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生物质热电联产的综合效益分析
发布日期:2018-10-15  浏览次数:64
近年来,随着经济飞速发展,能源消耗日益增长。化石能源因不可再生性,整个地球的化石资源正在逐渐枯竭。而另一方面,因经济发展,人民收入水平和消费水平提高,提高生活品质的希望越来越高,对环境质量的要求也就越来越高。因此,发展可再生的清洁能源就显得尤为重要,而发展生物质热电联产,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。
生物质热电联产是以农作物秸秆和林木废弃物为原料,进行简单预处理,然后输送至生物质发电锅炉,经充分燃烧后产生蒸汽推动汽轮发电机发电,并充分利用末段抽汽和低真空循环水供热的能源高效利用方式。燃烧产生的灰粉可以加工成钾肥返田,该过程将农业生产原本的开环产业链转变成可循环的闭环产业链,是典型的资源综合利用和循环经济发展模式。
生物质热电联产并非传统意义上的小火电。作为生物质能产业的重要领域,发展生物质热电联产其实是一项为国家增加能源供给、保护生态环境、服务“三农”的重要措施。
根据生物质能热电联产的社会经济意义及其所处的地位,它的主要功能首先是合理有效地处理农林废弃物,减少环境污染,改善生态环境;与此同时,利用废弃物直燃产生的热量进行供热发电。开发生物质可再生能源利用,能够有效地节约化石燃料,改善能源结构,降低污染物排放。
近年来,我国雾霾天气大面积频发,特别是京津冀区域首当其冲,其中燃煤锅炉和燃烧散煤排放的大气污染物仍是我国大气环境污染的主要贡献源。为了有效改善区域大气环境,各部委先后出台相关政策法规,逐步取消自备燃煤锅炉。京津冀及周边地区实行煤炭总量控制,各地分别消减燃煤利用总量。因此,开发利用洁净新能源是实现大气污染物减排的必然选择。生物质能占世界一次能源消耗的14%,是排在化石能源煤、油、气之后的第四大能源。与其它能源相比,生物质是唯一一种可以提供气体、液体和固体三种形态燃料的能源资源,具有分布广、洁净性及可再生性好等特点。因此,发展生物质能热电联产是一个利国利民,节能减排、精准扶贫的首选项目。
一、生物质能热电联产经济性分析
根据资源分布,通过横向对比,生物质能热电联产和燃煤机组、天然气供热对比,具有经济性较高、环保节能、资源量能够满足供热需求、符合县级城市清洁供热要求、可循环利用,符合国家政策等优势。通过相关数据对比,生物质能供热比天然气锅炉供热价格低约三分之一,比燃煤锅炉供热高约三分之一(详见表一)。如果生物质热电联产,利用低真空供热,供居民采暖价格将会比燃煤机组还要低(生物质发电享受补贴电价和秸秆综合利用补贴)。
表一
 图片1
 图片2
二、生物质能热电联产社会效益
生物质热电联产项目所选地基本在县级城市或乡镇所在地,基本都是农业种植区和木材加工基地周边。每年产生的大量农作物秸秆和林木业废弃物,传统上农村主要是把秸秆作为薪碳使用,另有小部分用作饲料或堆肥使用。改革开放以来,随着农村发展进步和农民生活水平的提高,秸秆的农家薪碳功能逐渐消失,化肥使用越来越普遍,随之出现严重的秸秆积存问题。近些年间,每到夏收和秋收时节,村村点火,处处冒烟,田间路边焚烧秸秆现象成为一大公害,造成严重的大气污染,危害着城乡居民的身体健康,也危害着交通安全。
近几年来,各级政府采取疏导政策,引导农民进行秸秆综合利用。通过就地还田、青储饲料、建沼气池等多种措施,消除了部分焚烧秸秆现象。但由于秸秆产量大,除综合利用部分外,每年仍有大量秸秆积存,需要通过工业化方式大量利用。同时,各县工业企业和城镇建设的快速发展以及不容乐观的环保现状,对集中供热也有着迫切需要。生物质能热电联产项目可以把项目周边地区的农林废弃物转化为经济效益,带动农民发展生物质燃料产业,改善生态环境,促进经济发展,为国家节约财政支出。
由于生物质燃料的本身特性,能够有效降低烟尘和有害气体排放水平,保护环境。不会增加大气二氧化碳总量,并且替代燃煤指标,降低温室效应,还有机会参与碳交易合作(国内已开始试点)。
一个常规的生物质能热电联产项目(30MW)每年需要消耗生物质燃料30万吨,平均每吨燃料价格基本在300元左右,每年大概有9000万元落在当地流通。通过秸秆收购和灰渣返田可提高当地农牧民收入,增加就业水平,有效解决“三农问题”,拉动当地其它产业的发展,为当地以及农民带来不可估量的经济效益。
从本质上说,生物质能热电联产项目是综合利用工程、集中供热工程、节能工程、环保工程、支农工程,可节省煤炭资源、减轻空气污染、改变城乡面貌、增加农民收入、提高居民生活质量。是国家大力提倡的循环经济的具体实践,必将对美丽新村发展起到示范作用。
