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秸秆成型燃料能否替代燃煤?
作者:闫艳  文章来源:中国环境报  点击数  更新时间:2014/6/3 12:47:28  文章录入:ahaoxie  责任编辑:ahaoxie

苏州三德酒店的锅炉采用造粒生物质燃烧技术后,比原来节约了一半成本。

   

不同能源成本价格对比

   

  ◆中国环境报记者 闫艳

  记者日前走进苏州三德大酒店的锅炉房,三德集团总经理助理江海鹏指着其中1台正在为酒店生产蒸汽的锅炉介绍说,“这台就是我们改造后,使用生物质成型燃料的锅炉。”

  “以前燃用的是柴油,成本较高,我们一直在寻找可以降低成本的途径。江苏东工环保公司说使用他们的技术不但可以减少排放,而且可以节约一半的成本,我们起初还不太相信。”江海鹏说,“这生物质燃料可不可靠?会不会损坏锅炉?能不能节约成本?这些疑问是刚刚接触这个技术时产生的。不过通过4个多月的运行,我们对这个技术还是满意的。”

  从江海鹏手上的财务报表记者可以看到,以前使用柴油做燃料时,产生1吨蒸汽的费用在600元左右,现在由东工公司改造后,使用生物质燃料产生1顿蒸汽的费用大约在300元左右,基本上节省了一半。

  “目前,我们酒店有3台锅炉,2用1备,现在这个季节使用1台锅炉就够了。但是到了冬季,随着蒸汽的使用量增加,要用到两台锅炉。我们计划通过1年左右时间,观察改造后的锅炉运行情况,如果效果好,我们还要对其他两台锅炉进行改造。” 江海鹏表示。

  生物质成型燃料有哪些优势?

  成本低,可以实现碳循环,但需加装除尘装置

  三德大酒店锅炉房库房里堆放着一袋袋生物质成型燃料,江苏东工环保科技股份有限公司董事长朱复东告诉记者,这种燃料是生物质的一种固化形式,以农、林业废弃物,如木屑、棉花秆、稻秆、麦秆、甘蔗渣等为原料,经过粉碎、烘干、混合、成型等工艺制备而成。

  朱复东介绍说,目前替代煤炭的燃料主要有天然气、电、轻油和生物质,从价格、热值、环保等方面进行比较,生物质燃料有其自身的优势。

  从价格成本来看,轻柴油的价格在每蒸吨640元左右,由于各地电价的差异,估算下来的用电成本和轻柴油的价格相当;天然气的价格为每蒸吨360元。由于受到收购、破碎、烘干、成型、运输等成本因素的影响,生物质燃料价格目前在每蒸吨200元左右。

  从产生热值来看,轻柴油的热值是每千克1.03万大卡,天然气的热值是每立方米0.85万大卡,生物质的平均热值是每千克0.40大卡,相当于两公斤生物质可以代替1立方米的天然气,代替0.8公斤的轻柴油。

  从环保角度来看,电作为二次能源,用户端比较清洁,但是大多数是用燃煤发电,仍存在污染,同时锅炉的加热元件更换频繁,如果水质不好,钙、镁离子容易造成水垢,导致散热元件容易损坏。虽然天然气、轻柴油也比较环保,但是新增了二氧化碳、氮氧化物排放;生物质可以实现碳循环,但是需要在锅炉上加装除尘装置。

  秸秆燃烧的常规问题能否解决?

  降低秸秆的运输成本,燃烧时不结焦,焦油挥发分完全析出

  生物质成型燃料具有成本优势,但是,农作物秸秆燃料灰熔点低、容易结焦,且成本不容易控制,东工的技术能否解决这些问题呢?

