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關鍵詞：生物質發(fā)電；生物質燃料；燃料輸送系統(tǒng)；適應性

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.03.160

1 概述

生物質發(fā)電技術是上世紀七十年代以來，為了應對國際石油危機逐步發(fā)展起來的，能夠將大自然廣泛存在的可再生生物質能源轉化為電能的一種新型技術，主要采用農作物秸稈和林業(yè)廢棄物作為發(fā)電燃料。到了21世紀，隨著化石燃料的進一步緊張，生物質能源利用也越發(fā)的重要起來，利用生物質能源能夠有效地節(jié)約煤、石油、天然氣等一次不可再生能源，是目前國際國內研究的前沿課題。

目前，世界各國尤其是發(fā)達國家，都在致力于開發(fā)高效、無污染的生物質能利用技術，以達到保護礦產資源、保障國家能源安全、實現CO2減排、保持國家經濟可持續(xù)發(fā)展的目的。但是由于國內生物質直燃發(fā)電起步晚，沒有成熟的經驗，設備制造水平低，而且我國的農作物品種繁多，種植方式多樣，導致電廠燃料組成復雜，項目當地既有玉米、小麥秸稈等堆積比重較低的燃料，又有樹皮枝椏、木材下腳料、棉花秸稈等堆積比重較高的燃料，不同的燃料熱值、規(guī)格不一致，這就導致常規(guī)的燃料輸送系統(tǒng)難以適應國內多種類生物質燃料的輸送要求，為了將不同種類的燃料安全可靠的輸運至爐前料倉，迫切需要開發(fā)適合于中國國情的燃料輸送系統(tǒng)。

2 輸送方式簡介

生物質燃料的物理特性與煤炭不同，因此燃料的輸送方案也有很大區(qū)別。通常情況下，從生物質燃料性質上來劃分有“黃色燃料”和“灰色燃料”兩種?！包S色燃料”主要是指玉米、小麥、水稻等輕質秸稈燃料；“灰色燃料”又稱硬質燃料，主要是指棉花秸稈、樹皮枝椏、荊條等木質燃料。由于“黃色秸稈”與“灰色秸稈”的物理特性、燃燒特性不同，因此兩種燃料的輸送系統(tǒng)也有非常大的區(qū)別。

2.1 黃色燃料輸送系統(tǒng)

黃色燃料普遍密度較小，為了使收集和運輸經濟合理，所以在收集輸送中一般采用打包壓縮增加單位體積重量的方式，以減少運輸成本。所以在國內黃色燃料輸送系統(tǒng)設計時一般考慮燃料采用打包形式進行輸送。近年來黃色燃料輸送系統(tǒng)主要采用了秸稈捆抓斗起重機加鏈式輸送機和解包機上料的方案，但是在什么地方進行解包，現在常用的有兩種方案，一是將大包在上料系統(tǒng)中解包然后以散狀物料型式輸送至爐前，二是以包料型式輸送至爐前，在爐前解包方案。方案一的核心技術是大包在上料系統(tǒng)中解包，即設置新型大包解包機。方案二在爐前解包，需要在鍋爐爐前配有立式螺旋解包機，依靠不等徑螺旋葉片旋轉實現對料包的破碎。

經過對運行的電廠調研發(fā)現，單一的黃色燃料輸送系統(tǒng)存在一些問題：首先，由于解包機對料包加工尺寸及工藝要求都比較嚴格，但是在技術、成本等因素影響下，國內燃料的包型尺寸或者密度上，大都不太合乎要求，所以經常造成秸稈燃料在輸送中頻繁堵料或者掉包，導致電廠不得不在廠內再利用打包機進行二次打包，提高了電廠的運行成本。其次大包上料系統(tǒng)在運行時經常會發(fā)生秸稈捆抓斗起重機抓取包料時，會發(fā)生掉包現象，了解后發(fā)現可能是因為打包不規(guī)格或者司機操作不熟練所致，在輸送大包時，鏈條輸送機上會發(fā)生卡包的現象，需要運行人員進行人工調整。

綜上所述，單一的黃色燃料輸送系統(tǒng)不僅存在以上難以解決的問題，而且由于這種輸送系統(tǒng)只能夠輸送大包黃色秸稈燃料，一旦黃色燃料收購出現困難，難以利用其它燃料進行代替，適應性較差。

2.2 灰色燃料輸送系統(tǒng)

由于灰色燃料粉碎后其物理特性與煤炭有些類似，可以部分參考燃煤電廠的輸送方案，但是又有所區(qū)別，生物質電廠灰色燃料由于種類比較復雜，既有堆積比重較輕的樹皮等纖維燃料，也有板材下腳料、樹根等堆積比重較大的木質燃料，既有有木片、樹皮及枝丫柴以切碎后的成品燃料進廠，也有樹根、板材下腳料等大塊的燃料進廠。灰色燃料的輸送常采用兩種布置方案：裝載機或者其他上料設備和地下料斗配合上料方案，橋式抓斗起重機和地下料斗上料方案。

經過對電廠的調研發(fā)現，單一的灰色燃料輸送系統(tǒng)同樣會存在一些問題：在輸送燃料的過程中容易出現篷料、灑料問題，而且由于輸送系統(tǒng)只能輸送散狀物料，如果在灰色燃料短缺時候使用黃色燃料，就需要對黃色大包秸稈燃料進行人工或者利用其它設備解包，造成了運行的不方便，對各種燃料的輸送適應性一般。

2.3 黃色和灰色燃料輸送系統(tǒng)

我國國土面積遼闊，生物質資源種類繁多，當一個地區(qū)同時有黃色燃料和灰色燃料時，考慮到單一的一套黃色或者灰色燃料輸送系統(tǒng)無法滿足電廠燃料的輸送要求，這就極大的制約了電廠的燃料收購，造成了電廠只能收購有限的幾種燃料，提高了發(fā)電成本，也是對其它生物質資源的一種浪費。為了解決上料線功能單一的問題和適應多樣的生物質來源，需要將黃色包狀燃料輸送和灰色散狀燃料輸送結合起來，不能簡單設為兩套系統(tǒng)的疊加。根據現有電廠運行經驗和兩種燃料的混合地點來看，現在大致有兩種布置方案：系統(tǒng)在爐前料倉處進行混合，也可以在系統(tǒng)中部進行混合。

兩種方案均能實現散狀灰色燃料和包狀黃色燃料的輸送，其中方案一為單獨設置的兩套輸送系統(tǒng)，由于爐前料倉位置較高，受皮帶機傾角的限制，散料輸送系統(tǒng)帶式輸送機的長度較長，初始投資較高。方案二散料輸送系統(tǒng)通過轉運站與包狀燃料輸送系統(tǒng)融合，散料輸送系統(tǒng)帶式輸送機長度短，初始投資相對較省。

方案二燃料輸送系統(tǒng)由大包線、散料線組成，大包線、散料線任意一條單獨運行時均能能夠滿足機組滿負荷的需要。散料線皮帶輸送機尾部設置有一臺雙螺旋給料機（小解包機）和輔料螺旋料斗，與大包系統(tǒng)配合，使整套上料系統(tǒng)既能滿足上大包的需要，而且能夠上小包和散狀燃料，對燃料供應形式的適應性強。

3 總結

生物質發(fā)電工程與燃煤、油、氣發(fā)電工程從原理上講所使用的技術是基本相同的，最大的不同點是燃料不一樣，生物質發(fā)電工程的燃料是生物質，其燃料流動性差、比重輕、體積大、顆粒不規(guī)則、熱值低、熱值波動大、化學成分變化大、自熱霉變快，降解快、易燃，在生物質電廠中，從而導致燃料輸送系統(tǒng)設計較為復雜，然而燃料輸送系統(tǒng)在生物質電廠中又是一個極其重要的環(huán)節(jié)，針對各種

燃料的輸送適應性，系統(tǒng)設計及設備選型均沒有成熟經驗可以借鑒，黃色、灰色兩種燃料共同輸送成功突破了國內單一物料輸送的局限性，無論大小包、整散料、灰色還是黃色燃料，都能實現順利輸送，為生物質電廠不受農作物種類、大小等因素的限制，在全國大范圍的推廣奠定了基礎，解決了黃色包狀燃料和灰色散狀燃料的混和輸送問題，增加了可供鍋爐燃燒的燃料種類，確保了電廠燃料來源的可靠性和穩(wěn)定性。

參考文獻：

[1]吳偉.單縣生物發(fā)電示范項目燃料輸送系統(tǒng)設計研究[J].電力建設，2006（12）：64-67.

[2]謝忠泉.生物發(fā)電黃色秸稈輸送系統(tǒng)的研究[J].起重運輸機械，2009（12）：5-7.

