生物能源技术

生物质新能源
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通过生物资源生产的燃料乙醇和生物柴油
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由来
受世界石油资源、价格、环保和全球气候变化的影响，20世纪70年代以来，许多国家日益重视生物燃料的发展，并取得了显著的成效。中国的生物燃料发展也取得了很大的成绩，特别是以粮食为原料的燃料乙醇生产，已初步形成规模。
美国科学家最新的研究成果显示，作为应用最广泛的两种生物燃料，生物柴油和乙醇燃料尽管比化石燃料更加优越，但不可能满足社会的能源需求。研究人员发现，即使美国种植的所有玉米和大豆都用于生产生物能源，也只能分别满足全社会汽油需求的12%和柴油需求的6%。而玉米和大豆首先要满足粮食、饲料和其他经济需求，不可能都用来生产生物燃料。生物质新能源大有可为。
危害
中国疾控中心和环保组织绿色和平近日联合发布报告说，由于燃煤而导致的大气污染已经成为影响中国公众健康的最主要危险因素之一，每年都给中国造成千亿的健康经济损失和疾病负担。这份名为《煤炭的真实成本——大气污染与公众健康》的报告指出，燃煤大气污染物排放已占到我国最主要能源大气污染物排放的70%以上；其导致的大气污染将引起人体抵抗力下降和人群发病率提高，且这种长期和慢性的影响容易被公众忽视。
同时，燃煤大气污染物的扩散范围可达数千公里之外，相当于北京到上海甚至到广州的距离，这意味着远离污染源的人群并不能完全避免环境污染的影响。
燃煤大气污染威胁公众健康
绿色和平气候与能源项目经理杨爱伦对本报表示：“在中国几种最主要能源大气污染物排放总量中，燃煤大气污染物排放已经占到了七成以上，已经成为影响公众健康的重要因素。”
研究报告数据显示，燃煤导致的大气污染物排放占到中国烟尘排放的70%、二氧化硫排放的85%、氮氧化物排放的67%和二氧化碳排放的80%。
燃煤过程中可产生多种大气污染物，主要包括总悬浮颗粒物、硫氧化物、氮氧化物、多环芳烃类物质、重金属元素（如汞、镉、铅）以及氟和砷等。
同时，这些污染物会随空气流动发生迁移和扩散。研究报告显示，可吸入颗粒物可扩散至数十公里，细颗粒物可至数百甚至数千公里；铅和镉可随燃煤排放烟尘的烟囱高度不同，扩散范围从半径500米到3000米，金属汞可以颗粒态的汞，传输至100至1000公里并沉降到大地或水体中。
“由于燃煤大气污染物对人体健康的危害是长期、慢性的，因此很容易被公众忽视，对儿童、慢性病患者和老年人等敏感人群的影响也更为显著。”中国疾病预防控制中心环境与健康相关产品安全所尚琪研究员对本报说。
而当接触污染物的浓度持续达到一定剂量时，会引起特异性的靶器官损伤，诱发呼吸系统疾病、心脑血管系统疾病、肿瘤、新生儿出生缺陷、地方病等。2008年，我国与大气污染有关的死亡人数达到50万，其中婴儿死亡所占比例高达十分之一。
在煤炭大省山西，2006年新生儿出生缺陷率高达每万人189.96例，其中神经管畸形发生率为每万人102.27例，分别是全国的2倍和4倍。
每年健康经济损失超千亿
尚琪说：“每年，与燃煤大气污染密切相关的疾病都给中国造成了巨大的健康经济损失和疾病负担。”
联合研究报告说，2003年，我国由于空气污染引发的过早死亡以及疾病的经济损失为1573亿元，占到当年GDP的1.16%。
到了2007年，根据美国能源基金会等机构的研究报告，我国煤炭造成的环境、社会和经济等外部损失达到人民币17450亿元，相当于当年国内生产总值的7.1%。
近年来许多关于城市大气污染导致健康经济损失的研究结果显示，大气污染导致的各省市健康经济损失相当 严重。
以北京为例，北京2000～2004年可吸入颗粒物（PM10）的年平均浓度为141～166μg/m3（国家环境空气质量的二级标准的PM10年均浓度限值为100μg/m3），5年期间健康经济损失每年在167000万至365500万美元，占北京年国民生产总值的6.55%。
“中国必须尽快出台计划，大力减少煤炭的使用，否则仅仅因为火力发电导致的健康隐患就将成为中国经济和社会发展的一笔沉重的负担。”杨爱伦说，“这还不包括燃煤释放二氧化碳导致的气候灾难带来的人员伤亡和经济损失。”
2000年修订通过的《大气污染防治法》正在进一步修订，并进入全国人大议程。我国大气污染防治工作已从浓度控制转向总量控制，从单一的二氧化硫控制过渡到同时包括氮氧化物、颗粒物、挥发性有机物等多种污染物的综合控制。
河南省郑州市人民政府办公厅于2007年6月发布文件，由于燃煤用锅炉燃烧时大量排放二氧化硫等有害气体特此要求对市区10蒸吨一下的燃煤锅炉进行改造。如今新兴生物质锅炉取代燃煤用锅炉已成定局。
关于推进燃煤锅炉洁净燃料改造的通知、各县（市）区人民政府，市人民政府有关部门，各有关单位：
