工业生物燃气技术创新与产业化商业模式创新

 

目前,世界范围内,对生物燃料的能源化利用,主要是做燃料乙醇、生物柴油(油脂为原料)、生物质直接燃烧发电,生物质气化集中供气系统(如天冠)和小型分散化生物质气化炉以及沼气等,没有真正实现大规模的产业化,关键是生物燃气技术和商业模式没有实现突破。
   
深圳碳中和生物燃气通过对工业生物燃气的技术创新与产业化商业模式创新,推动生物燃气实现大规模的产业化,介绍如下。
一、生物质气化替代燃油技术简介
1
、生物质能源替代石化能源的主要原因
1)资源、环境与气候变化等因素是可再生能源替代石化能源的根本原因
   
随着我国经济的快速发展,我国的能源、资源与环境形势日益严峻,对石化能源,特别是石油过度依赖的局面无以为继,我国石油的对外依存度早已超过50%,今年我国已成为煤炭的净进口国,石化能源对温室气体的排放和对环境的影响日益严重,节能、减排与环保已经成为国家发展战略,不仅作为国民经济、社会发展规划中优先发展的领域,而且我国已对国际社会作出了庄严承诺。新能源作为国家战略性新兴产业的首选产业,已经纳入国家产业结构调整、振兴规划,以新能源逐渐替代石化能源,成为一种必然趋势。
    
世界石化能源,按照《BP世界能源统计2009》显示:全球原油剩余探明储量为1.258万亿桶(不含加拿大油砂),按2008年的年开采速度计算,可开采42年,以同样方式计算,现有天然气储量能满足60年的开采,而煤炭储量可生产122年。中国化石类能源已探明可采储量中,煤炭占到92.7%,石油占5.9%,天然气占1.4%。专家预测:2020年,我国石油进口依存度要比现在高,将达到60%以上,其中国内生产约2.2亿吨,净进口会接近4亿吨左右。中国已经成为和美国并列的世界二氧化碳最大排放国,中国所面临的能源、资源、气候与环境压力,迫使中国大力调整能源结构,大力发展可再生能源和核能:太阳能、生物质能、风能、核能等新能源。
   
在目前已知的可再生能源中,太阳能、风能、核能、地热能和海洋能等新能源只能转化为电力二次能源,能源利用成本很高,而生物质是地球上唯一可直接转化为液体和气体燃料等实物形态的可再生资源,转化成本最低。发展生物质液体、气体燃料是当前替代或补充我国对外依存度日益增高的石油基液体燃料的主要途径,在化石能源枯竭的未来,液体、气体燃料等实物形态仍然是不可或缺的重要能源产品,生物质能源将是直接提供液体、气体燃料的主要能源产品。
   
我国有大量的废弃生物质资源和不宜农作的边际性土地,发展生物质能源产业,既解决废弃资源的减量化、无害化、资源化利用问题,又可以同时提供能源、改善生态环境、带动相关产业发展和促进社会主义新农村建设。我国拥有农业废弃物生物质资源每年约7亿多吨,每年正常的林业废弃物生物质资源总量约8—10亿吨,全国有4600多万公顷宜林地,还有约1亿公顷不宜发展农业的废弃土地,可以种植能源植物,专家预计到2020年, 全国每年可获得林业生物质资源总量约20亿吨。农业与林业废弃生物质资源能源当量约相当于15亿吨标准煤的能源当量。生物质在转化过程排放的二氧化碳在再生过程被吸收,整个循环接近零排放,并且含硫量低,比化石燃料对气候、环境友好,见下图1、图2

     

 

 


2)经济成本因素是生物质能源替代石化燃油、燃气的直接原因
   
在目前已经开发使用的非水电可再生能源中,生物质能源是经济成本最低的新能源,太阳能、风能的发电成本为每度电1.50-2.00元,约为煤电成本的四倍,生物质能源成本约为石化燃油、燃气和电力成本的25%左右。

成本比较见下图3

 


      

 

 各种能源的终端消费成本比较如下图4所示:




