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一、生物质秸杆燃料综合利用背景:
农作物秸秆作为一种农业生产的副产品,产量大、分布广,同时也是一项重要的生物资源——其含氮、磷、钾、%、%、10%、45%。据统计,,其数量相当于北方草原打草量的50多倍,资源拥有量居世界首位。我国在2000--2010年间秸杆总量将呈增长趋势,。
历史上,我国有着利用秸秆的优良传统——农民用秸秆建房蔽日遮雨,用秸秆烧火做饭取暖,用秸秆养畜积肥还田——合理利用秸秆是我国传统农业的精华之一。随着科技进步和社会发展,一方面,秸秆利用开辟了新路子,其综合利用成为一篇必须做好的很有价值1
的大文章;另一方面,焚烧秸秆在一些地区愈演愈烈,成为必须认真对待、下决心解决的紧迫问题。最近的统计结果(见上图)显示,我国年产农作物秸杆中40%用作农用燃料,24%用作饲料,2-3%作工副业生产原料,15%直接还田,还有18%。
中国地大物博、幅原辽阔,气候由南向北分别包括热带、亚热带、暖温带、中温带、寒温带。经度跨越达62°(东经135°03’—73°22’),纬度达50°(北纬3°51’—53°34’),其秸秆类原料的品种和数量居世界前列。但在其开发、应用方面却存在着不科学、不充分,以及浪费和污染现象严重等问题。秸秆类原料主要包括农作物和自燃类植物两个方面。其中,农作物的秸秆类品种主要包括稻草、麦草、玉米秆、棉花秆、高粱秆,以及谷物类、油料作物类(花生、大豆、油菜)等;自燃类植物类秸秆主要包括芦苇、龙须草、树木枝丫材和野生灌木等。随着林纸一体化项目的发展,还会有一定数量的树皮、木削等可燃物质。
秸秆问题出现的原因归纳有如下几方面:第一是农业普遍增收之后,农作物秸秆越来越多,但综合利用滞后,秸秆出现过剩;第二是随着农民收入增加、生活水平不断提高,农民宁愿增用化肥和燃煤,而少用秸秆作肥料和燃料(今年因煤炭价格飙升,农村作为家用燃料较多);第三是由于农作物复种指数提高,特别是近几年小麦机收面积扩大,麦秸留茬过高,灭茬机械和免耕播种技术推广没有2
跟上,造成农民为赶农时放火焚烧秸杆和留茬。
目前生物质能秸秆发电技术的开发和应用,已引起世界各国政府和科学家的关注。许多国家都制定了相应的计划,如日本的“阳光计划”,美国的“能源农场”,印度的“绿色能源工厂”等,它们都将生物质能秸秆发电技术作为21世纪发展可再生能源战略的重点工程。根据我国新能源和可再生能源发展纲要提出的目标,至2010年,我国生物质能发电装机容量要超过:300万kw。因此,从中央到地方政府都制定了一系列补贴政策支持生物质能技术的发展,加快了技术商业化的进程。随着我国国民经济的高速发展和城乡人民生活水平的不断提高,既有经济、社会效益,又能保护环境的秸秆发电技术的利用前景将会越来越广阔。
我国农村的秸秆资源相当丰富,主要的农作物种类有稻谷、小麦、玉米、豆类、薯类油料作物、棉花和甘蔗。根据我国地理分布和气候条件,南方地区水域多、气温高,适合水稻、甘蔗、油料等农作物生产,北方地区四季温差大,适合玉米、豆类和薯类作物生长,故播种面积大于其他地区。小麦在我国各地区都普遍种植,播种面积以华中、华东地区最多;棉花产地主要是华东和华中地区,其次是华北和西部地区。预计在2000年到2010年期间,~,。如果将这些秸秆资源用于发电,,年发电量可达4500亿kw·h。
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因此,秸秆禁烧及其综合利用工作作为资源与环境保护的大事、作为实施农业可持续发展战略和实现两个根本性转变的重要措施,被纳入议事日程。多种多样的新技术如雨后春笋,令秸杆综合利用工作别开生面。但是,单一的技术很难充分利用其潜在价值。于是,开始尝试对其进行组合,期望能更有效的利用秸秆。