  如何降低秸秆的运输成本?生物质在收集、运输的过程中都存在成本控制问题,为了有效降低成本,东工开发了两项技术并申请了专利。

  朱复东向记者介绍说,秸秆从田间收上来1麻袋是9公斤,粉碎成粉粒1麻袋可装45公斤,体积是粉碎前的1/5。如果每吨秸秆的运费是100元,现在运输粉粒每吨则是20元。“车载式(船载式)农林废弃物生物质粉粒制备机组,实现了秸秆的低成本收集。”

  据朱复东介绍,秸秆在生长过程中吸收一定量的钾、钠碱金属元素,这些碱金属的氧化物和盐燃烧后会形成灰。这些灰的熔点较低,大部分在800℃~900℃,锅炉炉膛的温度一般在1150℃左右,当超过灰熔点后,这些碱金属的氧化物就会融化,一旦融化就会成为液体随烟气碰撞到锅炉的炉壁上,且容易结焦。

  一旦炉壁结焦,锅炉的炉管可能变形、漏水,造成锅炉的损坏。因此,秸秆用来制取生物质成型燃料时就面临一个如何调整灰熔点,避免锅炉结焦的问题。

  对此,东工公司开发了秸秆基生物质抗结焦添加剂。将抗结焦添加剂按一定比例加入秸秆粉粒中,改变原来燃料中灰分的元素构成,使秸秆基造粒生物质灰熔点提高到1350℃左右,燃料的结渣倾向大大降低。

  如何使生物质粉粒中的焦油挥发分完全析出?朱复东说,这也是需要解决的一个难题。东工主要采取两个技术措施,一是延长滞留时间,二是保证燃烧器燃烧室内的温度达到850℃。

  据介绍,在其自行研制的造粒生物质燃烧器上端采用水冷,在下端采用风冷,并使冷却风在炉膛内形成旋流,这样就延长了夹带粉粒的烟气在燃烧室内的滞留时间。“另外,我们在燃烧室内壁上加了绝热层,可以保证燃烧室内的温度达到850℃以上,使秸秆中的焦油挥发分能稳定析出。”

  “其实要解决生物质燃烧器大功率的问题,同样是一个难题。”朱复东说,传统生物质燃烧器因功率放大而带来炉排面积变大、布料不均匀、燃烧不稳定等问题,只能实现小吨位的锅炉改造,对两吨以上的锅炉无能为力。“我们开发的“螺旋+风力投料布料技术”可以使燃料呈抛物线的形状,均匀的分布在燃烧器的炉排上。”

  秸秆能源化替代燃煤

  技术系统完善,解决了不少技术难题,有一定优势

  “这一技术不论是从源头的原料收集到中间的锅炉供热,还是到末端的废气排放与治理都系统性地顾及到了。”中国工程院院士岑可法对东工技术给予肯定评价。

  中国环境科学学会任官平秘书长说,目前,重要城市和重点区域治理大气污染,要改变燃料结构,限制煤炭的使用,有的地方在使用天然气进行替代,但是有的地方却不具备这样的替代条件,所以,煤炭的替代燃料如何解决?在很多地方成为一个难题。

  生物质是中国传统燃料,以前以散烧为主,但是,散烧与成型燃烧在环保效果上有着很大的区别。生物质散烧因其低温挥发分量大且析出速度过快、供氧不足,导致大量一氧化碳产生、冒黑烟、污染环境。而造粒生物质的特性限定了其内部挥发分的析出速度,其表面着火后,由外逐步向内燃烧,与氧气接触面积大,燃烧充分。任官平表示,“造粒生物质的制备与燃烧技术国内也有不少单位在研发,东工解决了不少技术难题,相对比较成熟实用。”

  徐州市农委秸秆办主任邱淮海告诉记者,农业部门一直都在寻找秸秆综合利用的出路,详细了解东工的技术后,将对徐州下一步制定整治燃煤锅炉政策有一定帮助。

  东工配套4吨燃煤锅炉的生物质燃烧器的价格为15万元,许多地方对于改造燃煤锅炉有补贴,一般情况下改造成本仅补贴就够用了,用户只需要支付运输和安装费用。邱淮海表示,虽然徐州燃煤成本比较低,但是现在各地都在控煤,所以生物质还是有一定优势的。 

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