目前有多種生物質(zhì)能源分布式利用技術(shù)已基本成熟、且最有可能實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)化,包括沼氣、生物質(zhì)成型、生物質(zhì)氣化、生物質(zhì)采暖供熱利用等,相關(guān)核心技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀。
3.1大中型沼氣技術(shù)
沼氣工程所處理的有機(jī)廢棄物比較廣泛,如:畜禽費(fèi)便、青貯飼料、過期的殘糧、廚余殘?jiān)?、生活有機(jī)垃圾、動(dòng)物屠宰的廢棄物、農(nóng)副產(chǎn)品加工的廢棄物等,或由上述幾種有機(jī)廢物混合構(gòu)成。由于我國(guó)近10年畜牧養(yǎng)殖發(fā)展很快,畜禽類便排放總量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過環(huán)境承載能力,政府希望通過沼氣工程建設(shè)項(xiàng)目的實(shí)施,基本解決重點(diǎn)區(qū)域畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)對(duì)周圍環(huán)境的污染問題,因此,澀氣工程將發(fā)揮多功能的作用(生產(chǎn)能源、綜合利用及環(huán)境保護(hù)等),具有廣闊的應(yīng)用前景。
大中型用氣工程已非常成熟,是生物質(zhì)能分布式利用的主要方式,也是目前產(chǎn)業(yè)化發(fā)展最好生物質(zhì)能利用方向之一。然面,我國(guó)傳統(tǒng)的沼氣利用方式以家用出氣池為主,規(guī)模小、效率低;面大中型路氣工程與國(guó)外技術(shù)相比仍存在較大差距,設(shè)備工藝和制造技術(shù)水平不高,如國(guó)際上CSTR工藝的產(chǎn)氣事可達(dá)15m3·m-3·d-1,熱電系統(tǒng)率達(dá)90%,而找國(guó)產(chǎn)氣率僅為0.8-5.0m3·m-3·d-1,發(fā)電效率僅為35%。目前我國(guó)已建的大中型畜禽類污沼氣工程在工藝設(shè)計(jì)階段沒有考慮充分利用資源,大多數(shù)沒有采用熱電聯(lián)供,常溫發(fā)酵或外加熱源近中溫發(fā)醇工藝在冬季不能維持穩(wěn)定產(chǎn)氣,能源凈輸出率很低。
3.2生物質(zhì)成型技術(shù)
成型技術(shù)主要有兩類:一類是顆粒燃料成型機(jī),不同規(guī)格的環(huán)模機(jī)是顆粒燃料成型機(jī)的主流機(jī)型;另一類是棒狀或塊狀成型機(jī)、棒狀或塊狀成型燃料主要在農(nóng)場(chǎng)應(yīng)用、原料是作物秸稈,絕大多數(shù)是大螺距、大直徑擠壓機(jī)、也有液壓驅(qū)動(dòng)活塞沖壓式成型機(jī)。目前生物質(zhì)成型燃料從原料收集、干燥、粉碎、包裝、銷售環(huán)節(jié)全部實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)線生產(chǎn),自動(dòng)化、規(guī)?;蜕虡I(yè)化程度都很高,單機(jī)生產(chǎn)規(guī)模大都在每小時(shí)2噸以上。
我國(guó)生產(chǎn)成型燃料以農(nóng)作物秸稈為主要原料,秸稈成型特性、燃燒特性方面與林業(yè)剩余物有很大不同,不能照搬國(guó)外的技術(shù)以及設(shè)備,目前在生物質(zhì)沖壓式壓塊技術(shù)及裝置,擠壓式壓塊技術(shù)及裝置、烘烤炭技術(shù)及裝置等方面有了明是的進(jìn)步,但我國(guó)生物質(zhì)成型機(jī)還普遍存在著能耗過高、磨損嚴(yán)重相使用壽命短等問題,需要進(jìn)一步加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)改進(jìn),提高能源利用效率。另外,秸稈燃料鍋爐燃燒應(yīng)用技術(shù)還不成熟,還缺乏核心技術(shù)和設(shè)備、尚無技術(shù)成熟的鍋爐產(chǎn)品制造廠家,鍋爐燃燒中容易出現(xiàn)結(jié)渣、結(jié)焦、腐蝕和飛灰嚴(yán)重等問題,運(yùn)行維護(hù)不易。因此,提高鍋爐對(duì)粘稈成型燃料的適應(yīng)性,是大規(guī)模推廣生物質(zhì)成型燃料的關(guān)鍵技術(shù)之一。