二、生物质秸秆燃料发电的前景
我国能源储备的基本特点是富煤、贫油、少气,煤炭占一次能源储备的85%以上。既有的能源禀赋结构,使得煤炭在我国一次能源消费结构中所占的绝对比重达到70%左右。截至2006年底,煤炭、天然气、石油的储采比分别为48年、。从资源禀赋与消费结构来看,煤炭是我国中长期最重要、最可靠的一次能源,在我国工业发展中的地位无可替代。伴随着我国工业化、城市化进程的加速,煤炭消费逐年增长。据测算,,可见,中国经济对煤炭消费已经形成高度依赖,煤炭需求将保持相对刚性。根据统计局的历史数据进行测算,,%。按此消费速度,2010年消费量将达到31亿吨,远超过煤炭工业“十一五”发展规划目标26亿吨。
即便如此,截至5月底,,,自3月以来连续第三个月下降。直供电厂库存为2068万吨,较4月底下降89万吨,自2月份以来连续第四个月下降,电4
,低于15天的正常水平,自3月以来连续第三个月下降。同时,根据专家预测,中国要初步实现现代化,至少需要人均一个千瓦的电力,以13亿人口计,就有13亿千瓦的需求。以这个数据看,发展水电(即使全部开发)也只是杯水车薪。核电、风电由于初期生产价格较高,建设周期相对较长,需要国家扶持才能获得发展,但来自政府部门的信息并不乐观。
而国际能源机构的有关研究表明,秸秆是一种很好的清洁可再生能源,其平均含硫量只有千分之三点八,而煤的平均含硫量约达百分之一。经测定,秸杆热值约为15000KJ/Kg,相当于标准煤的50%。各种秸杆的热值如下:
不同秸杆热值表
目前国际上,丹麦在秸杆发电技术上较为先进,且得到了广泛应用。以丹麦一家由丹麦国家电力公司投资建设的电厂为例:该厂采用BWE公司的技术设计和锅炉设备,,,实行热电联供,年发电5000千瓦时,,可为马里博和萨克斯克宾两个镇1万户5万人5
口供应热和电。此外,农民每向电厂出售一吨秸秆不仅能得到400丹麦克朗,还能免费得到电厂返还的40公斤炉灰——这是很好的钾肥。整个秸秆资源得到了循环利用,几乎没有资源浪费和污染排放。
随着国家关于生物质发电的一系列鼓励政策的出台,国内许多投资主体对生物质发电行业表示出了浓厚兴趣和参与热情,纷纷进入了生物质发电行业。目前,全国共有超过70个生物质发电项目获得政府核准,“十一五”期间,我国生物质发电装机将达到550万千瓦,每年可直接为农民带来收入数亿元,提供就业机会约18万个。
秸秆发电是生物质发电的最重要形式,生物质发电是指利用农作物秸秆、林业废弃物、城市和工业有机废弃物、畜禽粪便等燃料发电的技术。生物质能是目前应用最广泛的可再生能源,消费总量仅次于煤炭、石油、天然气,位居第四位。加快发展包括生物质发电在内的生物质能源,是构筑稳定、经济、清洁、安全能源供应体系,突破经济社会发展资源环境制约的重要途径,对于促进循环经济和县域经济发展,服务资源节约型、环境友好型社会建设、服务社会主义新农村建设和创新型国家建设等各方面都具有重大意义。
我国的发电大头是煤电,煤电发电总量约占我国年发电总量的70%,众所周知,煤炭尽管是我国的优势资源,但煤却是不可再生资源,在未来的发电格局中,为了保证我国的能源安全,寻找并大力发展煤电以外的技术成熟的其它发电类型就成了我国未来电力安全的一个战略性的布局和实践。环境保护。我国能源消费结构以煤6
