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生物燃料的应用范文1
近期，笔者跟随调研组对某市水煤浆试点和生物质能颗粒燃料开展了调研工作，了解了上述清洁能源的生产、销售、使用情况，采集了有关数据资料，分析了相关问题，形成了推行清洁能源，淘汰落后锅炉，从源头上控制污染物排放，提高空气质量，改善大气环境的一些建议。
一、水煤浆的特点、优势，以及推广应用存在的问题
（一）水煤浆的特点
水煤浆是一种相对经济、洁净、可替代石油和天然气的煤基液体燃料，它既保持了煤炭原有的物理特性，又具有象石油一样的流动性和稳定性，在运输、储存、泵送、燃烧等方面都与石油相近。
（二）水煤浆的优势
1、在节能方面的优势
水煤浆锅炉比普通的燃煤锅炉燃烧效率高，可从80%左右提高到95%以上，热效率也可从65%提高到85%以上。水煤浆锅炉与燃煤锅炉相比，综合节能率约15%。
2、在环保方面的优势
一是制作优质水煤浆必须选用较好的煤，在原产地经过精洗剔除杂质后运出，原料煤的含硫率和灰份低，可以从源头上减少SO2等污染物的排放。二是水煤浆锅炉采用喷射燃烧等先进工艺，煤浆燃烧较充分，烟气排放能够达到或优于国家规定的二类地区第二时段排放标准。与烧煤和重油相比，各种污染物排放浓度有较大幅度的降低。如果企业采用国家Ⅰ级标准的水煤浆，可不安装脱硫设施就能保证SO2的达标排放。三是相对燃煤而言，可以大大减少仓储、运输和燃烧过程中的扬尘，净化周边环境，减少堆煤场，节约用地。
3、在经济效益方面的优势
水煤浆锅炉与重油或柴油锅炉相比，燃料成本可节约30～50%。
（三）推广应用水煤浆存在的问题
1、水煤浆锅炉的建设成本较高。例如，我市上xxx印刷有限公司1台2吨的水煤浆锅炉，建设费用约100万，而普通的2吨燃煤或燃油锅炉建设费用约30～40万，包括安装环保设施。企业原有的燃煤或燃油锅炉不能直接改造成水煤浆锅炉，必须拆除原锅炉后重新建设，所以初期投资成本较高。
2、与燃煤锅炉相比，水煤浆锅炉燃料成本提高15～20%。
3、与传统锅炉相比，水煤浆锅炉燃烧技术相对复杂，维护要求较高。水煤浆锅炉的喷孔、点火电极、磁棒、炉膛等部位需要经常清洗、除灰。
4、某些试点单位锅炉排放的污染物浓度仍然偏高。最近采集的监测数据显示，某试点企业20吨锅炉SO2的排放浓度平均约500 mg/m3，而按照总量减排的要求，须达到350 mg/m3以下。所以20吨以上锅炉还须上脱硫设施，企业可能难以接受，推广较困难。
二、生物质能颗粒燃料的特点、优势，以及推广应用存在的问题
（一）生物质能颗粒燃料的特点
生物质能颗粒燃料是在燃烧应用上的一项科研成果。它是利用秸秆、水稻秆、薪材、木屑、花生壳、瓜子壳、苜蓿草、树皮等废弃的农作物和工业废物，经粉碎―混合―挤压―烘干等工艺，最后制成颗粒状燃料，生产过程不需添加助燃物质。
（二）生物质能颗粒燃料的优势
生物质能颗粒燃料是洁净燃烧技术发展的一次突破，其原料本身含硫量极低。它采用先进的气化燃烧方式，具有高效的燃烧效率，能将不完全燃烧热损失和化学未完全燃烧热损失降到较低，并且无需处理就可实现烟气、氮氧化物、二氧化硫等污染物的达标排放。据测算，每燃烧1万吨生物质能颗粒燃料可替代燃煤0.8万吨，减少SO2排放150吨，烟尘排放80吨。生物质能锅炉是替代燃油、燃煤锅炉的选择之一，运行成本也比燃油、燃气锅炉低。
调研组也对部分试点企业的0.7吨生物质能锅炉进行了考察和监测，监测结果初步表明，这种锅炉在无须另行治理的情况下，烟气排放达标，烟尘、二氧化硫、氮氧化物等污染物排放浓度明显较低。
（三）推广应用生物质能颗粒燃料存在的问题
1、对生物质能颗粒燃料认识不足。由于生物质能颗粒燃料在我市是一个新兴的清洁燃料行业，大多数人对生物质能颗粒产品具有高能、环保、使用方便的特性认识不够，许多用能单位根本就不知道有生物质能颗粒产品。
2、原材料供应尚未普及。生产生物质能燃料的原材料主要是秸秆、水稻秆、薪材、木屑、花生壳、瓜子壳等废弃的农作物和工业废物。珠三角地区废弃的农作物比我国北方少，木屑、锯末等工业废物的产生量虽然不少，但绝大部分已被利用为生产锯末板或刨花板等家具板材。
3、成本价格偏高。生物质能颗粒燃料成本约1000元/吨，市场价格约1200元/吨，比优质煤高出30%以上。
三、结论和建议
推广应用水煤浆和生物质能颗粒燃料能够优化我市的能源结构，可从燃料源头确保锅炉烟气达标排放，是整治黑烟囱的有效手段之一，是替代煤、油等燃料的较佳选择。
建议：1、环保监管部门对新、改、扩建锅炉在环评审批时强制使用水煤浆、生物质能颗粒燃料等清洁能源锅炉，其中2吨以上的推荐使用水煤浆锅炉，2吨以下的推荐使用生物质能颗粒燃料锅炉；2、对高速公路和主干道路两旁的燃煤燃油锅炉以行政手段推行改造，用水煤浆或生物质能颗粒燃料锅炉逐步替代现有锅炉。
四、措施
综合分析调研情况，调研组提出以下保障措施，以确保水煤浆和生物质能颗粒燃料有序推广应用。
（一）质监、工商等部门加强监管，确保水煤浆生产、销售企业给用户稳定提供优质的水煤浆，水煤浆的标准必须符合《水煤浆技术条件国家标准》中的Ⅰ级标准。
（二）由政府培育几家水煤浆生产企业和生物质能颗粒燃料生产经销企业，形成规范有序的市场竞争环境，减轻市场垄断程度，保障燃料的充足供应。
