生物质成型燃料供热产业发展现状与展望

生物质成型燃料供热产业发展现状与展望2015年第六届中国生物质发电发展论坛暨综合利用技术交流会目录一．有关背景二．国外生物质成型供热发展现状与趋势三．我国生物质成型供热发展现状与趋势四．机遇和挑战五．结论和建议一、有关背景化石燃料燃烧等人类活动导致CO2等温室气体的大量排放，从而引起全球变暖，引发了气候变化异常，对全球自然生态系统产生了明显影响。为了应对全球气候变化，我国政府提出，到2020年单位国内生产总值CO2排放比2005年下降40%～45%，作为约束性指标纳入国民经济和社会发展中长期规划。海平面上升荒漠化一、有关背景能源危机等问题受到越来越多的关注，可再生能源的开发与利用已变得十分重要。化石燃料为主体的运输燃料结构消耗了大量石油，既造成环境污染，又导致资源渐趋枯竭。5中国一次能源消费现状2011年中国能源消费总量34.8亿吨标准煤,比上年增长7.0%；2012年中国能源消费总量：36.2亿吨标煤，可再生能源3.3亿吨；2013年全年能源消费总量37.5亿吨标准煤。2000~2010年：国内生产总值年均增长10.5%，其中前五年9.8%，后五年11.2%；能源消费年均增长8.4%。其中前五年年均增长10.2%，后五年年均增长6.6%。近30年来经济的可持续高速度发展，能源的供需矛盾显得十分突出。6中国与世界人均一次能源消费比较7中国能源消费结构状况能源类别200520062007200820092010预测2010规划煤炭70.871.171.170.370.470.966.1石油19.819.318.818.317.916.520.5天然气2.62.93.33.73.94.35.3水电5.95.95.96.76.87.47核电0.80.70.80.80.80.90.9非水可再生0.10.10.10.20.20.30.2生态环境约束凸显，绿色发展迫在眉睫8我国能源结构以煤为主，开发利用方式粗放，资源环境压力加大。大量水资源被消耗或污染，煤矸石堆积大量占用和污染土地，酸雨影响面积达120万平方公里，主要污染物和温室气体排放总量居世界前列。国内生态环境难以继续承载粗放式发展，国际上应对气候变化的压力日益增大，迫切需要绿色转型发展。大气污染形势严峻我国部分地区连续爆发雾霾天气，以可吸入颗粒物（PM10）、细颗粒物（PM2.5）为特征污染物的区域性大气环境问题日益突出，损害人民群众身体健康，影响社会和谐稳定。生物质成型燃料•热值为16000kJ/kg左右，性能优于木材，相当于中质烟煤；•燃烧特性改善明显，具有黑烟少、火力旺、燃烧充分，不飞灰、干净卫生等优点，NOX、SO2极微量排放；•便于运输和贮存，可以作为商品。生物质成型燃料技术可提供高效、清洁可再生能源，是生物质能的主要发展方向之一。二、国外生物质成型燃料供热发展现状与趋势欧盟等国生物质能固体成型燃料技术及设备的研发已经趋于成熟，相关标准体系也比较完善，形成了从原料收集、预处理到生物质固体成型燃料生产、配送、应用整个产业链的成熟体系和模式。2010年，欧洲生物质固体成型燃料产量480万吨，消耗量为809万吨。欧盟是世界最大的木质颗粒消费市场，年消费量约1040万吨。美国木质颗粒燃料年产量约180万元，主要用于家庭采暖。世界木质颗粒流向国际标准化组织成立于1947年2月23日，制作全世界工商业国际标准的各国国家标准机构代表的国际标准建立机构，总部设于瑞士日内瓦，成员包括162个会员国。