为主,煤炭所占的比重接近70%,煤烟型污染成为中国大气污染的最主要因素。大规模发展煤电造成二氧化硫排放超标,经济社会发展的环境压力越来越突出。与传统化石燃料相比,生物质能属于清洁能源,二氧化碳排放属于自然界的碳循环,不形成污染。并且生物质能含硫量极低,仅为千分之三,不到煤炭含硫量的1/4。发展生物质能发电和生物颗粒燃料,实施煤炭代替,可显著减少二氧化碳和二氧化硫的排放,产生巨大的环境效益。同时还能有效的服务新农村建设。,按年运行6000小时计算,年消耗农林废弃物约20万吨,;在秸秆收购、加工、运输等方面,每年可为当地农民增加收入总额高达数千万元;围绕燃料收、储、运等产业链条,能够直接吸纳当地农村劳动力1000多人。与同类型火电机组相比,每年可替代标煤约5万吨,减排二氧化碳约15万吨。燃烧后产生的草木灰,每年可达8000吨左右,作为高品质的钾肥,可以还田使用,环保效益和社会效益突出。可以预见,在我国推广生物质能秸秆发电技术市场广阔,前景光明。
三、生物质秸秆燃料的收、储、运难度和解决办法
秸杆燃料的收购
生物质秸秆燃料的收购组织是面广量大,涉及到千家万户,而且没有现成模式可借鉴或套用。其组织的难度主要有:7
收购难:农民出售秸秆的意识不强,存在着惜售与无所谓思想,尤其是经济较发达的地区,因秸秆收购价不高,往往达不到农民的期望值,农民不愿费劲劳神;农村收集秸秆的力量不足,农作物秸秆如麦秸,收购往往在夏收夏种,秋收秋种农村大忙季节,农民既要收又要种,加上大量农村青壮劳力不足,所以农民较多地收秸秆在田间焚烧或推下河道;煤炭、液化气等燃料价格偏高,农民不愿进行生活燃料结构调整;可用于其它工业用途的生物质秸秆存在争资源现象,很多燃煤小锅炉都已改造使用生物质燃料;农村缺乏秸秆收购的组织机构或有一定经验和经济实力的农民经纪人,且无成熟模式或经验可循,看不到其中蕴藏的经济利益。
储存难:由于农作物秸秆收购具有很强的季节性要求,不能做到长期均衡连续收购。生物质发电企业一般至少需储存半年的秸秆量,如一台12MW的发电机组,至少应储存6万吨秸秆燃料。因农林秸秆比重轻,体积大,堆入存储场地广大,还需进行防雨、防潮、防火和防雷设施建设,故占用土地多,投资建设费用和维护费用大。
运输难:秸秆比重轻、密度小,运输量巨大,且对公路运输容量会形成巨大压力。为方便运输、节约费用,黄色秸杆需在田间地头对秸秆打包,必须投入巨资购买较大量的打包机,且所打包块需符合锅炉燃料系统的技术要求。我国农村运输工具多为小型拖拉机和农用运输车,对国外燃料系统设计使用所要求的大型包块难以运输。同时,打包用的打包带需入炉燃烧,因为生物质材料,可能经8
受不住多次倒运的需要。而灰色秸杆经粉碎后,上料比较困难,需要用简易皮带输送机,必要时,还需要用专用车辆进行运输。无疑要增加生产成本,且运量较小。
专用抓草机
秸秆专用装载车
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对于
液压电动自走堆垛机液压折叠自走堆垛机解决办法:
燃料收购工作一定要做到下手快,动脑快。所谓下手快,就是要提前做好收购准备(包括:人员、设备、机械所需燃料、资金等),一旦秸秆进入收购期,要立即开始大量收购。因为农户将秸秆运送到家后,再高的价钱也无法争夺。动脑快,就是在收购前就要做好各种应急预想。以便出现异常情况时,能立即采取果断措施,做到忙而不乱,有备而战。
另外,就是要大量发展和培植农村经纪人队伍,经纪人队伍的发展状况能够决定和导致秸秆收购工作的成败。在强调经纪人必须履行的有关职责和要求外,要帮助经纪人做好安全、加工等方面的把关工作。想方设法使经纪人降低成本,见到效益。这有这样才能使经纪人想我所想,为我所用。对于经过核准的收购价购要严格执行,决不能早上是风晚上雨。经纪人赚钱是必然的,要不然谁还会泥里风里帮你做事。所以,我认为与经纪人搞好关系是必要的,但10