（三）综合运用经济手段、法律手段和行政手段推广应用天然气、轻柴油、水煤浆、生物质能颗粒燃料等清洁燃料。一是落实已制定的财政资金补助措施，并增加对生物质能锅炉和其它清洁能源锅炉的改造补贴；二是对现有冒黑烟企业限期治理，治理措施推荐使用水煤浆或其它清洁能源锅炉；三是以实施《珠江三角清洁空气行动计划》为契机，由政府相关部门联手，出台相关政策文件，用行政手段强制推行使用天然气、轻柴油、水煤浆、生物质能颗粒燃料等多样性清洁燃料，从根本上减少大气污染物排，改善城市空气质量。
（四）组织有关部门对水煤浆用煤产地和生物质能颗粒燃料锅炉生产企业进一步考察，掌握水煤浆和生物质能颗粒燃料的原料来源、生产、供应、环境与经济效益等情况。
生物燃料的应用范文2
关键词：生物质燃料 小型火力发电机组 改造技术 可行性研究
中图分类号：TK223 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）07（c）-0117-01
随着社会经济的发展，能源需求不断增加，同时能源使用生态化理念也应运而生，节能减耗清洁生产已经成为企业生产与政府研究的重要课题。在国家生态经济战略推进落实过程中，众多的小型燃煤火电因耗能与污染生产而关停，电力企业也在不断开展能源研发与资源利用技术创新工作，以求实现资源利用最大化。这种情况下，众多火电企业将目光投向了生物质改造利用，因此小型燃煤火电机组转换生物质燃料技术的可行性研究提上日程。笔者在本文中着重分析了小火电生物质改造转化技术的必要性与系统性，并就其应用风险进行了阐述。
1 小火电机组进行生物质改造的意义分析
近年来，一些小型火电电力生产运营过程中存在着污染严重、耗能过多等弊端，这与当今生态和谐社会建设要求严重不符，因此小型燃煤火电发电机组进行生物质燃料改造具有必要性。此外，生物质改造能够降低生产成本，还能提升企业生产生态效益，具有明显的推广优势。
1.1 小火电进行生物质改造的紧迫性
与大型发电机组生产运营情况相比，小火电具有高耗煤、低产量、高污染、低经济效益的“两高两低”特征，因而被冠以“能源消耗与环境污染大户”的专称。随着近年来国家经济结构调整措施的落实，小型火电已经成为经济结构调整的重点整顿对象，并对一批严重耗能与污染的小火电实施了关停政策，迫于形势压力，小火电必须进行生产结构调整，并着重进行能源改造，加大新能源创新与应用研发。
生物质燃料具体表现为柴薪等有形物质，区别于太阳能与风能等清洁可再生能源，生物质燃料的情节性主要取决于燃料改造技术，但是生物质具有一项明显的能源优势便是可再生并且可运输，这就为生物质开发应用提供了便利，也为小型火电进行生物质气燃料改造提供了条件。
1.2 小火电生物质改造技术及其应用意义
现阶段，国家不断提倡进行能源改造与清洁能源研发，这为生物质能源转化应用提供了政策支持，国家还对生物质能源转化应用进行经济政策规定，为生物质能源转化应用提供了良好的外部环境。小型火电进行生物质能源转化主要是进行就地取材，既节省了煤耗，还降低了污染，而且企业发展还享有国家基金与经济倾斜，能为企业经济效益的实现提供保证。
2 小型燃煤火电发电机组生物质改造的可行性与风险性分析
2.1 小火电生物质改造技术可行性分析
小型燃煤发电机组进行生物质燃料转换具有明显的可能性。进行生物质能源改造需要资金少，而且还可以进行生物质燃料混燃，其中的各种改造方案都具有明显的可能性。小型燃煤发电机组改造活动集合理化设计、整合技术、试验验证等各环节于一体，因而生物质能源改造具有系统性。生物质能源改造技术的可能性与系统性决定了该技术具有可行性。
2.1.1 生物质能源改造的可能性
现阶段，我国小型火电发电机组进行生物质能源改造主要有三类设计，每种方案设计都具有可能性。
小型火电生物质燃烧利用主要分为生物质纯燃与生物质混燃两种，这两种应用技术都具有可能性。所谓生物质纯燃即指生物质直燃，该种技术应用不存在难点，但是具有一定的应用弊端。生物质直燃技术的应用首先要进行燃料机改进，以使燃料设备能应用于生物质燃烧，还要在生物质燃烧过程中进行纯燃弊端克服。生物质混燃技术在现阶段应用比较广泛，主要是将生物质与煤等碳化燃料进行混合燃烧应用，该技术能够有效降低氮氧化物的排放，而且在混燃过程中还能有效降低生物质的活性指数，有效降低温室气体的排放，具有良好的生态效益。
小型燃煤发电机组生物质燃料改造还包含流化床燃烧技术设计与层燃炉燃烧技术设计，这两方面技术主要是根据生物质燃烧进行的技术设计。其中流化床燃烧技术主要是进行生物质的流态化燃烧，该技术能够保证生物质的充分燃烧，而且能满足生物质多元燃料混合燃烧需求，燃料普适性较高。流化床燃烧技术因为这些优势具有广泛的应用前景。而生物质层燃炉燃烧技术主要是应用层燃炉排进行生物质燃烧，该种燃烧技术应用时间较长，流化床燃烧技术便是基于该种燃烧技术进行的燃烧技术创新，相比于层燃技术，流化床技术能够有效降低火电运行成本，且操作设备简单，易于推广。
小型火电生物质改造主要是针对生物质燃烧进行设备改造，基于此小型电厂进行了燃烧设备与系统改造处理，还进行了发电机组锅炉低成本设计改良。此间的设计与改造主要根据企业经济条件、设备运行情况实际情况进行的改良，具有明显的可行性。
2.1.2 小火电生物质改造系统性分析