[3]張建安，劉德華.生物質能源利用技術[M].北京：化學工業(yè)出版社，2009（01）：1-3.

篇2

中圖分類號： TK223文獻標識碼： A

一、生物質能的特點與發(fā)展生物質能意義 

（一）生物質能的特點

1、可再生性 

生物質屬可再生資源,生物質能由于通過植物的光合作用可以再生,與風能、太陽能等同屬可再生能源,資源豐富,可保證能源的永續(xù)利用； 

2、低污染性 

生物質的硫含量、氮含量低、燃燒過程中生成的硫化物、氮氧化物較少；生物質作為燃料時，由于它在生長時需要的二氧化碳相當于它排放的二氧化碳的量，因而對大氣的二氧化碳凈排放量近似于零，可有效地減輕溫室效應；

3、廣泛分布性 

缺乏煤炭的地域，可充分利用生物質能。 

4、生物質燃料總量十分豐富 

根據生物學家估算,地球陸地每年生產1000～1250億噸生物質;海洋每年生產500億噸生物質。生物質能源的年生產量遠遠超過全世界總能源需求量,相當于目前世界總能耗的10倍。

（二）發(fā)展生物質能意義

生物質能源的開發(fā)利用早已引起世界各國政府和科學家的關注。國外生物質能研究開發(fā)工作主要集中于氣化、液化、熱解、固化和直接燃燒等方面。許多國家都制定了相應的開發(fā)研究計劃，如日本的陽光計劃、印度的綠色能源工程、美國的能源農場和巴西的酒精能源計劃等發(fā)展計劃。其它諸如加拿大、丹麥、荷蘭、德國、法國、芬蘭等國，多年來一直在進行各自的研究與開發(fā)，并形成了各具特色的生物質能源研究與開發(fā)體系，擁有各自的技術優(yōu)勢。 

我國生物質能研究開發(fā)工作，起步較晚。隨著經濟的發(fā)展，開始重視生物質能利用研究工作，從八十年代起，將生物質能研究開發(fā)列入國家攻關計劃，并投入大量的財力和人力。已經建立起一支專業(yè)研究開發(fā)隊伍，并取得了一批高水平的研究成果，初步形成了我國的生物質能產業(yè)。生物質能是一個重要的能源，預計到下世紀，世界能源消費的40%來自生物質能，我國農村能源的70%是生物質，我國有豐富的生物質能資源，僅農村秸桿每年總量達6億多噸。隨著經濟的發(fā)展，人們生活水平的提高，環(huán)境保護意識的加強，對生物質能的合理、高效開發(fā)利用，必然愈來愈受到人們的重視。因此，科學地利用生物質能，加強其應用技術的研究，具有十分重要的意義。 

二、生物質能發(fā)電工藝 

生物質鍋爐是將生物質直接作為燃料燃燒,將燃燒產生的能量用于發(fā)電。當今用于發(fā)電的生物質鍋爐主要包括流化床生物質鍋爐和層燃鍋爐。

（一）流化床燃燒技術

流化床燃燒與普通燃燒最大的區(qū)別在于燃料顆粒燃燒時的狀態(tài),流化床顆粒是處于流態(tài)化的燃燒反應和熱交換過程。生物質燃料水分比較高,采用流化床技術,有利于生物質的完全燃燒,提高鍋爐熱效率。生物質流化床可以采用砂子、燃煤爐渣等作為流化介質,形成蓄熱量大、溫度高的密相床層,為高水分、低熱值的生物質提供優(yōu)越的著火條件,依靠床層內劇烈的傳熱傳質過程和燃料在床內較長的停留時間,使難以燃盡的生物質充分燃盡。另外,流化床鍋爐能夠維持在 850℃穩(wěn)定燃燒，可以有效遏制生物質燃料燃燒中的沾污與腐蝕等問題，且該溫度范圍燃燒NOx排放較低,具有顯著的經濟效益和環(huán)保效益。但是,流化床對入爐燃料顆粒尺寸要求嚴格,因此需對生物質進行篩選、干燥、粉碎等一系列預處理,使其尺寸、狀況均一化,以保證生物質燃料的正常流化。對于類似稻殼、木屑等比重較小、結構松散、蓄熱能力比較差的生物質,就必須不斷地添加石英砂等以維持正常燃燒所需的蓄熱床料,燃燒后產生的生物質飛灰較硬,容易磨損鍋爐受熱面。此外,在燃用生物質的流化床鍋爐中發(fā)現嚴重的結塊現象，其形成的主要原因是生物質本身含有的鉀、鈉等堿金屬元素與床料(通常是石英砂)發(fā)生反應，形成K20·4Si02和Na20·2Si02的低溫共熔混合物，其熔點分別為870℃和760℃，這種粘性的共晶體附著在砂子表面相互粘結，形成結塊現象。為了維持一定的流化床床溫,鍋爐的耗電量較大,運行費用相對較高。

（二）層燃燃燒技術

層燃燃燒是常見的燃燒方式,通常在燃燒過程中,沿著爐排上床層的高度分成不同的燃燒階段。層燃鍋爐的爐排主要有往復爐排、水冷振動爐排及鏈條爐排等。采用層燃技術開發(fā)生物質能,鍋爐結構簡單、操作方便、投資與運行費用都相對較低。由于鍋爐的爐排面積較大,爐排速度可以調整,并且爐膛容積有足夠的懸浮空間,能延長生物質在爐內燃燒的停留時間,有利于生物質燃料的充分完全燃燒。但層燃鍋爐的爐內溫度很高,可以達到1000℃以上,灰熔點較低的生物質燃料很容易結渣。同時,在燃燒過程中需要補充大量的空氣,對鍋爐配風的要求比較高,難以保證生物質燃料的充分燃燒,從而影響鍋爐的燃燒效率。

三、國內外生物質鍋爐的開發(fā)及應用

生物質發(fā)電在發(fā)達國家己受到廣泛重視，在奧地利、丹麥、芬蘭、法國、挪威、瑞典等歐洲國家和北美，生物質能在總能源消耗中所占的比例增加相當迅速。

（一）國外生物質鍋爐的開發(fā)及應用

生物質鍋爐的技術研究工作最早在北歐一些國家得到重視，隨焉在美國也開展了大量研究開發(fā)，近幾年由于環(huán)境保護要求日益嚴格和能源短缺，我國生物質燃燒鍋爐的研制工作也取得了進展。生物質

燃料鍋爐國內外發(fā)展現狀示于表1。

美國在20世紀30年代就開始研究壓縮成型燃料技術及燃燒技術，并研制了螺旋壓縮機及相應的燃燒設備；日本在20世紀30年代開始研究機械活塞式成型技術處理木材廢棄物，1954年研制成棒狀燃料成型機及相關的燃燒設備；70年代后期，西歐許多國家如芬蘭、比利時、法國、德國、意大利等國家也開始重視壓縮成型技術及燃燒技術的研究，各國先后有了各類成型機及配套的燃燒設備。

丹麥BWE公司秸桿直接燃燒技術的鍋爐采用振動水冷爐排，自然循環(huán)的汽包鍋爐，過熱器分兩級布置在煙道中，煙道尾部布置省煤器和空氣預熱器。位于加拿大威廉斯湖的生物質電廠以當地的廢木料為燃料，鍋爐采用設有BW“燃燒控制區(qū)”的雙拱形設計和底特律爐排廠生產的DSH水冷振動爐排，使燃料燃燒完全，也有效地降低了煙氣的顆粒物排放量。同時，還在爐膛頂部引入熱空氣，從而在燃燒物向上運動后被再次誘入渾濁狀態(tài)，使固體顆粒充分燃燒，提高熱效率，減少附帶物及煙氣排放量。流化床技術以德國KARLBAY公司的低倍率差速床循環(huán)流化床生物質燃燒鍋爐為代表。該鍋爐的特點主要體現在燃燒技術上。高低差速燃燒技術的要點是改變現有常規(guī)流化床單一流化床，而采用不同流化風速的多層床“差速流化床結構”。瑞典也有以樹枝、樹葉等作為大型流化床鍋爐的燃料加以利用的實例。國內無錫鍋爐廠、杭州鍋爐廠、濟南鍋爐廠等都有燃用生物質的流化床鍋爐。

