：固体浓度高，TS6%～12%，可使畜禽粪便污水全部进行沼气发酵处理。优点是处理量大，产沼气量多，便于管理，易启动，运行费用低。一般适宜于以产沼气为主，有使用液态有机肥（水肥）习惯的地区。由于这种工艺适宜处理含悬浮物高的畜禽粪污和有机废弃物，具有其他高效沼气发酵工艺无可比拟的优点，在欧洲等沼气工程发达地区广泛采用。因此，选择完全混合厌氧反应器（CSTR）是较为合适的，有利于节省投资；较长的水力停留时间也有利于猪粪污的充分分解与消化，沼气的产量也相对稳定，同时更有利于项目的顺利实施与运行管理。

（3）厌氧罐配置。厌氧反应器内设置搅拌器，使进料均匀分布并充分与厌氧微生物接触，并使厌氧罐内料液温度均匀，有利于提高产气率，而且还可以破除浮渣，防止结壳。反应器上部设出料系统，溢流进入下一个处理单元。

（4）保温与增温。厌氧消化反应过程受温度影响很大，如图3所示。本研究厌氧处理单元设计为中温，其最佳温度范围为35～38℃。为了保证厌氧反应在冬季仍可正常运行，必须对系统实施增温和整体保温措施。①保温。系统整体保温包括管道、阀门保温；厌氧消化罐体的保温。对厌氧消化罐采用高密度挤塑板等材料进行强化保温。②增温。增温主要是在预处理匀浆水解池和厌氧罐内同时进行。增温的热源来自热电联供发电机组产生的余热；在罐体内设置加热管，发电机余热经交换管交换热量，实现对罐体的增温。发电机余热给厌氧消化罐进行增温后，热交换后的水再回到发电机系统。

2.2 规模猪场有机废弃物高效微生物发酵生产有机肥 猪粪便经过厌氧消化处理后，进行固液分离。沼渣、沼液作为优质有机肥料，用于绿色食品生产，使粪便得到能源、肥料多层次的资源化利用，生态农业得以持续发展。高效有机肥生产工艺流程如图4。

我国现有的农田种植面积约1.33亿hm2，每年使用各种肥料数以亿t计，其中90%以上是化肥，有关资料表明，目前全国的化肥年用量达1.4亿t。许多地区由于长期施用单一化肥，有机肥施用量不足10%，从而造成土壤板结、环境污染、作物品质下降。而从发达国家的情况看，生物有机肥料的使用普遍受到重视，欧洲一些国家的有机肥使用量已占肥料总量的45%～60%，美国从20世纪70～80年代就进行农用肥料的变革，将有机肥的使用量从10%提高到了90%[6]。因此，在我国大力推行有机肥的使用已经成为刻不容缓的重大任务。

据有关资料，我国有机肥料的用量若能达到化肥使用量的10%，其市场容量便将达到1 400万t，而且每年还会以400万～500万t的速度递增[7]。在可预见的时期内，有机肥的生产和供应都远远不能满足市场的需要。本研究的沼渣肥具有肥效高、可防病抗虫害和改良土壤的特性，可实现粮食安全和无公害瓜果、蔬菜的生产，从而实现农民增收增效，无疑有着巨大的潜在市场。

2.3 沼液综合利用 本研究根据图5的生产工艺流程，利用高密度滤网分机过滤（四级），分级沉降方式（四级）实现沼渣、沼液的固、液分离。沼液用于设施农业（温室大棚）果蔬、花卉等的无土栽培营养液，土壤调节剂，作为浸种、育秧、育苗的基液。大量的沼液用于大田作物水肥耦合灌溉，根据不同作物生长期均衡施肥和灌溉，依灌溉施肥季节用罐车运至田间施肥，在规划的田块修筑沼液贮存池，备作施肥季节使用。

图5 沼液综合利用技术流程

3 有机废弃物“能源生态型”无害化处理模式市场调查与竞争能力预测

3.1 沼气市场分析与预测

3.1.1 开展沼气发电，减少大气污染物排放 据有关资料统计，我国的能源结构不尽合理，煤炭仍是主要的发电燃料，大约占总能源投入量的88%。燃煤电厂排放的CO2、SO2、NOx、烟尘是我国大气污染的主要来源。燃煤电厂的NOx排放量占我国NOx排放总量的80%。1997年，中国工业SO2排放量为1 852万t，原电力工业部直属6兆瓦及以上火电厂的SO2排放量达700万t，达38%，而且这一比例还呈进一步增加的趋势[8]。电厂大气污染物的排放对人体健康、农作物和建筑物都产生了不同程度的影响，造成了巨大的经济损失。