ISO/TC238SolidbiofuelsISO16559:2014Solidbiofuels--Terminology,definitionsanddescriptionsISO17225-1:2014Solidbiofuels--Fuelspecificationsandclasses--Part1:GeneralrequirementsISO17225-2:2014Solidbiofuels--Fuelspecificationsandclasses--Part2:GradedwoodpelletsISO17225-3:2014Solidbiofuels--Fuelspecificationsandclasses--Part3:GradedwoodbriquettesISO17225-4:2014Solidbiofuels--Fuelspecificationsandclasses--Part4:GradedwoodchipsISO17225-5:2014Solidbiofuels--Fuelspecificationsandclasses--Part5:GradedfirewoodISO17225-6:2014Solidbiofuels--Fuelspecificationsandclasses--Part6:Gradednon-woodypelletsISO17225-7:2014Solidbiofuels--Fuelspecificationsandclasses--Part7:Gradednon-woodybriquettes三、我国生物质成型燃料供热发展现状与趋势我国生物质固体成型技术的研究开发已有三十多年的历史。进入2000年以来，生物质固体成型技术得到明显的进展，成型设备的生产和应用已初步形成了一定的规模。生物质成型燃料。2013年，全国生物质成型燃料的总量为500万吨，其中用于生产机制炭的成型燃料约90～100万吨。生物质固体成型燃料成型设备根据秸秆固体成型燃料的成型原理不同，生物质固体成型燃料成型设备分为：螺旋挤压成型、活塞冲压成型和模辊挤压成型。国外模辊式成型机设备制造比较规范，自动化程度高，生产技术大部分已经成熟。我国生物质固体成型燃料技术也基本成熟。螺旋挤压成型设备利用螺旋推挤原理将生物质压制成成型燃料的生物质固体成型设备。适于压制木屑、稻壳、棉杆等木质生物质原料，其原料粒度一般要求为l~l0mm；全水分不得超过12%，否则挤压时容易产生“放炮”现象。为延长螺旋叶片工作寿命，在工作数小时后，需进行堆焊修理。加工制成生物质成型炭，用于烧烤、炊事、取暖以及以木炭为原料的化工行业。TYK-Ⅱ秸秆成型机活塞冲压成型设备利用活塞的往复运动实现固体成型的生物质固体成型设备。按驱动动力形式不同，活塞冲压式成型工艺可分为两类：机械驱动活塞式成型和液压驱动活塞式成型。原料粉碎粒度要求低，一般在1~100mm，压缩比14~18左右，生产大块或棒状燃料，适合农村和小型锅炉应用。间歇成型，占地面积大，噪音大，润滑污染较严重，产品质量不稳定。图HPB一Ⅲ型生物质成型机环模颗粒成型机采用环形压模和与其相配的圆柱形压辊为主要工作部件（压粒器）的颗粒成型机。充分借鉴了颗粒饲料的生产工艺，其自动化程度高，单机产量大，适于规模化生产。1.机体2.压辊3.工作室4.喂料装置5.环模图5-13HM485型生物质固体燃料颗粒成型机结构简图图5-14HM485型生物质固体燃料颗粒成型机平模颗粒成型机采用水平圆盘压模与其相配的压辊为主要工作部件的颗粒成型机。对原料水分适应性强，全水分一般在15%~25%之间，结构简单，成本较低，适于农村小规模使用，但产量普遍偏低，一般不超过0.5t/h。1.原料2.压辊3.平模4.切刀5.成型颗粒图ZLJ-1000型平模制粒机各类固体成型技术综合比较一览表生物质固体成型燃料加工工艺与生产线流程图区域供热、小型热水锅炉（功率为0.5~4MW）和家用采暖炉及壁炉（功率为1.0~25kW），为家庭用户提供生活热水和室内取暖。生物质成型燃料供热在欧美等国家，居民家用的木质颗粒燃料）及配套的高效燃烧设备已经非常普及，成型燃料现已通过袋装在市场上销售，成为许多家庭首选的生活用燃料。可为农村居民提供炊事、取暖用能，也可以作为农产品加工业（粮食烘干、蔬菜、烟叶等）、设施农业（温室）、养殖业等不同规模的区域供热燃料，另外也可以作为工业锅炉和电厂的燃料，替代煤等化石能源。