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关键词:生物质成型燃料 锅炉设计 双层炉排 动态评价 技术经济
中图分类号:TK229 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2013)03(b)-00-01
1 双层炉排的设计依据
我国在生物质成型燃料燃烧上进行的理论与应用研究较少,然而它的确是能有效解决生物质高效、洁净化利用的一个有效途径。目前来说,没有弄清楚生物质成型燃料理论,需要将原有燃煤锅炉进行一定程度的改造升级,但是炉膛的容积、形状、过剩空气系数等和生物质成型燃烧是不匹配的,也因此导致了锅炉燃烧效率和热效率很低,污染物排放超标。所以,根据生物质成型燃料理论科学来进行设计研究专用的锅炉是目前急需解决的重要问题。
1.1 燃烧特性
以稻草,玉米秆,高粱秆,木屑为例子,对比它们的工业分析、元素分析、以及发热量的数值,我们可以得出结论:生物质成型燃料的挥发分远远高于煤,含碳量和灰分也比煤小很多,热值比煤要小。(1)原生物质燃烧特性,原生物质尤其是秸秆类的生物质密度较小,体积大,挥发分在60%~70%之间,易燃。热分解时的温度低,一般来说,350C就能释放80%的挥发分,燃烧速度很快。需氧量也远大于外界扩散所提供的氧量,导致供养不足,从而形成CO等的有害物质。(2)生物质成型燃料特性,生物质成型燃料密度远大于原生物质,因为其经过高压才能形成,为块状物,结构和组织的特征使得其挥发分逸出速度和传热速度大幅度降低,而其点火温度升高,性能差,但比煤的性能要强。燃烧开始的时候挥发分是慢速分解的,在动力区燃烧,速度也中等,逐渐过度到扩散区和过渡区,让挥发分所发出热量能及时到达受热面,因而降低了排烟的热损失。在其挥发分燃烧后,焦炭骨架结构变得紧密,运动气流无法让其解体悬浮,因而骨架炭能够保持住它的层状燃烧,形成燃烧核心。它需要的氧气和静态渗透扩散的一样,燃烧时候很稳定并且温度很高,也因而降低排烟的热损失。
所以说,生物质成型燃烧相比之下优点更明显,燃烧速度均匀适中,需氧量和扩散的氧量能很好匹配,燃烧的波浪比较小,更稳定。
1.2 设计生物质成型燃料锅炉的主要要求
(1)结构布置,采用了双层炉排的设计结构,也就是手烧炉排,并且在一定高度加上一道水冷却的钢管式炉排。其组成包括了:上炉门、中炉门、下炉门、上炉排、下炉排、辐射受热面、风室、燃烬室、炉膛、炉墙、对流受热面、排气管、烟道和烟囱等。上炉门是常开设计的,用作投燃料和供给空气。中炉门则可以调整下炉排上燃料的燃烧,并可以清理残渣,只打开于点火和清理的时候。下炉门用来排灰,提供少量空气,在运行时微微打开,看下炉排上的燃烧情况再决定是否开度。上炉排以上的地方是风室,上下炉排间是炉膛,墙上则设计有排烟口,不能过高,不然烟气会短路。但过低也不行,否则下炉排的灰渣厚度达不到。设计的工作原理,让一定的粒径生物质成型燃料通过上炉门燃烧,上炉排产生的生物质屑和灰渣可以在下炉排继续燃烧。经过上炉排的燃烧,生成的烟气与部分可燃气体通过燃料层然后是灰渣层而进到炉膛内,继续燃烧,并且和下炉排上燃料所生成的烟气混合,然后通过出烟口通向燃烬室,再到后面的对流受热面。下炉排可以采取低、中、高这样三个活动炉排,因为燃料粒径和热负荷的大小不同。这样就达到了让生物质成型燃料分布燃烧的目的,能够缓解其燃烧的速度,还能匹配需氧量。完全燃烧率得到提升,消除烟尘也更有效化了。锅炉受热面设计,换热面以辐射换热为主的形式叫作辐射换热面,又称作水冷壁。由计算得出其受热面的大小,为保持锅炉内的炉温和生物质燃料的燃烧,要把上炉排布置成辐射的受热面。而形式是对流的换热面则是对流受热面,也叫作对流管束,其大小能由公式计算得到。引风机选型,引风机是用来克服风道阻力以及烟道的。选择风机的时候必须考虑其储备问题,否则会造成计算带来的误差。风量和风压能由计算来确定,选择型号要依据制造厂的产品目录。