3.3生物質(zhì)氣化技術(shù)
生物質(zhì)氣化的主要優(yōu)勢(shì)是將難以燃用的生物質(zhì)低品位燃料轉(zhuǎn)化為燃?xì)?,?shí)現(xiàn)清潔和高效題燒,是生物質(zhì)分布式利用的有效途徑。我國(guó)的小規(guī)模生物質(zhì)氣化及利用技術(shù)達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平,尤具在氣化發(fā)電和生物燃?xì)馓娲I(yè)燃料方面。但是總體來看,目前氣化設(shè)備對(duì)燃料的適應(yīng)性較差,對(duì)原料水分、灰分或熱值的變化比較敏感;氣化發(fā)電還存在效率偏低、格定性較差和燃?xì)鈨艋到y(tǒng)大復(fù)余等問題,需要提高生物質(zhì)氣化效率及其自動(dòng)化控制水平;生物質(zhì)燃?xì)馊紵嬖谌細(xì)夂统R?guī)燃燒設(shè)備(如鍋爐、窯爐等)匹配技術(shù)不成熟等問題,急需解決生物質(zhì)燃?xì)飧咝紵?、氣化系統(tǒng)與工業(yè)鍋爐/窯爐耦合調(diào)控等關(guān)鍵技術(shù)。所以開發(fā)新型的生物質(zhì)氣化技術(shù)和設(shè)備,完善并提高燃?xì)饫眯?,建設(shè)示范工程,形成分布式生物質(zhì)氣化利用的商業(yè)化解決方案,是生物質(zhì)氣化技術(shù)發(fā)展的主要方向。
3.4生物質(zhì)熱解技術(shù)
生物質(zhì)熱解技術(shù)可將低品位生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為高品位的木炭、燃油等,是高值化利用生物質(zhì)的主要方式之一。我國(guó)生物質(zhì)熱解技術(shù)方面研究較早,但產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展緩慢,主要是因?yàn)檠芯恳詥雾?xiàng)技術(shù)為主,缺乏系統(tǒng)性,與歐美等國(guó)相比還有較大差距。特別是在高效反應(yīng)器研發(fā)、工藝參數(shù)優(yōu)化、液化產(chǎn)物精制以及生物燃油對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響等方面存在明顯差距。同時(shí),熱解技術(shù)還存在如下一些問題:生物油成本通常比礦物油高,生物油同傳統(tǒng)液體燃料不相容,需要專用的燃料處理設(shè)備;生物油是高含氧量碳?xì)浠衔铮锢?、化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定,長(zhǎng)時(shí)間貯存會(huì)發(fā)生相分離、沉淀等現(xiàn)象,并具有腐蝕iS;由于物理、化學(xué)性質(zhì)的不穩(wěn)定,生物油目前不能直接用于現(xiàn)有的動(dòng)力設(shè)備,必須經(jīng)過改性和精制后才可使用;這些都是阻礙生物質(zhì)熱解規(guī)?;玫钠款i所在。針對(duì)以上存在的差距和問題,今后的研究重點(diǎn)是如何提高液化產(chǎn)物收率,尋求高效精制技術(shù),提高生物油品質(zhì),降低運(yùn)行成本,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)物的綜合利用和工業(yè)化生產(chǎn)等。
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