生物质气化发电技术范文

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生物质气化发电技术

篇1

近年来,世界各国对资源丰富,可再生性强、有利于改善环境和可持续发展的生物质资源均予以高度关注。在生物质资源的利用过程中,生物质发电技术成为研究和利用的热点。生物质能是重要的洁净可再生能源。在中国农村,特别是以粮食和棉花为主产区的地区,存在着大量农作物秸秆,除少量农民自用为燃料和牲畜饲料外,大部分都被无序地焚烧,不仅浪费了资源,也给环境保护带来了巨大的压力。同时,使农户的利益无形中损失,不利于环境保护且降低了农户种植的附加值。

从可持续发展的角度讲,生物吸收空气中的二氧化碳,利用阳光光合作用生长,是太阳能利用的一种有效方式。不同于化石能源,生物质能利用过程中不会产生碳排放。因此,大力发展生物质能是经济发展和环境保护的双重需要,也是落实科学发展观,践行低碳发展的具体措施。另一方面,随着我国经济的快速发展,我国的城市生活垃圾产量日益增加,我国每年产生近1.5亿吨的城市垃圾,且垃圾增长率达10%以上。中国城市生活垃圾累积堆存量已达70亿吨。在全国,有超过三分之一的城市,正深陷垃圾围城的困局。城市垃圾经过简单的处理,可以利用生物质发电的技术平台将垃圾综合利用,可同时解决环境和能源问题。

但是,目前生物质能发电技术并不成熟,直接气化驱动燃气机或燃气轮机,能得到30%以上的系统效率,但气化炉产生的气量少、气体热值低,产生的气体含焦油量高,存在燃气内燃发电机组难以正常发电,设备腐蚀严重等问题。与城市生活垃圾焚烧类似,生物质在锅炉中燃烧产生蒸汽,推动蒸汽轮机发电。但由于秸秆采购半径过大导致运输成本过高,加上储存难和防火难,导致发电规模较小,蒸汽循环效率低下,一吨秸秆只能发几百度电,系统效率20%左右,经济效益很低。加上农民惜售、提价和掺假等原因,使各地建设的蒸汽轮机秸秆发电项目均处在谁投资谁亏本的局面。而在城市垃圾处理领域,由于目前的焚烧方法不能确保彻底摧毁以二恶英为代表的各种二次污染物,使垃圾焚烧利用的方式饱受诟病。

所以,要实现节能减排,也要保障焚烧不会造成二次污染,需要发展新的技术。目前国际上极环保的技术有等离子体气化技术,但由于投资高,技术复杂等因素困扰,推广起来都被商业的门槛拒之门外。因此,发展廉价、高效、环保、符合国情的生物质发电和垃圾处理技术,才是我国和大多数发展中国家的需要。目前,在各种鱼龙混杂的气化技术中,采用外热源热解气化技术成了气化领域的亮点。外热源热解气化技术具有气化温度高,合成气热值高,焦油含量低的特点,最重要的是能彻底破坏其中以二恶英类污染物为代表的各种有机二次污染物。产生这项技术的义乌发电设备有限公司是长期致力于发电技术研究和创新的专业技术企业。该企业研发的外热源热解气化技术与国内各种传统气化设备相比,具有设备结构简单,运行可靠,可连续性大规模生产的优点。除此之外,还具有以下特点:设备密闭,在负压(负压200—1200 Pa)高温(1000摄氏度)下工作,无焦油问题,不会产生二恶英、多环芳烃、醛类、呋喃等污染物;每吨含水率30%的城市生活垃圾筛上物可产热值为2700kcal/Nm3的可燃气体1000 立方标米,可发电1100kW-h。如以秸秆为原料,每吨干燥的秸秆加20%左右的水份可产生1200立方标米可燃气,可发电1400—1500kW-h,扣除自用电,外供电效率远高于传统方式;得到的合成气热值高,成份接近采用等离子体法,能合成甲醇和其他液体燃料,在特定的工艺下,氢气含量达60%。

由此可见,城市生活垃圾及农林废弃物热解生产的合成气,可用于燃气机发电或生产液体化工产品。固体副产物还可生产炭黑、有机肥料等物质资源,真正实现城市垃圾及农林废弃物被完全利用,达到零排放和效益最大化。

义乌发电设备有限公司先后投入上亿元资金,研发了以燃用“二高二低”气体技术为代表的13大类燃气内燃发电机组。“二高”是氢气和一氧化碳含量高达80%,以及国内单机最高功率3200kW,“二低”是热值低到667kcal/Nm3(2790 kJ/Nm3),以及低浓度低到4.6%甲烷含量。而在目前,行业里能燃用如此“二高二低”合成气的技术凤毛麟角。从这方面看,不仅彰显了该公司的技术实力,也填补了国内外该领域的空白。“二高二低”技术的特点使产品对燃气气质的要求相对较低,对燃气的适应能力较强,可燃用的燃气种类比国外名牌产品多得多,加上在价格上不到国外同类机组价格的三分之一等优势,并在此基础上研发了与外热源无氧高温热解气化炉相配套的燃气发电机组,使其形成完整的配套而颇受市场青睐。

该公司采用较先进的增压技术,同机型同排量产品的功率较国内行业一般高50—100%,单机最大功率可达3200kW,发动机热效率、热负荷及排放指标也在国内领先,整机性能指标可与美国卡特彼勒、通用电气颜巴赫、康明斯等世界名牌产品相比。

篇2

棉花秸秆是一种可再生的生物质。生物质能利用技术主要有:(1)沼气发酵技术。(2)热裂解技术。通过热裂解工艺,各种生物质均可转化为可燃气、生物油。控制不同的反应条件,如温度、原料、压力、滞留时间等,可转化为不同形式的能源。(3)气化及发电技术。(4)压缩成型技术。将低能量密度的生物质,通过压缩,转换成能量密度较高的生物质,减小体积,便于运输。(5)生物质液体燃料技术。包括乙醇、植物油等,可以作为清洁燃料直接代替汽油等石油产品。

通过生物质能的转化技术,可将棉花秸秆进行固化、炭化或汽化处理,转换成木炭、可燃气体或电力,作为洁净的能源为经济建设和人民生活服务。可见,棉花秸秆综合利用大有可为。

我国的棉花产区每年都产生大量的棉花秸秆,合理有效地将这些棉花秸秆开发利用,对发展产区农村经济和环境保护都有重要的现实意义。

(1)通过对棉花秸秆的开发利用,将棉花秸秆由现在的焚烧或掩埋变为合理有效的利用,增加其价值,使农民从中获得经济收益,增加收入。

(2)利用棉花秸秆气化、固化和气化发电技术,可为广大农村提供生活所需的能源,节约大量的常规能源。通过合理的规划利用,实现集中供电、供气,促进广大农村的城镇化建设。这样,不仅提高了农民的生活水平,也缓解了农村能源紧缺的现状。

(3)利用棉花秸秆气化、固化和气化发电技术,可使棉花秸秆得到统一合理的利用。防止由于随便处置,对土质肥力的影响;防止由于焚烧时所产生的大量有害气体对环境的污染,从而改善农村的生活环境。

与此同时,建立一套棉花秸秆综合开发利用的管理体系,也成为必不可少的一个环节,可以从以下几个方面抓起:

(1)建立棉秆棉籽开发专项基金,重点支持棉秆棉籽利用中的关键技术研究,解决推广应用中出现的技术难题。研制棉秆收集、成型、炭化、裂解、气化和发电成套技术设备,为大规模开发利用棉秆棉籽提供技术支撑。

(2)在棉花大规模种植地区,建设“棉秆棉籽资源开发利用示范区”,制定优惠政策,吸引国内外的先进技术、人才和资金,在示范区内建设大型棉秆压缩燃料发电基地、以棉秆棉籽为原料的生物液体燃料生产基地、以棉秆棉籽的副产品为原料的绿色肥料生产基地。

篇3

【关键词】秸秆;能源化利用;农民增收

中图分类号:F32文献标识码A文章编号1006-0278(2015)08-149-01

一、引言

我国是农业大国,农作物秸秆年产量为7亿吨左右,列世界之首,合标准煤量约3.53亿吨。据测算,每2吨秸秆的热值相当于1吨煤,其能量密度为13~15MJ/kg,且秸秆平均含硫量只有0.38%,远低于煤的平均含硫量1%。另外秸秆中还富含钾、镁、磷、钙等成分,可用作高效肥料。因此农作物秸秆是一种极具潜力的可再生资源,具有较高的利用价值。但目前我国秸秆处理的主要方式是直接焚烧和还田,不仅造成了资源的浪费,同时燃烧还释放出PM2.5、NOx、SOx等有毒有害物质,对环境造成重大影响,同时还可能危害公共安全,引发火灾、威胁人民生命财产安全等。因此秸秆的高效清洁利用,不仅可以降低对环境的危害,同时还可以实现一定的经济效益,为当地农民增收,促进地域经济的发展。

农作物秸秆综合利用的主要形式有秸秆制肥、能源利用、畜禽饲料、食用菌种植和作为工业原料等,其中秸秆的能源化利用是现阶段研究重点。为了鼓励农作物秸秆的能源化利用,近年来我国颁布了许多相关政策法规来鼓励秸秆的高效清洁利用,如《中华人民共和国可再生能源法》《可再生能源发展“十二五”规划》等。随着相关政策的逐渐完善和技术的完备,秸秆资源的高效清洁利用越来越成熟。