三、生物质能热电联产项目节能环保效益
根据中华人民共和国国家发展和改革委员会2011年第9号令《产业结构调整引导目录(2011年本)(2013年修订)》,生物质能热电联产项目符合第一类鼓励类第五项新能源项目,属于农林废弃物利用项目。农林废弃物自古以来一直是乡镇农民的主要取暖和炊事燃料,由于炉灶、自然天气影响,燃烧农林废弃物后导致室内环境卫生极差。自从改革开放以来,农民生活水平提高,改用煤炭、电、天然气作为炊事和取暖主要燃料。农林废弃物退出历史舞台,被农民收割后直接在农田焚烧或弃入沟壑,从而导致产生大量温室气体沼气(甲烷)及水体COD增加,增加了自然空气污染和水体质量的污染。
根据有关资料显示1度电(kWh)可折合0.4公斤标准煤(见表二),其中污染物可以根据发电量折算对比;
表二
使用1度电(kWh)的排放系数
折算标煤
(kg)
CO2排放(kg)
SO2排放(kg)
NOX排放(kg)
折算甲烷(m³)
0.4
0.997
0.03
0.015
1.5
按照国家发改委公布的2018年上半年生物质发电总量为436亿度(kWh),2018年上半年全国生物质发电节能1744万吨标准煤;减排二氧化碳4346.92万吨;减排二氧化硫130.8万吨;减排氮氧化物654万吨;减少温室气体排放654亿立方。
近年来由于国家大力治理环境,各地方政府对空气污染源及水源污染源治理加大了力度,纷纷出台补贴政策,提倡煤改气、煤改电,各家各户均采用天然气及电力作为采暖及炊事使用。一方面导致天然气供应紧张,另一方面田间秸秆无法利用,农民焚烧或丢弃,造成温室气体排放增加。政府不得已出台秸秆禁烧和秸秆还田政策,却无法解决秸秆还田导致腐烂产生大量沼气,造成温室气体排放的激增。也没有很好地出台疏导政策,秸秆禁烧政策甚至导致干群关系紧张,农民无法处理秸秆只好偷偷焚烧或者还田。
通过生物质燃烧设备与天然气壁挂炉采暖对比分析,能效和经济性生物质能热电联产要比天然气壁挂炉好。在节能环保方面生物质热电联产也要比天燃气壁挂炉要好的多,详见表三对比:
表三
供热形式
供暖面积(120天)
排放标准
二氧化硫
氮氧化物
二氧化碳
生物质能热电联产(130吨锅炉)
300万㎡
超低排放35㎎/m3
50mg/m3
14.81t/a
25.92t/a
0t/a
因生物质能生长过程吸取二氧化碳,故此抵消
天燃气壁挂炉(20kW)
300万㎡
3级标准
40㎎/kW.h
150㎎/  kW.h
28.8t/a
108t/a
21000t/a
1m2采暖面积消耗天然气7m³,1m³天然气燃烧生产1kg二氧化碳。
通过以上数据对比,明显看出生物质能热电联产供热要比壁挂炉环保,而且生物质能热电联产烟囱高度80米,烟气排出后会很快的稀释到大气层中。天然气壁挂炉基本是无组织排放,据目前国内市场上销售的壁挂炉来看,达到3级排放标准的壁挂炉还在少数,大部分国产的壁挂炉甚至有些进口的壁挂炉排放都达不到3级标准,这些污染物经壁挂炉排烟口排出后直接沉积在小区、胡同内,给人民的身体健康带来极大的危害。
四、生物质能热电联产项目安全效益
   2006年继国能单县生物质电厂投运以来,我国陆续建了105百座生物质能热电联产电厂,技术路线成熟,设备稳定,管理规范,基本不会发生大的事故。生物质能热电联产项目危险源分析主要是燃料储存易燃发生火灾事故,锅炉超压爆炸事故等等,这些危险源通过前期安全预评价、设计、安全验收等均能有效控制,料场管理也引进了高科技红外线测温系统、全方位无死角视频监控、自动报警系统、自动启动消防设施等等,将危险源控制消除。锅炉配置安全阀、自动报警、自动泄压、自动启停等设施设备,消除了超压、超温等危险。全场实现自动化控制,基本消除了危险源,配上科学管理制度,已达到基本安全,趋于本质安全。
由于使用天然气壁挂炉者都是普通居民,安全意识淡薄,自我保护能力和隐患辨识能力差,出现隐患不能及时消除。厂家销售售后服务较差,不能及时给用户讲解危险源辨识和处理缺陷,甚至有的厂家销售人员都不懂该如何处理。因零配件老化,普通居民没有检查更换的意识,而且一般家庭都不配置检测仪器,近年来因天然气壁挂炉爆炸、泄露导致的事故较频繁。其他如不热、不着火等故障也频发,处理不好就会出现人身伤害、财产损失等事故;天然气管道和天燃气壁挂炉就是埋在居民区的定时炸弹,随时都有引爆的可能。
综上所述,没有对比就没有伤害,通过对比,大家发现在利用生物质能热电联产替代燃煤、天然气供暖后,不但会取得节能环保的效果,还有效的利用了农林废弃物,疏导了废弃物去向,降低了环境污染。实实在在的做到了利国、利民、利于子孙后代!
 
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