2、生物质气化技术优势:各种生物质能源利用技术的比较
   
在上述各种生物质能源利用方式中,①生物质直接燃烧是最原始的能源利用方式,也是能源利用效率最低的利用方式,其中,农村烧火做饭、取暖,能源利用效率在10%-15%,生物电厂直接燃烧发电或工业企业生物质锅炉直接燃烧获取热力,能源利用效率为25%-30%;②生物质热解、裂解气化,获取气体或液体生物燃料,是生物质能源利用的高技术利用方式,能源利用效率为75%-90%,这是目前已经实现产业化的生物能源高级利用方式;③生物质快速热解、超临界转换,目前尚处于研究开发阶段,还没有实现产业化。
   
生物质热解、裂解气化等高新技术成果的开发和成功实现产业化,使生物能源替代燃油、燃气石化能源成为现实可能。
3
、中国生物质热解、裂解气化技术产业化处于世界先进水平
   
在世界范围内,目前已经实现产业化的60多项新能源技术和清洁技术中,核电、风电、太阳能、碳捕捉、碳汇等领域,中国不具有核心技术成果,与发达国家技术水平差距很大,中国只在煤炭清洁利用和生物质热解、裂解气化技术等少数领域拥有约20项左右达到世界水平的自主知识产权的技术成果,其中,生物质热解、裂解气化技术产业化处于世界先进水平。
   
生物质热解、裂解气化技术,即将固体生物质转化为气体燃料:生物质燃气。生物质中的碳元素质量分数约为62%,其次为氢、氮、氧、镁、硅、磷、钾、钙等元素。生物质秸杆的有机成分以纤维素、半纤维素和木质素为主,质量分数约为76%。这些原料,在缺氧条件下加热,使之发生复杂的热化学反应和能量转化过程。它的基本原理是含碳物质在不充分氧化(燃烧)的情况下,经热解及热化学氧化反应后产生的一种可燃混合气体,主要含有一氧化碳、氢气、甲烷、乙烷、丙烷等,再通过二次供氧,达到理想、科学的燃烧效果。以空气为介质的生物质热解、裂解气化反应,其化学式可近似表达为:
CH1.4 O0.6 +0.4O2+(1.5N2) Õ 0.7CO+0.3CO2+0.6H2+0.1H2O+(1.5N2)
   
上式中CH1.4O0.6代表生物质的分子式,以空气为气化介质意味着同时加入氧气和氮气。因氮气不参加反应,反应后留在燃气内,降低了燃气中的可燃成分,以空气为介质的生物燃气只能得到低发热值的燃气,发热值一般在5~6MJ/m3
   根据中国质量监督检验站对生物质燃气的检测结果:生物质燃气中含氢15.27%、氧3.12%、氮56.22%、甲烷1.57%、一氧化碳9.76%、二氧化碳13.75%、乙稀0.10%、乙烷0.13%、丙烷0.03%、丙稀0.05%
    2009年1月9,中共中央、国务院举行国家科学技术奖励大会,胡锦涛等党和国家领导人颁布2008
年度国家科学技术奖,中科院广州能源研究所的农业废弃物气化燃烧能源化利用技术与装置成果获得“2008年度国家科技进步二等奖
4
、影响生物质气化的主要因素
  
在生物质气化过程中,当气化炉类型确定后,在确定的气化剂气氛下,操作条件,如空气当量比, 生物质/气化剂的比率,粒径,温度,压力、气化介质、催化剂和添加剂等,对碳的转化率、产品气的组成、焦油的形成和焦油的减少都有很重要的影响。
1)、气化剂的影响:
  
气化剂不同,出口气体成分不同,所得气体热值也不同。
i
空气气化剂:在工业中,气化剂一般是用空气,当量比为0.2 - 0.3 ,出口气体包括50vol %N2 , 8 -12vol %H2 COCH4 C2 C3 CO2 H2O 和焦油。
    
热值在5MJ/m3左右,这个组成可适用于发电、工业燃气和供热 。
ii
水蒸气气化 :气体的热值21~17MJ/ m3
iii
空气(氧气)~水蒸气气化 :气体低热值11.5MJ/ m3
2)、粒径的影响:
    
在生物质气化过程中, 生物质粒子的热解反应直到加热到一定温度时才能发生, 生物质的粒径主要影响其加热速率, 生物质粒子的加热速率又影响气体的产率和产品气的组成。
  
生物质主要由纤维素、半纤维素和木质素三种主要构成物以及一些可溶于极性或弱极性溶剂的提取物组成。半纤维素主要在225350,纤维素主要在325375 分解,木质素在250500分解。半纤维素和纤维素主要产生挥发性物质,而木质素主要分解成炭。
    