2 对双层炉排生物质成型燃料锅炉的前景分析
生产与利用实际上就是一个把生产目的、手段还有投入人力物力财力之间进行合适的结合的过程。这不是简单的经济过程,是技术与经济相互结合的过程。技术因素和经济因素要协调,才能使这项技术得到更好的推广和发展。
2.1 技术分析
双层炉排生物质成型燃料锅炉设计的热负荷是87千瓦,热水温度95摄氏度,进水的温度是20摄氏度,热效率也能高达70%,其排烟温度200摄氏度。它在技术的性能上十分占优势,有很高的热效率和燃烧效率,也减少了有害气体和烟尘的排放量,符合我国的标准,对环境带来的损害小,所以可以考虑广泛应用于各种活动生产中来。
2.2 经济分析
在经济效益方面,因为该锅炉的燃烧效率较高,所以能很大程度燃烧燃料,因此制造的热能量等损失小,节省了不少燃料费用。对比燃煤锅炉,更为经济适用。另外,成本费里包括了固定资产的投入与运行费用。而固定资产投入费包含了设备与建设费,该锅炉的成本为一万元,安装和土建费则是五千元,运行费也含有电费、原料费、人工费以及设备维修费。而优点是简单的设备能节省人工费。如果对成型技术还有设备做进一步的研究,可以在原有成本上再降低,因此也是可取的,适合经济发展的。
3 结语
(1)在技术上,双层炉排是一个很大的进步,能很好的提高效率,而且控制了污染物的排放量,也达到了工质参数的设计要求,随着燃料能源的价格上涨,还有科研人员加强对生物质成型技术的深入研究,这种锅炉一定能占有不错的市场。(2)用技术经济学来分析锅炉,能得出一个大致结果就是,该锅炉投资较大,但是长期看来,是经济可行的,其效益也是符合投资要求的。只是和燃煤锅炉比较起来,燃煤的价格占有优势,但如果化石能源的价格上涨,并且环保力度加大,双层炉排生物质成型燃料锅炉会越来越占据优势的一面。
参考文献
[1] 刘雅琴.大力开发工业锅炉生物质燃烧技术前景分析[M].工业锅炉,1999.
[2] 林宗虎,徐通模.应用锅炉手册[J].化学工业出版社,1996(6).
【关键词】生物能源;发展现状;优点;发展前景;可替代能源
在全球资源短缺与能源危机的大背景下,各国都在积极寻找可以部分替代地球石化资源且污染较小的能源,而生物能源作为一种兼具矿物能源和其他新能源特点、优势的可再生能源,成为各国关注的重点。迄今为止,以粮食为原料的第一代生物能源已经在很多国家的生产领域内应用,取得了客观的技术和经济效果,人们对生物能源替代石油能源有了普遍的认可和共识。但是,关于生物能源的争论一直不断,下面就探讨一下当前生物能源现状,以窥探生物能源的发展前景。
一.生物能源的优点
生物能源,是指通过生物的活动,将生物质、水或其他无机物转化为沼气、氢气等可燃气体、乙醇、油脂类可燃液体为载体的可再生能源。其不同于矿物能源,又区别于其他的新型能源,同时兼具两者的特点和优势,是目前一种应用前景良好的可再生能源。它的开发与利用,不仅能解决能源危机问题,还能减少环境污染,改善日渐恶化的生活环境。这些优势主要是通过以下几个方面体现的。
第一,用于开发成为生源能源的植物,在生长过程中可以吸收大量的二氧化碳,进而降低大气环境中的二氧化碳浓度,有助于降低大气环境污染;第二,生物燃料能够充分的燃烧,在环境中可以很好的分解,降低空气中的粉尘含量,对控制雾霾等空气状况有着良好的作用;第三,能源植物的种植,对农田、水土保持、生态系统、野生动物及水质保护等都有着积极作用,有助于解决环境与生态问题。由此可见,生物能源的优点是较多的,不仅能缓解能源危机,更能保护我们所生活的环境不受污染,构建一个健康、和谐的生活家园,保护人类身体健康。所以,生物能源的开发与利用必将成为可持续发展的新兴产业,有着广阔的发展前景。
