一種新型清潔能源的概述

楊 松 康建喜 康智勇 燕 子

(咸陽陶瓷研究設(shè)計(jì)院有限公司 陜西 咸陽 712000)

前言

在經(jīng)濟(jì)全球化的大背景下，低能耗、低污染的生產(chǎn)方式已逐漸成為社會的主流。而對于燃煤企業(yè)來說，尤其是我國陶瓷企業(yè)，現(xiàn)階段還是以燃煤為主，被外界認(rèn)為是真真正正的消耗性行業(yè)——高能耗、高污染。在高能耗企業(yè)的各個環(huán)節(jié)里，以促進(jìn)節(jié)能減排的技術(shù)措施為前提，積極挖掘新材料、新能源、樹立企業(yè)的品牌意識，才有機(jī)會真正實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)的健康和可持續(xù)發(fā)展。

1 清潔能源概述

根據(jù)美國能源信息局報告，預(yù)計(jì)到2035年，全球能源消耗將比現(xiàn)在增加50%。其中，石油、煤和天然氣的消耗將占世界能源消耗總量的86%，而水力發(fā)電、地?zé)崮?、風(fēng)能、太陽能和生物質(zhì)能等可再生能源的消耗比例只占到14% 。積極開發(fā)和利用可再生清潔能源、減少石化能源消耗、降低溫室氣體排放己成為世界各國緩解能源危機(jī)和氣候變化問題的共識。生物質(zhì)能是繼煤和石油之后的世界第三大能源，是太陽能以化學(xué)能源形式貯存在生物質(zhì)中的可再生能源，長期以來為人們的生活用能提供能源。在發(fā)展中國家，生物質(zhì)能源是人們?nèi)∨椭箫埖壬钣媚艿闹饕獊碓?；而在發(fā)達(dá)國家，生物質(zhì)能則成為煤的替代能源被廣泛運(yùn)用于發(fā)電廠和工廠。與風(fēng)力發(fā)電、水力發(fā)電相比，生物質(zhì)能發(fā)電具有不受外界自然條件的影響及生產(chǎn)過程可控性高等優(yōu)點(diǎn)。生物質(zhì)顆粒燃料是生物質(zhì)固體形態(tài)的能源化利用方式，也是生物質(zhì)能源利用最簡單、最直接的途徑之一。利用機(jī)械力將生物質(zhì)壓縮或擠壓成為容積密度較大、熱效率較高、便于運(yùn)輸和儲藏的固體成形燃料，形狀和尺寸統(tǒng)一，使用方便，易于燃燒，是替代煤和薪柴的優(yōu)秀燃料。

2 生物質(zhì)清潔能源發(fā)展趨勢

生物質(zhì)固化成形燃料當(dāng)中的壓塊(顆粒)燃料，主要用途是替代燃煤，用于區(qū)域供熱(電)，小型工業(yè)鍋爐、小型熱水鍋爐、氣化爐、工業(yè)窯爐以及農(nóng)作物大棚升溫上，可以作家庭采暖爐、壁爐和炊事爐等普通生活燃料之用。在我國的東北地區(qū)，生物質(zhì)燃料已逐漸代替煤炭用在工業(yè)上，沒有硫化物的排放，去掉了脫硫環(huán)節(jié)，減少了環(huán)境污染。

2.1 生物質(zhì)燃料與煤炭對比

我國工業(yè)企業(yè)供熱和北方地區(qū)集中采暖主要采用工業(yè)鍋爐作為熱源設(shè)備，目前工業(yè)鍋爐燃用的主要燃料為煤炭，其中多數(shù)地區(qū)采用二類煙煤，其平均熱值為5 100 kcal/kg。生物質(zhì)環(huán)保燃料熱值與生產(chǎn)生物質(zhì)環(huán)保燃料的原料種類有關(guān)，以木材加工剩余物和麥秸作為生物質(zhì)原料，所生產(chǎn)出的生物質(zhì)環(huán)保燃料熱值為4 000～4 300 kcal/kg，且每噸生物質(zhì)原料可替代0.96～1.04 t(平均為1 t)二類煙煤，即1 t生物質(zhì)原料可替代1 t二類煙煤。燃煤工業(yè)鍋爐的熱效率平均為70%。使用生物質(zhì)環(huán)保燃料后，鍋爐效率平均提高15%，鍋爐熱導(dǎo)率提高至85%左右。