粒径在1mm以下时,热裂解过程受反应动力学速率控制,而当粒径大于1mm时,热裂解过程中还同时受传热和传质现象控制。并且,如果粒径大于1mm,那么颗粒将成为热传递的限制因素。当上述大的颗粒从外面被加热时,则颗粒表面的加热速率远远大于颗粒中心的加热速率,这样在颗粒的中心发生低温热裂解,产生过多的炭。
3)、温度的影响:
  
在热解的初始阶段,温度增加气体产率增加,归因于挥发物的裂解。
  
其次,焦油的裂解也是随着温度的升高而增大, 生物质气化过程中产生的焦油在高温下发生裂解反应生成CmHnCOH2 CH4 的缘故。
4)、压力的影响:
  
压力增加,,脱挥发分的速度减慢,气体滞留期增长,二次裂解较大 ,气体产率增加,焦油量减少。
  
二次裂解反应 :当挥发分气体离开生物质颗粒时,还将穿越周围的气相组分,在这里进一步裂化分解,称为二次裂解反应。
    
操作压力提高,一方面能提高生产能力,另一方面能减少带出物损失,从结构上看,在同样的生产能力时,压力提高,气化炉容积可以减小,后续工段的设备也可减小尺寸,而且净化效果好。
5)、原料预处理的影响:  
    
生物质原料在进行热解气化之前,对生物质原料用酸、碱或盐进行预处理,用不同的溶液浸渍,可能产生不同的作用,这和盐的催化作用和水解有关,浸渍使固体基质溶胀,改变了固体的结构,对气化产生影响。
二、合成制药厂生物燃气替代石化燃油项目简介
1
、项目的主要价值和意义
1)节约生产成本,提高经济效益
  
合成制药厂16T/H燃油锅炉目前的综合热力成本为每吨蒸汽350元左右,采用生物质气化高新技术对热力系统进行技术改造后,以生物燃气替代石化燃油,每吨蒸汽的综合热力成本可降低到250元左右,按每年50000吨蒸汽热力估算,每年可为企业节约热力成本500万元左右,大幅度提高合成制药厂的经济效益。
2)节能减排,保护环境,提高企业履行社会责任的能力
   
合成制药厂16T/H燃油锅炉目前的综合柴油消耗为每小时1吨左右,采用生物质气化高新技术对热力系统进行技术改造后,以生物燃气替代石化燃油,每年可为国家节约燃油约4000吨以上,减少二氧化碳等温室气体排放12500吨以上(柴油的CO2排放因子是:74100 kg/TJ, 单位质量柴油完全燃烧排放的CO2质量是:74.1*43/1000 = 3.1863,即1kg柴油排放CO2 3.1863kg)。
   
清洁生产是企业的社会责任,采用清洁生产技术,节能减排,保护环境,是企业履行社会责任的重要标志。
3)提高企业生产技术水平和核心竞争力,提升企业竞争优势
    
能源消耗是企业生产技术水平的重要标志,也是企业生产环节的核心竞争力的重要方面。采用新技术、新工艺和新能源,是企业提高生产环节核心竞争力的重要手段之一,国际企业巨头联合丽华在采用清洁能源提高生产环节的核心竞争力,清洁生产,绿色环保等方面,成为世界企业的标杆。医药行业,珠海联邦制药学习、模仿联合丽华,在生产环节以生物能源替代石化能源,采用传统技术的生物燃料直接燃烧锅炉,节约能源热力成本约15%左右(资料来源:联邦制药企业网站)。
    
从技术进步的角度看,采用传统技术的生物燃料直接燃烧锅炉,属于生物能源工业化利用的第一代技术,能源利用效率提高的水平是有限的,而采用生物质热解、裂解气化工业技术,属于生物能源工业化利用的第二代技术,比第一代技术更加先进,能源利用效率更高。项目能源热力成本比石化能源成本节约30%左右,节约成本超出联邦制药所采用的第一代生物能源技术水平15%左右。
4)为合成制药厂先行进入低碳经济领域,进行示范和标杆
     2009
12月召开的哥本哈根联合国气候变化大会,标志着人类真正进入了低碳经济社会,193个国家中除了5个国家(委内瑞拉、苏丹、尼加拉瓜、玻利维亚、古巴)反对外,都赞成和加入了《哥本哈根协议》。
    