二、生物能源发展现状与发展前景
现阶段,生物能源主要有生物柴油、燃料乙醇、生物制氢、沼气等几种形式,下面从它们的发展现状入手,探讨生物能源的发展前景。
第一,生物柴油。当前,生物柴油的主要原料为植物油,世界各国采用的植物油也各不相同。比如,美国以转基因大豆油为原料,加拿大以双低菜籽油为原料,巴西以蓖麻油为原料、马来西亚以棕榈油为原料。关于生物柴油的制法,目前有四种常用的技术方法,即微乳液法、高温裂解法、酯交换法、直接混合法。此外,我国清华大学的相关专家学者提出了工程微藻法,这一技术方法还没有成熟并推广使用,但是已经取得了阶段性研究成果。生物柴油在成品油市场上已经有了广泛应用,欧洲地区应用的较多,但是实际开发生产中一直存在低收入、高投入问题,这是阻碍生物柴油发展的主要问题。
第二,燃料乙醇。燃料乙醇是目前世界上生产规模最大、应用范围最广的一种生物能源。其生产中所采用的原料主要有四大类:纤维素原料(农作物秸秆、柴草、伐木剩余物等)、糖质原料(甘蔗、甜菜等)、淀粉质原料(玉米、大米、甘薯等)及其他原料(亚硫酸盐纸浆废液等)。就目前而言,生物制合成燃料乙醇的方法主要有两大类,分别是生物法、化学法等,每一种方法的工艺流程既有相似又有不同。最常用的是生物法中的发酵法,特别是糖类作物发酵乙醇的方法最为成熟。在实际情况中,燃料乙醇生产一直面临着原料不足、成本高等问题,所以从长远角度看,利用纤维植物转化成燃料乙醇的技术方法是一种很理想的方法,不仅成本低,又能解决原料不足问题。
第三,生物制氢。生物制氢的应用,既为生活提供了所需要的氢气,又开辟了一种废物回收利用的新途径,是一种绿色的生物能源生产工艺。生物制氢的原料是相当广泛的,有牛粪、淀粉废水、豆制品废水、玉米秸秆、酒糟、纤维素、污水等。制法具体有光合生物产氢、发酵细菌产氢、光合生物与发酵细菌的混合产氢等。鉴于生物制氢的主要原料很多,应用起来较方便,是未来能源制备技术的主要趋势之一。但是,生物制氢依然有许多技术问题有待创新与突破,如光合生物产氢方面,唯有实现创新才能促进这一种生物能源的开发与利用。
第四,沼气。沼气是一种抗爆性、燃烧值很高的绿色能源,其原材有禽兽粪便、食品加工废物、作物秸秆、酒精废料等。作为一种绿色、清洁的生物能源,沼气不仅在发达国家应用广泛,在发展中国家也有着广泛运用,而我国沼气主要运用于农村地区,如供暖、做饭等,工业领域应用现状不如农村地区,且缺乏系统化的发展。
以上是最常见的四种生物能源形式,在发达国家的开发与利用比较广泛,但在发展过程中均遇到了不同问题。比如,生物柴油的低收入、高产出问题,生物制氢的技术创新问题,这是生物能源发展的主要障碍。我国作为发展中的国家,生物能源研究起步较晚,但是发展速度加快,生物能源发展有着极好的前景。我国应基于资源优势,借鉴发达国家经验,并坚持自主研发,推动国内生物能源发展。
三、结语
综上所述,生物能源的开发与利用有效缓解了能源危机和环境污染问题,是科学技术的一次进步,更是人类文明进程中的一场重要变革,是人类智慧与崇明才智的展现。随着我国经济社会的快速发展,能源需求量越来越大,环境问题也越来越严重,为解决能源问题和保护环境,必须积极开发与利用生物能源。一方面,加大生物能源研发力度,另一方面增加资金投入,同时对生物能源的产业化发展进行统筹规划,建立一条科学的产业化发展道路,实现可持续发展。
参考文献:
[1]王莉.生物能源的发展现状及发展前景[J].化工文摘,2009,02:48-50.
[2]唐三元,席在星,谢旗.甜高粱在生物能源产业发展中的前景[J].生物技术进展,2012,02:81-86.
[3]邱桂红.生物能源的开发与利用策略[J].现代农业科技,2010,09:265+267.