二、能源化利用技术

秸秆能源化利用包括发酵沼气、液化制油、燃烧发电、成型燃料,另外还有气化燃气、选择性热解制备化学品等。由于政策扶持和产业技术的逐渐成熟,这些技术近些年来在我国取得了较快的发展,并且已初具规模。

(一)发酵沼气

秸秆发酵产沼气是秸秆生化转换技术的一种,同时也是秸秆能源化利用的重要途径。常采用的是湿发酵技术,另外近年来提出了干发酵是技术。秸秆发酵产生的沼气热值较高,品质好,具有广泛的用途。但由于技术和经济原因,我国现阶段采用的主要是分散式小型沼气设备,沼气产率低,维护工作量大,且产生的沼气主要用于农户炊事取暖,使用途径单一,同时还存在二次污染等问题。因此秸秆发酵技术有待进一步完善,同时应加大规模化发酵设施的建设。

(二)液化制油

秸秆液化制备生物油、生物乙醇等是秸秆能源化利用的重要途径,可以实现秸秆的高效率、高价值利用。该技术是在改进传统利用方式的基础上研发出来的新技术,主要包括生物化学法生产燃料乙醇和热化学法生产生物油,而液化制取生物油将具有很强的市场竞争力,尤其是通过选择性热解液化制备高价值化学品可以替代部分石油制品,从而降低对化石能源的依赖。

(三)燃烧发电

秸秆发电技术是近年来规模化利用秸秆的主要方法,是符合我国可再生能源发展政策的一种方式,可分为直燃发电、混燃发电和气化发电三种方式。该种利用方式,秸秆利用效率高,转化彻底,基本无二次污染。我国生物质发电起步较晚,2006年国能生物质发电有限公司在山东单县建成我国第一个生物质直燃发电厂,之后我国有关政策法规的出台促使生物质发电厂如雨后春笋般迅速发展起来。由于秸秆收购处理工作还需要大量的劳动力,因此还可以促进当地就业,同时农民还可以通过售卖秸秆而获取一定经济收入,从而促进区域经济的发展。但秸秆燃烧发电过程中原料的收储运问题严重,这也是我国秸秆发电技术的瓶颈,亟需解决。

(四)成型燃料

稻秆固化成型是在机械设备的压力作用下,将稻秆压缩为成型燃料,可以代替木柴、原煤、燃气等燃料,广泛用于取暖、生活炉灶、锅炉、生物质发电厂等,是高效利用稻秆资源的有效途径。将秸秆制备成成型燃料,不仅解决了秸秆本身能量密度小的问题,同时还可提高秸秆的燃烧效率。另外,相比于生物质发电厂,秸秆成型设备体积小、易操作、燃料用量小,因此便于分散布置,具有广泛的应用可能性。

(五)其他利用

除了上述技术外,秸秆气化、炭化等技术也在近年取得了较快发展,比如秸秆气化可用来生产燃气,用于供热、发电、生产液体运输燃料,但目前技术尚未成熟,产业化运行过程中存在的问题颇多,因此还需要进一步完善。

三、结果与展望

在秸秆的诸多利用途径中,能源化利用具有应用范围广、适应能力强的特点,可实现秸秆高效清洁利用,具有良好的环保效益和经济效益,同时还可以带动区域经济发展,促进农民增收。

现有能源利用技术都可提高秸秆能源的利用效率,但由于受技术、环境等因素的制约,各种技术的发展都存在弊端。针对秸秆能源化转化的现状,首先应加大科研技术和人才培养投入,深化“产学研”体系建设,加快技术产业化应用;其次,针对现在的原料短缺、收集困难等问题,企业应当与政府及农户签订收购协议,跳过中间商,降低燃料成本;此外,国家层面应当进一步完善生物质能利用的政策法规,加大对生物质能利用技术的扶持;最后,要加大宣传、推广的力度,使生物质能源被人们熟知并使用。相信随着技术不断发展和政策的完善及能源化转化各环节的逐步正规,生物质秸秆的能源化利用技术将发展的越来越好。

参考文献:

[1]曹稳根,高贵珍,等.我国农作物秸秆资源及其利用现状[J].宿州学院学报,2007(12):110-112.

[2]刘渊,闫立衡.浅谈秸秆气化供气技术[J].现代化农业,2009(9): 34-35.

[3]赵富兴.我国农村秸秆资源炭化技术的可行性分析[J].魅力中国,2010:387-388.

[4]杨海玉.沼气与秸秆气化集中供气综合评价[J].中国沼气, 2007,25(2):41-42.

篇4

关键词:农业生物质能;发展;现状;问题

中图分类号:S21 文献标识码:A 文章编号:1674-0432(2011)05-0013-1

1 农业生物质能的概念

农业生物质能资源是指农业作物(包括能源作物);农业生产过程中的废弃物,如农作物收获时残留在农田内的农作物秸秆(玉米秸、高粱秸、麦秸、稻草、豆秸和棉秆等);农业加工业的废弃物,如农业生产过程中剩余的稻壳等。在各种可再生能源中,农业等生物质是独特的,它是贮存的太阳能,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。替代煤炭,石油和天然气等化石燃料,可永续利用,具有环境友好和可再生双重属性,发展潜力巨大。

2 中国农业生物质能开发利用现状

我国农业生物质能资源主要包括农作物秸秆、畜禽粪便、农产品加工副产品和能源作物等,发展潜力巨大,空间广阔。20世纪80年代以来,我国政府一直将生物质能源利用技术的研究与应用列为重点科技攻关项目,开展了生物质能利用新技术的研究和开发,中央和各地不断加大资金投入力度,加强科研开发与技术攻关,开展不同形式的试点示范与建设,有力地促进了农业等生物质能产业的发展。目前,中国农业生物质的发展主要在以下几方面:发展农村沼气、发展农作物秸秆直接燃烧、气化、固化成型、农作物秸秆发电、发展燃料乙醇、生物柴油。

2.1沼气产业快速发展

我国沼气产业已从单纯的能源利用发展成为废弃物处理和生物质多层次综合利用,整合太阳能技术,并与养殖业、种植业广泛结合,实践性地探索出一系列适合中国农村地区推广应用的北方“四位一体”、南方“猪沼果”和西北“五配套”能源生态模式,成为发展绿色生态农业和巩固生态建设成果的一个重要途径,在农村生产和生活中发挥了重要作用。

2.2农作物秸秆能源化利用初见成效

秸秆的主要能源化利用方式为直接燃烧、气化和固化成型等。通过改进农村现有的炊事炉灶,不仅提高了传统炉灶的燃烧效率(大约在20%左右),而且也减少了室内空气污染,改善了农村生活环境。

2.3非粮生物液体燃料初具规模

中国已培育出“醇甜系列”杂交甜高粱品种,培育并引进多个亩产超过3吨的优良木薯品种。

3 我国农业生物质能发展存在的主要问题

3.1政府政策引导及财税政策激励措施力度不够,政府仍然缺乏行之有效的统一规划和监管

在现有技术水平和政策环境条件下,大多数可再生能源开发利用成本高,再加上资源分散、规模小、生产不连续等特点,在现行市场规则下缺乏竞争力,需要政策扶持和激励。发展生物质能产业,要在政府引导和财税政策支持下,建立中介组织,加强资源开发和技术开发,探索建立“适度规模、就近转化、统筹规划、模块建设、分散生产、集中营销”的产业发展模式。

3.2在我国现实的社会经济环境中,还存在一些消极因素制约或阻碍着农业生物质能利用技术的发展、推广和应用

如市场保障机制还不够完善,该产业的竞争平台并不公平。在现行能源价格条件下,农业生物质能源产品缺乏市场竞争能力,投资回报率低挫伤了投资者的投资积极性,而销售价格高又挫伤了消费者的积极性;技术标准未规范,市场管理混乱。目前,虽然国家逐步加大了对农业生物质能等可再生能源发展的支持力度,但由于没有建立起强制性的市场保障政策,无法形成稳定的市场需求,可再生能源发展缺少持续的市场拉动,致使我国可再生能源新技术发展缓慢。

3.3产业化技术开发能力和产业体系薄弱

除沼气外,其他农业生物质能的技术水平较低,缺乏技术研发能力,设备制造能力弱,技术和设备生产较多依靠进口,技术水平和生产能力与国外先进水平差距较大。当前,中国纤维素制备燃料乙醇核心技术仍未取得突破;生物柴油酶转化技术仍未进入商业化大规模应用;直接燃烧发电技术急需中小型核心装备;气化发电技术小规模下效率较高,但急需提高配套设备的稳定性;燃气(沼气)发电技术急需发展低热值生物质燃气发电装置等产业化的生产技术瓶颈问题远没有得到解决。同时,农业生物质能源资源评价、技术标准、产品检测和认证等体系不完善,人才培养不能满足市场快速发展的要求,没有形成支撑可再生能源产业发展的技术服务体系。