小型火电生物质改造作为一项系统化的技术，其技术要点从设计环节到技术可行性预测再到技术方案的确定都经过科学论证，有效提升了改造技术的可行性。
在生物质改造技术中着重进行了燃料供应量设计与工艺系统改良，并基于小型火电设备运行与需求情况进行了锅炉参数设计。小型火电生物质改造转化中还进行了燃料可供性与入炉形式预测分析。生物质供应是影响企业生产运营成本的重要因素，确定合理化的生物质供应也能影响项目成败；而生物质入炉形式是影响生物质能否全面燃烧的关键因素，还能影响到燃烧设备的使用性能，不科学的入炉形式会缩短设备的使用寿命，还能影响企业生产运营的安全可靠性。
2.2 小火电生物质改造转换技术风险性分析
小型火电生物质转换改造技术在应用中尚存在一定风险，主要表现为技术风险、市场风险、实施与投资风险等，这些风险的存在主要影响技术管理水平，需要进行有效的技术管理措施加强。小型火电生物质技术的技术风险主要表现为锅炉改造与生物质燃烧技术。我国的生物质改造技术尚未发展成熟，也并未形成与国际技术的接轨，因此技术设计与应用中管理措施的不到位引发风险不由必然性。此外，生物质改良转换技术还具有一定的市场风险与投资风险。该种风险主要是由于生物质的供应与生产回报具有众多的不确定因素，以致风险指数较高。
3 结语
小型火电生物质燃料改造与转换技术具有十分明显的可行性，但是也具有一定的风险性，虽然风险的存在并不会影响技术的实施与应用，但是我们仍应该加大技术的风险管理，以全面提升转换技术的科学化与可行性水平。
参考文献
生物燃料的应用范文3
关键词：微生物燃料电池 产电 新能源
中图分类号：X703.1 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）04（c）-0003-02
微生物燃料电池（Microbial fuel cells， MFCs）是一种新兴的高效的生物质能利用方式，它利用细菌分解生物质产生生物电能，具有无污染、能量转化效率高、适用范围广泛等优点。因此MFCs逐渐成为现今社会的研究热点之一。
1 微生物燃料电池的工作原理
图1是典型的双室结构MFCs工作原理示意图，系统主要由阳极、阴极和将阴阳极分开的质子交换膜构成。阳极室中的产电菌催化氧化有机物，使其直接生成质子、电子和代谢产物，氧化过程中产生的电子通过载体传送到电极表面。根据微生物的性质，电子传送的载体可以为外源、与呼吸链有关的NADH和色素分子以及微生物代谢的还原性物质。阳极产生的H+透过质子交换膜扩散到阴极，而阳极产生的电子流经外电路循环到达电池的阴极，电子在流过外电阻时输出电能。电子在阴极催化剂作用下，与阴极室中的电子接受体结合，并发生还原反应[1]。
下面以典型的葡萄糖为底物的反应为例说明MFCs的工作原理，反应中氧气为电子受体，反应完成后葡萄糖完全被氧化[2]。
2 微生物燃料电池的分类
目前为止，MFCs的分类方法没有统一标准，通常有以下几种分类方法。
（1）基于产电原理进行分类，包括氢MFCs、光能自养MFCs和化能异养MFCs。氢MFCs的原理是利用微生物制氢，同时利用涂有化学催化剂的电极氧化氢气发电；光能自养MFCs是利用藻青菌或其他感光微生物的光合作用直接将光能转化为电能；而化能异养MFCs则是在厌氧或兼性微生物的作用下，从有机底物中提取电子并转移到电极上，实现电力输出[3]。
（2）基于电池构型进行分类，包括单极室微生物燃料电池、双极室微生物燃料电池和多级串联MFCs。图1中的微生物燃料电池即为双极室结构，电池通过质子交换膜分为阳极室和阴极室两个极室。单极室MFCs则以空气阴极MFCs为主，将阴极与质子交换膜合为一体，甚至是去除质子交换膜。为了提高产电量，将多个独立的燃料电池串联，就形成了多级串联MFCs[4]。
（3）基于电子转移方式分类，包括直接微生物燃料电池和间接微生物燃料电池两类。直接微生物燃料电池是指底物直接在电极上被氧化，电子直接由底物分子转移到电极，生物催化剂的作用是催化在电极表面上的反应。间接微生物燃料电池的底物不在电极上氧化，而是在电解液中或其它地方发生氧化后，产生的电子由电子介体运载到电极上去[5]。
（4）基于电子从细菌到电极转移方式进行分类，可分为有介体MFCs和无介体MFCs两类。电子需要借助外加的电子中介体才能从呼吸链及内部代谢物中转移到阳极，这类为有介体MFCs。某些微生物可在无电子传递中间体存在的条件下，吸附并生长在电极的表面，并将电子直接传递给电极，这称为无介体MFCs。
3 电池性能的制约因素[6～7]
迄今为止，MFCs的性能远低于理想状态。制约MFC性能的因素包括动力学因素、内阻因素和传递因素等。
动力学制约的主要表现为活化电势较高，致使在阳极或者阴极上的表面反应速率较低，难以获得较高的输出功率[8]。内电阻具有提高电池的输出功率的作用，主要取决于电极间电解液的阻力和质子交换膜的阻力。缩短电极间距、增加离子浓度均可降低内阻。不用质子交换膜也可以大大降低MFC的内阻，这时得到的最大功率密度为有质子交换膜的5倍，但必须注意氧气扩散的问题[9]。另一个重要制约因素为电子传递过程中的反应物到微生物活性位间的传质阻力和阴极区电子最终受体的扩散速率。最终电子受体采用铁氰酸盐或阴极介体使用铁氰化物均可以获得更大的输出功率和电流。
