生物質(zhì)能可利用量位居水能、風(fēng)能、太陽能的前列,是唯一能夠替代化石能的可再生能源。產(chǎn)業(yè)經(jīng)過近二十年的發(fā)展,依然表現(xiàn)得不溫不火,能源利用量約占可再生總量的1%左右。
清潔高效的發(fā)展生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè),需要全社會共同關(guān)注:首先是政府頂層設(shè)計(jì),營造生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)相適應(yīng)的發(fā)展環(huán)境;二是生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)需要技術(shù)創(chuàng)新,實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)突破。二者相互配合是生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)穩(wěn)步發(fā)展的先決條件與出路。
頂層設(shè)計(jì)
生物質(zhì)能與其它可再生能源不同,水電、風(fēng)電、光電可以一次性投資終身受益,不存在發(fā)電原料價(jià)格問題。生物質(zhì)能則不同,它涉及到農(nóng)民增收增效,涉及到環(huán)境保護(hù)霧霾治理,涉及溫室氣體排放全球氣候變暖。解決生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的難題,需要政府頂層設(shè)計(jì),營造生物質(zhì)能與化石能公平競爭的環(huán)境。
從生物質(zhì)能與標(biāo)煤相比較:
煤炭價(jià)格根據(jù)熱值不同產(chǎn)地不同,平均在450元/噸,折合成標(biāo)煤每噸不足600元。
市場上收購1噸生物質(zhì)原料按300元計(jì)算,扣除原料中的吸附水實(shí)際原料價(jià)格超過350元/噸。
生物質(zhì)經(jīng)過能源轉(zhuǎn)化才能更好的清潔利用,能源轉(zhuǎn)化成本按200元/噸,轉(zhuǎn)化率按90%計(jì)算,轉(zhuǎn)化2噸生物質(zhì)熱值相當(dāng)于1噸標(biāo)煤的熱值,成本約1100元。政府從生物質(zhì)原料上補(bǔ)貼250元/噸,才能與化石能處于同一起跑線。
中國改革開放40多年來,國民的薪資水平上漲了100倍左右,糧食價(jià)格上漲近10倍,城鄉(xiāng)居民用電價(jià)格上漲不足0.5倍。很多人可能沒有在意,我們每用1千瓦時燃煤發(fā)電,大約排放1m³的二氧化碳。
德國對溫室氣體排放的收費(fèi)將由此前每噸二氧化碳10歐元大幅上漲至25歐元,2025年以后,碳排放價(jià)格將由市場決定,上限為60歐元/噸。中國每年二氧化碳排放量有100多億噸,如果參考德國經(jīng)驗(yàn)排放1噸二氧化碳收費(fèi)20元人民幣(相當(dāng)于3歐元),用于補(bǔ)貼農(nóng)戶或原料收集者,生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展將會是另外一種景象。
生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展,需要政府權(quán)衡利弊,準(zhǔn)確把握頂層設(shè)計(jì)。
技術(shù)創(chuàng)新
生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要政府支持指導(dǎo),更需要產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新,重點(diǎn)應(yīng)該放在能效利用上。生物質(zhì)能源轉(zhuǎn)化率的高低,直接關(guān)系到生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和可持續(xù)發(fā)展。
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示生物質(zhì)在封閉條件下的中低溫?zé)峤猓茉崔D(zhuǎn)化率可達(dá)95.5%。其中一種中低溫?zé)峤怙@示,熱解產(chǎn)物比例大概是:固體產(chǎn)物:液體產(chǎn)物:氣體產(chǎn)物(30%:45%:25%)。根據(jù)數(shù)據(jù)計(jì)算1公斤生物質(zhì)原料在密閉條件下產(chǎn)生的固體燃料和氣體燃料的熱值合計(jì)約14350千焦,大概是0.5公斤標(biāo)煤的熱值。
本人從2004年開始關(guān)注生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè),受焦?fàn)t煉焦工藝的啟發(fā)于2014年搞了一個《生物質(zhì)能源轉(zhuǎn)化技術(shù)創(chuàng)新方案》,工藝創(chuàng)新的獨(dú)特之處:
1. 能源轉(zhuǎn)化率高 生物質(zhì)原料在相對密閉環(huán)境中干餾熱解,原料中的少部分空氣在原料干燥過程中隨水蒸氣排出熱解通道,其余生物質(zhì)在熱解通道內(nèi)完成中低溫?zé)峤猓瑵M足能源轉(zhuǎn)化率95.5%的基本要求;