2.2 生物質(zhì)燃料燃燒效果

生物質(zhì)環(huán)保燃料是一種清潔高效的可再生能源，具有明顯的節(jié)能減排效果，每燃燒10萬t生物質(zhì)燃料可替代燃煤8萬t，減少SO2排放1 600 t，煙塵排放800 t，CO2排放14.75萬t。同時，燃燒生物質(zhì)燃料可以從根本上解決堆放秸稈占地面積大、影響景觀環(huán)境、存在火災(zāi)等不安全隱患，燃燒后所產(chǎn)生的爐灰是良好的肥料。這樣可以大大緩解煤炭供應(yīng)緊張，企業(yè)燃煤成本增加的嚴(yán)重問題。同時對加快社會主義新農(nóng)村建設(shè)，提高農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)收入，改善農(nóng)民的生活質(zhì)量，對再生能源的利用和循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展將會產(chǎn)生顯著的社會效益。

2.3 生物質(zhì)燃料國家形勢

近幾年來，我國政府高度重視農(nóng)作物在資源化利用中存在的問題。從 1992 年開始，中國政府頒布了一系列與資源化相關(guān)的政策，已經(jīng)初步了解到農(nóng)作物所產(chǎn)生的環(huán)境危害和其資源利用方式。在2007～2018年發(fā)布的《可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃》、《可再生能源法修正案》后，清潔能源機(jī)制法律框架在中國己基本形成，并制定了與之相對應(yīng)的實(shí)施方案。政府的這一系列動作都表明了對于資源化利用的堅(jiān)定決心。首先，說明了我國目前資源化利用還存在很多需要改進(jìn)的地方；其次，說明了中國農(nóng)業(yè)亟待解決的重要問題之一就是摒棄現(xiàn)有農(nóng)作物傳統(tǒng)低效的利用方式，促進(jìn)農(nóng)作物的高效資源化利用；第三，高度重視農(nóng)作物的資源化利用，當(dāng)前政策導(dǎo)向是：急需摸清中國不同區(qū)域的農(nóng)作物秸稈的分布特征、污染和利用現(xiàn)狀。

2.4 生物質(zhì)燃料制作工藝

目前生物質(zhì)制作工藝路線為：原料儲備-粉碎-干燥-制粒-冷卻-包裝-熱源供給。

2.4.1 再生資源環(huán)保燃料用粉碎機(jī)

農(nóng)作物及廢棄木質(zhì)材料增多，各種材料形態(tài)各異，不適合直接使用削片機(jī)削片，把這些形態(tài)各異的原料切碎成環(huán)保燃料加工成為需要的燃料規(guī)格尺寸，是必須解決的問題。為此，一般使用切削刀輥，采用組合刀具結(jié)構(gòu)，可保證各類農(nóng)作物完全粉碎為后續(xù)工藝需要燃料規(guī)格尺寸。

2.4.2 再生資源環(huán)保燃料用干燥器

干燥器使用滾筒干燥器，低溫和中溫可控，可分級干燥，干燥介質(zhì)能量循環(huán)多次利用，能做到節(jié)能、省地、容易操作的效果。

2.4.3 再生資源環(huán)保燃料制粒成形機(jī)

再生資源環(huán)保燃料制使用立式環(huán)模制粒，應(yīng)設(shè)置調(diào)溫(水、風(fēng)共用)裝置，增大冷卻介質(zhì)與物料的接觸面積，使物料的含水率更加均勻一致，改善成形顆粒的品質(zhì)，同時應(yīng)注意模輥間隙自動調(diào)節(jié)裝置，改善操作條件，提高造粒機(jī)整體工作精度。

2.4.4 再生資源環(huán)保燃料冷卻機(jī)

再生資源環(huán)保燃料冷卻機(jī)使用風(fēng)冷壓力倉式冷卻器，由沖壓板、緩沖器、壓力空氣組合而成的冷卻器，不會破壞產(chǎn)品粒度、不影響產(chǎn)品性能、高效冷卻產(chǎn)品溫度。

3 結(jié)論

因?yàn)槿济簳a(chǎn)生大量的硫化物，這使得陶瓷企業(yè)背著沉重的環(huán)保壓力，再加上天然氣氣源不足，用生物質(zhì)燃料代替煤，且生物能源將是很好的代替物之一；通過對生物質(zhì)資源種植、收集、加工進(jìn)行科學(xué)、環(huán)保生產(chǎn)，不會造成對現(xiàn)有生態(tài)、環(huán)境質(zhì)量的破壞，而且通過林木廢棄物、農(nóng)作物秸稈回收，將極大地消除這些生物質(zhì)資源的無價值堆放、焚燒，不僅能杜絕資源浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)廢棄物的高效有價值綜合利用，而且能改善現(xiàn)有生態(tài)、環(huán)境質(zhì)量。