不能做有悖于社会道德和损害公司的总体利益。如果可能,由政府采取行政措施,将秸秆收购工作落实到乡、村领导身上,也不失是一个好办法、好思路。
对于稻壳燃料的采购工作,按照惯例,8月中、下旬开始进入全年稻壳燃料生产的高峰期。我个人的想法是在现在到8月底期间,可以继续加强同部分控制资源量较大的经纪人进行接触,稳定一批经纪人为我们供应。同时,考虑安排燃料采购人员在近期内,长期在职责划分范围内的米厂和经纪人处驻点跟踪,对他们所掌控的米厂资源进行详细了解并开始与米厂接触。
在与米厂频繁接触和稳固关系后,想办法到年底与米厂直接签订长期供应合同(因为经纪人也是年底与米厂签订合约)。但这样做的前提是,我们自行采购与现有经纪人送料在价格上有可比性。我们要对自行操作方面的费用进行一次系统全面的调研和测算。
在逐步落实和稳定米厂资源、在我们自己能够组建专业燃料运输队伍一系列工作后,可以与稻壳燃料的部分大用户开始接触,采取协会或合作组织的形式,由我们为他们代为统一组织燃料,并定期定量供应,其目的和效果是我们能有效控制市场价格,防止无序的竞争。
另外,有可能的话,请政府向有关部门施压,严格控制资源外流,增加区域内的燃料储量。
同时,要切实开发各种可以使用的综合燃料。以宁国为例:本地有较为丰富的山核桃资源,其外壳(核桃蒲)的产出量较大,预11
计近万吨,一旦有用,将是很好的补充原料。同时,由于对该原料的处理一直以来是当地政府和老百姓无法处理的难题,所以价格不会太高,还能得到政府相关的处理费用,可以说是一举多得。其它,还有锯末、刨花、木材边角料、烟叶杆、板栗壳等都是我们下一步计划开发的代替燃料。
总之,综合燃料的多品种开发,须根据锅炉的适用情况来定。同时要做好一些配套加工设备的采购,保证所收购的燃料能及时加工并掺配使用,减轻存储难度和压力,稳定锅炉燃烧工况和参数。
在收购过程中,要继续做好对经纪人和供货单位的热情服务工作,要做到及时结算,要以真诚的态度、热情的服务感动和留住经纪人和供货商,以诚信合作、共创双赢的思想指导我们每天的工作。
总体来说,生物质发电成功与否的关键在于生物质秸秆燃料的组织收购和存储管理。所以要重点解决两个方面的问题:一是初期需大力依靠地方政府行政引导、组织和政策支持,但是应做到依靠不依赖。充分利用政府的舆论宣传工具进行广泛、深入地宣传,使广大农村和农民理解生物发电对国家、社会和个人的巨大作用,理解生物质秸秆的出售不同于普通自由化竞争的商品,积极出售秸秆,变废为宝,同时也是建设社会主义新农村的需要。政府应协助项目公司科学地组织建立起整个收购、储存和运输网络,保证充足的生物质秸秆燃料(合理价格的前提下)供应。二是条件成熟时逐步市场化。各项目公司应创新管理、创新思维,加快自主建立生物质秸12
秆收、储、运网络和模式,用尽快的时间建立起市场化运营的模式,并力求最大幅度地降低燃料运营成本。
根据中国秸秆造纸行业几十年的经验证明,对于收购后的秸秆作业流程有如下经验和教训:尽量收购农户的散料,能不人工打捆收购的,尽量不要人工打捆,但可以考虑用机械捡拾打捆。
打捆与不打捆的原料作业或收购成本每吨相差30~50元,仅此一项,一个年耗20万吨原料的发电厂需要多支付600~1000万元的直接成本。
打捆草质量难以控制。对于在田间(联合收割机或人工刚收获的秸秆原料)直接打捆收购的原料含水量大,打捆后易发热、变质,堆成大垛时甚至还会发生自燃现象。此外,还有个别不法商贩会在捆包里夹杂低质量的原料,甚至暗藏土、石块于其中,且防不胜防。如此不仅加大了成本,还极易损坏切碎机;拆包及处理包装物(铁丝等)又会增加作业环节和成本,以及分检难度。