3.4政府有关部门应真正从“战略”和“替代”问题来考虑,加大资金投入,进一步支持发展农业生物质能等产业

由于资源分散、收集手段落后,我国的农业生物质能利用工程的规模很小;为降低投资,大多数工程采用简单工艺和简陋设备,设备利用率低,转换效率低下。所以,农业生物质能项目的投资回报率低,运行成本高,难以形成规模效益,不能发挥其应有的、重大的能源作用。目前,民营企业是发展农业生物质能产业的主体,其在资金和研发上有许多困难,政府应有针对性地出台更有效的扶持政策。针对中国农业生物质能产业面临的问题,当前最紧迫的任务是将农业生物质能产业纳入基础产业的范畴,科学制定发展规划并建立产业发展体系,从根本上解决原材料的供应问题;积极完善财税扶持政策,建立财政资金优先购买自主创新生物产品制度,对生物柴油、生物质发电和经批准生产的燃料乙醇等重要生物质能产品给予支持,以此来促进行业的快速发展;另外,应改变投融资渠道较为单一的现状,加大科技攻关力度,大力促进农业等生物质能技术研究开发与产业化的投入和利用,为生物质能产业的发展创造良好条件。

篇5

1.引言

我国生物质能蕴藏丰富,潜力巨大,自古以来,生物质能曾经是我国重要的能源。即便在用电普及的今天,生物质能仍然是广大农、林、牧区的重要能源。据“中国可再生能源规模化发展项目管理办公室”2010年6月出版的“生物质有关技术装备及产业化应用调查报告”称:“中国是一个农业大国,生物质能源十分丰富,生物质废弃物的总量,约相当于我国煤炭年开采量的50%,总计约6.56亿吨标煤。但是长期以来,这些生物质并未得到充分合理的利用,目前利用率仅在30%左右,而且其能源利用方式极为原始,大多数物质以直接燃烧为主,这是一项巨大的资源浪费。”

建国以来,鉴于生物质能利用效率低下,以及对环境和生活品质的不良影响,各技术机构开展了长期、广泛的研究和改良。诸如节柴灶、沼气、气化等,取得显着的成效。我国生物质能利用在可再生能源利用中始终位列前矛。现在,生物质能发电也逐步列入议事日程。

其实,生物质能发电在我国早已有之,如造纸业、制糖业作为废料处理的黑液发电、甘蔗渣发电;近年开展的垃圾发电和填埋气发电卓有成效。

大规模地直接以散布在大地上的秸秆等农、林、牧“三废”等大宗生物质来发电,还只有不多的项目。

由于生物质能发电有保证出力,调节性能好等特点,它可以参加电网调峰,和电网容易匹配,它不受煤矿、铁路的能力和价格变动制约。在各种电力中,生物质能电力是最好的电力。因此,近年来,对生物质能发电,国家无论在规划层面还是在开发利用层面的投入和政策优惠都优于其他可再生能源。例如:2010年风力发电的规划容量为500万千瓦,而生物质能发电的规划容量为550万千瓦;风电上网电价按竞价确定,生物质能电价按标杆电价加二角五分。

可是令人惋惜的是,生物质能发电的发展速度,明显地低于太阳能、风力发电的发展速度。据报导,2009年我国风力发电装机总容量已达590万千瓦,位列世界第五名。而生物质能发电装机难以达到规划水平了。

2.政策优惠之外,技术路线也很重要

眼下生物质能发电技术路线有两大类:一是把生物质能发电厂做成万千瓦级的直燃式小火电厂,燃料是秸秆、谷壳等散料,用锅炉-汽轮发电机组来发电。一般装机容量在2-4万千瓦。二是中等规模气化发电机组,以气化炉和煤气内燃发电机组来发电。

把生物质能发电厂做成万千瓦级的直燃式小火电是前一时期从国外引进的模式。这种模式属于集中化、大电网的模式。

这种模式的电厂规模做不小,因为小机组的蒸汽参数低,热效率更低。而且此类电厂管理和技术水准的要求比较高。规模小了,相应的管理成本会显得很高。只能往大里做。尽管如此,受燃料收集范围的制约,充其量也只能做到高温高压等级,而这种蒸汽参数的发电机组,因其效率低、排放大、在燃煤火电已属关停范围。

这种电厂都是固定式的。这就带来另外一项风险,那就是:一旦电厂周边地域内农业转产,电厂就将面临燃料来源问题。

篇6

中国社会科学院社会学所曾做过一项调查:在最受尊敬的职业排行中,科学家连续多年都排名第一。可以说,成为科学家是很多中国人小时候的理想,他们有着崇高的形象。科学家是运用知识来创造新技术的人,同时也在社会中扮演着越来越重要的角色。他们认知新的知识,创造新的技术手段,可以改变人类的生活方式,甚至改变和创造新的文化,为人民带来新的福祉。如果把科学这个领域比喻成一张地图的话,那科学家们无疑是这张版图上一个个坐标,他们代表了科技的发展高度。

长期以来,山东省科学院重视人才培养,着力突出学科领军人才的引进和培养,建立学术带头人、骨干力量和后备发展力量等各类研究人员合理配置的人才机构。30年来,山东省科学院培育了一支包括国家级,省级有突出贡献专家和中青年拔尖人才、享受政府特殊津贴等高级专家在内的高层创新和管理人才队伍,目前在职专业技术人员达1200多人,其中高级专业技术人员420人,国家级有突出贡献的中青年专家和省级专业技术拔尖人才60余人。近年来,围绕着山东省经济社会发展重点,调整优化专业布局,在新能源和节能技术、先进制造、生态环境等领域组建了20多个科研创新团队,在重点研究方向建立了“泰山学者”岗位,聚集了一批高层次人才:努力营造培养一流的科技领军人才、一线创新人才、高技术企业经营人才和众多科研团队的良好环境。

孙立,许敏:生物质气化专家

孙立、许敏是中国新能源领域的知名学者,生物质能源转换与利用技术研究方面的领军人物之一,长期致力于新能源技术的研究。

1985年,孙立在工作中发现,农村每年都产生大量的秸秆残余物,一部分被用作炊事燃料烧掉,还有一部分在田间地头白白地烂掉、烧掉,每到收获季节,田间地头“狼烟四起”,既浪费了资源,又造成了环境污染,被称为农村中的一大“公害”。他带领许敏等课题组人员开始着手对全国的秸秆资源状况进行调研,在国内第一次提出了生物质气化集中供气的技术路线,率先建立了秸秆气化集中供气试点,并将技术辐射到全国,先后在国内二十多个省推广应用,取得了良好的经济、社会和环境效益,并对全国生物质能源的开发和可再生能源产业的发展起到了良好的示范和带动作用。以孙立为学术带头人,科技部和山东省政府建立了“国家秸秆气化技术研究推广中心”,“山东省生物质气化技术重点实验室”。在“十五”期间,孙立完成了新一代两步法生物质气化和发电技术的研究,使生物质气化的技术水平上升到新的高度。根据中国可持续发展的能源战略需求,孙立等又提出了分布式生物质气化发电、生物质合成二甲醚、生物质制氢、生物柴油等新的技术路线,为中国生物质转换及利用做出了应有的贡献。

作为山东省重大科技专项的首席专家,许敏带领课题组进行了生物质气化发电示范点的建设和试验研究,经过多次反复的试验改进,2005年在济南市董家镇柿子园建成了200千瓦的生物质气化发电示范工程。示范点建成后需要不断地调试运行,无论是数九寒冬还是炎炎夏日,课题组人员在示范点一待就是几天。经过艰苦努力,示范点气化机组和发电机组均已达到设计负荷并能稳定运转。生物质气化发电技术为农村区域供电提供了良好的模式和思路,为解决农村电力供应稳定,缓解偏远地区缺电少电现象,以及社会主义新农村建设都具有积极意义。

孙立、许敏等领导研发的“生物质热解气化集中供气技术”先后获得山东省科技进步一等奖、国家技术发明四等奖,“秸秆能源”获2006年“全球能源奖”一等奖,孙立个人获空气组第二名:许敏负责承担的“生物质热化学转换特性及过程研究”获得山东省科学院自然科学一等奖。

刘统玉:泰山学者、光纤传感专家

刘统玉,是山东省科学院的公派留学归国人才。从1990年起,在留学英国14年期间一直从事光纤传感技术研究,在光纤传感技术的多个研究领域,包括光纤光栅、光纤干涉仪、光纤智能结构和光纤化学,生物医学传感等都达到了较高的造诣。2004年,他回国后担任山东省科学院激光研究所首席专家,是光纤传感技术学术带头人。

刘统玉实现了山东省光线传感研究的从无到有。归国后,他组建了山东省科学院激光研究所光纤传感研究平台和山东省光纤传感工程技术研究中心。凝聚了以3名博士、6名硕士为骨干的20多人的研发团队,并担任“泰山学者”岗位特聘专家,进入了国家863专家组。在实验室建设方面,目前已拥有了20余台/套具有国际先进水平的光纤传感技术研发设备,具备了良好的科研条件。

刘统玉带领的科研队伍致力于光纤技术的应用研究和开发,目前光纤平台主持国家863课题1项,参与国家863课题1项、参与国家科技支撑计划课题2项,主持省、院重点课题各1项。此外,刘统玉还注重科研成果的产业化,建立了中英合资山东微感光电子有限公司,目前已开拓了电力、煤矿、石油、医疗等领域的市场,致力于科学技术转化为经济效益和社会效益。