另外，微生物对底物的亲和力、微生物的最大生长率、生物量负荷、反应器搅拌情况、操作温度和酸碱度均对微生物燃料电池内的物质传递有影响[10]。
4 微生物燃料电池的应用
（1）废水处理与环境污染治理。
微生物燃料电池可以同步废水处理和产电，是一种废水资源化技术。把MFC用于废水处理是其最有前景的一个应用方向，也是当前微生物燃料电池的研究热点之一。同时，在生物脱氮、脱硫、重金属污染的生物治理等方面MFCs也具有不可忽视的作用。
（2）海水淡化。
普通的海水淡化处理技术条件苛刻，需要高压、高效能的转化膜，有的还要消耗大量的电能，故不能大规模的处理，并且成本较高，难以有效地解决海水淡化问题。如果找到一种高效的产电微生物和特殊的PEM交换膜，那么MFC，就可以达到海水淡化的目的，而且具有能耗低，环保和可持续的优点。利用MFC淡化海水也将成为具有发展潜力的研究方向[11]。
（3）便携式电源。
微生物燃料电池能够利用环境中自然产生的燃料和氧化剂变为电能，用于替代常规能源。可以为水下无人驾驶运输工具、环境监测设备的长期自主操作提供电源。
（4）植物MFCs。
通过光合作用，植根在阳极室的绿色植物将二氧化碳转换为碳水化合物，在根部形成根瘤沉积物；植物根系中的根瘤沉积物被具有电化学活性的微生物转化为二氧化碳，同时产生电子。这种植物MFCs能够原位将太阳能直接转换为电能[12]。
（5）人造器官的动力源[13]。
微生物燃料电池可以利用人体内的葡萄糖和氧气产生能量。作为人造器官的动力源，需要长期稳定的能量供给，而人体内源源不断的葡萄糖摄入恰好可以满足MFC作为这种动力源的燃料需要。
5 微生物燃料电池技术研究展望
MFCs技术正在不断成长并且已经在许多方面取得了重大突破。但是，由于其功率偏低，该技术还没有实现真正的大规模实际应用。基于其产电性能的制约因素，今后的研究方向主要可归纳为以下几点。
（1）深入研究并完善MFCs的产电理论。MFCs产电理论研究处于起步阶段，电池输出功率较低，严重制约了MFCs的实际应用。MFCs中产电微生物的生长代谢过程，产电呼吸代谢过程以及利用阳极作为电子受体的本质是今后的研究重点[14]。
（2）筛选与培育高活性微生物。目前大多数微生物燃料电池所用微生物品种单一。要达到实际应用的目的，需要寻找自身可产生氧化还原介体的高活性微生物和具有膜结合电子传递化合物质的微生物。今后的研究应致力于发现和选择这种高活性微生。
（3）优化反应器的结构。研究与开发单室结构和多级串联微生物燃料电池。利用微生物固定化技术、贵金属修饰技术等改善电极的结构和性能。选择吸附性能好、导电性好的材料作为阳极，选择吸氧电位高且易于扑捉质子的材料作为阴极[15]。
（4）改进或替代质子交换膜。质子交换膜的质量与性质直接关系到微生物燃料电池的工作效率及产电能力。另外，目前所用的质子交换膜成本过高，不利于实现工业化。今后应设法提高质子交换膜的穿透性以及建立非间隔化的生物电池[16]。
6 结语
MFCs作为一种可再生的清洁能源技术正在迅速兴起，并已逐步显现出它独有的社会价值和市场潜力。随着研究的不断深入以及生物电化学的不断进步，MFCs必将得到不断地推广和应用[17]。
参考文献
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生物燃料的应用范文4
欧洲地区生物燃料市场由生物乙醇市场和生物柴油市场组成。生物乙醇市场方面,得益于汽油销量的增长,生物乙醇市场呈线性增长态势。虽然拉美地区有大量的生物乙醇出口到欧洲市场,但欧洲地区的生物乙醇生产仍将保持增长。预计2014年底之前,小麦将是生物乙醇的主要原料。随着第二代生物乙醇技术的发展,也会有更多的稻草、木屑等非粮作物会被用作制造生物乙醇的原料。生物柴油市场方面,虽然欧盟从前苏联共和国等地进口的矿物柴油数量逐年递增,但在欧盟相关法规政策的鼓励下,该地区生物柴油的产量也稳定在1800万吨的水平(2008年)。虽然整个欧盟地区产能为2000万吨左右,但由于市场对生物柴油的需求增长缓慢,生物柴油的实际产量增长空间已不大。原料方面,欧洲地区制备生物柴油的原料正逐步从单一的油菜或大豆转化为多种油料作物并重的发展模式,以期降低原料成本。
欧洲地区生物燃料产业的发展现在已进入了成熟阶段。从作物栽种、收购到生物燃料生产、存储、运输和油料混合、销售等环节都已经逐步走向成熟。作为生物柴油和生物乙醇生产过程的副产品,甘油以及玉米蛋白饲料也开始被逐步应用于商业领域。欧洲出现了新型的生物化工精炼模式,就是在制备生物柴油的过程中利用副产品甘油生产相关的化工产品。典型的例子有亨斯迈公司生产的碳酸甘油酯,索尔维公司生产的环氧氯丙烷和陶氏化学公司生产的丙二醇。欧洲生物乙醇公司也正积极探索通过副产品生产乳酸和丁二酸等产品的方法,以期实现更多价值,提高欧洲产生物乙醇相比拉美廉价生物乙醇的竞争力。
欧洲生物柴油行业目前所用的主要原料有麻风树籽、大豆、油菜籽、芥末、花生、向日葵籽、动植物板油等。生物乙醇正处于从第一代过渡到第二代的过程中。第二代生物乙醇提倡用非粮作物,第三代生物乙醇引入了藻类和木屑在内的技术。由于生物燃料的质量已经得到了认可,在欧洲,从麻风树籽中提取的生物柴油已被用于新西兰航空和大陆航空的航班上。Frost & Sullivan预计该行业未来会吸引更多资本进入。