关键词:生物柴油;优势;应用前景
随着现代工业的发展以及各种污染气体排放量的增加,使得地球上的环境被污染的越来越厉害。地球是我们唯一家园,我们应该想尽一切办法去保护地球的环境。现在政府已经开始采取措施治理工厂废气的排放,但是,在我们日常生活当中想要减少废气的排放,还是需要我们去共同努力的,比如减少汽车尾气的排放。汽车排放的尾气会对环境造成污染,主要是因为汽车燃料是石油制品。只要我们能找到适合的燃料去替代石油制品,那就能p少污染性的气体的排放,同时还不影响人们对于汽车的使用。于是,生物柴油应运而生。本文试图分析生物柴油,了解生物柴油具有的优点,浅谈生物柴油具有的应用前景:
一、生物柴油相较于普通的柴油的突出优点
(一)不会污染环境
生物柴油之所以被称为生物柴油,是因为它从生产到被分解,都不会涉及到任何的化学成分。我们现在的环境被污染,也主要是各种化学成分造成的。生物柴油本身在燃烧分解的时候不会产生任何的化学气体,这当然就不会对环境造成威胁。生物柴油在被分解之后,产品是水。水排放到大自然当中,是不会对我们赖以生存的环境造成任何威胁的。排放的水可以渗入地下,还有可能会使得地下水变得更加丰富。还有,排放的水蒸发到空气中,还可以增加空气的湿润程度,增加降雨量。
(二)生产的原材料比较普遍、易寻找
之前的柴油是石油裂解制成的,但是,石油是不可再生资源,而且,地球上的石油的含量是有限的。原材料的有限导致柴油的制作成本比较高,一旦石油出现问题,柴油也会出现问题的。但是,生物柴油是使用生物材料制成的,如植物的秸秆等。这些材料都是十分常见的,而且还都是可再生的。使用这样的材料制作生物柴油,会降低柴油的生产成本,原材料的可再生和易于寻找,也使得生物柴油的使用变得更加的广泛。
(三)有利于土壤优化
一般生产生物柴油的原材料是油菜籽。油菜的生长期是有限的,当可以种植油菜的时候,种植油菜,但是,油菜的生长期过了以后,还可以种植其他的农作物,这样的轮番种植,可以保持土壤的肥力,有利于优化土壤。
(四)副产品仍具有经济效益
对于生产生物柴油的原材料来说,只是将果实用来榨取油脂,其他的部位根本不用来生产生物柴油。但是,这并不代表其他部位就是没用的。其他的部分也可以被晒干,用来当做食草性动物的饲料。还有,如果不想晒干,就可以在收完果实之后,直接将其他部分翻到土壤下面。土壤里面的微生物会将植株本身进行降解,腐烂的植株对于土壤来说也是一种肥料,可以增加土壤的肥力。
(五)可以增加农民的经济收益
近年来,随着多元化经济的发展,使得农民也不只是再依靠种植粮食作物来获得收益了。因为制造生物柴油需要种植大量的油菜,这时候就可以号召一部分农民来种植油菜。生产生物柴油的公司自然会收购油菜,这也是在给农民增加经济收益。
从上世纪90年代开始,石油资源枯竭与环保问题开始得到人们的关注,在西方国家,纷纷开始转战新能源的研究,在这一背景下,生物柴油成为发展重点,截止到目前,人们已经可以从大豆、棕榈油、蓖麻、油菜、废油脂中提取生物柴油。
二、生物柴油会有怎样的发展前景
相较于之前的柴油来说,生物柴油有着不可比拟的优点。因此,生物柴油一定会在市场上占有一席之地。
(一)取代原有的燃料。为了响应保护环境的号召,各个国家对环境的治理力度会越来越大。这样的大背景之下,会使得原来的柴油被淘汰。但是,很多机器的运行还是需要燃料来提供动力,这时候生物柴油正好弥补这个空缺,成为新的提供动力的燃料。
(二)会被越来越多的企业认可。现在很多人可能还会对生物柴油产生怀疑,可能会觉得生物柴油无法产生那么大的动力。但是,相信随着时间的发展,生物柴油一定会被更多的人认识,会被更多的人接受并使用的。
三、结束语
不管对于什么样的东西,只要是对人类有好处的,人类都是愿意接受的。通过对生物柴油的特点进行分析,可以看出,无论是从环境方面,还是从经济利益方面,生物柴油对我们人类都是有很大好处的。要相信,生物柴油还是有很大的发展前景,尽管现在还只是在小范围的使用,还只是小范围的人群能够接受。但是,好东西是不怕经受考验的。相信经过时间的证明,会让所有的民众都接受生物柴油,并且都使用生物柴油。
参考文献:
[1] 刘扩金,王介妮,曹磊昌,韩生.碱性离子液体催化制备生物柴油研究进展[J].材料导报.2013(S1).
[2] 王介妮,曹磊昌,刘扩金,韩生.微藻制备生物柴油的研究进展[J].现代化工.2013(05).