王英龙:信息技术专家

王英龙是山东省有突出贡献的中青年专家,现任山东省科学院院长助理、山东省计算中心、山东省计算机网络重点实验室以及山东省信息系统测评工程技术研究中心等机构主任。2002年度被国务院授予“具有突出贡献专家”称号,享受政府特殊津贴。

2001年,当时的科研力量还比较分散,科研规划缺少长期、持续发展的综合目标,难以实现科技资源和成果的共享服务。面对这些困难,王英龙创造性地提出建设“山东省信息技术公共服务平台”的设想。他带领广大科技人员经过5年的努力开发,使这个平台上拥有“山东省计算机网络质量监督检验站”、“山东省软件评测中心”、“山东计算机司法鉴定所”、“山东省计算机网络测评中心”等社会公益机构,已经成为山东省信息化标准规范、质量保证体系中不可或缺的中坚力量。

为了使科研成果更好地为地方服务,2005年王英龙提出与济南高新区齐鲁软件园进行科技合作,为软件园现有的研发平台提供技术支撑,并协助其进行动漫渲染平台、服务外包平台的建设,协助软件园对企业进行信息安全管理知识的培训,建立信息安全管理体系,与软件园联合申报国家、省市各类项目达5项,争取科研经费376万元,成为齐鲁软件园“CIIIC软件与数据服务中心”重要战略合作伙伴。

王知学:汽车电子专家

篇7

Li Yongyan

(河南省环境保护科学研究院,郑州 450004)

(Henan Academy of Environmental Sciences,Zhengzhou 450004,China)

摘要:我国中部地区发展农作物秸秆生物质热电技术有着极其重要的意义,除了可以解决中部农村地区的能源紧张外,还主要体现在环境保护、提高我国新能源技术核心竞争力、增加农民群众收入和提高农民生活水平,推进中部地区新农村建设和加速实现农村全面建设小康社会等方面。

Abstract: The development of biomass thermal-power technology of straw is significant in the central region. In addition to solving the energy crisis, it contributes to protecting environment, improving our core competitiveness of new energy technologies, increasing farmers' income, improving their living standards, pushing forward the building of a new socialist countryside and building a moderately prosperous society.

关键词:农作物秸秆 热电技术 中部地区 新农村建设

Key words: straw;thermal-power technology;central region;new rural communities construction

中图分类号:[S-9] 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2011)20-0323-01

0引言

生物质能对全世界可再生新能源的贡献超过15%,农作物秸秆是生物质能的重要组成部分,中部地区作为我国的三大“粮仓”之一有着非常丰富的农作物秸秆资源。从可持续发展的角度看,秸秆是可再生而且洁净的能源,将在未来的能源结构中起到重要作用。生物质热电技术是近年来发展的一项较新的秸秆利用技术,生物质热解气化得到的可燃气体既可以直接作为锅炉燃料供热驱动燃气轮发电机或燃气内燃发电机发电,同时又可以为暖气用户集中供暖。

1秸秆生物质热电技术对于环境保护的重大意义

我国目前每年发电用煤量达8.5×108吨,SO2的排放量达到1.2×107吨,粉尘排放4.9×107吨。根据国家环保总局统计,2003年仅酸雨危害就使农林作物损失高达220亿元,SO2的污染更危及人民群众的身体健康[1]。利用生物秸秆发电可以大量减少SO2排放,秸秆中硫的含量为0.08~0.25%,仅相当于煤中硫含量的1/10左右,而其热值则相当于标准煤的50%以上,依此计算,燃烧后放出同等热量的生物质的硫排放仅为煤炭的20%左右,且生物质燃烧后的硫主要以硫酸钾固体形式存在,几乎不形成污染大气的SO2气体。另外,传统燃煤火电厂燃料燃烧后后大约有30%的废渣产生,而生物质发电产灰率仅为2%左右,灰粉中富含有硫酸钾、碳酸钾等高价值物质,适当加工可制成我国紧缺的高效钾肥。秸秆生物质发电的原料来自于大气中的农作物通过光合作用对二氧化碳和水的吸收产生的碳水有机化合物,燃烧后主要转化成水和二氧化碳,可以说是空气里来空气里去,剩余残余固体的再回到土壤里重新被农作物吸收利用,基本不形成污染[2]。

2006年1月1日《中华人民共和国可再生能源法》正式颁布实施,提供了国家扶持可再生能源产业发展的法律依据,其中更是把支持可再生能源发电作为重要内容之一。按照国家近期出台的对于再生能源发展的规划,到2020年生物质能热电装机容量占火电总容量的6.4%测算,生物质能热电装机容量将达4.5×107KW左右,其发展前途广阔,同时可大大减少SO2的排放量,体现了循环经济对建设资源节约型、环境友好型社会具有重要意义。

2秸秆生物质热电技术对于提高我国新能源科技核心竞争力的重大意义

我国有望在2020年前后成为可再生能源项目投资总额最多的国家,但我国在再生能源领域还缺乏核心技术。以风电为例,我国大部分的风机制造商并没有自主知识产权,只能依靠向国外引进整机或寻求特许合作。太阳能产业也是如此,在光伏电池制造领域,最前沿的核心技术掌握在外国人手中。自主创新能力不足,持续发展能力欠缺,是中国新能源发电产业的软肋。

不掌握核心技术,就会受制于人,西方国家实现工业化比较早,而生物质能源具有能量密度不高、热值较低、原料种类多、收集运输难等特性,在能源工业化利用过程中存在较多管理和技术方面的障碍,他们对此长期一直没有给与足够的重视[3]。从20世纪80年代起,我国相关企业、科研院所和大专院校对秸秆沼气干法厌氧发酵技术、秸秆热解气化技术、生物质固化成型燃料技术、农作物秸秆直接燃烧技术都进行了大量的研究开发,取得了大量具有世界领先水平的成果并已在商业化或示范项目中得到应用。国内秸秆生物质热电技术的发展将大大推进我国新能源和装备技术的自主化进程,从依赖国外技术为主向自主创新为主的战略性转变[4]。

3秸秆生物质热电技术对于中部地区新农村建设的重大意义

生产发展是新农村建设的中心环节,是实现其他目标的物质基础。生活富裕是新农村建设的目的,也是衡量我们工作的基本尺度。只有农民收入上去了,衣食住行改善了,生活水平提高了,新农村建设才能取得实实在在的成果。

我国中部地区大多数农村尚没有集中供热,目前大多用小锅炉实施采暖的只有县城的宾馆、医院及政府部门。调查表明县城和农村只有极少数家庭采用空调采暖,绝大多数城乡群众冬季采暖仍依靠煤炉子。新世纪以来,中部地区城乡建设十分迅速,新建的居民小区和多层建筑已十分普遍,这些建筑都迫切要求供暖。我国中部农村地区主产优质小麦、大豆、玉米、花生、蔬菜、果品、烟叶等农产品,剩余秸秆和作物加工后的残渣的处理往往成为当地政府的一大难题,秸秆随意点燃将造成严重的空气污染和能源浪费。采用目前成熟的生物质热电技术,如果按照平均每县每年燃烧秸秆1.60×104吨,发电1.44×108千瓦时,每吨燃料240元的收购价测算,将带动每县农民群众平均增收近4000万元。因此,生物质热电厂的建设不仅对改善农村居民采暖方式、提高农民生活水平有促进作用,同时对在农村实现全面建设小康社会的总体目标具有重要意义。

综上所述,我国中部地区农村发展生物质热电技术是一个很好的资源综合利用项目,完全符合国家新能源能源政策,并且是国家大力提倡、具有很好发展前途的可再生能源项目。它不但可以向本地供电,还可解决广大农村地区的普遍存在的集中供热问题,把解决能源短缺、环境保护、农民增收和新农村建设等问题很好地结合起来,是一件利国利民的大好事。当前,国家对生物质发电等新能源发电实行优惠电价政策,可以享受减免税收等一系列政策。今后,随着生物质发电技术和装备的进步、配套政策的完善以及原料收集和贮运体系的形成,我国中部地区秸秆生物质热电产业必将取得快速、稳步的发展。

参考文献:

[1]鲁长波,杨昌炎,林伟刚.生物质催化热解的TG-FTIR研究[J].太阳能学报,2007,28(6).

[2]裴爱霞,张锐,郭烈锦.花生壳气化制氢催化剂的筛选与研究[J].西安交通大学学报,2008,42(7).