按原料用量排名,欧盟生产生物柴油的主要原料是油菜籽、大豆、棕榈油和葵花籽等油料作物。其他原料如餐饮用油、动植物板油也都已经开始应用。由于欧盟各国并不是主要的作物生产国,大多数时候生产生物柴油所用的原料还是来自进口。2008年,欧盟地区27国生产了770万吨生物柴油,消耗原料接近800万吨。因为供应不太稳定,棕榈油的用量增长在很大程度上取决于原料供应的稳定性。
目前生物燃料供应链面临如下三点挑战:藻类原料选择和生物处理方案设计、油料作物种植和规划和规模化生产。作为第三代产业链中,藻类原料可用于多种行业,包括生物炼油、生物发电、制造营养保健品等。由于藻类植物纯度较高,从藻类提取的生物燃料也能满足航空燃料的要求。目前已经在从事藻类提取生物燃料的公司包括雪佛龙公司、壳牌公司等。
现阶段生物乙醇的主要原料仍是谷物、糖类作物和木质纤维素。2008年,欧盟用于制造生物乙醇的谷物主要是390万吨小麦,680万吨甘蔗和9万吨甜蜜素。欧盟各国中,芬兰、瑞典、德国、法国、意大利和奥地利在利用木质纤维素方面居于领先地位。2008年欧盟各国用于生物燃料的木质纤维素占全球油料消耗的6%和欧洲油料作物消耗的25%。
推动欧洲生物燃料市场发展的主要动力来自于欧盟推动生物燃料应用的努力和哥本哈根联合国环境大会的要求。欧盟最新指令要求至2020年生物燃料要占全欧洲的运输能源的10%。作为哥本哈根大会的签字方,欧洲各成员国政府也有义务达成大会提出的新目标,暨至2020年达成减排10%的目标。欧洲地区2009年生物柴油和生物乙醇消耗量各为710万吨和700万吨,按哥本哈根大会的要求,至2020年,这两个数字有望达到2270万吨和1800万吨,分别增长220%和157%。
生物燃料市场的发展也面临阻力。对生物柴油市场来说,持续走低的矿物柴油价格和高企的生物柴油原料价格压缩了生物柴油厂商的生存空间,导致欧洲地区很多产能为3万吨的生物柴油厂商退出市场。虽然欧盟已开始对美国进口的生物柴油征收反倾销税来保护本地的生物柴油生产,但这一措施的效果也打了折扣,因为美国生物柴油仍能通过加拿大等国进入欧洲。另一方面,来自阿根廷等地区的廉价生物柴油出口有望在2010年大幅提高,这将会打压欧洲本土厂商的生存空间。
2008年,欧洲生物柴油行业的开工率为48%。预计2009年这一数字将保持不变,到2010年会增加50%到800万吨的规模。
2009年欧洲生物乙醇产能为560万吨,比2008年的490万吨增加了14.3%。预计2010至2011年,由于大型生物乙醇项目相继上马,欧洲地区的产能会有很大提升。至2012年,大部分欧洲地区新增产能都将是第二代生物乙醇(纤维素乙醇)的试点项目。主要的第二代生物乙醇生产商有SEKAB、TMO再生能源、帝斯曼等。至2014年,欧洲地区生物乙醇产能有望达到2100万吨。
基于欧洲运输用油市场的需求增长,2009年欧洲生物乙醇行业开工率为50%左右。2008年实际生物乙醇产量为150万吨,另有150吨进口,其中大部分来自巴西。至2020年,欧洲生物乙醇市场将保持10%的增长。
生物燃料的应用范文5
【关键词】生物质电厂；输送系统；设备选型
前言
勉县凯迪生物质电厂1×30MW机组工程是利用当地林业废弃物、农作物秸秆和稻壳等燃料发电的项目，电厂性质为可再生能源项目。本工程一次建设1×30MW高温超高压供热机组。对于生物质电厂来说，其燃料系统的性能优劣直接影响到机组运行的安全和经济性，本文就其燃料输送系统的设计特点进行介绍和总结。
1 燃料设计资料
1.1 燃料分析资料
本项目燃料分析资料见下表：
检测项目 符号 单位 设计燃料 校核燃料
固定碳 Fcar % 11.2 11.2
收到基水分 Mar % 28.69 40.8
收到基灰分 Aar % 7.3 3.408
收到基挥发分 Var % 52.81 45
可燃硫 St，ar % 0.052 0.048
收到基低位发热量 Qnet，ar MJ/kg 10.69 9.55
1.2 燃料消耗量
燃料消耗量见下表：
燃料 小时耗量（t/h） 日耗量（t/d） 年耗量（104t/a）
设计燃料 30.228 665.016 24.18
校核燃料 33.945 746.79 27.156
注：日运行小时数按22小时计，年运行小时数按8000小时计。
2 燃料系统设计特点
本项目燃料系统设有四个干料棚，干料棚内的燃料通过组合式给料机或螺旋给料机送到皮带机上，然后通过皮带直接输送至锅炉。由于炉前料仓存在堵料、蓬料的风险，为了保证锅炉的运行稳定性，本项目采用的是物料通过皮带直接输送至锅炉的方案。
2.1 卸料系统
燃料全部通过汽车运输进厂，进厂燃料分为两大类，一类为整包料，主要是玉米、小麦秸秆等软质秸秆燃料；另一类燃料为成品料，主要是破碎好的林木废弃物等其它硬质秸秆。
对于软质秸秆，考虑采用整包进厂，大部分物料采用桥式抓斗起重机或移动卸料设备卸至破碎机料斗内经破碎直接输送至锅炉进行燃烧，这样可以减少倒运环节，降低运行成本，超过破碎机破碎能力部分整包料堆放在燃料棚内。
对于硬质秸秆，部分成品料直接由自卸汽车卸到干料棚内，通过给料机、带式输送机直接输送至锅炉进行燃烧。对于不是采用自卸汽车进厂的成品料，可以采用移动机械进行卸料，辅助以人工清扫车厢的残料的卸料方式。