(一)农业资源构成。农业生物质资源是指农业作物(包括能源植物),主要有以下两个部分构成:农业生产的废弃物,如农作物秸秆(玉米秸﹑高粱秸﹑麦秸﹑豆秸﹑棉秆和稻草等);农业加工业的废弃物,如稻壳、玉米芯、甘蔗渣、花生壳等。
我国是一个农业大国,可以利用的主要有两个方面:秸秆和农业加工废弃物。其中,秸秆的产量约为每年6.5亿吨,折合约3亿吨标准煤。稻壳重量约在稻谷重量的20%以上,由此可以推算出2005年我国谷物(包括稻谷、小麦、玉米)产量为37428.7万吨,其中稻谷产量为16065.6万吨,稻壳产量为3213.2万吨。另外,稻壳的热值为12560~14650kJ/kg。所以,稻壳在每年谷物处理过程中是一种不可忽视的能源。我国玉米的主要产区(2000千公顷以上)有河北、吉林、黑龙江、山东、河南。2005年玉米的产量为11583万吨,玉米芯的平均热值为14400kJ/kg。
(二)林业资源的构成。林业生物质资源包括森林生长和林业生产加工资源中所提供的能源,主要有以下三个部分构成:碳薪林、在森林抚育和间伐过程中的零散木材、残留的树枝、树叶和木屑等;木材采运和加工过程中的枝丫、锯末、木屑等;林业副产品的废弃物(如果壳和果核等)。
林业生物质资源在我国农村能源中具有重要地位。林业生物质资源占农村能源总消费的21.2%,在丘陵、山区和林区等区域,这个比例高达50%以上。在2005年我国农村消耗林业生物质资源约为1.66亿吨标准煤。
在林业生产过程中,碳薪林是一种产量高而生长期短的生物质能资源,它主要可以缓解农村的燃料需求,减少对自然林木的砍伐从而减少对环境的破坏。我国幅员辽阔,有许多种不同的气候,因此我国树种资源也十分丰富,适合我国的碳薪林种类比较多。
林木伐区剩余物包括经过采伐、集材后遗留在地上的枝杈、梢头、灌木、枯倒木、被砸伤的树木、不够木材标准的遗弃材等。据不完全统计,每采伐100立方米的木材,剩余物约占30%,若利用率按55%计算,将会有1000多万立方米的剩余物可供加工利用,这也将会缓解我国森林资源紧缺和木材供需矛盾。
我国目前的水平,木材综合出材率(由立木到原木)为65%,我国的木材利用率(由原木到成品)为60%左右。故我国每年可以利用的林业生物质资源是巨大的。利用好这一块能源也具有很大的潜力。
(三)我国生物质压缩成型替代煤的前景。由于生物质通过气化、液化、固化可以转化为二次能源,分别为热量或电力、固体燃料(木炭或成型燃料)、液体燃料(生物柴油、生物原油、甲醇、乙醇和植物油等)和气体燃料(氢气、生物质燃气和沼气等)。
生物质压缩成型替代煤是利用木质素充当黏合剂将农业和林业生产中的废弃物压缩为成型燃料,提高其能源密度,是生物质预处理的一种方式。将松散的秸秆、树枝和木屑等农林废弃物挤压成固体燃料,能源密度相当于中等烟煤,可明显改善燃烧特性。在该领域中我国已拥有世界领先技术,为大规模燃烧利用生物质打下基础。
二、国内利用秸秆发电现况
国内利用秸秆发电情况大致分为秸秆掺烧发电、纯秸秆发电、利用城市垃圾和包括秸秆在内的农林废弃物发电三种情况。目前已开始启动的厂家、项目有江苏宝应协鑫生物质环保热电工程、华电国际十里泉发电厂、江苏国信新能源开发有限公司、盐城垃圾焚烧发电项目、晋州掺烧发电厂改造工程等。据了解这些单位依傍不同优势而掺烧不同材质的生物质,由于是自己摸索,虽已经过了一段时间的实际掺烧,但各自存在一些问题,正向深层次摸索。目前,真正利用秸秆压缩发电的国内还没有。
笔者走访了香港协鑫集团下属的江苏宝应协鑫生物质发电厂和盐城阜宁协鑫环保发电厂。这两家都已进行掺烧试验,试验证明秸秆掺烧对锅炉燃烧未产生不良影响,对锅炉效率,除尘器效率、飞灰可燃物、烟气排放未造成不良影响。
三、秸秆掺烧的技术可行性
笔者在秦皇岛及附近地区采集了10种生物质燃料,其编号见表1,压缩成型燃料的秸秆来自定州,并委托清华大学煤燃烧工程研究中心,对生物质秸秆压缩成型燃料的燃烧特性、污染物控制等进行研究。(表1)
试验结果表明:秸秆的发热量为3670~3890大卡,玉米骨子的发热量为3700大卡,果木枝条的发热量为4170大卡。各种生物质无论产自何地,几乎其成分和热值基本相近,发热量相当于中等烟煤。
清华大学得出这样的技术结论:
