山西省檸條生物質(zhì)固化成型燃料的研發(fā)展望

王慶云

(山西省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院,山西 太原 030012)

1 山西省煤炭污染現(xiàn)狀

山西省作為全國的能源大省,燃煤污染日益嚴重。據(jù)統(tǒng)計,每消耗 1 t標準煤,可向空氣中排放17.87 kg SO2,15.39 kg煙塵,7.50 kg工業(yè)粉塵和96.06 kg工業(yè)固體廢棄物。目前,全省有 16座城市SO2的年均排放濃度超過國家二級標準 1.9倍,總懸浮顆粒物的年均排放濃度超過國家二級標準1.35倍,26條河流的 101個監(jiān)測斷面中,有 68.3%的斷面屬于重度污染。山西省以煤炭為支柱產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟模式導(dǎo)致區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展極不平衡。截至2007年,全省 57個貧困縣中,未解決溫飽問題的和已解決溫飽問題但收入低、不穩(wěn)定的人口共計284×104人,他們的人均純收入為 2 289元。由于煤價昂貴,貧困地區(qū)仍有 33.4%(約 94.9×104人)的農(nóng)戶以柴草作為主要燃料。

這種資源豐富、污染嚴重、經(jīng)濟發(fā)展失衡之間的矛盾成為制約山西省社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的直接因素。尋求并研發(fā)環(huán)保、可再生型的生物質(zhì)能源,成為調(diào)整山西省未來能源與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的重大戰(zhàn)略,也是我省減少污染、保護環(huán)境、促進農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展、建設(shè)社會主義新農(nóng)村的重要舉措。

2 檸條生物質(zhì)固化成型燃料的開發(fā)優(yōu)勢

2.1 檸條資源概述

檸條(Caragana Korshinskii Kom.)屬豆科多年生落葉灌木,在山西省主要分布在忻州市、大同市、朔州市等晉西北地區(qū),具有耐旱、耐寒、耐高溫的特點。檸條的枝條含有油脂,是一種優(yōu)良的柴禾燃料,利用價值高;也可作為飼料、肥料、編織材料及工業(yè)原料。山西省現(xiàn)有檸條栽植面積 63.33×104hm2,每年可收獲檸條干物質(zhì)量 300×104t.檸條的材性特征見表1.

表1 檸條材性特征

由表1可以看出,若將檸條壓縮成密度為0.8 g/cm3的成型燃料,熱值可達 4 376.1 J/kg(優(yōu)質(zhì)煤的標準)。當燃燒室溫度達到1000℃以上,5 kg的成型燃料可保持 5 h左右不熄火。

2.2 政策支持

長期以來,黨中央國務(wù)院高度重視生物質(zhì)能源的開發(fā)與利用,出臺了一系列政策法規(guī)鼓勵和支持相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?！吨腥A人民共和國可再生能源法》第 16條規(guī)定“國家鼓勵清潔、高效地開發(fā)利用生物質(zhì)燃料”?！犊稍偕茉粗虚L期發(fā)展規(guī)劃》提出,到2010年固體成型燃料年利用量達到 100×104t以上,2020年達到 5 000×104t.國家林業(yè)局于 2005年7月成立了林木生物質(zhì)能源領(lǐng)導(dǎo)小組,設(shè)立了林木生物質(zhì)能源辦公室,將固體成型燃料的研發(fā)確定為林業(yè)生物質(zhì)能源建設(shè)規(guī)劃的 7個重點領(lǐng)域之一,檸條作為固體成型燃料的主要培育樹種提上了議事日程。2006年 1月 1日《中華人民共和國可再生能源法》正式實施,2008年山西省林業(yè)局長會議上提出了對檸條固化成型燃料開發(fā)的支持。

3 檸條成型工藝與設(shè)備的研發(fā)現(xiàn)狀

內(nèi)蒙古機械配件廠研發(fā)出了檸條割灌機,機重50 kg,生產(chǎn)率為 0.4 hm2/h～0.53 hm2/h,這為檸條生物質(zhì)原材料的采收提供了設(shè)備支撐。

粉碎是致密成型技術(shù)中重要的前期處理工序,山東華力電機公司研發(fā)了型號為 Y90L-2的檸條削片粉碎機,額定轉(zhuǎn)速為 2 840 r/min,削片顆粒度為10 mm左右,達到了成型燃料的加工要求。

迄今為止,尚無檸條生物質(zhì)固化成型燃料生產(chǎn)的系統(tǒng)報道,但檸條飼料的成型試驗及規(guī)?；a(chǎn)表明,檸條具有很好的成型效果。一些應(yīng)用于其他生物質(zhì)成型燃料加工的成型工藝及成型設(shè)備,可為檸條生物質(zhì)成型燃料的研究、小試、中試及規(guī)?；a(chǎn)提供很好的技術(shù)依托。

4 效益分析

山西省擁有豐富的檸條資源,開發(fā)利用潛力巨大。通過檸條生物質(zhì)成型燃料的研發(fā),既可滿足許多偏僻、貧困山區(qū)的生活燃料問題,又可增加農(nóng)民收入。按 1.6 kg干檸條相當于 1 kg標準煤,人均燒煤量 1.5 t/a計算,300×104t檸條生物質(zhì)成型燃料可滿足我省 125×104人口 1年的燃料問題。有研究表明,檸條生物質(zhì)成型燃料的純利潤為 150元/t,我省 300×104t檸條成型燃料的年利潤高達4.5×108元人民幣。

從環(huán)境保護角度來看,檸條生物質(zhì)燃料是一種CO2零排放的能源,其灰分含量為 2.87%,煙氣中CO,SO2,NOx等成分的濃度遠低于《鍋爐大氣污染物排放標準》,達到了國家環(huán)保要求。

從生態(tài)價值的角度來看,檸條生物質(zhì)成型燃料的開發(fā)利用實現(xiàn)了生態(tài)系統(tǒng)“生產(chǎn)—消費—分解—再生產(chǎn)”的物質(zhì)循環(huán)與能量流動,對維護生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)具有促進作用。

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