2.2 给料设备
除锅炉燃烧外，生物质发电的另一个设计难点就是给料系统。由于生物质燃料供应的多样性，不同种类燃料的分份、比重、外形都有较大的不同：即使是同种燃料，其物理性质受外界的影响会很大；另外燃料供应的季节性也较强，不同时间段内可能将燃用不同的燃料。因此，给料系统在方案设计时要充分考虑以上因素的影响。
目前，用于生物质电厂给料设备主要包括以下几个方面：板式给料机，活底料仓给料机，无轴螺旋给料机，有轴螺旋给料机。
板式给料机，一般安装在汽车卸车沟中，为满足来料变化的要求，启动平稳，对破碎后的燃料给料能力强，缺点是造价偏高，带负荷启动能力差。
活底料仓给料机，适用于破碎后硬质燃料，对于粒度≤50mm的燃料输送效果较好，但是存在给料不均匀，出力不稳定的问题。
无轴螺旋给料机适用于缠绕性不强、物料粒度大的燃料，由于本项目设计燃料有小麦秸秆类软秸秆，同时螺旋体刚性不够，易断裂损坏。由于此类设备存在问题较多，目前在新建电厂中此类给料设备基本已经不再应用。
有轴螺旋给料机是目前使用最多最普遍的生物质燃料给料设备，应用非常广泛。针对本项目，由于主要燃料为包含树皮、林业丢弃物以及小麦玉米秸秆等，种类各异，软硬质秸秆均有，所以本工程破碎后的燃料采用有轴螺旋给料机。
2.3 破碎设备
目前在国内生物质发电项目中，不同规格不同出力的破碎机产品比较多，使用效果是各不一样，价格差别很大，主要是两类产品。
第一类，小出力的破碎机，这种设备以国产为主，设备性能较好，产品比较成熟，缺点是刀具易钝化，基本每天要求磨刀几次，不适宜长期稳定运行。
第二类，大出力的破碎设备，这类产品国内市场上厂家较少。
在进口破碎机产品上，在中国市场上在生物质发电领域有应用业绩目前有2家，一个是丹麦的M&J破碎机，一个是美国的威猛破碎机，此类产品的特点是价格昂贵，产品性能好，能够长期稳定运行。
针对该项目，根据选定的燃料技术方案，在本工程中，厂内破碎设备使用进口破碎机作主要破碎机型；厂外使用国产破碎机作为补充备用。这样能保证机组的稳定运行，又节约了工程投资。
2.4 输送设备
根据对国内大部分的生物质发电项目进行调研和收资，燃料输送系统一般都能满足使用要求，输送设备主要包括以下几种：普通带式输送机、大倾角带式输送机、挡边带式输送机、链式输送机、管状带式输送机等。
目前国内采用普通带式输送机的生物质电厂用的较多；管带机在节约占地、密封输送等方面有一定的优势，但由于在给料段和卸料段需要一定的展开距离，本项目输送系统距离较短，管带机无优势；链式输送机只能整包上料，不应用于燃用多种燃料的电厂。大倾角带式输送机一般适用于场地受限的情况。针对本项目的具体特点，输送设备采用普通带式输送机，通过加大一级带宽和降低带速，来防止运行过程中撒料现象的发生。
2.5 其它辅助设备的选型
燃料系统其它辅助设备主要包括汽车衡、计量装置、喷雾抑尘设备、除铁器等，都是厂用设备，是比较成熟的产品。由于目前还没有适合生物质电厂的采样设备，目前投产的生物质电厂均采用人工采样，因此本项目也按人工采样考虑。
3 总结
生物质发电工程中燃料输送系统是一个极其重要的环节，由于煤与秸秆在物理特性方面有很大差异；每个生物质电厂受地域影响，导致燃料特性差异较大；受气候的影响，燃料的处理和储存工艺差异较大；受燃料收集影响，导致实际燃料和设计燃料的差异较大，多方面的原因导致燃料输送系统的设计方案多样化。本项目在设计时，考察和调研了国内众多的生物质电厂及燃料设备制造厂家，进行了多次技术交流。在以后进行生物质电厂设计时，根据项目的具体特点和燃料特性来选择合适的相关设备，从而保证燃料输送系统的设计是安全可靠性和经济性。
生物燃料的应用范文6
为了减少能源的对外依赖、提高能源供应安全,欧盟对可再生能源非常重视。明确规定,到2010年,可再生能源要占到能源总消费量的12%、可再生能源发电要占到全部电力消费的23%。因此,欧洲国家都把生物质能作为优先发展的可再生能源予以高度重视。欧洲国家生物质能利用技术成熟,政策落实,生物质能开发利用已成为重要的新兴产业,对保障能源安全等发挥着重要的作用。
各国生物质能应用情况
目前,在欧盟各国支持可再生能源发展的政策推动下,生物质能在能源中比例迅速提高,特别是生物质颗粒成型技术和直燃发电技术应用已非常广泛。目前,仅瑞典就有生物质颗粒加工110多家,单个企业的年生产能力达到了20多万吨。生物质固体颗粒除通过专门运输工具定点供应发电和供热企业外,还通过袋装的方式在市场上销售,成为许多家庭首选生活用燃料。此外,利用农作物秸秆和森林废弃物进行直接燃发电也是目前生物质能利用最成熟的技术。以生物质为燃料的小型热电联产已成为瑞典重要发电和供热方式。如瑞典2002年的能源消费量为7300万吨标准煤,其中可再生能源为2100万吨标准煤,约占能源消费量的28%,而在可再生能源消费中,生物质能占Y55%,主要作为区域供热燃料。如1980年,瑞典区域供热的能源消费90%是油品,而现在主要是依靠生物质燃料。
丹麦在生物质直燃发电方面成绩显著。丹麦的BWE公司率先研究开发了秸秆生物燃烧发电技术,迄今在这一领域仍是世界最高水平的保持者。在BWE公司技术的支持下'1988年丹麦建设了第一座秸秆生物质发电厂,从此生物质燃烧发电技术在丹麦得到了广泛应用。目前,丹麦已建立了130家秸秆发电