篇8

关键词:生物质燃料 小型火力发电机组 改造技术 可行性研究

中图分类号:TK223 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2013)07(c)-0117-01

随着社会经济的发展,能源需求不断增加,同时能源使用生态化理念也应运而生,节能减耗清洁生产已经成为企业生产与政府研究的重要课题。在国家生态经济战略推进落实过程中,众多的小型燃煤火电因耗能与污染生产而关停,电力企业也在不断开展能源研发与资源利用技术创新工作,以求实现资源利用最大化。这种情况下,众多火电企业将目光投向了生物质改造利用,因此小型燃煤火电机组转换生物质燃料技术的可行性研究提上日程。笔者在本文中着重分析了小火电生物质改造转化技术的必要性与系统性,并就其应用风险进行了阐述。

1 小火电机组进行生物质改造的意义分析

近年来,一些小型火电电力生产运营过程中存在着污染严重、耗能过多等弊端,这与当今生态和谐社会建设要求严重不符,因此小型燃煤火电发电机组进行生物质燃料改造具有必要性。此外,生物质改造能够降低生产成本,还能提升企业生产生态效益,具有明显的推广优势。

1.1 小火电进行生物质改造的紧迫性

与大型发电机组生产运营情况相比,小火电具有高耗煤、低产量、高污染、低经济效益的“两高两低”特征,因而被冠以“能源消耗与环境污染大户”的专称。随着近年来国家经济结构调整措施的落实,小型火电已经成为经济结构调整的重点整顿对象,并对一批严重耗能与污染的小火电实施了关停政策,迫于形势压力,小火电必须进行生产结构调整,并着重进行能源改造,加大新能源创新与应用研发。

生物质燃料具体表现为柴薪等有形物质,区别于太阳能与风能等清洁可再生能源,生物质燃料的情节性主要取决于燃料改造技术,但是生物质具有一项明显的能源优势便是可再生并且可运输,这就为生物质开发应用提供了便利,也为小型火电进行生物质气燃料改造提供了条件。

1.2 小火电生物质改造技术及其应用意义

现阶段,国家不断提倡进行能源改造与清洁能源研发,这为生物质能源转化应用提供了政策支持,国家还对生物质能源转化应用进行经济政策规定,为生物质能源转化应用提供了良好的外部环境。小型火电进行生物质能源转化主要是进行就地取材,既节省了煤耗,还降低了污染,而且企业发展还享有国家基金与经济倾斜,能为企业经济效益的实现提供保证。

2 小型燃煤火电发电机组生物质改造的可行性与风险性分析

2.1 小火电生物质改造技术可行性分析

小型燃煤发电机组进行生物质燃料转换具有明显的可能性。进行生物质能源改造需要资金少,而且还可以进行生物质燃料混燃,其中的各种改造方案都具有明显的可能性。小型燃煤发电机组改造活动集合理化设计、整合技术、试验验证等各环节于一体,因而生物质能源改造具有系统性。生物质能源改造技术的可能性与系统性决定了该技术具有可行性。

2.1.1 生物质能源改造的可能性

现阶段,我国小型火电发电机组进行生物质能源改造主要有三类设计,每种方案设计都具有可能性。

小型火电生物质燃烧利用主要分为生物质纯燃与生物质混燃两种,这两种应用技术都具有可能性。所谓生物质纯燃即指生物质直燃,该种技术应用不存在难点,但是具有一定的应用弊端。生物质直燃技术的应用首先要进行燃料机改进,以使燃料设备能应用于生物质燃烧,还要在生物质燃烧过程中进行纯燃弊端克服。生物质混燃技术在现阶段应用比较广泛,主要是将生物质与煤等碳化燃料进行混合燃烧应用,该技术能够有效降低氮氧化物的排放,而且在混燃过程中还能有效降低生物质的活性指数,有效降低温室气体的排放,具有良好的生态效益。

小型燃煤发电机组生物质燃料改造还包含流化床燃烧技术设计与层燃炉燃烧技术设计,这两方面技术主要是根据生物质燃烧进行的技术设计。其中流化床燃烧技术主要是进行生物质的流态化燃烧,该技术能够保证生物质的充分燃烧,而且能满足生物质多元燃料混合燃烧需求,燃料普适性较高。流化床燃烧技术因为这些优势具有广泛的应用前景。而生物质层燃炉燃烧技术主要是应用层燃炉排进行生物质燃烧,该种燃烧技术应用时间较长,流化床燃烧技术便是基于该种燃烧技术进行的燃烧技术创新,相比于层燃技术,流化床技术能够有效降低火电运行成本,且操作设备简单,易于推广。

小型火电生物质改造主要是针对生物质燃烧进行设备改造,基于此小型电厂进行了燃烧设备与系统改造处理,还进行了发电机组锅炉低成本设计改良。此间的设计与改造主要根据企业经济条件、设备运行情况实际情况进行的改良,具有明显的可行性。

2.1.2 小火电生物质改造系统性分析

小型火电生物质改造作为一项系统化的技术,其技术要点从设计环节到技术可行性预测再到技术方案的确定都经过科学论证,有效提升了改造技术的可行性。

在生物质改造技术中着重进行了燃料供应量设计与工艺系统改良,并基于小型火电设备运行与需求情况进行了锅炉参数设计。小型火电生物质改造转化中还进行了燃料可供性与入炉形式预测分析。生物质供应是影响企业生产运营成本的重要因素,确定合理化的生物质供应也能影响项目成败;而生物质入炉形式是影响生物质能否全面燃烧的关键因素,还能影响到燃烧设备的使用性能,不科学的入炉形式会缩短设备的使用寿命,还能影响企业生产运营的安全可靠性。

2.2 小火电生物质改造转换技术风险性分析

小型火电生物质转换改造技术在应用中尚存在一定风险,主要表现为技术风险、市场风险、实施与投资风险等,这些风险的存在主要影响技术管理水平,需要进行有效的技术管理措施加强。小型火电生物质技术的技术风险主要表现为锅炉改造与生物质燃烧技术。我国的生物质改造技术尚未发展成熟,也并未形成与国际技术的接轨,因此技术设计与应用中管理措施的不到位引发风险不由必然性。此外,生物质改良转换技术还具有一定的市场风险与投资风险。该种风险主要是由于生物质的供应与生产回报具有众多的不确定因素,以致风险指数较高。

3 结语

小型火电生物质燃料改造与转换技术具有十分明显的可行性,但是也具有一定的风险性,虽然风险的存在并不会影响技术的实施与应用,但是我们仍应该加大技术的风险管理,以全面提升转换技术的科学化与可行性水平。

参考文献

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高效利用能源主要是针对传统能源系统而言立足于新技术、新工艺,或者新理念构架的新型的能源利用技术,高效利用能源技术可大大提高了能源的综合利用效率,有效减少污染的排放。高效利用能源技术主要是指的热电联产技术和燃料电池技术。

热电联产是既产电又产热的先进能源利用形式,具有降低能源消耗、提高空气质量、补充电源、节约城市用地、提高供热质量、便于综合利用、改善城市形象、减少安全事故等许多优点,所以世界各国都在大力发展。世界热电联产发展呈现许多趋势,其中,丹麦在热电联产综合利用效率方面超过70%以上。

工业化国家在发展热电联产的同时,由于燃料结构向气体化和非化石矿物化转化,热电联产的规模也越来越小型化,多功能化。这种小型、微型的热电联产被国际上称之为――分布式能源。

分布式能源技术对能源的利用方式与传统的能源利用存在很大的区别,它不再追求规模效益,而是更加注重资源的合理配置,追求能源利用效率最大化和效能的最优化,充分利用各种资源,就近供电供热,将中间输送损耗降至最低。由于小型化和微型化,使能源需求者可以根据自己对于多种能源的不同需求,设置自己的能源系统,调动了终端能源用户参与提高能源利用效率的努力。分布式能源可以和终端能源用户的能源需求系统进行协同优化,通过信息技术将供需系统有效衔接,进行多元化的优化整合,在燃气管网、低压电网、热力管网和冷源管网上,以及信息互联网络上实现联机协作,互相支持、互相平衡,构成一个多元化的能源网络,使能源供应与能源的实际需求更加匹配。对于传统能源形式,分布式能源毫无疑问是一种新型的能源生产利用形式,是信息时代能源技术的核心。它不仅是一些传统能源技术的集合,也是全新的能源综合利用系统。

目前,高效利用能源技术发展的一个重点是“燃料电池”技术。燃料电池的能源利用效率更高,污染更小,理论上燃料电池使用的是氢能,属于可再生能源。但自然界中可以直接利用的氢根本不存在,制氢需要其他外部能量实现。我国制氢的技术方向是如何利用天然气、煤气化、甲醇、乙醇等能源,特别有前途的是利用废弃在地下煤炭资源进行地下可控气化再制氢技术。燃料电池不仅可以解决人类发展的电力难题,同时也可以解决对于石油的替代难题。虽然,就燃料电池技术本身应该属于新能源,但是大多数燃料电池将不会依赖于可再生能源。

热电联产和燃料电泄技术等能源高效利用技术都是立足于新技术、新工艺,或者新理念构架的新型的能源利用技术,虽然不是可再生能源,但针对传统的大规模分离生产的能源系统而言,大大提高了能源的综合利用效率,有效减少了污染的排放。据专家测算,能源利用效率提高1个百分点,可节省能源费用130多亿元。促进能源的合理和高效利用,对我国经济可持续发展具有深远的战略意义。

三低缸三排汽凝汽式汽轮机组热电联产装置

项目简介:一种三低缸三排汽凝汽式汽轮机组热电联产装置,包括高压缸、与中压缸联体低压缸、对称分流式低压缸、低压导汽管、程控装置;在低压导汽管上并联接出抽汽供热支管,在该抽汽供热支管上设置流量调节装置,该支管的另一端与热网相连接;在连通中压缸与对称分流式低压缸的低压导汽管上设置流量调节装置;中压缸出口压力传感器其输出接至程控装置;安装有流量分配软件的程控装置其输出接至主蒸汽输入管路流量调节装置、抽汽供热支管流量调节装置和对称分流式低压缸供汽管道流量调节装置。

意义:本实用新型在不需要供热时仍保持原有之发电功率、热耗率等技术经济指标;而在需要供热时能立即转入热电联产方式运行,供热能力相当于一台135MW超高压热电联产机组或260t/h规模的锅炉房。