为确保我市污染物减排任务的完成，针对我市天然气供应不足，集中供热能力不能满足部分地段要求等实际，经市人民政府研究决定，对市区10蒸吨以下燃煤锅炉推广洁净燃料改造。城乡小康发展河南中心下属单位河南城乡小康新能源开发有限公司积极响应政府号召开发了一系列生物质燃料锅炉以及生物质压块设备大大降低了锅炉燃烧时有害气体的排放量，为河南生物质新能源的发展奠定了坚实的基础。
原理
生物质燃料是将农作物秸杆、木屑、锯末、花生壳、玉米芯、稻壳、树枝、树叶、干草通过压缩成型直接利用的燃料。无任何添加剂和粘结剂。是一种可再生的清洁能源。根据中华人民共和国《可再生能源法》的要求，国家发改委于2006年8月组织编制了《可再生能源中长期发展规划》，提出了2010年至2020年可再生能源的发展目标和任务，其中，生物质固体成型燃料分别达到100万吨和5000万吨，并确立了生物质固体成型燃料作为现代清洁能源的地位。我国城市拥有大量的小型手烧燃煤锅炉，其中大都分布在城市内及城市周边，由于烧的都是含硫量高的劣质煤，因小型锅炉无脱硫装置，加上司炉水平低等因素，冒黑烟、硫污染等直接影响了城市及周边的空气质量，为此，取消城市小型煤锅炉及煤改气、电的呼声很高，且许多城市已采取了行动，但由于气源紧张、电价昂贵，而城市热力又达不到的城市或地方，收效甚微。用清洁的生物质燃料替代煤，在城市小型锅炉内使用就成为首选。但大多数小型锅炉的结构均不适合使用生物质燃料（仍有冒黑烟、粉尘污染等现象），而生物质专用燃料燃烧装置彻底地解决了生物质燃料在锅炉中的燃烧问题。它根据生物质燃料挥发分大的特点，综合应用了反烧法、煤制气法、悬浮燃烧等多种洁净燃烧技术，使生物质燃料燃烧完全，解决了冒黑烟的本质问题。锅炉煤的洁净燃烧理论认为，煤的洁净燃烧必须满足三个条件：
1、要求较高的温度（不低于380℃）。
2、可燃烧气体在高温区停留的时间要长。
3、充足的氧气。
反烧法、煤制气法、悬浮燃烧技术为当代公认的洁净燃烧技术。生物质燃料专用锅炉的结构实现了上述洁净燃烧的条件及技术，由炉体及燃料装置（炉胆、外筒、加料口）、上炉排、可拆快组合卫燃带，可拆快换悬挂炉排、下炉排、炉内除尘装置、出灰装置及二次风口，三次配风口和烟气出口等组成。
工作原理：生物质燃料从加料口或上部均匀地铺在上炉排上，点火后，开启引风机，燃料中的挥发分析出，火焰向下燃烧，在卫燃带、悬挂炉排所构成的区域迅速形成高温区，为连续稳定着火创造了条件，小于上炉排间隙且挥发分已燃尽的炙热燃料和未燃尽的微粒，在引风机及重力的作用下，一边燃烧一边向下掉落，落在温度很高的悬挂炉稍作停留后继续下落，最后落到下炉排上，未完全燃烧的燃料颗粒继续燃烧，燃尽的灰粒从下炉排落入出灰装置的灰斗，当积灰到一定高度时，打开出灰闸板一并排出。在燃料下落的过程中，二次配风口补充一定氧气，供悬浮燃烧，三次配风口提供的氧气的为下炉排上的燃烧助燃，完全燃烧后的烟气通过烟气出口通往对流受热面。大颗料烟尘通过隔板向上时由于惯性甩入灰斗，稍小的灰尘通过除尘挡板网阻挡又大部分落入灰斗，仅部分极其细小的微粒进入对流受热面，极大地减少了对流受热面的积灰，提高了传热效果。使用成型生物燃料时，可拆掉细颗料燃料附加炉排、卫燃带、悬挂炉排及炉内除尘网。
优点：
①、可迅速形成高温区，稳定地维持反烧、煤气化燃烧及悬浮燃烧状态，烟气在高温炉膛内停留时间长，经多次配风，上边进料，下边出火，下吸式燃烧，燃烧充分，燃料利用率高，不冒黑烟。
②、采用炉内除尘装置，与之配套的锅炉烟尘排放原始浓度低，可不用烟囱。
③、燃料燃烧连续，工况稳定，不受添加燃料或捅火的影响，可保证出力。
④、水冷炉排管采用防结渣装置，燃烧稳定，清理方便。
⑤、操作简单、方便无需繁杂的操作程序。
⑥、燃料适应性广。
⑦、本燃烧装置，可广泛用于旧的燃煤锅炉的改造及与新制造的生物质锅炉的配套生产，具有极好的市场市景。
列表
用燃煤锅炉
用生物质燃料锅炉
按2蒸吨锅炉计算
按2蒸吨锅炉计算
一天24小时用煤7000公斤
一天24小时用生物质燃料7448公斤
煤市场价5500大卡760吨
生物质燃料市场价4200大卡560吨
煤的实际热值用量60—70%
生物质实际热值用量80—90%
5500大卡×65%=3575大卡
4200大卡×80%=3360大卡
一天7000公斤×5500大卡×65%=25025000大卡
一天7448公斤×4200大卡×80%=25025280大卡
一天7000公斤×30天×10个/月=2100000公斤
一天7448公斤×30天×10个/月=2234400公斤
2100000公斤×0.76元=1596000元
2234400公斤×0.56=1251264元
用煤锅炉用水和电、碱每天除二氧化硫大约100元。用生物质锅炉比用煤锅炉每年可节约40万元左右。
（本价格不含税。）