对于灰色秸秆,同样要做到秸秆质量的把关和水分检测工作,尤其要做好堆垛的防霉、防潮、防火工作。要尽量将水分不一样的料分开存放,发现堆垛冒白烟(热气)现象时,要加强监视、定时测温,防止自燃。温度较高时,必须强行拆垛散热。盛夏季节,要做好防雷击工作,在避雷针周围要留下安全距离,防止雷击起火。在收购站内,备齐、备足消防器材。经常对所有工作人员进行安全和消防知识培训,确保发生火险、火情时,能拉得出、打得响、战得13
胜,做到万无一失。
秸秆燃料的存储
科学的设计好秸秆类原料在收购后的储存作业流程,对降低作业成本,提高作业效率,确保存储安全是至关重要的。
堆垛时,有防雨棚的堆垛不高,而在露天场地存放时必须按照防雨要求码垛成形,便于排水。堆垛间要留下足够的安全通道,方便车辆进出。要认真做好堆垛记录,做到先进先出,后进后出,有效保证秸秆的有机能量,防止人为错误引起的秸秆能量损失。
从实际运作情况来看,为了增加原料收购量,并减少主厂区的基础投资,而采取在各乡镇设多处收购、储存站的方式,进行原料的收购、储存的方式,其实这有可能是一个严重的误区,更宜在电厂旁建大型料场。理由是:多出四道作业环节,导致原料的直接成本和间接成本大幅上升。
对于泡、松的秸秆类原料,其物流方案的设计原则是尽量减少作业环节,提高作业效率,降低作业成本。由于秸秆类原料的泡、
松和低值14
特性,其物流作业度相对其它原料(如钢材、煤炭、砂石等)要大的多,每多一道作业流程,其单位成本便会大幅上升(见如下流程分析所示)。因此,努力减少作业环节,降低作业成本是项目设计和建设单位必须重视的一个重要环节。现将多个小料场和一个大料场的作业流程分析如下:
设多个中间小料场(收购站)设一个终端大料场
从上述的流程中可以看出,凡设中间小料场的,其原料作业流程中必须进行卸车、堆垛、拆垛和再次运输这么四道环节。因此,许多个中间小料场的直接成本和间接成本将包括如下几个方面:
直接作业成本包括:
a、卸车费:1元~5元/t(机械化作业合计成本约为1元/t,人工约为5元/t,有些地区的费用可能更高,下同);
b、堆垛费:~10元/t(,人工约为10元/t);
c、拆垛费:1元~3元/t(料垛堆至10m时,机械化作业成本约为1元/t,人工约为3元/t);
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d、装车费:1元~5元/t(机械化作业合计成本约为1元/t,人工约为5元/t);
e、再运输费:20元~30元/t(视路途远近而定。由于秸秆类原料太泡松,难以运输,一辆小四轮拖拉机平均可装2吨左右,一辆大型汽车或拖拉机平均可装5吨左右,加之捆绑的难度,即使是10公里以内的运输距离,低于20元/t,也很难找到承运车辆);
上述直接成本合计:(机械化作业)~48元/t(人工作业)。同样,一座年耗料20万吨的发电厂,如设中间小料场,一年需付出直接的作业成本470万元~960万元。
间接成本需支出项目包括:
a、场地购置费或租赁费;
b、场内硬化、路道、水电、库房、消防等设施费;
c、管理人员(验收、计量、消防、管理等)工资等。
分析设中间小料场上述有关间接费用率,即便造成每吨原料平均成本上升10元,那么一年下来也将是近200万元的额外成本。综上两项成本概算,一个年耗20万吨原料的电厂,如设中间小料场一年所支出的费用约为800~1200万元,与在发电厂附近只建一个终端大料场,并实现机械化作业的年200万元总费用相比,其多出的600—1000万元作业成本,足够在电厂边缘建设一个200亩的中心大料场。而且,有利于统一管理和安全防火,更可以杜绝在送交货过程16
中不正当的违纪现象的发生。