1、从实验数据来看,单一生物质燃烧主要集中于燃烧前期;而煤燃烧主要集中于燃烧后期。生物质与煤混烧的情况下,燃烧过程明显地分成两个燃烧阶段。在煤中掺入生物质后,可以改善煤的着火性能。在煤中加入生物质后,燃烧的最大速率有前移的趋势,同时可以获得更好的燃尽特性。生物质在燃烧过程中放热比较均匀。在煤中加入生物质后,可改善燃烧放热的分布状况,对燃烧前期的放热有增进作用。煤中加入生物质后,使得煤的燃烧最大速率有所增加,生物质的燃烧特性普遍较好。
2、通过不同比例的掺混成型秸秆燃烧,对于试验范围内,燃烧温度提高到1050OC时,均未发生结焦。
3、掺混10%~20%的成型秸秆的混合燃料,SO2排放较低,在不添加石灰石情况下,SO2排放可以控制在200ppm以内。
4、掺混10%~20%的成型秸秆的混合燃料,NOx排放可以控制在200ppm以内。
总之,在目前的循环流化床锅炉设备中,无需经过过多改动,利用秸秆压缩发电掺烧比例可达到20%在技术上是完全可行的。不仅可以减少煤的使用量降低燃料成本,掺烧生物质还可以起到助燃作用,提高锅炉燃烧室的温度,从而提高锅炉的热效率(北山电厂锅炉热效率在74%~77%),同时在降低飞灰可燃物(掺烧前为27%)、减少排渣带走的热损失(掺烧前为700大卡)上都能发挥效能。
四、经济可行性预测
考虑到秸秆的采购、储运、安全等方面因素,我们准备采取将粉碎、压缩设备分散到农户手中,由农民将秸秆压缩成型后再送到厂里掺烧的办法。以河北秦皇岛北山电厂拥有的一台装机容量为2.5万千瓦、二台1.22.5万千瓦的凝汽式火力发电机组为例:
1、掺烧对底渣物理热损失、未完全燃烧损失的改善以及对飞灰未完全燃烧损失的改善,以掺烧秸秆量为Xo=20%(重量比)考虑,效率总体可提高?浊=2.49%。
2、考虑秸秆的热值Q1为3550~3800kcal/kg,煤的热值为Qo=3200kcal/kg(未考虑炉前煤损失),以及对效率的影响掺烧20%的秸秆,可以替代22.19%~25.64%的煤量。
3、秸秆压缩后到厂价格每吨可控制在150元(根据我们收集的数据按秸秆50元/吨、电费25元/吨、半径50公里的运费40元/吨、人工15元/吨、利润20元/吨计算),3200大卡原煤的到厂价格全年平均价格约为186元/吨。
[关键词]生物质资源;燃料乙醇产业;理性思考
[作者简介]宁世梅,博白县第三高级中学一级教师,广西博白537600;龙裕伟,广西社会科学院副研究员,广西南宁530022
[中图分类号]F40 [文献标识码]A [文章编号]1672―2728(2007)04―0082―03
当前全球性能源危机凸显能源在人类可持续发展中的战略地位,燃料乙醇作为一种十分重要的可再生能源,备受全球关注。我国当前优先发展能源工业,大力发展可再生能源,扩大生物质固体成型燃料、燃料乙醇和生物柴油生产能力,把推广使用车用乙醇汽油作为一项重要的能源战略。对于拥有燃料乙醇生物质资源优势,又有一定产业基础的广西来说,做大做强燃料乙醇产业,既面临重要发展机遇,同时也面对挑战。
一、广西燃料乙醇产业发展状况与规划
广西地处亚热带,生物质资源丰富,具有良好的发展生物乙醇、燃料乙醇的自然条件。目前广西利用木薯资源生产乙醇的企业有20多家,其中规模较大的年产木薯酒精10万吨的企业1家,年产木薯酒精8万吨的企业1家。广西还有一批以甘蔗为原料的制糖企业设有酒精车间。2005年,全区乙醇生产能力50万吨,产量30万吨。
在石油危机的冲击和影响下,广西十分重视生物质能的开发与利用,将发展燃料乙醇产业纳入广西“十一五”发展规划,还专门制定了广西生物产业发展“十一五”规划。将主要发展以木薯燃料乙醇、生物柴油、沼气、成型复合燃料等重点项目,力争在“十一五”期间把生物质产业建设为广西的支柱产业。目前,广西成立了自治区生物质产业工程领导小组,发展木薯制取燃料乙醇生产的方案已报国家发改委。
二、广西发展燃料乙醇产业的有利条件与不利因素
(一)有利条件
广西发展燃料乙醇产业的有利条件主要有三个方面:
1.广西是全国最主要的热带作物种植区,拥有我国最多的适宜种植木薯、甘蔗等生物质资源的土地资源。广西拥有适宜种植木薯、甘蔗等生物质资源的热带作物种植面积11.4万平方公里,占全国热作区总面积的38.5%,列全国第一位,比列第二位的云南省高出12.1个百分点(3.6万平方公里)。