《哥本哈根协议》第一条提出,气候变化是人类当前面临的最大挑战。这一条款意味着气候变化已经完成了从科学问题向政治和经济领域最终的转变,在未来五十年,气候变化及其应对,将始终贯穿全球社会和经济发展的进程,任何企业的发展,都必须进入低碳经济发展模式,这已经没有任何选择,唯一区别的是谁先认识和采取行动,争取主动的问题。
    
项目在温室气体排放方面,实现了碳中和,即国际、国内一致认可的温室气体零排放技术,因此,本项目的实施,可以作为合成制药厂,乃至整个医药行业,进入低碳经济领域,进行示范的标杆之一。
2
、项目主要建设内容和投资与效益估算
1)主要建设内容
I
生物质原料(谷壳、秸杆、酒糟、蔗渣、各种农林废弃物和医药食品工业有机废弃物等)收集、储运和供应系统;
II
生物质气化系统,包括生物质气化炉,生物燃气净化除尘脱焦油系统,生产安全、燃气检验与质量控制系统,生物燃气输送系统等;
III
生物燃气燃烧与生物燃气锅炉蒸汽系统。
2)投资与经济效益估算
    
根据生物质气化技术在常州印染行业,工业锅炉替代燃油产业化一年多以来成功运行的实践经验,结合合成制药厂的实际,项目投资与经济效益估算:
投资估算:项目总投资不超过1000万元人民币,包括:设备投资600万元,建设工程投资200万元,生物质燃料供应系统投资100万元,生物燃料流动资金100万元。
经济效益估算:项目建成后,与目前合成制药厂正在运行的16T/H燃油锅炉相比较,生物能源替代石化燃油后,每年节约能源热力成本500万元左右。
静态投资回收期2年左右。
    
上述经济效益估算,尚未考虑项目建成后所产生的潜在的环境效益和社会效益转化为经济效益的数额,比如,按照国务院国办发[2008]105号文《关于加快推进农作物秸秆综合利用的意见》(见附件1)和财政部20081030财建[2008]735号文《秸秆能源化利用补助资金管理暂行办法》(见附件2),享有的每吨秸杆生物质资源150元的中央财政补助约150万元,以及依据联合国《京都议定书》申请的二氧化碳减排交易收益约12万欧元。
   
以上潜在的环境效益与社会效益总计每年约300万元左右。
3
、合作方式
    
项目采用能源管理合同(EPC——Energy Performance Contracting)的方式进行合作,由委托人合成制药厂授权委托受托人深圳碳中和生物燃气股份有限公司,负责进行合成制药厂项目的能源审计、可行性研究、项目设计、项目投资、设备和材料采购、工程施工、人员培训、节能减排监测、以及技术改造后系统的运行、维护、管理和服务等,受托人保证委托人合成制药厂在零投资、零风险、低排放、高效益原则下开展节能减排,进入低碳经济领域。受托人承担EPC项目全部风险并通过EPC项目节能减排的分成收益,收回EPC项目投资和获取EPC项目收益。受托人深圳碳中和生物燃气股份有限公司要求的节能效益分成比例不低于60%(预计:每年300万元=500×60%),外加全部潜在的财政补贴收益和全部CDM二氧化碳减排交易收益的收益权,委托人合成制药厂可享有的节能效益分成比例为40%左右(预计:每年200万元=500×40%)。
    EPC
是一种比较特殊的节能减排合作方式,其特殊性在于碳中和公司销售的不仅是生物燃气产品和技术,更重要的是碳中和公司为合成制药厂提供综合性的节能减排服务,也就是为合成制药厂实施节能减排技术改造项目,其实质是碳中和公司为合成制药厂实现合同规定的节能减排量。
   
碳中和公司在EPC项目中通过以下步骤为合成制药厂提供综合性的节能减排服务,EPC能源管理合同的具体内容如下:
1)、能源审计
   
碳中和公司针对合成制药厂的具体情况,评价节能减排措施。测定企业当前用能量,提出节能潜力之所在,并对各种可供选择的节能减排措施的节能量减排进行预测。
2)、节能改造方案设计:
    
