【技術(shù)】生物質(zhì)燃料的特性分析及前景展望
2018-12-21
摘要：生物質(zhì)燃料是由農(nóng)林作物的廢棄殘渣(如秸稈、玉米芯、花生殼等)經(jīng)過一系列破碎、去水、混合、壓制成型工藝生產(chǎn)而成的顆粒狀可燃物質(zhì)。通過對典型生物質(zhì)燃料的組分分析，闡述其作為清潔能源具有較高的利用價值；通過對其燃燒特性和使用成本進(jìn)行分析，反映出生物質(zhì)燃料順應(yīng)政策形勢，在今后的社會生產(chǎn)生活中將起到愈加重要的作用，對改善我國能源短缺、過分依賴煤炭、石油等礦物燃料的緊張局面有重要意義。
引言
近些年來，我國冬季北方持續(xù)出現(xiàn)的霧霾天氣嚴(yán)重影響了正常的社會生產(chǎn)生活，我國的大氣污染情況已經(jīng)十分嚴(yán)峻。
對此，國家一方面出臺了節(jié)能減排、煤炭清潔高效利用等政策，要求企業(yè)清潔生產(chǎn)，減少大氣污染物的排放；另一方面重拳出擊，大力整治超排偷排企業(yè)的違法行為。
在此背景下，越來越多的用能單位開始重視和使用清潔能源。同時，在清潔能源領(lǐng)域，生物質(zhì)燃料隨著產(chǎn)能的增加、配套設(shè)施的完善、順應(yīng)了環(huán)保形勢，逐漸為用能企業(yè)所青睞。
生物質(zhì)燃料是區(qū)別于石油、煤炭等礦物燃料，由農(nóng)林作物的廢棄殘渣，如鋸末、秸稈、玉米芯、花生殼、谷糠等，經(jīng)過一系列破碎、去水、混合、壓制成型工藝生產(chǎn)而得的顆粒狀可燃物質(zhì)。
1生物質(zhì)原料回收再利用的意義
秸稈是生物質(zhì)燃料基礎(chǔ)材料之一，我國農(nóng)作物秸稈年產(chǎn)量約為7億t。在國家嚴(yán)令禁止焚燒秸稈之前，農(nóng)村處理廢棄秸稈基本以露天焚燒為主，尤其在焚燒秸稈密集的季節(jié)，會造成嚴(yán)重的煙氣污染，對人類健康、交通運輸產(chǎn)生嚴(yán)重影響。
近些年來，由于生物質(zhì)燃料的逐漸推廣，作為原材料之一的秸稈已經(jīng)具有了更高的經(jīng)濟(jì)價值。種植者選擇出售而不是焚燒秸稈，既增加了種植者的經(jīng)濟(jì)收入，同時也解決了焚燒帶來的大氣污染問題。通過回收、加工和利用生物質(zhì)，使其蘊含的生物能得到充分利用，從而實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。
2典型生物質(zhì)燃料的物化性質(zhì)分析
對3種常見的加工成型的生物質(zhì)燃料(玉米秸稈、麥稈和稻草)進(jìn)行工業(yè)分析、發(fā)熱量分析以及元素分析結(jié)果見表1。
由表1可見，常用的生物質(zhì)燃料主要組分有碳、氫、氧、氮、硫等元素。其中，含碳量約為38％～45％，而固定碳的含量較低，約為11％～22％，易于燃燒；含氫量為3％～8％，揮發(fā)分較高，約為75％；含硫量為0～12％，而絕大部分生物質(zhì)一般＜7％，個別種類的生物質(zhì)，如松木屑、玉米芯，其完全燃燒后生成的二氧化硫已經(jīng)低于檢出限，幾乎為0。
與煤碳相比，生物質(zhì)燃料高揮發(fā)分低燃點的特性使其更容易點燃，而且在通氣效率高的設(shè)備中更容易完全燃燒。壓縮加工之后，生物質(zhì)燃料的密度得到提高，能量密度相應(yīng)增大，充分燃燒所獲得的熱量更多。
3生物質(zhì)燃料的市場優(yōu)勢分析
近幾年，隨著煤炭價格持續(xù)走低，生物質(zhì)原料收購成本逐漸提高，使得生物質(zhì)燃料的價格高于煤炭的價格，造成不少企業(yè)望而卻步。用能企業(yè)只有加強(qiáng)生物質(zhì)燃料利用中的經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性，才能充分發(fā)揮生物質(zhì)燃料的優(yōu)勢。
3.1|生物質(zhì)燃料的經(jīng)濟(jì)效益分析