（二）我國生物質鍋爐的開發(fā)及應用

我國生物質成型燃料技術在20世紀80年代中期開始，目前生物質成型燃料的生產已達到了一定的工業(yè)化規(guī)模。成型燃料目前主要用于各種類型的家庭取暖爐(包括壁爐)、小型熱水鍋爐、熱風爐，燃燒方式主要為固定爐排層燃爐。河南農業(yè)大學副研制出雙層爐排生物質成型燃料鍋爐，該燃燒設備采用雙層爐排結構，雙層爐排的上爐門常開，作為燃料與空氣進口；中爐門于調整下爐排上燃料的燃燒和清除灰渣，僅在點火及清渣時打開；下爐門用于排灰及供給少量空氣。上爐排以上的空間相當于風室，上下爐排之間的空間為爐膛，其后墻上設有煙氣出口。這種燃燒方式，實現了生物質成型燃料的分步燃燒，緩解生物質燃燒速度，達到燃燒需氧與供氧的匹配，使生物質成型燃料穩(wěn)定、持續(xù)、完全燃燒，起到了消煙除塵作用。20世紀80年代末，我國哈爾濱工業(yè)大學與長沙鍋爐廠等鍋爐制造企業(yè)合作，研制了多臺生物質流化床鍋爐，可燃燒甘蔗渣、稻殼、碎木屑等多種生物質燃料，鍋爐出力充分，低負荷運行穩(wěn)定，熱效率高達80％以上。浙江大學等也開展了相關研究工作。下面介紹兩種國產的代表性鍋爐。

1、無錫華光鍋爐股份有限公司

鍋爐為單鍋筒、集中下降管、自然循環(huán)、四回程布置燃秸稈爐。爐膛采用膜式水冷壁,爐底布置為水冷振動爐排。在冷卻室和過熱器室分別布置了高溫過熱器、中溫過熱器和低溫過熱器。尾部采用光管式省煤器及管式空氣預熱器。爐膛、冷卻室和過熱器室四周全為膜式水冷壁,為懸吊結構。鍋筒中心線標高為32100m。鍋爐按半露天。布置進行設計。

2、濟南鍋爐集團有限公司

濟南鍋爐集團有限公司在采用丹麥BWE技術生產生物質鍋爐的同時,也開發(fā)出循環(huán)流化床生物質鍋爐,其燃料主要為生物質顆粒。其燃料主要通過機械壓縮成型,一般不需添加劑,其顆粒密度可達到1～017t/m3,這樣就解決了生物質散料因密度低造成的燃料運輸量大的問題。但顆粒燃料的生產電耗高,一般每生產1t顆粒燃料需耗電30～

55kW,因而成本較高,大約在300元/t。循環(huán)流化床鍋爐爐內一般需添加粘土、石英沙等作為底料已輔助燃燒。由于燃料呈顆粒狀,因而上料系統(tǒng)同輸煤系統(tǒng)一致,很適于中小型燃煤熱電廠的生物質改造工程,在國家關停中小型燃煤(油)火力熱電政策和鼓勵生物質能開發(fā)政策下有廣闊的市場前景。

四、我國生物質直燃發(fā)電政策

我國具有豐富的新能源和可再生能源資源，近幾年在生物質能開發(fā)利用方面取得了一些成績。2005年2月28日通過了《可再生能源法》，其中明確指出“國家鼓勵和支持可再生能源并網發(fā)電”，它的頒布和實施為我國可再生能源的發(fā)展提供了法律保證和發(fā)展根基。隨后，與之配套的一系列法律、法規(guī)、政策等陸續(xù)出臺，如《可再生能源發(fā)電有關管理規(guī)定》(發(fā)改能源[2006]13號)、《可再生能源發(fā)電價

格和費用分攤管理試行辦法》(發(fā)改價格[2006]7號)、《可再生能源電價附加收入調配暫行辦法》(發(fā)改價格[2007]44號)、《關于2006年度可再生能源電價補貼和配額交易方案的通知》(發(fā)改價格[2007]

2446號)、《關于2007年1—9月可再生能源電價附加補貼和配額交易方案的通知》(發(fā)改價格[2008]640號)等的。與此同時，國務院有關部門也相繼了涉及生物質能的中長期發(fā)展規(guī)劃，生物質能的政策框架和目標體系基本形成。2012年科技部日前就《生物質能源科技發(fā)展"十二五 "重點專項規(guī)劃》、《生物基材料產業(yè)科技發(fā)展"十二五"專項規(guī)劃》、《生物種業(yè)科技發(fā)展"十二五"重點專項規(guī)劃》、《農業(yè)生物藥物產業(yè)科技發(fā)展"十二五"重點專項規(guī)劃》等公開征求意見。表示將建立政府引導和大型生物質能源企業(yè)集團參與科技投入機制，推進后補助支持方式向生物質能源科技創(chuàng)新傾斜，形成政府引導下的多渠道投融資機制。這些政策的出臺為生物質發(fā)電技術在我國的推廣利用提供了有力的保障。

四、高效潔凈生物質鍋爐的開發(fā)應用建議

（一）重點開發(fā)適用于秸稈捆燒的燃燒設備

目前對生物質直接燃燒的研究，比較多地集中在生物質燃燒特性、燃燒方法和燃燒技術等方面，而對各種燃燒技術的經濟性研究較少，更缺乏對不同燃燒方法、燃燒技術經濟性的比較分析。實際上，由于生物質(尤其是農作物秸稈)原料來源地分散，收集、運輸、貯存都需要一定的成本，有些燃燒技術需先對生物質燃料進行干燥、破碎等前期加工處理，真正適用的、值得推廣的是能源化利用總成本最低、從收集到燃燒前期加工處理過程耗能最少、對環(huán)境影響最小的技術。例如，對于秸稈類生物質，捆燒將會是最有市場競爭力的燃燒方法，所以，應針對我國農村耕種集約化程度較低的現狀，開發(fā)各種秸稈的小型打捆機械，并重點開發(fā)適用于秸稈捆燒的燃燒設備。農林加工剩余物(如甘蔗渣、稻殼、廢木料等)則宜就地或就近燃燒利用，如剩余物數量較大且能常年保證供應，則可作為熱能中心或熱電聯(lián)產鍋爐燃料，熱電聯(lián)產的鍋爐型式應優(yōu)先采用循環(huán)流化床鍋爐，數量較少或不能保證常年供應的，則可采用能與煤混燒的燃燒設備。

（二）加大科技支撐力度,加強產學研結合,突破關鍵技術和核心裝備的制約

加大科技支撐力度,盡快將生物質能源的研究開發(fā)納入重大專項,開發(fā)低成本非糧原料生產燃料乙醇和高效酶水解及高效發(fā)酵工藝,研究可適用不同原料、節(jié)能環(huán)保的具有自主知識產權的生物柴油綠色合成工藝,開發(fā)適宜中國不同區(qū)域特點的高效收集秸稈資源、發(fā)展成型燃料的關鍵生產技術與裝備。

（三）做好技術方面控制

生物質鍋爐的開發(fā)過程中應當克服以下技術問題：

1、粉塵控制與防火防爆 

目前生物質電廠的燃料儲運是在常壓下進行的，由于生物質燃料自身的特點，在其粉碎過程中或者在運輸過程中出現落差的情況下，會產生大量的粉塵，導致了上料系統(tǒng)合鍋爐給料系統(tǒng)的粉塵含量高，粉塵濃度甚至進入爆炸極限范圍，存在極大的安全隱患。 

針對這種情況，需要我們根據國內燃料供應情況，在燃料粉碎、運輸及上料環(huán)節(jié)上對生產工藝做相應修改，如采用封閉式負壓儲運；在落差較大的位置設置除塵裝置；增設粉塵濃度傳感器對粉塵進行實時監(jiān)測；保持料倉的通風性良好，監(jiān)測并控制料倉的溫度、濕度。 

2、燃料輸送系統(tǒng)的簡化 

目前燃料輸送系統(tǒng)和鍋爐給料系統(tǒng)環(huán)節(jié)較多，工藝復雜，螺旋和斗式提升機經常堵塞的現象。燃料輸送系統(tǒng)故障會導致爐前料倉斷料，不能滿足鍋爐負荷下的燃料供應。 

為了避免這種現象發(fā)生，可以考慮改進現有的給料工藝，減少給料環(huán)節(jié)，不采用斗式提升機，改用棧橋、皮帶，直接將料倉的料輸送到爐前料倉。同時嚴格控制燃料濕度和粒度，防止燃料結團、纏繞，并改進自動化控制手段，保證輸料系統(tǒng)連續(xù)穩(wěn)定運行。 

3、結焦和腐蝕 

生物質燃料的成分和煤粉存在極大差異，尤其灰分中含有大量堿金屬鹽，這些成分導致其灰熔點較煤粉的灰熔點低，容易產生沾污結焦和腐蝕。因而生物質鍋爐產生結焦、腐蝕的工況參數與普通燃煤爐不同，應該根據燃料性質及燃燒特性的不同，對鍋爐及其輔助設備的工藝設計提出不同要求，并改進相關自動化控制使工藝運行環(huán)境符合現有設備要求。

隨著國家大氣污染排放標準的提高，因重視對廢氣排放的控制，爐內脫硫技術是控制空氣污染的有效方法。循環(huán)流化床是我國燃煤發(fā)電重要的清潔煤技術。歷經二十余年的發(fā)展，我國掌握了300MW亞臨界循環(huán)流化床鍋爐設計制造運行的系統(tǒng)技術，發(fā)展超臨界參數循環(huán)流化床鍋爐已經勢在必行。國家發(fā)改委自主研發(fā)超臨界600MWCFB鍋爐是當前技術的典范。

參考文獻

[1]劉強,段遠源,宋鴻偉.生物質直燃有機朗肯循環(huán)熱電聯(lián)產系統(tǒng)的熱力性能分析[j].中國電機工程學報,2013年26期.