吕承友使生物质成为了丹麦重要的能源。2002年。丹麦能源消费量约280071吨标煤,其中可再生能源为3507i吨标准煤,占能源消费的12%。在可再生能源中生物质所占比例为81%。近10年来,丹麦新建设的热电联产项目都是以生物质为燃料,同时,还将过去许多燃煤供热厂改为了燃烧生物质的热电联产项目。
德国和意大利对生物质固体颗粒技术和直燃发电也非常重视,在生物质热电联产应用方面也很普遍。如德国2002年能源消费总量约5亿吨标准煤,其中可再生能源15007/吨标准煤,约占能源消费总量的3%。意大利2002年能源消费总量约为2.5亿吨标准煤,其中可再生能源约1300万吨标准煤,占能源消费总量的5%。在可再生能源消费中生物质能占24%,主要是固体废弃物发电和生物液体燃料。
生物质能利用的第二大领域是利用生物质制取液体或气体燃料代替汽油或柴油。目前,利用粮食产品或油料作物,如大麦或油菜籽生产燃料乙醇或生物柴油的技术已经成熟,在欧洲已比较广泛的代替汽油或柴油使用,面临的问题主要是原料的供应。欧洲地区森林覆盖率高,林木质资源十分丰富,因此,欧洲国家正在开发利用林木质制取燃料乙醇的技术。瑞典的MTBE公司已在10立方米的发酵罐中进行木屑生产乙醇的中间试验,生产的乙醇已以5%～10%的比例添加到当地的汽车用油中;德国的CHOREN公司开发的生物质加压气化合成柴油技术,已完成年产200吨的小型试验,正在建设年产15000吨的中型示范装置。此外,瑞典PURAC公司还将利用动物加工副产品、动物粪便和食物废弃物等生产的沼气净化后,经压缩送到城市加油站供天然气汽车使用。德国还开发了小型沼气燃气发电技术,大大提高了沼气的应用水平,沼气发电站数量成倍增加。
欧盟竞相推出政策 扶持生物质能发展
发达国家把生物质能作为重要的能源予以重视。由于生物质能的可再生性,欧盟把利用生物质能作为可再生能源发展的优先领域。
具体发展目标
欧盟国家能源消费水平比较高。为了减少能源的对外依赖,保证能源安全供应,欧盟对可再生能源的发展高度重视。从1997年开始,欧盟多项政策,提升生物质能的发展目标。1997年了《欧盟战略和行动白皮书》,提出到2010年生物质能的利用量要达到2亿吨标煤。
2001年,了《促进可再生能源电力生产指导政策》,要求到2010年欧盟电力总消费的22%来自可再生能源,并规定出了各成员国要达到的目标,如德国为12.5%、丹麦为29%、瑞典为60%、意大利为25%。2003年,欧盟又了《欧盟交通部门替代汽车燃料使用指导政策》,要求生物液体燃料,包括生物柴油和乙醇,在汽车燃料消费中的比例要达到:2005年为2%,2010年为5.57%,2015年为8%。
具体鼓励政策
由于生物质能的成本比较高,没有强有力的政策支持是难以发展的。除欧盟提出了明确的可再生能源发展目标外,各成员国也结合各国的实际提出了各自的目标和要求,并采取了积极和务实的政策和措施,包括高价收购、投资补贴、减免税费和配额制度等。
高价收购:高价收购是欧盟国家促进可再生能源发展的共同做法,也是最有效的措施,称为“购电法”,就是根据各种可再生能源的技术特点,制定合理的可再生能源上网电价,通过立法的方式要求电网企业按确定的电价全额收购。如瑞典,1997年开始实行固定电价制度,对生物质发电采取市场价格加每千瓦时0.9欧分的补贴;丹麦生物质发电的上网电价为每千瓦时4.1欧分,并给予10年保证期,另外,在全国建立起绿色电力交易市场之前,政府再给予每千瓦时1.3欧分的补贴,将来由绿色证书来替代这一部分,所以实际上的生物质能上网电价是每千瓦时5.4欧分。
投资补贴:投资补贴是欧盟国家促进生物质能开发和利用的重要措施。如瑞典从1975年开始。每年从政府预算中支出3600万欧元,支持生物质燃烧和转换技术,主要是技术研发和商业化前期技术的示范项目补贴。从1997到2002年,对生物质能热电联产项目提供25%的投资补贴,5年总计补贴了486万欧元。另外,从2004～2006年,瑞典政府对户用生物质能采暖系统(使用生物质颗粒燃料),每户提供1350欧元的补贴;丹麦从1981年起,制定了每年给予生物质能生产企业400万欧元的投资补贴计划,这一计划使目前丹麦生物质能发电的上网电价相当于每千瓦时8欧分。
减免税费:减免税费也是欧盟国家促进可再生能源发展的重要措施。欧盟国家对能源消费征收较高的税费,税的种类也比较多,有能源税、二氧化碳税和二氧化硫税,特别是对石油产品消费的征税
额非常高,占到汽油和柴油价格的三分之二。欧盟各国都对可再生能源的利用免征各类能源税。如瑞典是能源税赋比较重的国家,税种包括燃料税、能源税、二氧化碳税、二氧化硫税等。如果全部免征所有能源税收,相当提供每千瓦时2欧元优惠电价,因此,瑞典主要依据税收政策促进生物能的开发利用,即对生物质能开发项目免征所有种类能源税。
欧盟国家对于生物质液体燃料的支持,最重要的政策措施就是免征燃料税。目前,欧盟国家的汽油价格约为每升1欧元,其中三分之二为燃料税,而对于使用生物燃料乙醇的免征燃料税。虽然目前在欧洲乙醇燃料比汽油成本要高近一倍,但通过这种税收政策,较好地促进了生物液体燃料的发展。