根据能源审计的结果,碳中和公司为合成制药厂的能源热力系统提出如何利用成熟的生物质气化技术来提高能源利用效率、降低能源成本的整体方案和建议(这种方案区别于单个设备的替换或节能产品和技术的推销);如果合成制药厂有意向接受碳中和公司提出的方案和建议(即如本解决方案),碳中和公司将为合成制药厂进行项目设计。
3)、能源管理合同
   
在能源审计和改造方案设计的基础上,碳中和公司与合成制药厂进行节能减排服务合同的谈判。由于碳中和公司为EPC项目承担了几乎全部风险,因此在合同期(5-10) 碳中和公司分享大部分项目效益(60%以上),小部分效益(约40%)留给合成制药厂;待合同期结束,全部效益归合成制药厂所有。因此,合同能源管理是碳中和公司和合成制药厂双方都受益的机制——即双赢的机制。如果客户不同意签订能源管理合同,则碳中和公司将向合成制药厂收取能源审计和项目设计费用。
4)、原材料和设备采购
碳中和公司根据项目设计负责原材料和设备的采购,其费用由碳中和公司支付。
5)、施工
   
根据EPC合同,项目的施工由碳中和公司负责,由碳中和公司或委托其它施工机构进行项目施工,也可由碳中和与合成制药厂共同协调进行项目施工。在EPC合同中规定,合成制药厂要为碳中和公司施工提供必要的条件和方便。
6)、运行、保养和维护
    
在完成设备安装和调试后即进入试运行阶段。碳中和公司为合成制药厂培训设备运行人员,负责试运行期的保养和维护,并承担有关的费用
7)、节能及效益保证
    
碳中和公司与合成制药厂共同监测和确认节能减排项目在合同期内的节能减排效果,以确认在合同中由碳中和公司方面提供项目的节能减排量保证。
8)、分享节能效益
   
由于对EPC项目的全部投入(包括能源审计、设计、原材料和设备的采购、土建、设备的安装与调试、培训和系统维护运行等)都是由碳中和公司提供的,因此在项目的合同期内,碳中和公司对整个项目拥有所有权。合成制药厂以节能效益分享的方式逐季或逐年向碳中和公司支付项目费用。在根据合同所规定的费用全部支付完以后,碳中和公司把项目交给合成制药厂,合成制药厂即拥有项目的所有权。
9)、项目资金的来源
    EPC
项目的资金来源为:碳中和公司为EPC项目提供自有资本500万元,其余资金来源为银行商业贷款,政府贴息节能减排专项贷款,设备供应商允许的分期支付,政府节能减排项目补助以及其它资金渠道,总计500万元。
   
项目自有资本资金率50%
4
EPC项目合作服务方基本情况
   
深圳碳中和生物燃气股份有限公司,是由深圳市燕鹏石油气公司和中国科学院广州能源研究所,联合生物能源设备供应商和其他相关投资者,在深圳共同投资设立的专注于生物能源产业化的高新技术企业,是国内领先的生物燃气运营商,公司依托于具有23年燃气行业经验和20万燃气用户的燕鹏石油气(原隶属于中石化)的强大支撑,广州能源所将其历经20多年研究的具有国际先进技术水平的自主知识产权的生物燃气核心技术(2008年获国家科技进步二等奖)投入本公司,进行产业化,公司整合了燕鹏石油气、广州能源所和生物能源设备供应商三方面的优势资源和成功经验,建立了生物燃气工业化的完整的产业链条基础,具备实施工业生物燃气和居民用生物燃气集中供气的成功经验和拓展EPC项目服务的强大优势。
三、合成制药厂生物燃气替代石化燃油解决方案
   
为保证不影响药厂的正常生产,16T/H锅炉生物燃气替代燃油项目拟根据企业实际,分两期施工,一期工程新建一台生物燃气流化床/固定床气化炉和一台生物燃气锅炉及其它配套辅助设施,设计蒸汽生产能力为8T/H,一期工程建成后,与现有燃油锅炉并列运行;一期工程运行稳定后,再建设二期工程,新建一台生物燃气流化床/固定床气化炉及其它配套辅助设施,并配套对企业现有三台燃油锅炉改造为生物燃气锅炉,设计能力为8T/H。两期工程建设完成后,生物燃气生产能力为14000M3/H,蒸汽设计生产能力为16T/H,完全满足药厂生产需要,现有石化燃油热力系统被生物燃气热力系统完全取代,实现生物燃气对石化燃油的完全替代。
1
、替代解决方案拟采取的技术路线
    