所以,从安全、可靠和经济的角度讲,也宜设一个中心大料场,不宜多设中间小料场;目前,有人认为在电厂附近设大型储料场一次性投资大,风险大而不愿建设大型料场,这是有误的观念,应予调整。
对于每天需平均消耗500~600吨原料的秸秆发电厂,如在工厂附近不备足一个月以上的原料,要确保正常生产是不可能的!理由如下:
a、南方每年三季,中原每年二季,北方每年一季的农忙期,均会对原料供应产生很大的影响,每个收获季均将近一个月时间因劳动力紧张而导致数量大为减少;
b、北方遇大雪,南方遇梅雨天气造成原料较长时间无法运输的情况也是经常发生的;
c、传统的节假日亦会连续长时间的影响原料收购和供应;d、遇自然灾害发生原料紧缺、用料企业竞争、经纪人联合抬价等中断原料供应也是常有的事;
e、不同的季节所收购原料的价格会成倍上升。只有在农作物收获后的几个月中进行收购是价格最低的时机(在中原和南方,遇每季农作物收获之前,农民都需将储存在谷场上的禾草或秸秆处理掉,以便腾出场地进行下一轮的脱谷或种植)。以麦草为例,其在春节期17
间以及上半年里所收购原料的价格,将会比其它时间高出一倍之多。所以,应有尽量大的料场,在低价时备足原料,则可大幅降低原料收购成本。
f、对于稻壳等燃料,收购的情况也是如此。在每年的九月份到来年的四月份,稻米加工厂大量收购、加工,此时市场价格是全年最低的,只有在此时大量收购、存储,才能避开各用户之间的竞价收购,才能保证生产用燃料的供应,也才能实现调控和稳定燃料长期收购价格的目的。
秸秆燃料的运输
前面提到,生物质燃料比重轻、密度小,运输量巨大,有的燃料还需要装袋运输。无疑,这些条件的制约将大量增加燃料的采购成本,特别是稻壳、锯末、刨花等燃料的收购过程更为复杂(需装袋、上车、卸车、拆袋等)。所以有条件的话,利用专用运输车是很方便和适用的。利用专用车另外一个优势就是方便、快捷和物料不会散落。
当然,对于项目当地路况较好,物流车辆较多,成本低廉时,可以让运输车队承包经营或组织社会车队运输(可对相对固定的车辆进行适当的改装,以增加有效载荷),减轻我们在运输安全方面的责任风险。
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箱式侧翻自卸运输车
负压式粉粒专用运输车
为方便运输,防止发生因运输车辆超长、超高、超宽引起的交警部门查扣车辆现象的发生,应根据当地情况,积极与政府和相关
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部门协调,为运输车辆办理特别通行证(样件附后),以减少车辆经常被查扣的问题。
生物质发电事业和燃料的采购、存储及运输工作在我国起步较晚,没有现成和统一的规范和标准可循。以上仅是本人从事生物质燃料收购工作以来所学****和总结出来的一些做法和想法,仅供各位领导和同志们参考,不足和错误之处敬请各位批评指正。
宁国凯迪绿色能源开发有限公司
燃料物资部:沈瑞华
2008年8月15日
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宁国凯迪绿色能源开发有限公司
燃料供应商资格证
姓名:地址:编号:
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使用说明
1、本证仅证明供应商资格用,不作其它任何用途;
2、车辆装载货物,为我公司所需生物质燃料:稻壳、锯末、树枝、树皮
及农林废弃物;
3、使用期限:2008年月至2009年月;
4、此证不得涂改和转借他人使用。
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