配额制度:配额制度是随着电力市场化改革逐步发展起来的一项新的促进可再生能源发展的制度,主要是对电力生产商或电力供应商规定在其电力生产中或电力供应中必须有―定比例的电量来自可再生能源发电,并通过建立“绿色电力证书”和“绿色电力证书交易制度”来实现。所谓“绿色电力证书”,就是可再生能源发电商在向电力市场卖电的同时,还能得到一个销售绿色电力的证明,即“绿色电力证书”;所谓“绿色电力证书交易制度”,就是要建立“绿色电力证书”自由买卖的制度。电力生产商或电力供应商如果自己没有可再生能源发电量,可以通过购买其他可再生能源企业的“绿色电力证书”来实现,同时,可再生能源发电企业通过卖出“绿色电力证书”可以得到额外的收益,这样,就会促进可再生能源发电的发展。
高度重视生物质能技术研发
在生物质能源技术研发方面,欧盟各国都非常重视。不仅欧盟建立了联合研究中心,每个国家都设有国家级生物质技术研发机构,全面系统地对生物质原料生产、转化技术、产品市场进行研究和推广。在生物质能源产品市场方面,欧盟强化了对生物能源产品标准化的研究,从固体颗粒燃料到生物柴油和燃料乙醇都有严格的质量标准;已建立起较完善的生物质能源产品市场服务体系,有力地促进了生物质能源的推广使用。
我国如何开发生物质能
我国生物质能资源非常丰富,具有开发利用的良好条件。在我国石油、天然气等化石能源资源十分短缺的情况下,开发利用生物质能,对于维护我国能源安全、优化能源结构、促进农村和农业发展、实现可持续发展具有十分重要的意义。为了加快我国生物质能的开发利用,借鉴欧洲国家生物质能开发利用的经验,结合我国经济和社会发展的实际,现提出促进我国生物质能开发利用的建议如下:
制定明确的生物质能开发利用目标
从战略的高度、用长远的眼光看待生物质能源。切实提高对开发利用生物质能重要性的认识,制定明确的生物质能开发利用目标和具体要求。根据我们正在研究制订的可再生能源规划思路,提出到2020年生物质能利用的目标为:生物质发电总装机容量20000万千瓦,生物固体颗粒燃料5000万吨,生物质液体燃料1000万吨。
加强生物质能利用技术的试点和示范工作
生物质能利用技术种类很多,技术的成熟程度也不一样。当前,需要结合我国实际,区分不同情况进行推进。
着手建立颗粒成型及颗粒燃烧试点和示范项目。目前,生物质固体颗粒成型技术是成熟的,燃烧生物质颗粒的锅炉技术也是成熟的,面临的问题主是要缺少市场需求,这需要通过政府来培育这个市场。因此,建议选择几个地区,将燃煤锅炉改造为燃烧生物质颗粒的锅炉,并同时设立几个生物质颗粒加工厂,通过签订合同的方式,为生物质颗粒燃料锅炉提供颗粒燃料。
加快推进我国自主生物质颗粒冷成型技术的应用。清华大学通过多年研究.利用生物质的纤维特性研制成了生物质颗粒冷成型技术,不仅成型过程不需要加热,能耗显著降低,而且设备也非常简单,既可以用于工厂的工业化生产,也可用于农村分散和移动生产。如果这种设备能够在农村广泛推广使农村多余的秸秆和林业等废弃物全部转化为生物质固体颗粒,首先用于农民基本生活能源需要,多余的卖给城市或工业锅炉替代燃煤,将会大大增加能源供应能力,也会显著增加农民收入。今后,农民不仅是粮食的生产者,而且也是能源的生产者,使生物质燃料生产成为农村的重要产业,从而促进农村经济和社会的持续发展。因此,建议选择一些地区进行试点和示范,目前,湖南、甘肃等省已做了一些前期准备工作,建议国家给予适当资金支持,促进其尽快见效。
积极支持生物质直燃发电技术发展。生物质直接燃烧发电技术成熟,在欧洲使用的已很普遍,我们面临问题主要是生物质的收集和管理体系。在生物质发电设备研究方面予以大力支持,同时对生物质发电项目也给予必要的资金支持和明确的政策支持。
开展生物质液体燃料试点和示范工作。利用能源作物制取液体燃料的技术在世界上已有许多实践和成功的例子。目前,巴西利用甘蔗、泰国利用木薯、欧洲利用油菜籽等制取液体燃料代替车用燃料已相当成功。建议同时开展以能源作物,如种植甘蔗、甜高粱、木薯和麻疯树等,生产生物液体燃料的试点和示范工作,以逐步解决我国的石油替代问题。
制定明确的政策措施,支持生物质能开发利用
生物质能开发利用在增加能源供应、保护环境的同时,将直接带动农村经济的发展,是解决“三农”问题的有效措施。因此,建议从国家能源发展战略和解决“三农”问题的高度出发,制定明确的促进生物质能开发以利用的政策和措施,目前应重点在设备制造和生物质能利用市场开拓方面予以大力支持。总体来看,生物质能利用技术和设备,如固体颗粒成型技术和设备、生物质燃烧锅炉技术和设备,都已基本成熟,需要在政府支持下推广使用,特别是生物质固体颗粒的推广应用,必须由政府在适当的资金支持的基础上,通过必要的行政手段进行推广,然后才能逐步走向市场。对于生物质发电的支持重点在上网电价方面,建议对于生物质发电上网电价的确定,既要考虑对环境的友好性,也要考虑对农村经济发展和农民增收的作用,不能简单与化石燃料发电成本进行比较。生物质发电的燃料主要由农民供给,给生物质发电一个合理的上网电价政策,给农民一个合理的生物质收购价格,相当于国家对农村经济和农民收入的支持,也体现了“工业反哺农业、城市支持农村”的要求。这样。既可以有效增加农民收入,调动农民的生产积极性,也可以促进生物质能的开发利用,较好地解决“三农”问题,是一举多得的好事情。
此外,为了促进生物质能技术的发展,建议设立生物质能专项资金,用于支持生物质能技术的研究和开发利用。