2.广西种植木薯、甘蔗作物有着悠久的历史,是全国最主要的木薯产区和甘蔗产区,具有较好的产业基础。2005年,广西种植木薯404.25万亩,产量173.61万吨,均占全国总量的60%以上;广西甘蔗种植面积1121.4万亩,产量5154.69万吨,2005/2006年榨季全区产混和糖537.7万吨,产糖量占全国总产量的61%,广西糖业的龙头地位进一步得到巩固。
3.发展燃料乙醇产业面临重大发展机遇,市场前景广阔。燃料乙醇的生产发展及其推广使用,随着国际石油市场和价格的波动几经起伏。但近年受到世界石油资源紧缺、原油价格不断攀升、环境压力日益加重的影响,作为绿色可再生能源的燃料乙醇,再次受到世界各国的关注,并形成了新一轮的快速发展趋势。可以预见,随着燃料乙醇技术的日益成熟及其成本的降低、效益的提高,其在人类社会可持续发展中的地位和作用将会越来越重要,市场前景十分广阔。
(二)制约因素
在看到有利条件的同时,也要看到制约因素,以趋利避害。
1.技术因素。首先是木薯种植技术水平较低,高产优质木薯新品种覆盖率低,粗放栽培、粗放管理,木薯产量低。其次,木薯加工技术水平落后,木薯产业大中型企业仅1家,企业规模小,众多“散乱”的小淀粉厂、小酒精厂的技术装备普遍陈旧、过时、落后。最后,“三高一难”等技术难题。用木薯生产燃料乙醇,要克服酒精生产的“三高一难”――“粮耗高、能耗高、成本高、酒精糟液处理难”,实现节粮、节能、降低成本和清洁生产。深度开发木薯酒精糟液饲料资源;扩大二氧化碳、杂醇油、酣酯酒精等副产品的综合利用和增值途径;以综合利用效益冲减酒精的成本,以技术进步创效益与石油燃料竞争。
2.原材料因素。按照规划,“十一五”时期,广西燃料乙醇产业以木薯燃料乙醇生产为主。理论上,广西也可以以甘蔗为原料发展甘蔗燃料乙醇产业。无论是以木薯为原料,还是以甘蔗为原料,广西燃料乙醇产业在广西区内都会直面其他产业的挑战,主要是糖业、淀粉工业、蚕丝绸产业乃至烟业。关键环节在于这几类产业均依赖广西的土地资源,都在争土地。
(1)糖业是广西“十一五”时期重点发展的6大优势产业之一,是广西重要的利税“大户”,广西木薯淀粉产业乃至木薯乙醇产业在中近期仍将无法取代其地位。今后一个时期,糖业乃至甘蔗种植面积仍将是优先保障与发展的。
(2)广西木薯淀粉产业仍有较大的发展空间,关键因素在于国内淀粉市场需求量大、缺口大、利润可观,广西木薯原料短缺问题突出。近年,由于木薯原料不足,广西的淀粉厂最早在10月下旬开榨,最迟在次年的3月上旬停榨,中间除去春节等假日停榨的时间,工厂的加工期最多只有4个月左右。各淀粉厂、酒精厂为争抢原料,2005~2006年榨季鲜薯收购价格一度超过450元/吨,有的淀粉厂在榨季中期由于原料价格过高而停榨。目前广西仍有一批在建或拟建的木薯加工项目(包括淀粉厂和酒精厂),建成投产后,木薯原料短缺的矛盾将更加突出。
(3)蚕丝绸产业和烟草产业也是广西大力发展的产业,尤其是蚕丝绸产业的市场发展势头迅猛,也将会与木薯乙醇产业争夺土地资源,从而使广西燃料乙醇产业发展面临更加突出的原料供应短缺问题。
广西燃料乙醇产业除了受到广西区内原材料供应所制约,还受到国内乃至国际市场原材料供应所制约。广西的木薯产量占到全国的60%~70%,此外木薯原料较多的是广东省和海南省,均为当地企业消耗,其余省份产量极少,因此从外省调入木薯原料是不可行的,只能从国外进口。但是根据FAO统计,世界木薯的年产量虽然已接近2亿吨,但大部分是供人类直接消费,真正进入国际贸易的只有600万吨左右的木薯制品(相当于1800万吨鲜薯),绝大部分来自泰国和越南。我国从2001年起,每年均进口超过200万吨的木薯制品。由于这两个国家的木薯产业结构和广西是雷同的,从原料到产品都存在竞争,所以这个来源可能存在不稳定的因素。
3.市场因素。燃料乙醇是石油的替代产品,
燃料乙醇产业与石油产业之间存在高度竞争关系,直接受到石油景气水平的左右。如果国际市场上石油供过于求,或供求平衡,石油价格比较合理或偏低,那么,燃料乙醇产业就会在产业成本偏高、政府扶持力度不够的情况下,难以有大的发展。从当前国际石油价格行情来说,相当于每桶石油热值的燃料乙醇的成本应低于50美元才有盈利空间。由于直接受到国际石油市场行情的牵制,燃料乙醇的市场稳定性较差,市场风险较大。
