国内外开发利用生物质能源的现状
生物质是一种低碳燃料,其含硫和含氮量均较低,同时灰粉份额也很小。燃烧后二氧化硫、氮氧化物和灰尘排放量比化石燃料要小得多,是一种清洁燃料。同时,由于燃烧生物质燃料二氧化碳的排放几乎为零,这对于缓解日益严重的“温室效应”有着特殊的意义。提高直接燃烧生物材料热能利用率是世界上各个国家都在研究的课题,到目前为止,主要集中在对生物质材料形状的再加工或重组以及燃烧器具的研究。
生物质材料形状的再加工或重组的目的是为了适应燃烧器具提高热能利用率和便于生物质燃料的较长期存放。在对植物质材料未进行任何加工之前,由于其松散状态所占有的体积和较高的含水率难以高效运输和较长期贮存5同时也难适应于高热能利用率的燃烧器具或锅炉。将植物质材料加工成颗粒状、块状或粉状生物燃料是实现燃烧热能高效利用的前提,在这一方面主要是通过对植物质材料进行粉碎、加热、压缩使其成为颗粒状、块状或粉状。
在生物燃料加工方面,一些发达国家如美国、瑞典、德国等在上世纪70年代以后就研制了一些生物燃料成型加工设备,如炭棒制造机、块状、颗粒状生物燃料成型机等。我国在上世纪,80年代后也研制开发了一些不同类型的生物燃料成型设备,如螺旋挤压式棒状生物燃料成型机、活塞冲压式生物燃料成型机、环模滚压颗粒生物燃料成型机等。高效热能利用燃烧器具(锅炉或灶具)是有效利用生物燃料的关键。
我国在改进燃烧器具提高热能利用率方面做了一定的研究,一种新型的节能炉灶燃烧薪材的热效率达20%-30%,与旧式传统炉灶相比可节省燃料40%-50%,并且得到了一定程度的推广,截至到1996年全国已有1.77亿户使用这种节能灶,占总农户的76%。瑞典、挪威、新西兰、澳大利亚、德国在研究高效热能燃烧器具方面远远超过我国。从20世纪70年代开始,结合生物燃料成型技术的发展,用于高效燃烧成型生物燃料的燃烧器具不断改进完善。截至到1998年,一种家庭式燃烧生物颗粒燃料的供热锅炉热效率可达80%,而生物颗粒燃料的供应可以与加注燃油一样由颗粒生物燃料车通过管道加注到燃料仓内。另一种用于住宅小区、学校大面积供热可进行二次燃烧的节能高效锅炉的燃烧热效率可高达90%以上。这种大型的燃烧生物燃料锅炉与燃烧其他燃料锅炉相结合应用到热电厂的发电。北京万发炉业中心从2000年开始研发以农作物秸秆为原料的生物质颗粒燃料制备及其燃烧供暖设备,以“老万牌”命名的生物质颗粒燃料制备设备、燃烧器具、暖风壁炉、水暖炉、炊事炉等系列炉具,均取得了满意效果。
我国开发应用生物质能源的前景我国的生物质资源非常丰富,1996年我国的各种主要农作物秸秆(稻秆、麦秆、玉米秆等)总量为7.05%(亿吨,农业加工残余物(稻壳、蔗渣等)约为0.84%)亿吨,薪材及林业加工剩余物为1.58亿吨,我国生物质能资源潜力折合约7亿吨标煤左右,而目前年实际使用量为2.2亿吨标煤左右。因此,我国的生物质资源有很大的开发潜力。我国农村地域广阔、人口众多,每年要消耗21339Mt,的柴草,而绝大多数是使用传统的旧式炉灶,直接燃烧干柴或农作物秸秆,浪费了大量的森林和植物资源。通过生物质燃料制备、高效燃烧器具的研发以及相关技术的引进、消化吸收,并加以推广,不仅可以节省大量的森林资源,而且有利于促进生物能源种植及加工业的发展,实现能源可持续发展。
除我国农村用于煮饭需要炉灶以外,长江以北地区冬季供暖平均需要4个月左右,长江以南很多地区在冬季也需要近一个月的供暖。我国目前对城镇居民、学校、工厂、机关等多采用以水或蒸汽为传热介质的集中供热,在农村几乎是以家庭或单间住宅为单元、结合煮饭的独立分散式供热。据瑞典国家能源局对外公布的资料显示,用颗粒生物质燃料,集中供热产生每42%热量的费用是燃烧轻油供热的58%燃烧重油供热的mwh以家庭为单位的小型锅炉供热产生每62%.热量的费用是电热的57%,燃烧燃油供热的。从节约能源、减少污染保护生态环境以及经济效益看,生物质燃料制备技术和高效燃烧器具开发及应用具有极广阔的前景。