篇3

【關鍵詞】乙醇;生產;性質

0.前言

隨著人們對全球性能源危機認識的不斷加深及環(huán)境保護意識的不斷加強，從20世紀70年代中期開始，利用生物技術和可再生資源進行乙醇的工業(yè)化生產，并以此作為石油能源的替代物成為各國的研究熱點。更重要的是, 乙醇是太陽能的一種表現形式，在整個自然界大系統(tǒng)中，乙醇的生產和消費過程可形成無污染的閉路循環(huán)，永恒再生永不枯竭。

1.燃料乙醇在我國的發(fā)展情況[1]

早在20 世紀30 年代,美國就開始了燃料乙醇的研究及應用工作[2]。我國以燃料乙醇為代表的生物質液體燃料的發(fā)展始于20世紀90年代中期，經歷了試點、擴大試點兩大階段。由于燃料乙醇在中國的推廣使用還處在初級階段，產銷的各個環(huán)節(jié)政府行為色彩比較濃，離真正的市場化有很大距離。為了合理的利用資源，國家對燃料乙醇的立項投產非常謹慎，受到嚴格控制。2004年2月10日，八部委聯(lián)合下發(fā)《車用乙醇汽油擴大試點方案》和《車用乙醇汽油擴大試點工作實施細則》，在我國部分地區(qū)開展車用乙醇汽油擴大試點工作。

根據統(tǒng)計，2007 年全球生物乙醇產量已達4500 萬t，預計2020 年前后將發(fā)展到2 億t，相當于現在世界石油生產量的5%。我國已有吉林燃料乙醇有限責任公司、河南天冠集團、安徽豐原生物化學股份有限公司、黑龍江華潤酒精有限公司4 家燃料生物乙醇生產企業(yè)，基礎產能132 萬t/a。根據國家“可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃”，我國非糧燃料生物乙醇產量在2010 年將達200 萬t/a，在2020 年將達1 000 萬t/a。

2.燃料乙醇的理化性質及其發(fā)展前景

乙醇的分子組成是C2H5OH，無限溶于水，而與烴類燃料的相溶性很差。乙醇的理化性質見表1。乙醇可以單獨作為燃料使用，也可以和汽油等混合使用。使用乙醇體積分數為85%與汽油體積分數為15%的混合燃料，而不改變其他條件，與常規(guī)汽油相比， 碳氫化合物排放降低5%，氮氧化合物排放減少40%，CO增加約7%[3]。

乙醇的理化性質:

顏色：無色

氣味：特殊香味

揮發(fā)性：易揮發(fā)

溶解性：能與水互溶；也能溶解很多有機物

狀態(tài)：液體

乙醇熱值較低、汽化潛熱較高、抗爆性能好、氧含量高, 在少量水存在的情況下還容易產生相分離。

3.結束語

隨著乙醇技術的不斷完善及工業(yè)化的成功運行，纖維素、木薯等將為燃料乙醇的生產提供幾乎無限的原料保障。據有關部門統(tǒng)計，目前，全國每年僅農作物秸稈約有7億噸，其中作為農村燃料消耗2億噸。若將其余5億噸用來生產乙醇，可產乙醇7000萬噸。加上木材工業(yè)下腳料，制糖造紙工業(yè)下腳料和城市廢纖維垃圾，總計可得乙醇8500萬噸，比全國汽油消耗總量還要多[4]。

雖然燃料乙醇在我過的生產水平還處于初級階段，相關技術和標準還有待于完善。相信隨著我國社會經濟的不斷發(fā)展，科技的不斷創(chuàng)新，燃料乙醇的應用范圍也將由車用乙醇汽油擴展到車用乙醇柴油等更為廣泛的領域，從而保證人們在享受高水平生活質量的同時，保護石油等不可再生能源保持可持續(xù)發(fā)展?！?/p>

【參考文獻】

［1］龔德詞.生物乙醇的生產與發(fā)展[J].當代化,2009,(2)：178-181.

［2］張以祥,曹湘洪,史濟春.燃料乙醇與車用乙醇汽油[M].中國石油出版社,2004,8:13-15.

篇4

關鍵詞： 智能；耐熱；混凝土

前言

核能發(fā)電雖然已使用了約60年,但只在某些國家才得到了足夠的重視。核能發(fā)電會產生大量含有放射性物質的乏燃料，這些放射性核燃料通過自然衰變釋放出大量熱能，可能導致普通水泥混凝土容器受高溫作用（最高達1000℃以上）而嚴重破裂和泄漏，從而造成重大安全事故。因此，研制出一種耐熱混凝土來存放此核燃料是非常有必要的。

但是，僅僅是耐熱還不能夠滿足要求。為了防止重大工程結構發(fā)生突然破壞，除了耐熱，該混凝土最好要有智能的特點，其智能體現在利用表面粘貼的或植入的壓電片產生蘭姆波，并采集反射波，據此判定結構的損傷程度。

據上分析，在高達1000℃以上高溫環(huán)境的作用下，普通混凝土會在無預警或預報條件下發(fā)生解體破壞，很容易導致核安全事故的發(fā)生。因此，研究一種具有智能自感知特性、可長期耐高溫的新型混凝土材料是非常有必要的。

1、研究意義

人們早已意識到不可再生資源總有一天會日漸耗竭，隨著緊缺的石油資源問題日益突出，國際油價持續(xù)攀升，各國對能源資源安全關注程度也隨之普遍上升。維護國家能源安全是當今世界各國面臨的重大課題，無論是發(fā)達國家，還是發(fā)展中國家都將保障能源安全作為國家能源戰(zhàn)略的首要目標。因此，能源安全是當前世界各國面臨的重大課題，而和平利用核能發(fā)電是緩和能源危機的一種經濟有效的措施，在許多國家已得到大力發(fā)展和重視。從全球范圍來看，目前世界電力供應的13%～15％來自核電。世界上的主要消費能源大國對核能的依賴程度更高。各國核電占本國總電力的比例分別為：法國77%、韓國38%、德國32%、日本30%、美國20%、英國20%、俄羅斯16%。相比而言，中國核電在電力結構中比重小很多，據網上資料報道，截止2011年3月，中國共有13臺投入運行，裝機容量僅占全國電力裝機總容量的1.8%左右。根據我國《核電中長期發(fā)展規(guī)劃》，到2020年，我國核電運行裝機容量爭取達到4000萬千瓦；到2050年，根據不同部門的估算，中國核電裝機容量可以分為高中低三種方案：高方案為3.6億千瓦（約占電力總裝機容量的30%），中方案為2.4億千瓦（約占電力總裝機容量的20%），低方案為1.2億千瓦（約占電力總裝機容量的10%）。2011年日本福島核電站事故的發(fā)生，引發(fā)全球對核能安全的高度關切，在歐洲掀起反核熱浪，德國、法國、意大利等國爆發(fā)反核示威游行。多個國家核電發(fā)展計劃緊急剎車，德國宣布關閉七座1980年以前投入運營的核電站，并暫停延長核電站運營期限計劃，瑞士、韓國、印度和中國等都決定重審本國的核電發(fā)展計劃。但是美、法、英等國都已相繼明確表態(tài)，不會因為核事故的發(fā)生而放棄發(fā)展核能。根據聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署的《2010全球可持續(xù)能源投資趨勢》：2009年可再生能源發(fā)電約占全球發(fā)電總量18%，其中水電占了15%，風能、太陽能、生物質能等發(fā)電量加起來僅占全球總發(fā)電量的3%。在中國，2009年煤電占電力總裝機容量的75%，水電裝機約占22.5%，風電、太陽能、生物質能等發(fā)電所占比例不足1%。各種可再生能源的發(fā)展都有局限性，尚無法在電力結構中替代核能的地位。因此，核能發(fā)電仍是未來世界新能源發(fā)展的重要方向之一。

但是，核能在發(fā)電的同時，會伴隨產生大量的核廢料或乏燃料。這些核廢料是強放射性物質，會嚴重危害人類的生存和健康。據報道，一座100萬千瓦的核電站一年能產生幾十噸放射性廢料，這些核廢料加工處理后將產生4立方米高輻射核廢料、20立方米中輻射核廢料、140立方米低輻射核廢料和200立方米非輻射核廢料。按照國家能源局規(guī)劃，2020年我國核電總裝機容量將超過5000萬千瓦（新浪），每年產生的核乏燃料將達3000余噸。