生物质等离子体气化

项目简介:该项目研究中提出充分利用热等离子体提供的高温、高能量的反应环境,结合生物质自身特点,使气化过程无焦油形成,同时获得高品位的化学合成气。生物质等离子体气化工艺中,通过调整等离子体气氛以获得不同的目的产物。

意义:生物质与废轮胎、废塑料等共热解气化除得到合适比率的化学合成气外,还可获得碳黑为主的副产物,消除了环境污染,提高了资源利用率,也为固体废弃物的高效洁净处理提供了新的途径,具有较好的经济效益和社会效益。

应用热力学定律分析技术降低制药生产能耗

项目简介:不断应用热力学定律分析制药生产过程中耗能状况,深入开展了许多技术节能工作。以技术创新为切入点,以新思维优先考虑重点用能单位及设备的技术改造。主要手段如下:按质用能,节约蒸汽20%;一次将能源用好,尽量减少回收;减少重复加热、重复冷却过程;依靠仪器仪表测试并应用热力学的计算分析对产品用能进行系统分析,继续深入发现节能潜力;梯级利用能源,实现能源的综合利用。如:多效蒸发器,多效蒸馏水机运用等;不断开发和利用节能新技术,如:采用锅炉分层燃烧技术,膜分离设备,气升式发酵罐、短程(分子)蒸馏器等。

意义:该项目将热力学与制药工艺相结合,通过热平衡和分析,实施按质用能和递阶使用,取得了较大的节能、环保和经济效益。

超低焦油秸秆高效制气技术

项目简介:该技术是以秸秆为主要原料,采用先进的低倍率低速循环流化床气化技术和双层催化裂化炉,通过特定的流场组织和多级进料、组合进气方式,在气化介质和特殊催化剂(钙镁复合催化剂)作用下,在特殊的工艺流程内进行催化气化反应制取超低焦油燃气,其净化过程具有用水量极少,并从生活垃圾中获得的高活性焦炭基材料作为过滤干燥介质等特点。意义:该项目在国内处于领先水平,提高了传统气化炉产气效率和燃气品质,大大降低了燃气中焦油含量,减少了废水的排放和焦油对环境的污染,充分利用农村农林废弃物,避免了其露天放置对环境的污染。

锥形流化床生物质气化技术

项目简介:该项目针对目前国内生物质气化发电、供热、供气存在的原料适应范围窄、燃气焦油含量高、自动化程度低、适用松散型物料的气化发电设备和系统等问题,开发锥形流化床生物质气化发电供热、供气机技术产业化为目标,研制生物质气化装置与气体发电机组成的系列生物质气化发电系统。

意义:降低燃气中的焦油含量;生物质气化系统的操作弹性试验;提高生物质气燃气热值。

燃氢蒸汽锅炉科研开发

项目简介:本实用新型设计了一种燃氢蒸汽锅炉,包括壳体、设有耐火衬里的燃烧室、对流室、花隔板、换热火管、水分布器、下降水管和氢气燃烧构件。壳体为竖式的塔体,对流室设置在塔体上部,燃烧室设置在塔体下部,花隔板设置在对流室的顶端和底端,换热水管设置在燃烧室中,换热火管设置在对流室中,氢气燃烧构件设置在壳体底部的燃烧室中,氢气燃烧构件包括扩散式外混烧嘴,本实用新型的燃氢蒸汽锅炉,采用竖式,炉膛内无死角,对流部分采用单程换热,烟气流动通畅,流动阻力小,可避免未燃烧的氢气积聚,产生爆炸。

意义:采用扩散式外混烧嘴,可有效防止回火,并在对流室上部和燃烧室下部设有防爆门,防爆面积大,安全可靠。

热电联产系统

项目简介:本项目热电联产系统包括将由引擎回收的废热供应至压缩机的吸入单元侧的废热供应热交换器。因而,本项目具有能够最大化废热的利用率的优点。此外,所述热电联产系统使用压缩比为1.5~2.5的低压缩变频式压缩机,其压缩比低于现有技术。

意义:本项目能够更大程度地利用由废热供应热交换器供应的废热,从而其具有能够最大化热电联产系统的效率的优点。由于压缩机的吸入单元与排出单元之间的压差变小,因此本项目还具有能够防止损坏压缩机以及能够节约能耗的优点。

生物质高效转化与利用

项目简介:该项目从分子结构和聚集态结构不同层次出发,通过多学科交叉和多种高新技术集成,创立经济合理的生物质燃料氢气和柴油的新工艺流程,为生物质资源高效利用探索出切实可行的新途径。通过应用化学工程与生物工程技术相结合,建立“生物质能源(氢气)”新途径;筛选和优化到高效产氢气菌;提出了生物质制备柴油三个关键技术问题。

意义:强化基础研究与工程研究的密切配合,大幅度降低综合生产成本;开发出生物质高效制备氢气的新途径,降低生产成本;高效综合利用发酵剩余物质,使之资源化。开展本项目研究的现实意义和长远意义均十分重大。

SLQ-300型空气鼓风常压流化床生物质气化成套设备

项目简介:技术原理为:鼓入气化器的适量空气经布风系统均匀分布后,将床料流化,合适粒度的生物质原料送入气化器并与高温庆料迅速混合,在布风器以上的一定空间内激烈翻滚,在常压条件下迅速完成干燥、热解、燃烧及气化反应过程,从而生产出低热值燃气。排出气化器的热燃气再依次通过由干式旋负除尘器、冲击式水除尘器、旋风水膜净化器、多级水喷淋净化器、焦油分离器和过滤器等组成的净化系统,被冷却净化为符合使用要求的干净冷燃气以供不同用户使用。

意义:该项目研制开发的新型生物质气化系统,即空气鼓风常压流化床生物质气化系统,可生产低热值生物质燃气,用于乡镇居民炊事与生活、工副业生产及发电。

超低焦油秸秆高效制气技术

项目简介:该技术是以秸秆为主要原料,采用先进的低倍率低速循环流化床气化技术和双层催化裂化炉,通过特定的流场组织和多级进料、组合进气方式,在气化介质和特殊催化剂(钙镁复合催化剂)作用下,在特殊的工艺流程内进行催化气化反应制取超低焦油燃气,其净化过程具有用水量极少,并从生活垃圾中获得的高活性焦炭基材料作为过滤干燥介质等特点。该技术在国内处于领先水平,提高了传统气化炉产气效率和燃气品质,大大降低了燃气中焦油含量,减少了废水的排放和焦油对环境的污染。

意义:充分利用农村农林废弃物,避免了其露天放置对环境的污染,解决了部分劳动力就业。

分布式高纯度氢气生产装置

项目简介:适应氢经济及燃料电池行业的迅猛发展,研发生产分布式高纯度氢气生产装置。反应器采用流化床天然气水蒸气重整反应器,氢气提纯采用钯膜。该装置与氢气压缩机相配套,形成现场生产式汽车加氢站的主要设备;与PEM燃料电池相配套,形成分布式天然气发电装置作为可靠的备用电源。

意义:该项目还可在食用油加工,电子,金属炼制,浮法玻璃生产,金属的一次,二次加工中广泛应用。

分布式可编程能源系统及其利用方法

项目简介:一种分布式可编程能源系统及其利用方法,它包含分布在n个电能源使用地的能源发生地、分布在各能源发生地的能源转化及贮存装置和可编程逆变器组成的用户终端设备、连接 m个用户终端设备的局域电力网、对用户终端设备进行组态、编程控制和管理的L个编程控制中心、连接用户终端设备和编程控制中心的远程数据传输网络。该系统可以综合利用各种能源,通过可远程下载控制程序的用户终端设备将分布式的能源就地转化成各种电源。不需要投资巨大、损耗巨大的远程输配电系统,需要传输的只是数据。

意义:本项目将大大提高可利用能源的利用率,并大大降低能源使用成本,促进用电设备的标准化,使电力的转化和控制更精确、更专业化,亦解决了电能即用即发的问题。

高效节能回风式取暖炉

项目简介:高效节能回风式取暖炉以煤炭为燃料,比普通回风式取暖炉热效率高,热利用效率提高近一倍。具有购置费低,安装简单,使用方便,经济实用,取暖时可以同时烧开水,煮饭,炒菜,“吃火锅”等,我国南方的贵州、四川、重庆、云南、湖南、湖北、广西等省市无集中供暖的城乡家庭,及城镇小餐饮店、小酒楼、小商铺等可作室内取暖及餐饮炉具。 高效节能回风式取暖炉主要由金属外套、内套、吸热翅片及内筒等部件构成的高效节能换热体炉身,炉胆、及炉面板、灰箱、烟道等组成。生炉后,由炉胆内煤炭燃烧产出的热能除小量经炉面板、烟道向外辐射外,大量的热能经高效换热体内筒、吸热翅片、内套壁吸收和传导后,经外壁迅速向外辐射,以达到加热周围空气,满足室温需求。

意义:由于炉胆和炉身的蓄能保温作用,热能在炉体内的存留时间相对延长,煤炭在炉内燃烧更充分,促进炉膛内温度进一步升高,炉口火力加强,出烟口不再有黑烟排出,下落灰渣也明显减少,灰渣内碳含量明显少,降低了有害气体和烟尘向大气中的排放量。煤炭在炉膛内燃烧时间延长,充分,炉膛内温度高。