本方案采用生物质现场气化生产生物燃气与生物燃气锅炉燃烧组合方式实现生物质的能源利用,取代石化燃油。设备配置为:2台流化床/固定床生物质气化炉为16T/H生物燃气锅炉供应燃气,2台流化床/固定床生物质气化炉的产气量为1.4M3/H,其中一台流化床/固定床生物质气化炉专为企业现有的燃油锅炉(改造为生物燃气锅炉)提供燃气(现有16T燃油锅炉经改造后,燃烧生物质燃气生产蒸汽,生产能力为8T/H),另一台为低热值8T/H生物质燃气蒸汽锅炉供应燃气。
   
根据项目实际,有2种方案可以进行选择,分别是(1)热燃气直接送入锅炉燃烧;(2)燃气经过净化除尘后送入锅炉燃烧。
这两种方案的比较和分析如下:
1)高温燃气利用方案
主要工艺流程为:秸秆经加料器连续给入流化床气化炉,空气由鼓风机从下部送入气化炉。原料在气化炉内经历热解和气化过程,生成可燃气体。燃气进入旋风分离器,将燃气中灰份分离后,高温燃气经管道直接送入锅炉,在炉内与高台气化炉基本参数如下:
燃气热值        KJ/Nm3     5500
热燃气温度        oC       400
产气量           Nm3/h     7000
秸秆消耗量        Kg/h     3500
气化热效率         %       85
气体含尘量       g/Nm3      5
备注:燃气的温度和含尘量为在热煤气风机后面参数,即经过旋风除尘和空气预热后的参数,其中灰尘含量在15%左右。
高温燃气利用方案分析
A
、该方案的优点:
a)由于采用热燃气利用方案,燃气中的显热可以利用,因此系统的总效率高。
b)热燃气在400 oC以上利用时焦油以气体形式存在,不存在冷凝导致管路堵塞的问题和污染问题。
B
、该方案的缺点:
(a)
在该系统中必须配置热燃气风机,由于大容量热燃气风机目前在国内的成熟有待于提高,存在设备易于损坏的风险,对控制系统要求较高。
(b)
由于燃气温度较高,在燃气锅炉出现故障时需要将热燃气迅速切断,而高温燃气切断阀造价较高,同样容量出现设备易损坏问题。也可以考虑采用水封作为安全阀门。
(c)
热燃气输送距离较短(80m之内),需要气化炉与锅炉距离较近,对场地有一定的要求。
(d)
该方案对控制系统的要求较高,需要调试工作量比较大。
2)净化低温燃气燃烧方案
主要工艺流程为:生物质经加料器连续给入流化床/固定床气化炉,空气由鼓风机从下部送入气化炉。原料在气化炉内经历热解和气化过程,生成生物燃气气体。燃气进入旋风分离器,将燃气中的灰份分离下来后,高温燃气通过空气预热器加热空气,同时,降低生物燃气温度,进入单台气化炉的基本参数如下:
燃气热值       KJ/Nm3    5500
热燃气温度     oC        室温
产气量        Nm3/h      7000
秸秆消耗量     Kg/h      3500
气化热效率       %       78
气体含尘量     mg/Nm3    20
备注:燃气的温度和含尘量为在引风机后面参数,即经过气体净化除尘后的参数。其中灰尘含碳量在15%左右。
净化低温燃气方案分析
A
、该方案的优点:
a)由于采用洁净低温燃气利用的方案,燃气非常洁净,无需在锅炉后面增加除尘设备即可实现灰尘等排放达标。
(b)
洁净低温燃气在输送过程无须担心温度降低等情况出现,可是实现长距离输送,气化炉布置灵活。
(c)
该系统中所有的转动部件(鼓风机、引风机)和阀门均在常温下工作,设备可靠性高。
B
、该方案的缺点:
(a)
燃气的部分显热未实现利用,系统效率低于高温燃气利用方案(本系统效率生物燃气效率为78%,小于高温燃气利用85%效率)。
(b)
需要气体净化除焦油装置和循环水池。
(3)
洁净低温燃气利用方案的平面布置图
该方案预计总占地面积为96×154m,也可根据建设场地实际情况进行调整。
3
、项目生产运行的生物质燃料资源解决方案
   