2、國內外研究現狀

（1）新型耐高溫混凝土材料

2008年，“5.12”汶川地震發(fā)生后，我國存放的核廢料面臨嚴峻形勢。因此，彭士祿院士了解了國內在這方面已經開展的工作，而且還重點調研了美國的核廢料水泥固化的進展。上世紀九十年代初，以美國阿貢國家實驗室為代表成功開發(fā)了一種處理核廢料的化學固結磷酸鹽陶瓷材料（Chemically bonded phosphate ceramic，CBPC)，這一發(fā)明在1996年被稱為世界上100項最偉大發(fā)明之一。

篇5

供暖、汽車“吃電”不用“喝油”、作燒飯……新正在不知不覺中滲透我們的生活。記者從市科技局了解到，新能源產業(yè)被列入《湖州市戰(zhàn)略性新興產業(yè)發(fā)展“十二五”規(guī)劃（2011-2015年）》重點發(fā)展的三大產業(yè)之一，被列為湖州市六大重點特色產業(yè)之一。而湖州市也計劃在五年內投入研發(fā)資金1.8個億，讓新能源早日走進千家萬戶，成為我們生活中的必需品。

無“辮子”的純電動巴士上路

說起電車，大家一定會想到我們在電視中看到的那種大“辮子”公交車，它依靠一根根電線拉著才能在城市中前行。再過幾年，一種新型的不需要“辮子”的電動公交將出現在我們的生活中。湖州市微宏動力系統(tǒng)（湖州）有限公司的清潔城市交通，簡稱CCT解決方案正在研究開發(fā)中。在這一方案中提到，只要在公交車的起點、終點或者轉成交叉點站場建設充，利用公交巴士在起點或者終點站場休息等待發(fā)車的間隙，對電動公交巴士快速充電。僅需10分鐘，組就能充滿，而公交巴士只需配置50kWh左右的電池組，就能滿足單程或者一次往返的駕駛需要。

這樣的純電動巴士，無須使用燃油。在燃格日益增長的今天，運行成本無疑將大大降低，而基于先進的電池技術，電池組在巴士循環(huán)使用2萬次之后仍可保留原始容量的70%。當電池容量下降到70%，電池將被取出作為儲能或調節(jié)，進行“二次利用”。

“純電動巴士依托于微宏該項創(chuàng)新電池技術，解決了純電動巴士產業(yè)鏈條上的諸多瓶頸?！痹摴臼袌霾拷浝硭魏嬖V記者。CCT純電動巴士相對普通巴士而言，攜帶的電池數量少，意味著整車購買成本的下降。因此，這一解決方案也使得純電動巴士的購置成本、運行費用大大降低，公交公司將不會增加額外的運營經濟壓力。在保護環(huán)境、的同時，還能使各方面的經濟收益最大化。

據了解，隨著城市公交巴士的全面電動化，未來五年，一個依托城市公交網絡的充電站網絡將逐步形成，這將為個人乘用車電動化提供重要的基礎設施保障，解決充電站“雞生蛋蛋生雞”的矛盾，最終實現整個城市的交通電動化。

LED光源走進尋常百姓家

近幾年，LED漸漸成為各種大型演出晚會的寵兒，它帶來震撼的視覺光影效果。而LED燈也正在改變我們的生活，并逐漸擴展到了通用領域，從證券行情到股票機，從筆記本電腦到數碼相機，從PDA到手機，從室內照明到汽車車燈，LED無處不在。而LED在技術慢慢成熟的過程中，也開始走進尋常百姓家，進入家庭照明。

不少人對LED光源已經耳熟能詳，但是，LED究竟能給我們的生活帶來多大改變，它是如何達到效果的？湖州市LED產業(yè)發(fā)展得如何？據市科技局高新處相關負責人介紹，湖州市以“晶日照明”、“浙江求是”、“海振電子”、“德清新源科技”為代表的半導體照明產業(yè)已漸成雛形，并在大功率LED路燈上取得了關鍵技術的突破。

該負責人還告訴記者，因為LED的節(jié)果，越來越多的LED生產廠家開始將產品延伸到家庭照明領域。LED燈作為革命性的節(jié)能燈，具有改變以往節(jié)能燈含有重金屬毒素的污染，使用壽命更加長等特點。但是由于價格較昂貴，目前還少有人問津。隨著價格的下降，未來5年，LED燈將會快步進入市民家居生活中。

究竟LED燈和普通燈具比起來有多節(jié)能，記者請“晶日照明”的相關負責人作了一個比較。在同等功率下，即瓦數相同時，高效節(jié)能燈比普通節(jié)能燈更亮。理論上，普通節(jié)能燈壽命約為5000小時，而室內LED燈的壽命可達5萬小時。以每天用電5小時計算，它的壽命可達27年。在正常耗損前提下，一般按節(jié)能60%來算，10瓦的LED燈相當于普通直管熒光燈25瓦左右。

在未來幾年，如何讓LED光源在我們生活中發(fā)揮它的最大優(yōu)勢，在原有的基礎上更加節(jié)能?無動力主動散熱模塊是“晶日照明”自主研發(fā)的路燈散熱模塊裝置，可以實現對室內外廣泛應用的LED照明燈具帶來全新的散熱效果。簡單地說，這其實是一個利用散熱的裝置。通過燈具運作過程中產生的熱量與周邊空氣產生溫差，形成空氣對流，主動散熱模塊應用產生的空氣對流經行收縮擴張，進而產生高頻率上下震動運動形式，形成高強度對流風，對燈具散熱片經行有效散熱?！安灰∏七@樣一個小小的裝置，它的成功應用，可以在路燈、庭院燈、公園燈的使用中節(jié)約不少鋁材成本，省電又能使LED路燈的使用壽命更長，減少LED光衰。”該公司項目負責人告訴記者。

垃圾年發(fā)電1.4億千瓦時

取之不盡，用之不竭的的開發(fā)利用一直是市民關注的熱點，可再生能源包括太陽能、風能、水能、、等。它們不僅對環(huán)境無害或危害極小，而且分布廣泛，適宜就地開發(fā)利用。

近年來，湖州市風能、太陽能利用進展迅速。而能的利用主要有生物質氣化發(fā)電、生物質燃料制作和農村使用四種方式。截至目前，全市已具有生物質能發(fā)電35兆瓦以上。湖州市已建成垃圾焚燒發(fā)電工程3個，現均已投入發(fā)電，分別是湖州南太湖環(huán)保能源有限公司、長興新城環(huán)保有限公司和德清佳能垃圾焚燒發(fā)電有限公司，總裝機容量達3萬千瓦，垃圾日處理能力達1700噸，年超過1.4億千瓦時，另外每年可供熱40萬吉焦，日均處理垃圾1500余噸，實現了垃圾無害化、減量化、資源化。

此外，湖州市還將重點支持生物質發(fā)電關鍵技術及發(fā)電原料預處理技術及裝置，生物質固體燃料致密加工技術、高效燃燒技術及裝置，生物質氣化和液化技術與裝置，新型生產技術與裝置。在工廠、養(yǎng)殖場和種植場推廣太陽能熱和生物質能聯(lián)用的技術，養(yǎng)殖場等場合沼氣的大規(guī)模利用，農林（竹）廢棄物的高效資源化和能源化利用等。

五年投資1.8個億

記者了解到，未來五年，湖州市將以構筑長三角地區(qū)新能源產業(yè)基地為目標，擴大新能源產業(yè)規(guī)模，預期通過太陽能、風能、生物質能、LED相關領域50項重點研究和優(yōu)選課題的實施，培養(yǎng)和扶持50家具有發(fā)展?jié)摿Φ母咝录夹g企業(yè)，使其核心產品和關鍵技術的自主創(chuàng)新能力達到國內領先水平，突破50項關鍵共性技術，形成50項具有市場競爭力的產品；獲得專利（軟件著作權和標準）50項以上，其中發(fā)明專利30項；培養(yǎng)各類人才1000名以上；使新產品貢獻率和市場占有率顯著提高，培育3家銷售收入超50億元的企業(yè)（集團）。

重點支持可再生及相關產品、新型高效能量轉換與儲存技術和相關產品、LED相關高效節(jié)能技術和產品這三個方面的技術和相關領域。

根據實施方案，湖州市采用分批立項、重點支持的滾動式發(fā)展方法，每年立項1至2個重大科技專項項目。

篇6

“杜邦211年的發(fā)展歷程就很好地詮釋了一家企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的理念和戰(zhàn)略?！倍虐羁沙掷m(xù)解決方案事業(yè)部市場總監(jiān)王辛說。杜邦二百余年里的發(fā)展軌跡就是不斷地修正發(fā)展思路的歷程，以史為鑒，可以給人們提供諸多可持續(xù)發(fā)展的思考。

