0、前言
我國是一個農業大國,生物質能資源十分豐富,僅農作物秸桿每年就有6億噸,其中一半可作為能源利用。據調查統計,全國生物質能的可再生能量按熱當量計算為2.0億噸標準煤,相當于農村耗能量的70%。生物質能是以生物質為載體的能量,生物質通過光合作用貯存化學能,因此,利用生物質能的排碳量不會超出其生長期間所吸收的碳量,實現C02的零排放。從全球持續發展的戰略上看,發揮生物質能的能源潛力和環境潛力是極其重要的,富通新能源生產銷售
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我國又是以煤炭為主要能源的國家,每年直接用于燃燒的煤達9億噸以上。煤炭中平均灰分為27%左右,約l3%的煤炭含硫量大于2010。煤炭的直接燃燒造成大量煙塵、S02等污染物排放到環境中,形成以煤煙型為特征的大氣污染。據1990年統計資料,我國的燃煤排放的C02占62%以上。預測2020年的C02。排放量將增至1990年的3倍,S排放量也將以相近的速度增加。嚴重的環境污染制約了我國經濟的發展。
1、生物質型煤
生物質能的利用方式主要為:以生物質代替礦物燃料,如生產薪柴林直接燃燒,利用林業殘余物與煤混燒,液化或氣化為高品位燃料供發電和動力使用;通過造林將碳吸收存儲在木材或木制品之中;開發光生物學和光生化學技術,強化微藻和CO2固定酶吸收C02的能力。后一方面的技術目前僅停留在實驗室研究階段。前兩類技術則被認作最有效的減碳手段,尤以生物質代替礦物燃料效益為好。
生物質型煤( Bio - Coal)是指破碎成一定粒度和干燥到一定程度的煤與生物質,按一定比例摻混,加入少量固硫劑,在高壓力下壓制而成的型煤。生物質型煤是在80年代末發展起來的新技術。日本曾在面臨石油危機的形勢下開發了生物質型煤技術,將粉碎后的農作物秸稈碎屑混入煤中壓制成型,其生物質含量占粉煤重量的25 010。具有良好的燃燒性能,燃燒效率高達99%,加入Ca(OH)2脫硫率可達80%。
如按現狀煤耗基數預測,2020年生物質型煤利用生物質的潛力可達2億噸/年。若按1990年統計資料計,中小型工業層燃爐和民用燃煤所排的C02幾乎占總量的一半,計人生物質的代煤效益和型煤節煤效益,生物質型煤減排碳的潛力可達當年C02.總排量的10%。據有關專家測算,從90年代初至2020年,若年造林400 - 500萬公頃,至2020年該造林方案的總固碳量也只占當年總排量的10°。對比可見,生物質型煤在我國可觀的環境潛力不言而喻的,
2、生物質型煤減排C02、S02和經濟性的分析
按熱工等笑原則下估算礦物燃料燃燒排人大氣的削減量。考慮生物質代煤和型煤節煤所產生的兩部分削減量,可以確定生物質型煤減排C02量。國內工業型煤初步應用的實踐已表明,型煤燃燒的節煤率可達10%~12%。加人生物質后由于燃燒性能的改善,節煤效果會更好。若按20%的生物質加入量和10%的節煤率作估算,原煤和生物質的熱值分別取17693和10470kVkg,則可削減CO2為(10470x20%+17693x 10%)/17693= 21.8%。
由于生物質著火溫度低于煤著火溫度,使得生物質先行燒盡。其燃燒造孔作用既有利于型煤燒透,又有利于固硫反應中先生成的CaS03及時氧化成更耐高溫分解的Cas04,從而提高工業燃燒的固硫率。若按1200℃左右溫度下型煤現有固硫率50%計,加上代煤和節煤減排的SO2,總削減率可達70%。這一減硫效益足以吸引生物質型煤在我國的開發和推廣作用。
利用生物質短纖維的粘連作用,可以顯著提高生物質型煤的強度,從而省去粘結劑的使用,提高型煤加工的經濟性。日本開發的生物質型煤無粘結劑成型工藝還省去了料煤的調和及型煤的烘干等環節,將此工藝技術裝備國產化,則可進一步提高生物質型煤加工的經濟性。由于生物質特性所產生的上述效益正好能彌補現有型煤的不足。
我國型煤利用存在的主要問題是著火滯后,影響鍋爐出力;脫硫率低,難以兼顧燃燒和脫硫的要求,特別是對高硫低熱值煤,不能兼顧著火燃燒和脫硫的要求;生產上則需建設粘結劑生產廠,成型工藝亦相對復雜,不利于降低加工成本。加入生物質則可妥善解決上述問題,并能使不能用于工業燃燒而民用市場又日益減少的低揮發分煤種得到有效利用。
型煤技術在工業上早巳成熟。近十多年來國內的開發研究又賦予型煤燃燒固硫性能,加工經濟性亦得到進一步提高。生物質型煤的配比、成型工藝及燃燒脫硫參數研究都已有良好的基礎和豐富的經驗可供借鑒。唯因生物質的加入會使料煤蓬松,壓縮比增大,需要根據新的成型特性,研制生物質型煤成型機,以提高生物質的配比。
3、結論
我國生物質資源豐富,生物質型煤是高效利用生物質能最有效的方式之一。利用生物質的代煤作用及利用其特性全面提高型煤的技術經濟性能,對控制溫室氣體排放具有重要的作用。
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