再生氢氧燃料电池研制

项目简介:该项目进行了RFC催化剂制备技术研究,对催化剂的活性、催化剂的组成及粒径分布进行了分析,建立了催化剂的制备方法;研究了质子交换膜燃料电池(PEMFC)和固体电解质(SPE)水电解的膜电极三合一组件的制备方法及制作过程,建立了膜电极的制备工艺,分析了电极结构、组分、含量及制作工艺对PEMFC和SPE水电解性能的影响;进行了可逆式质子交换膜燃料电池双效膜电极结构的探索研究;成功设计了综合式百瓦级RFC电池组及运行系统。

意义:该系统为我国第一台再生燃料电池系统,为千瓦级的再行燃料电池系统打下基础。

直接醇类燃料电池研究

项目简介:本项目研究与开发直接甲醇燃料电池(DMFC)所用的电催化剂、廉价的聚合物电解质膜等关键材料和多孔电极、膜电极集合体(MEA)、电池、电池组的制备集成等核心技术。在铂系电催化剂基础上深入研究材料的结构与性能关系,提高电催化剂的催化活性、减少电极中贵金属的含量,增强催化剂抗CO毒化能力,降低燃料甲醇从阳极向阴极的渗透率,改善电子、质子电导率,增强催化层与电解质膜的结合力,提高电池性能、稳定性和使用寿命。

意义:直接甲醇燃料电池(DMFC)是直接将燃料(甲醇)和氧化剂(氧气或空气)的化学能转化为电能的一种电化学反应装置。在国防通讯、家用电器、传感器件诸多领域具有广阔的应用前景,现已成为国际上燃料电池的研究热点之一。

质子交换膜燃料电池

项目简介:燃料电池是一种效率高、节能、环境友好的绿色动力源,被誉为21世纪上叶的全球经济原动力,中科院大连化学物理研究所研制、开发的5kW~10kW质子交换膜燃料电池组,其结构、部件和放大工艺已形成了具有自主和成套的知识产权,申请了25件国家发明专利,并拥有多项专有技术。该质子交换膜燃料电池组,具有体积小、功率大、运行稳定时间长等特点,单节电池连续稳定运行已达到1000小时以上,性能指标已达到国外同类产品水平,该电池组件无污染,无噪声,是国际上最理想的环保卫士之一。广阔应用于固定电站、电动车、军用特种电源、可移动电源等方面,尤其是电动车的最佳驱动电源。它已成功地用于载人的公共汽车和奔驰轿车上。

意义:所研制开发成功的薄金属双极板额定功率为5kW~10kW电池组属世界首创,电池组性能已达到国际先进水平,部分技术已达到国际领先水平。

燃料电池混合动力系统试验台

项目简介:本项目主要研究燃料电池汽车动力系统的研发方法,从而建成一个试验研究平台,该试验台能进行燃料电池混合动力系统及其零部件性能测试,能评价动力系统对整车运行环境和道路阻力的适应性。创新点包括用动态测功机为燃料电池混合动力系统提供整车道路阻力特性相似的负载,构建与整车基本相同的电磁环境,分层同步测试从零部件到动力系统以及整车的性能,测试参数准确齐全,实现了在强电和强电磁环境中安全使用大量高压氢气,研发出燃料电池模拟装置,节省了研发成本。

意义:研究推出了我国第一台燃料电池城市客车用燃料电池混合动力系统,在燃料电池混合动力系统测试方法、电磁兼容性、强电磁干扰环境中的动力系统数据采集和控制等前沿领域的创新和经验对学科发展起到了促进作用。

直接醇类燃料电池研究

项目简介:直接甲醇燃料电池(DMFC)是直接将燃料(甲醇)和氧化剂(氧气或空气)的化学能转化为电能的一种电化学反应装置。在国防通讯、家用电器、传感器件诸多领域具有广阔的应用前景,现已成为国际上燃料电池的研究热点之一。本项目研究与开发直接甲醇燃料电池(DMFC)所用的电催化剂、廉价的聚合物电解质膜等关键材料和多孔电极、膜电极集合体(MEA)、电池、电池组的制备集成等核心技术。

意义:在铂系电催化剂基础上深入研究材料的结构与性能关系,提高电催化剂的催化活性、减少电极中贵金属的含量,增强催化剂抗CO毒化能力,降低燃料甲醇从阳极向阴极的渗透率,改善电子、质子电导率,增强催化层与电解质膜的结合力,提高电池性能、稳定性和使用寿命。

直接醇类燃料电池微电源系统

项目简介:“直接醇类燃料电池微电源系统研究”通过中科院高技术研究与发展局组织的验收。专家组一致认为:该项目在电催化剂、阻醇电解质膜等关键材料制备、新型多层复合电极和有序化膜电极(MEA)等核心技术、笔记本电脑用直接醇类燃料电池(DAFC)微电源系统集成三方面取得了重要进展,电池性能达到国内领先、国际先进水平。

意义:申请了8项我国和5项国外发明专利,取得了具有创新性和自主知识产权的成果,达到并部分超过合同规定的技术指标。

大型生物质气化发电系统

项目简介:开发了适合于我国国情的生物质中小型气化发电系统,采用循环流化床气化炉和多级气体净化装置,配置多台200-400KW的单气体燃料内燃发电机组,用谷壳,木屑,稻草等多种生物质作原料,可以在不同的负荷下运行。气化发电系统燃气值在5.02~6.27MJ/m 之间,系统发电效率达16%~25%,发电参数正常稳定。由于系统简单,单位投资约3500~5000元/KW,运行成本约0.25元/KW.h,经济性好;采用多种废水处理方法,废水可以循环使用,不造成二次污染,能满足工厂企业用电要求或上网,取得显著的经济效益和社会效益。该生物质气化发电技术应用范围广,灵活性好,根据用户不同需要,发电规模可选择在200-5000KW之间。用于处理,碾米厂的谷壳,家具厂,人造板厂垢木屑,边角料,树皮,为工厂提供电力,也适用于处理林场及农场的枝桠材,农村秸杆,棉花杆,稻草,稻壳等,为缺电农村地区和企业供电。

意义:由于该项目属于环保技术,对消除污染,减少C02的排放有重要的意义,有条件销售国家政府的相关优惠政策,有很好的市场前景和巨大的推广潜力。

氢能材料及其应用研究

项目简介:在非晶合金的制备方面,研究了制备工艺参数对合金的形成、组织结构等方面的影响规律,首次观察到了机械研磨过程中MgZNi相的fcC转变,计算了二元及三元镁基非晶合金的形成范围;开发具有自主知识产权和优良性能价格比的系列合金,开发的AB2型贮氢合金其电化学容量达350mAh/g,AB5型合金其容量为310mAh/g;进行了表面微型包覆处理提高合金电极循环寿命、改善材料活化性能的研究工作。

意义:本项目研究的技术内容适用于民用二次电池、船用二次电池以及为燃料电池提供氢源的贮氢罐等方面的研究开发。

百瓦级质子交换膜燃料电池堆的研制

项目简介:采用阴极面贯通式结构双极板,以常压空气作为氧化剂,依靠风机为电池提供氧源,同时利用空气的流动排走了电池所产生的废热和阴极所生成的水。对阳极进行了自增湿处理,以自增湿膜电极取代外增湿系统,以减小除去增湿系统给电堆带来的不足。氢气的流道采用密闭系统,并通过控制系统控制电磁阀定时排放废气,氢气的利用率得到极大的提高。采用电流和电压传感器来检测电池堆运行时的电流、电压以及各单电池的电压,采用温度传感器检测电堆的温度,通过这些来监控并确保电堆的正常稳定运行。

意义:所研制开发的百瓦级氢空PEMFC除可用做电动自行车、电动轮椅车或电动滑板车的动力源之外,电池堆的输出功率适当放大即可用作电动摩托车、电动割草机等的动力电源和家庭小型发电站等分散能源系统,而电池堆的输出功率适当缩小则可作为手提电脑、摄放相机、电动工具等的动力电源。

便携式质子交换膜燃料电池

项目简介:质子交换膜燃料电池(PEMFC)采用固体聚合物(质子交换膜)为电解质,通过电化学反应把储存在氢气和氧气(空气)内的化学能直接转化为电能,并产生水和热。具有发电效率高、能量密度和功率密度大,噪音低,不产生环境污染物等优点。项目研制的便携式质子交换膜燃料电池可以广泛应用于电动自行车,残疾人电动助力车,电动摩托车,备用电源,移动通讯电源,以及军队的单兵电源,通讯报务电源和车载电源等。

意义:代替目前蓄电池和汽油发电机,提高工作时间,增大隐蔽性等。

发酵沼气燃料电池废水深度处理研究

项目简介:该研究采用臭氧氧化法和生物活性炭法处理发酵沼气燃料电池废水。臭氧对脱色、杀菌、去除难降解有机物、氨氮都有显著效果;生物活性炭法对难降解有机物和氨氮有良好的去除作用,可获得高质量的出水。我们通过对臭氧氧化法和生物活性炭法处理性能、投资成本及运行费用的实验论证和分析类比,确定了一种适合发酵沼气燃料电池废水的最佳处理方法。研究成果可以彻底实现猪场废物的资源化、无害化和减量化。