主動應對環(huán)保危機

杜邦從不回避自己所承擔的環(huán)保責任。當一個產品一旦證明對環(huán)境有害，杜邦就會選擇縮短其生命周期并尋找替代品。20世紀80年代后期，杜邦對于環(huán)境問題的關注越來越影響公司前沿業(yè)務。1988年，美國國家航空航天局（NASA）的科學家證實氯氟烴對臭氧層有破壞作用。當時杜邦生產的氯氟烴占全國銷量的一半，占世界氯氟烴供應的25%。杜邦在NASA結果公布后的72小時就宣布停止生產該產品。杜邦一部分科學家對氯氟烴影響臭氧層的數據進行評估，另一部分科學家則開始著手尋找氯氟烴的替代品。1989年底，杜邦為20多種不含氯氟烴的制冷劑申請了專利，并在1990年實現了相關替代品的商業(yè)生產。

從1990年開始，杜邦開始在企業(yè)內部落實企業(yè)環(huán)境計劃管理流程，在生產鏈條中，通過減少生產過程中物料和能源的使用量來減少廢棄物和有毒物質的排放，并對廢棄物進行循環(huán)利用，將“循環(huán)經濟三原則”即減量化原則（Reduce）、再使用原則（Reuse）和再循環(huán)原則（Recycle）創(chuàng)新地應用到生產制造過程中。

減量化原則（Reduce）要求用較少的原料和能源投入來達到既定的生產和消費目的，從經濟活動的源頭節(jié)約資源和減少污染。杜邦色賓河工廠是杜邦能耗最高的工廠，為了降低能耗，工廠改造了關鍵的工藝設備，修復含有跑冒滴漏問題的蒸汽閥門等，為工廠節(jié)約了5400億英國熱量單位的能源。從生產源頭節(jié)約能源，提升工廠的生產效率。

再使用原則（Reuse）指多次或以多種方式使用物品或材料。對于那些未來具有發(fā)展前景的產品，杜邦則會想辦法延長其壽命，不斷開發(fā)它的多種應用方式。比如將應用在消防服領域的隔熱防火材料改變結構后應用到飛機上，之后再應用到高速列車上。

再循環(huán)原則（Recycle）即要求生產出來的物品在完成其使用功能后能重新變成可以利用的資源，而不是垃圾。杜邦創(chuàng)新的建筑可對全球范圍杜邦15家工廠每年近4萬噸的固體垃圾進行處理和提取，由回收生產過程中產生的副產品可以為公司帶來220萬美元的營收。

“循環(huán)經濟三原則”在生產流程中的應用使得杜邦在面對環(huán)保危機的時候從被動轉為主動，有效地提升了生產效率并增加了營收。

杜邦創(chuàng)新的建筑可對全球范圍杜邦15家工廠每年近4萬噸的固體垃圾進行處理和提取，由回收生產過程中產生的副產品可以為公司帶來220萬美元的營收。

發(fā)展綠色能源

杜邦從黑火藥起家，進入化工領域，如今又在第三個百年開始向市場驅動的科學公司轉型，從可持續(xù)發(fā)展的角度向生物質能源和生物基材料領域進軍。

談及生物燃料時，通常想到的農作物是生產乙醇用的玉米，但杜邦已經有技術通過利用玉米的穗軸、葉片和秸稈來生產乙醇，利用纖維質材料提高每英畝的燃料產量，從而減少對食用農作物的使用。而當杜邦發(fā)現生物丁醇比乙醇更具發(fā)展前景時，2006年杜邦計劃與英國石油公司合作開發(fā)、生產和銷售新一代生物燃料丁醇，用作可再生的運輸燃料。兩家公司于2007年底在英國市場上推出了生物丁醇，用來逐漸替代汽油作為車用燃料。起先生物丁醇是從糧食作物中制取的，比如谷物、小麥、甜菜、甘蔗和高粱，而杜邦的長遠規(guī)劃則是以谷物秸稈這樣的纖維素為原料來制取生物丁醇。

此外，杜邦在“建設可持續(xù)的糧食體系”的目標下承諾在全球范圍內投入高達百億美元的研發(fā)資金，以滿足各地民眾在增強營養(yǎng)、可持續(xù)發(fā)展和安全性方面的需求。對生物技術領域的投資是杜邦在中國農業(yè)改革戰(zhàn)略的重要組成部分。2012年，杜邦在中國建立分子育種技術中心，該技術中心會利用杜邦先鋒稱之為高產技術體系（AYTTM） 的專有分子育種模型，可在育種過程中比只用傳統(tǒng)方法更早地發(fā)現高質量的基因組合，以此開發(fā)更加優(yōu)質高產的農作物種子。

用管理支撐可持續(xù)發(fā)展

無論是應對環(huán)保危機，還是應對未來的發(fā)展，杜邦的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略得益于三方面的支持。

首先是強有力的領導力。公司領導親自推行組織變革，將可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境保護放在與生產、質量、成本以及其他業(yè)務指標同等重要的地位。在杜邦這被稱為“有感領導”。“科技能解決一部分問題，但更要的是人的因素。”王辛如是說。

其次是組織架構?？沙掷m(xù)發(fā)展是杜邦的一項直線責任，融入到每一個部門的績效指標中。其中有代表性的就是杜邦的“能力中心”。以節(jié)能能力中心為例，這是一個虛擬的組織機構，它由一名高層領導作為企業(yè)節(jié)能文化的倡導者居中協(xié)調，與各企業(yè)的節(jié)能項目負責人以及公司內的能效專家建立明確的溝通渠道。能力中心是儲備、溝通、分享全企業(yè)的經驗和最佳實踐的有效載體，可以幫助高層管理人員快速評估各工廠的行動的有效性。

篇7

一、重點整治范圍

（一）“三區(qū)”區(qū)域

1.集中供熱管網覆蓋區(qū)

（1）熱電廠（景源熱力）熱網覆蓋區(qū)：經濟開發(fā)區(qū)獨黎公路以南區(qū)域、街道工業(yè)園區(qū)和景業(yè)園區(qū)。

（2）榮晟環(huán)保紙業(yè)股份有限公司熱網覆蓋區(qū)：經濟開發(fā)區(qū)獨黎公路以北區(qū)域。

（3）虹霓供熱點（圣普新能源生物質成型燃料鍋爐）熱網覆蓋區(qū)：虹霓供熱點周圍2公里區(qū)域內。

2.天然氣管網覆蓋區(qū)

路以西、（經濟開發(fā)區(qū)興平四路）以東、路以北、路以南。

3.中心城區(qū)

路以西、以東、路以北、路以南。

（二）“四路”兩側

公路、東西、公路和高速公路段等4條公路兩側各300米范圍內。

二、重點整治對象

（一）“三區(qū)”區(qū)域內的所有燃煤鍋爐（熱電聯(lián)供單位鍋爐除外，下同）。

（二）“四路”兩側煙塵煙色超標排放的燃煤鍋爐。

三、整治目標

在“三區(qū)”區(qū)域和“四路”兩側范圍內，以淘汰和改造為手段，全面開展燃煤鍋爐環(huán)境污染整治工作，主要整治目標：

（一）全面淘汰“三區(qū)”區(qū)域的燃煤鍋爐。到2012年底，“三區(qū)”區(qū)域內燃煤鍋爐淘汰率達到60%；到2013年底，全面完成淘汰任務。

（二）建成“四路”兩側煙塵控制區(qū)。到2012年底，“四路”兩側煙塵控制區(qū)內燃煤鍋爐煙氣治理設施配置率和煙塵煙色達標率均達到95%；到2013年底，煙氣治理設施配置率和煙塵煙色達標率達到100%。

四、整治要求

（一）“三區(qū)”區(qū)域：積極推進集中供熱管網和天然氣管網建設，“三區(qū)”區(qū)域內燃煤鍋爐一律拆除。2013年底前，集中供熱管網可通達的區(qū)域，拆除燃煤鍋爐后原則上須改用集中供熱；集中供熱管網未通達或因工藝要求需使用自備鍋爐的單位，須改用清潔能源。中心城區(qū)內不得使用生物質燃料。

（二）“四路”兩側：全面開展燃煤鍋爐煙氣凈化設施建設和改造，鼓勵開展清潔能源改造，加強鍋爐煙氣凈化處理設施運行管理，確保煙塵煙色達標排放。

（三）“三區(qū)”以外區(qū)域：鼓勵自備燃煤鍋爐的單位改造使用清潔能源，鼓勵各鎮(zhèn)街道和相關企業(yè)在供熱需求企業(yè)較為集中的區(qū)域建設清潔能源集中供熱點。