另外,广西燃料乙醇产业还直面国内、国际同业市场的竞争与挑战。国内除了黑龙江、吉林、河南、安徽4个试点省,广东省正在上马国内首家以木薯和甘蔗为原料生产车用燃料乙醇的大型环保能源项目――广东燃料乙醇项目,首期投资6.86亿元,设计年产燃料乙醇50万吨。除此之外,目前国内酝酿建设燃料乙醇项目的省份还有四川、云南、山东、内蒙古、福建、辽宁、河北、新疆、陕西、宁夏和江苏等。可以预见,在未来几年,全国性的燃料乙醇“大战”一触即发,广西将会直面激烈的国内市场竞争。同时,国际上燃料乙醇产品及其原材料的市场供求状况也会对广西燃料乙醇产业发展产生影响作用。
4.盈利因素。燃料乙醇产品成本与汽油相比,其成本高,盈利性差。凡是生产生物燃料乙醇的国家,都对其实行政策扶持。按照国家计划,定点生产燃料乙醇的企业,财政补贴将逐年递减,直至2008年完全取消。为了保持盈利,在补贴取消之前,燃料乙醇生产企业的首要任务是降低生产成本。
三、做大做强广西燃料乙醇产业的对策建议
(一)调控燃料乙醇产业发展规模,不能盲目发展、快速扩张
主要理由和依据是:(1)燃料乙醇产业受木薯原料“瓶颈”制约。(2)国内燃料乙醇产业将面临比较激烈的市场竞争,市场风险大。(3)今后一个时期广西扩大木薯原料种植规模的空间有限,以甘蔗为燃料乙醇主要原料来源的可能性也不大。
针对上述问题,广西在发展燃料乙醇产业过程中,首先要考虑原材料供应问题,不能盲目扩大发展规模。根据广西燃料乙醇原料来源的现实性(包括区内来源、国内来源和国际市场供应),“十一32"时期广西发展100万吨燃料乙醇的产能,其规模偏大,建议控制在50万~70万吨的幅度,待技术条件、市场条件等因素相对成熟后,再不断扩大燃料乙醇产业规模。
(二)上规模、高起点地发展燃料乙醇企业
在当前国际石油市场价格水平下,燃料乙醇产品成本高、市场价格高,与石油产品相比,缺乏市场竞争能力,必须十分重视新技术的开发和应用,以期不断降低生产成本,提高燃料乙醇的市场竞争力。发展燃料乙醇企业,应当坚持上规模、高起点、技术先进的原则。以期实现规模效益、降低能源消耗、提高原料利用水平,从而达到降低单位成本的目的。建议广西新建或改建燃料乙醇企业时,其产能规模应在10万吨以上。
(三)鼓励发展混合原料型燃料乙醇企业
由于广西区内、国内乃至国际市场上木薯、甘蔗原料的紧缺,发展燃料乙醇产业必须从广西的实际出发、从市场供求状况出发,来考虑燃料乙醇产业的原料供给问题,优化燃料乙醇的原料配置。广西应当以木薯为主导,积极发展薯、蔗、稻、蜜以及玉米等原料混合的燃料乙醇企业。其主要优点有四:一是可以缓解木薯原料之不足;二是可以在糖业市场价格下跌情况下,将原定供应糖业的原料蔗用于燃料乙醇生产,保障甘蔗价格的相对稳定性以及蔗农的利益;三是可以增加糖业副产品糖蜜的附加值以及糖厂的收益;四是可以保障燃料乙醇原料来源的稳定性及其产业发展的可持续性,这在技术上也是可行的。
(四)“抓大放小”,关停、淘汰一批技术落后、污染大、能耗高的木薯淀粉企业和木薯酒精企业。优化木薯产业组织结构
目前广西共有木薯淀粉企业和木薯酒精企业200多家,绝大多数为小企业。这些小企业普遍存在技术落后、污染大、能耗高、效益低等问题,不能适应新型工业化发展以及经济社会可持续发展的要求。应当根据国家产业政策、环保政策以及其他政策的规定,对这些小企业进行全面清理整顿,凡是不符合政策要求,又无力进行技术改造的,均应予以关停、淘汰。这样,在一方面使当地生态环境得到改善的同时,还可以杜绝它们与技术水平较高、环保条件好的大中型燃料乙醇企业争原料的问题,从而有利于优化广西燃料乙醇产业发展的市场环境,促进燃料产业的健康发展。
(五)延长燃料乙醇产业链,培育发展燃料乙醇产业集群
发展燃料乙醇产业,涉及农业种植和养殖、乙醇及其副产品生产、石油调配、汽车制造、环保、商业销售乃至乙烯生产、现代石油化工和燃料乙醇副产CO2的资源利用等,可以形成一条很长的产业链。应当根据燃料乙醇的产业链特性,做好燃料乙醇产业集群的发展规划与培育工作,为做大做强燃料乙醇产业创造良好的产业生态环境。