山西省檸條生物質固化成型燃料的研發展望

王慶云

(山西省林業調查規劃院,山西 太原 030012)

1 山西省煤炭污染現狀

山西省作為全國的能源大省,燃煤污染日益嚴重。據統計,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工業粉塵和96.06 kg工業固體廢棄物。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業的經濟模式導致區域經濟發展極不平衡。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,貧困地區仍有 33.4%(約 94.9×104人)的農戶以柴草作為主要燃料。

這種資源豐富、污染嚴重、經濟發展失衡之間的矛盾成為制約山西省社會經濟可持續發展的直接因素。尋求并研發環保、可再生型的生物質能源,成為調整山西省未來能源與產業結構的重大戰略,也是我省減少污染、保護環境、促進農村經濟發展、建設社會主義新農村的重要舉措。

2 檸條生物質固化成型燃料的開發優勢

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,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、編織材料及工業原料。山西省現有檸條栽植面積 63.33×104hm2,每年可收獲檸條干物質量 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(優質煤的標準)。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,黨中央國務院高度重視生物質能源的開發與利用,出臺了一系列政策法規鼓勵和支持相關產業的發展。《中華人民共和國可再生能源法》第 16條規定“國家鼓勵清潔、高效地開發利用生物質燃料”?！犊稍偕茉粗虚L期發展規劃》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.國家林業局于 2005年7月成立了林木生物質能源領導小組,設立了林木生物質能源辦公室,將固體成型燃料的研發確定為林業生物質能源建設規劃的 7個重點領域之一,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年山西省林業局長會議上提出了對檸條固化成型燃料開發的支持。

3 檸條成型工藝與設備的研發現狀

內蒙古機械配件廠研發出了檸條割灌機,機重50 kg,生產率為 0.4 hm2/h～0.53 hm2/h,這為檸條生物質原材料的采收提供了設備支撐。

粉碎是致密成型技術中重要的前期處理工序,山東華力電機公司研發了型號為 Y90L-2的檸條削片粉碎機,額定轉速為 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,尚無檸條生物質固化成型燃料生產的系統報道,但檸條飼料的成型試驗及規模化生產表明,檸條具有很好的成型效果。一些應用于其他生物質成型燃料加工的成型工藝及成型設備,可為檸條生物質成型燃料的研究、小試、中試及規模化生產提供很好的技術依托。

4 效益分析

山西省擁有豐富的檸條資源,開發利用潛力巨大。通過檸條生物質成型燃料的研發,既可滿足許多偏僻、貧困山區的生活燃料問題,又可增加農民收入。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。

從環境保護角度來看,檸條生物質燃料是一種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》,達到了國家環保要求。

從生態價值的角度來看,檸條生物質成型燃料的開發利用實現了生態系統“生產—消費—分解—再生產”的物質循環與能量流動,對維護生態系統良性循環具有促進作用。

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