（四）“三區(qū)”區(qū)域和“四路”兩側范圍以外區(qū)域的燃煤鍋爐整治參照執(zhí)行。

五、整治步驟

（一）下達任務。2012年4月底前，各鎮(zhèn)街道要做好宣傳動員工作，將重點整治任務（見附件2）下達到整治單位，嚴格按照整治類型和完成期限落實有關政策措施。

（二）督查指導。各鎮(zhèn)街道開展經常性督查行動，及時掌握整治進度，并做好指導服務工作，解決有關單位整治工作中的實際困難，每季將整治動態(tài)進度上報市環(huán)保局。市天然氣公司和供熱公司配合做好有關單位整治工作。

（三）組織驗收。鍋爐使用單位在完成整治工作后，經所在鎮(zhèn)街道預審后，向市環(huán)保局提出驗收申請，由市環(huán)保局會同有關單位組織驗收。

六、職責分工

燃煤鍋爐整治是一項涉及面廣、難度大的綜合性工作，各有關部門要密切配合，共同推進。

（一）市環(huán)保局：負責對“四路”兩側鍋爐使用單位煙氣進行執(zhí)法檢查，對煙塵煙色超標排放單位依法立案查處；負責燃煤鍋爐拆除、煙氣凈化設施改造項目和清潔能源改用項目驗收。

（二）市經信局：負責推進集中供熱管網建設和清潔能源替代使用工作。

（三）市質監(jiān)局：負責對拆除的燃煤鍋爐辦理注銷使用登記手續(xù)，加強對燃煤鍋爐拆除、改造項目的技術指導。

（四）市規(guī)劃建設局：負責天然氣管網、集中供熱管網等基礎設施建設規(guī)劃的編制，并督促有關單位實施。

（五）市天然氣公司和供熱公司：負責相應管網建設，加快建設進度，擴大覆蓋范圍，滿足用戶需求，并積極配合有關用戶做好改造工作。

七、保障措施

（一）加強領導。為切實做好燃煤鍋爐環(huán)境污染整治工作，成立市燃煤鍋爐環(huán)境污染整治工作領導小組，由市政府分管領導任組長，市環(huán)保局局長任副組長，有關部門負責人為成員。領導小組下設辦公室，負責每季度組織開展對整治單位的現場督查，通報整治進度。同時，將整治工作列入市政府與各鎮(zhèn)街道簽訂的生態(tài)建設和環(huán)境保護目標責任書。

（二）嚴格監(jiān)管。根據《大氣污染防治法》等有關規(guī)定，我市將“三區(qū)”區(qū)域和“四路”兩側范圍劃定為禁燃區(qū)，禁止使用高污染燃料。其中，“三區(qū)”區(qū)域禁止使用原（散）煤、煤矸石、粉煤、煤泥、燃料油（重油和渣油）、各種可燃廢物和直接燃用的生物質燃料（樹木、秸桿、鋸末、稻殼、蔗渣等）以及燃料中污染物含量超過國家規(guī)定限值的固硫蜂窩型煤、輕柴油、煤油和人工煤氣；“四路”兩側范圍禁燃除原（散）煤以外的上述其他高污染燃料。市環(huán)保局要加強執(zhí)法，對屢勸不改，繼續(xù)使用高污染燃料和隨意焚燒邊角料及其他工業(yè)廢物、直接燃用生物質燃料造成煙塵、煙色超標排放的單位依法立案查處。對逾期未完成整治任務的單位，有關部門取消其一切評先評優(yōu)或補助資格。

（三）實行補助。鼓勵燃煤鍋爐使用單位積極開展整治工作，對按時完成整治任務的單位給予資金補助。

1.拆除燃煤鍋爐和煙囪的，按鍋爐蒸噸數實行補助。具體標準為：立式鍋爐每蒸噸2萬元，其中，0.1蒸噸及以下鍋爐補助0.3萬元；臥式鍋爐1蒸噸以下補助3萬元，1蒸噸及以上鍋爐以4萬元為補助基數，每增加1蒸噸再補助2萬元。

2.因工藝要求或管網未到需使用自備鍋爐的，改用清潔能源按設備投資的10%給予補助，單個項目上限為10萬元。

篇8

(一)現代化進程中的能源需求

中國正處于工業(yè)化、城鎮(zhèn)化快速發(fā)展階段?？梢灶A期的是,在未來較長時期內,中國經濟仍將會保持較快的發(fā)展速度,并逐步完成工業(yè)化和城市化,在2030年左右將達到中等發(fā)達國家的水平。

在這一過程中,公眾對生活質量、居住環(huán)境、城市狀況等將提出越來越高的標準,生活方式和消費方式將會發(fā)生越來越顯著的變化。汽車保有量的持續(xù)增長、住房面積的擴大,以及在此基礎上形成的衍生需求將成為經濟和社會持續(xù)發(fā)展的最主要動力。這將導致經濟結構的一系列變化,也將帶來能源消費總量的持續(xù)增長,特別是對石油和天然氣消費的增長。根據國內外有關研究機構的預測,到2030年,我國的能源需求總量將會達到50―60億噸標煤。

(二)以煤為主的能源戰(zhàn)略

從中國的資源條件和現有的技術發(fā)展看,能源自給率的保障只能來自于煤炭資源的大規(guī)模使用,以煤為主的能源戰(zhàn)略是不可避免的選擇。

首先,中國缺乏油氣資源是一個公認的事實。至2007年末,剩余技術可開采儲量為石油28.32億噸,天然氣3.2萬億立方米(2007年統(tǒng)計年鑒)。2007年的石油產量為1.86億噸,消費量為3.66億噸。天然氣產量為692億立方米,消費量為695億立方米(不包括液化石油氣)。以年產2億噸計算,石油的可開采年限為14年。

其次,中國的煤炭資源儲量相對豐富。根據第三次全國煤炭資源評價數據(1999年),全國煤炭資源總量達到5.57萬億噸,已發(fā)現煤炭儲量1.02萬億噸,已查證煤炭儲量6769億噸,其中精詳查儲量4433億噸。隨著勘探工作的深入,煤炭資源精詳查儲量將會有較大幅度的增長。從近年來內蒙、新疆和陜西煤炭儲量迅速增長的趨勢清晰地反映了資源的潛力。

第三,受技術、成本、資源量、可利用程度、實際運行時間等多方面因素的制約,水電、太陽能、生物質能等新能源和可再生能源在能源的供應總量中所占比重將是有限的,并在相當大程度上取決于政府財政的補貼能力和數量。

盡管對煤炭儲量的準確數據、煤炭能否支持中國的能源需求、煤炭與溫室氣體的關系等存在較大的爭議。但煤炭是現有技術條件下中國儲量最多的一次能源資源,無論對煤炭資源量、應用技術和環(huán)境問題存在何種分歧,在新的、革命性能源供應方式出現之前,中國只能主要依靠煤炭資源來保障未來能源供應的可靠性,這是無法改變的事實。

二、替代油氣資源是國家能源戰(zhàn)略的基礎

(一)我國能源的關鍵問題是油氣短缺

中國能源問題的實質是油氣資源短缺,關鍵問題是對石油天然氣的需求遠遠超過國內資源可以承擔的程度。保障能源自給率的關鍵是在液體燃料、氣體燃料和化工原料等領域中實現煤炭對石油的可替代。

經濟發(fā)展、城市化和現代化的一個必然結果是,液體和氣體燃料顯著地替代煤炭等固體燃料,其中最為突出的是汽車生產量和汽車擁有量的迅速增長。1990年全國汽車產量僅為51.4萬輛,到2009年汽車產量已增加到1379萬輛,18年間增長了27倍,年均增長率為19%。其中2000―2009年,汽車產量的增長率23%以上。預計2010年汽車總產量將達到1700萬輛以上。中國已迅速取代了美國成為全球最大的汽車生產國和消費國。到2020年,汽車保有量超過2億輛已成定局。

由此形成的直接后果是對油氣資源需求量的迅速增長。IEA數據顯示,到2030年中國石油消費量將達到10.5億噸標油,天然氣消費量將達到2.76億噸標油(3340億方)1。即使中國石油產量能夠保持在現有的2億噸,石油的進口量將可能高達9億噸,石油的自給率已不到20%。如在資源儲量方面沒有重大突破,天然氣的生產量也不可能有大的提升,天然氣的自給率大體將會和石油相當。考慮到這些預測數據大多是在多年平均增長率基礎上得出,如果實際的能源需求超過前述的預測,油氣資源的自給率將會進一步下降。