意义:该成果不仅在畜牧行业将得以成功的应用,且能推广到食品、纺织等行业的高浓度有机废水的处理,具有广泛的应用价值。

百瓦级质子交换膜燃料电池堆的研制

项目简介:采用阴极面贯通式结构双极板,以常压空气作为氧化剂,依靠风机为电池提供氧源,同时利用空气的流动排走了电池所产生的废热和阴极所生成的水。对阳极进行了自增湿处理,以自增湿膜电极取代外增湿系统,以减小除去增湿系统给电堆带来的不足。氢气的流道采用密闭系统,并通过控制系统控制电磁阀定时排放废气,氢气的利用率得到极大的提高。采用电流和电压传感器来检测电池堆运行时的电流、电压以及各单电池的电压,采用温度传感器检测电堆的温度,通过这些来监控并确保电堆的正常稳定运行。

意义:所研制开发的百瓦级氢空PEMFC除可用做电动自行车、电动轮椅车或电动滑板车的动力源之外,电池堆的输出功率适当放大即可用作电动摩托车、电动割草机等的动力电源和家庭小型发电站等分散能源系统,而电池堆的输出功率适当缩小则可作为手提电脑、摄放相机、电动工具等的动力电源。

固体氧化物燃料电池关键材料

项目简介:固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种高效洁净的发电技术,它的应用属于能源科技领域。SOFC以材料科学技术为基础,其关键技术属于材料科学技术领域。其中,氧化锆固体电解质材料、Fe-Cr合金连接体材料和玻璃陶瓷封接材料及其相对应的材料制备技术是核心。

意义:以这些材料为基础制备的SOFC具有高功率和高能源转换效率(热电联供效率为60-80%),环境友好(极少排放温室气体)等特性。

直接甲烷中温固体氧化物燃料电池阳极材料和电池组的研制

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关键词:可再生能源建筑;可再生能源;太阳能;绿色建筑

一般说来,可再生能源包括:太阳能、风能、生物质能、地热能、水能、海洋能及潮汐能等能源。近年来,高度重视可再生能源应用工作,并将此作为调整建筑应用能结构和经济社会绿色转型的重要抓手,全力推进,走出了一条从无到有,从单体建筑到规模化、多元化应用的跨越式发展道路,初步形成了污水源、浅层水原、土壤源及太阳能光电、光热与建筑一体化的可再生能源综合利用格局,将多种可再生能源有机地结合起来,彼此取长补短,为绿色建筑的实现和进一步发展提供一个新的思路。

1可再生能源建筑应用技术发展的现状

1.1太阳能建筑应用技术

从目前来看,太阳能在建筑领域的应用主要有光热利用,光电利用两种形式,具体包括太阳能热水制备技术,太阳能供暖/供冷技术,太阳能绿色照明技术、与建筑一体化相关的太阳能发电技术,太阳能与其他能源组合供能技术等等。光-电技术所解决的是化石能源发电势必面临的世界动力源缺失问题。而光-热技术解决的是节能建筑中的能源消耗问题。这两个技术领域,所针对的两大问题是能源总体问题的不同层面,对传统能源的替代是根本性的战略选择,而节约不可再生能源应是人类重要的责任。发展太阳能发电技术包含两个层面的内容,一是太阳能发电能力的提升,包括太阳能电池的材料革新技术;其二是由实验室转化为现实应用的场域转换推进技术,如何以技术创新为突破口,开发高效,低成本的新型太阳能电池,将是开发光一电技术的基础与核心。而太阳能发电网络的基础框架整合技术,即区域性或全局性的太阳能发电网络建设技术,涉及到社会现实层面运用的深度和广度,必须引起广泛重视。

1.2热泵建筑应用技术

(1)由商住区域向生产生活过程推进,将来的地源热泵系统不仅用于一般住宅,办公用户的供热和制冷,更趋向于将供热的废弃能量(冷能)和制冷的废弃能量(热能)综合利用。

(2)采热与传热技术一体化趋势。随着新材料和新工艺的开发,将来的地源热泵系统可能将热泵的转换系统与地上散热系统一体化,使采热和传热的效率更高。

(3)基础设施化的趋势。在未来,充分利用建筑物的空间和周边的自然环境和自然能源,因地制宜地设计,制造和配套安装相应的地源热泵系统,使地源热泵系统成为基础设施之一,也将成为一种趋势。

1.3生物质能建筑应用技术

虽然目前生物质能领域在研发和应用方面相对于热泵、太阳能领域较为薄弱,但具有很大发展空间和潜力。生物质能是以有机废弃物和利用边际土地种植的能源植物为主要原料生产出的一种新兴能源,而且是一种唯一可再生的碳源。按照其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。生物质能分布广泛,在我国主要包括农业废弃物,薪柴、人畜粪便,城市生活有机废水及生活垃圾和农产品加工业排放的高浓度有机废水。使用生物质能的显著优点是污染小,可利用气化和液化技术将生物质转化成高品位的燃料气和燃料液。目前世界很多国家都非常重视生物质能的开发,相继制定系列重大计划,实施重大工程项目,而我国对这一能源的利用也极为重视,已连续在四个五年计划中将生物质能利用技术的研究与应用列为重点科技攻关项目,开展了生物质能利用技术的研究与开发,如户用沼气池,节柴炕灶,大中型沼气工程,生物质压块成型,气化与气化发电、生物质液体燃料等,取得了多项优秀成果。

2可再生能源建筑的未来发展方向

2.1太阳能建筑应用。太阳能建筑应用今后的发展方向主要是:开发太阳能集热器与建筑结合的构配件。开发生产和太阳能集热器配套,使集热器可与建筑围护结构一体化结合安装的系列构配件;这些构配件既可以用于集热器之间的安装连接,构成不同尺寸,组合的集热器模块,也可用于集热器和建筑围护结构之间的结合安装;构配件根据企业产品的材质、形状,尺寸、重量等自身特点设计,与集热器本体一起组合成为一套完整的可与建筑结合的产品体系,从而保证了结合安装的质量,给工程设计人员带来便利。

2.2促进平板型太阳能集热器的技术进步。开发生产高性能平板型太阳能集热器;包括开发具有自主知识产权的选择性涂料,可在金属表面喷涂,并有较长时间的工作寿命,性能不退化;以及金属表面选择性涂层的制作,喷涂工艺。开发高透射率,高强度的盖板材料,盖板的密封技术,以及盖板,吸热板间层空间的真空技术和工艺。

2.3推进太阳能供热采暖工程的规模化应用。增加与建筑结合太阳能热水、供热,采暖的市场份额,推广试点工程经验,提高与建筑结合和系统的整体设计技术水平;使建筑设计院,建筑设备安装企业成为设计,施工安装主体。加强对相关国家标准、设计手册、标准图集的宣贯,培训力度;编制太阳能供热采暖设备,系统的工程概预算定额,列入地方的工程概预算定额本。

2.4在适宜地区进行太阳能,地热能综合利用的试点示范。季节蓄热太阳能供热,采暖系统与地埋管地源热泵系统的综合利用,在寒冷地区季节供暖负荷大于夏季制冷空调负荷的地区,以及冬季供暖负荷大与夏季制冷空调负荷的建筑物比较适用;与单纯土壤季节蓄热太阳能供热,采暖系统相比,太阳能。土埋管地源热泵综合利用系统可降低投资,提高系统的性价比,选择适宜项目,积极试点。

3 可再生能源应用中需要注意的问题

3.1在太阳能强化自然通风,开发新型的蓄能材料和提高蓄能效率,更加充分地利用太阳能,提高自然通风的驱动力是关键;在强化自然通风设计中,要注意与建筑的配合,和谐为美,打造生态建筑的典范。

3.2在太阳能与地热复合利用,由于太阳能集热器的传热性能和集热效率对整个系统的性能及经济性影响很大,因此有必要进一步研究各种新型高效的集热器,以适应不同地区不同的太阳能资源的分布。同时,要深化埋地换热器与土壤间的热湿传递以及土壤本身的蓄能机理研究,以优化设计换热器。

3.3在自然风与蒸发冷却技术结合的复合空调系统研究中,首先需要进一步通过模拟或实验证实该系统的节能性和舒适性,进而确定该复合系统的区域适用性,该系统在哪些地区使用具有较广阔的前景,然后需探讨各个子系统在供冷期的优化运行模式,从而制定出较为可行的控制方案,开发出成套的设备产品。

3.4要积极寻求新的可再生能源的复合应用方式(包括潮汐能、生物能等)及其可行性,探索其产业化的道路。

4 结束语

今天,人们越来越强调建筑的“绿色”性,可再生能源的利用符合了建筑系统的“绿色”要求。但由于可再生能源地理上的分配不均及不稳定的特点,单一的能源还不能完全、可靠的应用,可再生能源的复合利用方式,希望为绿色建筑的进一步发展提供一些新的思路。

参考文献:

[1]廖小侨.世界绿色建筑[M].中国建筑工业出版社,2008.

[2]李家克.建筑节能的必由之路――绿色建筑[J].中国建设教育,2006(7).

[3]王鹏,谭刚.生态建筑中的自然通风[J].世界建筑,2000(4).

[4]张轶.中外建筑节能情况对比[J].节能与环保,2005(4).