户用生物质炉具生物质炊事炉具只有单一炊事功能，用于江浙苏皖及广大农村地，可燃用秸秆散料或成型燃料。特点是上火快、效率高、不冒黑烟，轻巧耐用，便于移动。生物质炊事水暖炉具具有炊事和采暖功能2种功能，也是用于北方广大农村采暖和炊事，其燃烧原理采用上点火半气化燃烧方式，效率高，不冒黑烟。户用生物质炉具生物质炊事烤火炉主要用于南方广大农村地区冬季采暖烤火，是我国南方绝大多数地区的采暖方式。其特点是上火快，不冒黑烟，不做饭时封火，下有踏板，大炉盘兼作桌面用。生物质大灶主要应用于南方经济发达农村地区和中小城镇，同时食堂、宾馆、饭店要求较多，特别是南方果品、茶叶等农产品加工需求量很大。生物质颗粒尺寸较为单一、均匀，开发了不同的采暖炉和热水锅炉，配套的自动上料系统，可以实现连续自动燃烧。国外具有代表性的燃烧器生产厂商有UlmaAB、JanfireAB、PelltechLTD等，主要以6~8mm的木质颗粒为燃料，输出功率在12~80kW，平均燃烧效率大于85%。生物质颗粒燃料自动燃烧器BodyLevelOneBodyLevelTwoBodyLevelThreeBodyLevelFour—BodyLevelFive典型生物质颗粒燃烧器示意图生物质颗粒燃烧器分类根据喂料方式的不同，颗粒燃烧器主要可以分为三种类型：上进料式、底部进料式和水平进料式瑞典PellX燃烧器生物质成型燃料专用锅炉当生物质燃烧系统的功率大于100kW时，一般采用现代化的燃烧技术，适合于生物质大规模利用，主要应用于工业过程、区域供热、发电及热电联产等。主要分为层燃、流化床和悬浮燃烧等三种形式。燃料灰分空气(a)固定床燃料灰分空气(b)流化床燃料空气(c)悬浮燃烧生物质平铺在炉排上形成一定厚度的燃料层，进行干燥、干馏、燃烧及还原过程。空气（一次配风）从下部通过燃料层为燃烧提供氧气，可燃气体与二次配风在炉排上方的空间充分混合燃烧。生物质层燃技术生物质专用锅炉（山东肥城）流化床是基于气固流态化的一项技术。燃料适应范围广，能够使用含水率较高的生物质及混合燃料，可降低尾气中氮与硫的氧化物等有害气体含量，保护环境，是一种清洁燃烧技术。生物质流化床燃烧技术三、机遇和挑战资源市场政策2005年2月28日第十届全国人民代表大会常务委员会第十四次会议通过；2009年12月26日第十一届全国人民代表大会常务委员会第十二次会议修正。1.政策—《可再生能源法》总量目标可再生能源强制上网可再生能源上网电价制度费用分摊制度专项资金制度可再生能源供热和燃料利用显著替代化石能源。推广生物质成型燃料和生物质热电联产。到2015年，可再生能源供热和民用燃料总计年替代化石能源约1亿吨标准煤。建设100个新能源示范城市和200个绿色能源示范县。国家能源局《可再生能源发展“十二五”规划》重点工程：生物质替代燃料。建立生物质成型燃料生产、储运和使用体系，在城市推广生物质成型燃料集中供热，在农村作为清洁炊事和采暖燃料推广应用。绿色能源示范县建设。鼓励合理开发利用农林废弃生物质能资源改善村居民生产和生活用能条等。支持小城镇因地制宜发展中小型可再生能源开发利用设施，满足电力、燃气以及供热等各类用能需求。新能源示范城市建设，鼓励资源丰富、城市生态环保要求高、经济条件相对较好的城市、按照多能互补的原则，开展太阳能、生物质能、地热能等新能源在城市中的小范围应用。秸秆综合利用项目。相关地区农作物秸秆（含棉秆）收储运体系建设、秸秆代木（人造板、木塑）、秸秆炭化、秸秆气化、秸秆固化成型燃料、秸秆纤维原料、秸秆清洁制浆、秸秆生产食用菌、秸秆生产有机肥等。不包括秸秆直燃发电、秸秆机械化还田项目。国家发展改革委“关于组织申报资源节约和环境保护2015年中央预算内投资备选项目的通知”秸秆综合利用项目。拟安排中央预算内投资10亿元，支持北京市、天津市、河北省、内蒙古自治区、山西省、山东省、黑龙江省、西藏自治区等地区，采取打捆下达计划方式。补助标准：原则上按东、中、西部地区分别不超过8%、10%、12%，且单个项目最高补助上限为