3.1.1空間占比少
生物質(zhì)燃料的制作流程包含壓縮成型過程，成品燃料為密度高、重量輕的顆粒狀物質(zhì)，便于包裝、運輸、搬運和存儲，可以減少企業(yè)的中轉(zhuǎn)和存儲成本。
3.1.2提高生產(chǎn)效率
由于生物質(zhì)燃料重量較輕，所以在投料過程中工人勞動強(qiáng)度大大降低，減少了用能單位人工成本。
3.1.3燃燒速度快
生物質(zhì)燃料易點燃，燃燒速度快，在設(shè)計完善的燃燒爐中能夠有效提高燃燒速率，熱量釋放完畢所用的時間要少于煤炭所需的時間。
3.1.4配套設(shè)施費用低
因為絕大多數(shù)生物質(zhì)中的硫元素含量都很低，燃燒產(chǎn)生的SO2極少，因此不必單獨設(shè)置脫硫裝置，只需安裝符合國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的煙氣除塵裝置，從而減少了用能企業(yè)設(shè)備資金的投入。
3.1.5灰燼回收價值高
生物質(zhì)燃料燃燒后的灰渣可以作為肥料和化工原材料，進(jìn)行回收加工再利用，進(jìn)一步降低企業(yè)成本。其燃燒后的灰渣中含有鉀、鈣、鈉、鎂等元素，是優(yōu)質(zhì)的農(nóng)作物肥料。
煤炭燃燒后的煤渣沒有太大的利用價值，且處理煤渣仍需一定的費用。
由此可見，生物質(zhì)燃料具有一定的附加價值。
3.2|利用生物質(zhì)燃料的環(huán)保效益分析
3.2.1使用生物質(zhì)燃料減少二氧化碳的排放增量
生物質(zhì)燃料燃燒生成的CO2，是來自于植物體內(nèi)自身的碳元素，而這些碳元素主要來自于植物光合作用中的固碳過程，即生物質(zhì)燃燒產(chǎn)生的CO2來自于大氣之中的CO2，是一種等量循環(huán)。這與長期埋藏在地下的化石燃料不同，化石燃料中的固態(tài)碳經(jīng)過燃燒后進(jìn)人大氣，直接增加大氣中的CO2總量。
3.2.2使用生物質(zhì)燃料降低酸性氣體的排放量
生物質(zhì)燃料具有低硫的特點，其燃燒時二氧化硫等酸I生氣體的排放量遠(yuǎn)低于化石燃料，因此不會對空氣質(zhì)量產(chǎn)生明顯影響。
而煤(尤其是高硫煤)燃燒產(chǎn)生的SO2沒有經(jīng)過脫硫處理就直接排放到大氣之中，是形成酸雨的主要原因之一。
生物質(zhì)燃料燃燒的主要污染物為煙塵，用能企業(yè)通過使用高效的生物質(zhì)燃燒爐，并在排煙部位加裝除塵裝置，完全可以達(dá)到大氣排放標(biāo)準(zhǔn)。
3.2.3使用生物質(zhì)燃料符合環(huán)保政策減少整改成本
新修訂的環(huán)境保護(hù)法要求：新、改、擴(kuò)建項目的環(huán)評審批嚴(yán)格執(zhí)行國家污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，并對偷排、超排的生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行從嚴(yán)處罰。這使得很多使用化石能源的用能企業(yè)增加更多的成本來對現(xiàn)有設(shè)施進(jìn)行升級改造，以達(dá)到環(huán)保要求的排放標(biāo)準(zhǔn)。同時，國家一直大力提倡用能單位使用清潔能源，很多地區(qū)對利用清潔能源的企業(yè)給予經(jīng)濟(jì)和政策上的扶持，促使越來越多的用能單位將生物質(zhì)燃料作為生產(chǎn)原料。
4結(jié)語
隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展對清潔能源需求的不斷增加，生物質(zhì)燃料在能源領(lǐng)域的比重將會越來越高。充分合理地利用生物質(zhì)燃料，是我國能源產(chǎn)業(yè)遵循科學(xué)發(fā)展的重要表現(xiàn)，能夠改善我國能源短缺、過分依賴煤炭、石油等礦物燃料的緊張局面，是我國清潔能源領(lǐng)域不可缺少的組成部分。