2. 規(guī)模化能源轉(zhuǎn)化 生物質(zhì)能源轉(zhuǎn)化規(guī)模根據(jù)生物質(zhì)能原料產(chǎn)地的多少、運(yùn)輸距離等因素,可選擇40—100萬噸/年的產(chǎn)業(yè)規(guī)模,形成規(guī)模化生產(chǎn);
3. 創(chuàng)新工藝節(jié)能環(huán)保 首先生物質(zhì)原料不用深加工。熱解降耗措施采用中低溫?zé)峤猓豢桃鉅I造高溫環(huán)境,熱量來源:一是助燃?xì)怏w通過熱交換獲取熱量;二是利用生物質(zhì)熱解放熱自然升溫;三是燃燒室溫度滿足不了設(shè)計(jì)溫度時,利用少量的熱解氣體補(bǔ)充增溫。從三方面獲取熱量,可節(jié)省大量的燃料消耗,生產(chǎn)過程不存在有害氣體排放。
重大科技創(chuàng)新項(xiàng)目,需要組建相當(dāng)規(guī)模的研發(fā)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì),需要成立相應(yīng)規(guī)模的新型實(shí)體企業(yè),前提條件是要確認(rèn)創(chuàng)新項(xiàng)目的可行性。
政府部門對個人技術(shù)創(chuàng)新的困境缺少必要的了解和認(rèn)識,規(guī)定評審創(chuàng)新項(xiàng)目必須有研發(fā)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)和實(shí)體企業(yè)為依托,否則不得參與評審。
目前生物質(zhì)能企業(yè)都是在政府補(bǔ)貼的情況下生存,沒有政府補(bǔ)貼的科技創(chuàng)新項(xiàng)目難以與化石能競爭,對企業(yè)產(chǎn)生不了吸引力。
基于以上因素,《生物質(zhì)能源轉(zhuǎn)化技術(shù)創(chuàng)新方案》已經(jīng)6年多的時間,仍舊停留在文字上。
創(chuàng)新體制的進(jìn)一步完善,有利于科技創(chuàng)新項(xiàng)目盡快轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。
產(chǎn)業(yè)出路
生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)在清潔環(huán)保前提下,替代化石能高效利用是最好的出路。
據(jù)悉生物質(zhì)天然氣的能源轉(zhuǎn)化率可達(dá)到85%以上,它以餐廚垃圾、禽畜糞便、秸稈等碳水化合物為原料,不僅解決多種垃圾環(huán)境污染的問題,而且可實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)。政府從生物質(zhì)天然氣產(chǎn)業(yè)的各種優(yōu)勢考慮,制定了生物質(zhì)天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃。
生物質(zhì)天然氣產(chǎn)業(yè)有著各種利好,它不可能把所有的生物質(zhì)能全部轉(zhuǎn)化為天然氣。一方面不是所有生物質(zhì)都適合厭氧發(fā)酵,另一方面生物質(zhì)天然氣也要達(dá)到供需平衡,產(chǎn)能過剩社會難以吸收。
大量的農(nóng)作物秸稈、農(nóng)林剩余物、林木枝葉、有機(jī)物干垃圾等,同樣是亟待解決的現(xiàn)實(shí)問題。
《生物質(zhì)能源轉(zhuǎn)化技術(shù)創(chuàng)新方案》參照常規(guī)中低溫?zé)峤猱a(chǎn)物技術(shù),熱解產(chǎn)物以1公斤生物質(zhì)熱解為例:
固體產(chǎn)物控制在30%,固體產(chǎn)物的熱值約27000千焦/公斤,0.3公斤固體產(chǎn)物的熱值8100千焦。固體產(chǎn)物屬清潔能源儲存運(yùn)輸方便,相當(dāng)于2.25度電的熱值,可替代燃煤直接使用;
熱解氣體產(chǎn)物的產(chǎn)率25%,熱值約25000千焦/公斤,0.25公斤氣體產(chǎn)物的熱值約6250千焦。氣體產(chǎn)物二氧化碳約占10%,一氧化碳約占50%,甲烷、乙烯等含量約40%。氣體產(chǎn)物的熱值較高可直燃發(fā)電,也可根據(jù)市場需求將氣體產(chǎn)物中的一氧化碳加氫液化,滿足油氣資源的不足;
液體產(chǎn)物的主要成分是生物醋,另外含有少量的生物油等可燃物。生物醋、生物油應(yīng)用方面的研究比較多,也存在一定的增值空間。
生物質(zhì)天然氣產(chǎn)業(yè)與生物質(zhì)熱解產(chǎn)業(yè)相互配合,基本上可以轉(zhuǎn)化所有生物質(zhì)原料及有機(jī)物垃圾。能轉(zhuǎn)化產(chǎn)物均屬清潔能源,實(shí)現(xiàn)真正意義上的替代化石能,應(yīng)該是未來生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的出路。
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