珠三角地区生物质资源异常丰富,本项目生物质燃料需求量,按照每三吨生物质燃料替代一吨柴油估算,本项目每年生物质资源极限需求量为21600吨(即药厂每年的极限柴油使用量7200×3),这一资源需求量还不到燃料供应半径范围(珠海、中山、江门)每年生物质资源拥有量的千分之一。
   
经过对合成制药厂附近生物质资源初步的现场调查,仅珠海。。。公司和中山镇。。。粮食加工厂两家企业的副产品稻糠资源,每年供应量总计就已超过3万吨,两家粮食加工厂的稻壳资源量已经远远超过本项目的生物质燃料极限需求量。经与上述两家企业的法人代表陈长贵和卢醒昌的初步商务洽谈,两家企业都明确表示,可以签定稻糠长期供应合同,确保供应本项目所需的资源。卢醒昌甚至要求,本项目的燃料供应能否考虑由。。。。粮食加工厂独家供应,这样,他就可以提供更优惠的价格。
1)生物质燃料基本性质的工业分析(以稻壳为例)
   
由于在本项目生物质燃料资源现场调查过程中,已经初步确定了本项目的生物质燃料资源供应的主导种类,因此,本项目对生物质燃料的供应分析,可以粮食加工厂的副产品稻糠,作为分析依据。其他生物质资源的分析,可以参照该分析,差距不大。
元素分析(干基)%    
C    46.8
H    5.74
O    41.4
N    0.66
S    0.11
A    5.1
工业分析(干基)%    
挥发分    80.9
固定碳    14
低位发热值(干基)kJ/kg    16849
2)生物质燃料资源的收集、储存、运输和制备
    
与生物电厂每年需求20多万吨生物质资源相比,本项目生物质资源需求量2万吨以内,仅相当于生物电厂的10%,而且,现场调查本项目附近,两家粮食加工厂的稻客资源量已经远远超过项目燃料资源需求量,因此,无需建立象生物电厂那样庞大的生物燃料收集、储存、运输和供应体系。但是,按照财政部20081030财建[2008]735号文《秸秆能源化利用补助资金管理暂行办法》,本项目享有每吨秸杆生物质资源150元的中央财政补助,因此,在形式上,本项目还是应当按照上述735号文的要求,建立生物质燃料资源的收集、储存、运输系统,以便申请秸杆生物质能源化利用中央财政补助。
   
生物质气化炉可以采用多种农、林、经济作物秸秆、果壳、酒糟、蔗渣、药厂副产有机废物料,水分含量要求在10~20%,流化床气化炉具有广泛的原料适应性,稻壳、稻草、麦秸、玉米秸和刨花、木屑、树枝、树皮、树叶等多种农、林、经济作物废弃物都可使用,可以根据项目周围生物质资源的实际情况,收集多种生物质原料以保证供应。
   
针对秸秆季节性的特点,原料主要在农作物收割季节集中收集,初步考虑在厂区或其附近,建设生物质燃料储备库,储存本项目1个月生产所需的生物质燃料资源2000吨左右,以确保项目运行过程中的生物燃料供应。除了1个月用量的燃料储备外,其余燃料,边使用边从定点的粮食加工厂收购、调运稻糠,以节约储存成本。
3)生物质燃料资源价格
   
从现场调查的两家粮食加工厂报价看,中山公司距本项目68公里,稻壳生物质资源报价300/吨,珠海公司距本项目28公里,稻壳资源报价400/吨。
4
、主要设备配置方案
  
生物质气化系统主要设备有:(1)加料器;(2)流化床气化炉主机;(3)旋风分离器;(4)空气预热器;(5)鼓风机;(6)净化设备;(7)引风机;(8)出灰装置;(9)自动控制装置;(10)环保、安全装置;(11)钢架;(12)管道、仪表等。
生物燃气燃烧系统:生物燃气锅炉系统。
  
秸秆由布置于气化炉下部的给料器给入,预热后的空气通过气化炉底部的布风板进入气化器,实现原料的气化。气化后的热燃气经过空气预热器降低温度后,由引风机送至锅炉。气化炉底部设有出灰装置,碳灰由专用容器收集后自然冷却,作为工业用原料、材料,用途非常广泛。