(二)以煤為主戰(zhàn)略的關鍵是煤的化工轉化

國家能源戰(zhàn)略的核心目標是減少關鍵領域中對進口資源的依賴,以保障國內經濟發(fā)展的穩(wěn)定性和控制能源的總體成本?；谶@些目標,在液體燃料、氣體燃料和化工原料領域中逐步擴大煤炭資源對油氣資源的替代是不可避免的。煤化工產業(yè)是將煤炭轉換為液體燃料、氣體燃料和化工原料的基本途徑,因而也是在關鍵的能源領域中保障自給率,落實以煤為主能源戰(zhàn)略的基礎。

隨著液體燃料、氣體燃料和化工原料在能源消費總量中比重的逐步提高,以煤炭的化工轉化保障關鍵能源領域中自給率的能源發(fā)展路線實質上意味著對能源產業(yè)鏈的重新構造:即將大部分由國外石油天然氣資源支持的新增能源需求逐步轉變到以國內煤炭資源支持的方向上,并形成一組新型的能源產業(yè)。

盡管煤化工產業(yè)與煤炭的直接燃燒一樣存在著諸如二氧化碳排放、單位產品能耗較高、生產技術不盡完善、裝置規(guī)模小于油氣化工等問題,盡管近期內對煤化工產業(yè)存在多種質疑,政策也在調整過程中,但發(fā)展煤化工是中國保持必要能源自給率的唯一選擇。隨著經濟規(guī)模的進一步擴大和能源消費的進一步增長,發(fā)展煤化工產業(yè)的作用將更為突出。除非我們準備承擔全球石油市場的急劇動蕩對經濟發(fā)展的沖擊。

三、煤的轉化需要與能源的優(yōu)化使用相結合

(一)煤轉化技術的選擇需要服從經濟發(fā)展全局

2000年以來,我國的煤化工產業(yè)得到了迅速的發(fā)展。在“逢煤必化”的區(qū)域經濟發(fā)展目標和巨大投資能力的推動下,短短數年間,煤化工產業(yè)的發(fā)展重點經歷了在煤基甲醇、煤基二甲醚、煤制油、煤基甲烷以及煤基烯烴等主要領域。受市場容量、技術發(fā)展成熟程度以及煤資源利用本身的特點制約,在上述各領域中,均在不同程度上出現了多方面的問題,尤為突出的是生產能力的嚴重過剩、高能耗和溫室氣體排放。雖然這些問題的出現并不能否定煤炭轉化液體燃料、氣體燃料和化工原料的必要性,但從另一個側面顯示了合理選擇煤轉化的技術路線和產業(yè)發(fā)展模式是實現以煤為主戰(zhàn)略的重要基礎。

煤的分子結構是以帶有側鏈和官能團的縮合芳香環(huán)為基本結構單元,結構單元間通過各種橋鍵相連。在煤的結構內,除了含有碳和氫元素外,還有氧、氮、硫等元素,這些元素大多以官能團的形式存在于煤中。從元素組成看,煤的碳氫原子比顯著地低于石油、天然氣以及生物質。隨著成煤時間和煤化程度的提高,煤中的官能團和烷基側鏈逐步減少,固定碳的比重逐步增加,氫比重逐步減少。

基于煤的結構特點,從技術面看,煤的轉化必需解決三個基本問題2:

一是將煤炭的大分子結構分解為烴類、一氧化碳和氫等小分子,為潔凈化燃燒和化工轉化利用奠定基礎。二是調整煤炭中間產出物的碳氫原子比,使其達到最終產品所需要的碳氫原子比水平。三是脫除煤炭中氧、氮、硫等雜原子以及無機礦物質,使其達到最終產品需要的標準。

煤化工產業(yè)的技術路線,無論是熱解技術、氣化技術、直接液化技術,以及超臨界水解技術均是圍繞這些問題,通過對溫度、壓力、氧化劑、溶劑、催化劑等不同工作條件的選擇,采用不同形式的反應器、罐、閥、管路、泵等技術手段組合,采用不同流程控制方式所形成的不同解決方案。

選用何種解決方案,或者何種解決方案更具有發(fā)展前景,需要權衡以下基本關系:

1、煤的轉化方式需要與煤的自身特點相結合

煤炭本身含有各類碳氫化合物、氫、一氧化碳和硫化氫等可燃的可揮發(fā)性組分。褐煤和長焰煤中揮發(fā)性組分約占原煤干重的37%以上,不粘煤和弱粘煤中揮發(fā)性組分約占原煤干重的20―37%3。上述四大煤種約占我國煤炭資源儲量的50%,且隨新疆、內蒙、陜西等地長焰煤、不粘煤和弱粘煤新增儲量的大幅度增加,這些煤種在總儲量中的比重將會逐步增加。煤的轉化應著力于采用低成本方式優(yōu)先提取煤炭中的高揮發(fā)性組分,充分發(fā)揮煤炭本身的潛在價值。

2、煤的轉化方式需要與能源的使用結構相匹配

在我國的能源使用結構中,煤約占能源消費量的75%,其中的70%作為動力煤供發(fā)電和工業(yè)鍋爐等的燃燒使用。結合煤炭的使用結構,在電煤和一般工業(yè)用煤等動力煤進行的優(yōu)化使用和潔凈化使用中尋求煤轉化的路線將可大幅度降低轉化成本和提高轉化價值。

3、煤化工產業(yè)的發(fā)展需要符合節(jié)能減排和資源循環(huán)利用的基本趨勢

轉化過程本身需要潔凈化和低碳化,需要盡可能控制和降低煤炭轉化利用中的能源消耗、溫室氣體排放和環(huán)境污染。

4、煤化工產業(yè)的發(fā)展需要充分考慮其他競爭性技術和競爭性資源開發(fā)的影響,以及新能源和可再生能源技術發(fā)展的影響

例如,來自中東的石油伴生氣制甲醇、合成氣和烯烴對煤氣化制甲醇和烯烴的成本優(yōu)勢。

在諸多解決方案中,相對而言,煤的熱解技術能夠更好地滿足上述這些要求,并可能為逐步解決煤化工產業(yè)現存的諸多問題發(fā)揮重要作用。

(二)煤熱解技術和熱解產物

煤熱解是一類弱吸熱反應,反應本身的能量消耗僅相當于原料熱值的3―5%。在絕氧工作條件,溫度的增加將會導致煤的大分子逐步解構,通過氫轉移、脫氫和縮合反應,芳核逐步縮聚,從單環(huán)芳烴―稠環(huán)芳烴―多環(huán)芳烴―半焦,直至焦炭4。

煤的熱解過程通?？梢孕纬煽扇細?、焦油和半焦(或焦炭)等三類產出物,熱解工藝的不同,三類產品的比例有著較大差別,并影響到最終的產品價值和對能源供應結構的影響。

熱解焦油:煤熱解過程形成的焦油通過加氫可以轉換為汽油或柴油等輕質油,焦油的產出率和品質取決于熱解過程的控制。在理想的工藝條件下,焦油產出率可以達到原料煤干重的20%以上。焦油加氫過程與石油工業(yè)中的重油和渣油加氫過程大體相似,可以作為石油工業(yè)的煉油原料用以生產各類油品。

可燃性氣體:熱解形成的可燃性氣體的主要成份是甲烷、一氧化碳、氫和二氧化碳。在理想的工藝條件下,可燃性氣體的產出率也可以達到原料煤干重的20%以上。在控制二次熱解反應的條件下,可燃氣熱值約50%來自其中的甲烷。其余部分經過適當變換工藝和合成工藝,可以進一步轉換為合成甲烷,或將其中的氫氣用于焦油的精制。

熱解半焦:半焦是一種優(yōu)質燃料,其熱值在20―30MJ/kg。半焦內部多孔隙結構,原煤中所賦存的硫、磷等化合物在半焦的生產過程中大部分已進入熱解氣體,因而具有低污染特征。半焦可以通過氣化和直燃等方式應用于發(fā)電、熱力以及其他工業(yè)用途。此外,半焦也可以替代無煙煤和焦炭用于工業(yè)造氣生產化肥和工業(yè)還原劑。

(三)熱解技術的主要優(yōu)點

經過多年的研究和大量的試驗裝置運行,基本的共識是煤炭資源使用的合理方式是根據煤在不同轉化階段反應性的不同特點,采用分級轉化、分組分利用的方式。熱解技術則是分級、分組分利用煤炭的基本途徑。通過熱解過程,可以優(yōu)先從煤炭析出焦油和可燃性氣體等高附加值組分,提高煤炭中高附加值組分的利用率和碳的利用率,使煤炭達到最有效的應用,同時經濟地解決煤炭利用過程中污染物的控制,實現傳統(tǒng)污染物的近零排放。

從經濟發(fā)展和保障能源供應的全局看,煤熱解技術的大規(guī)模產業(yè)化具有重要的作用:

1、為石油天然氣產業(yè)的發(fā)展開拓新的國內資源

2007年我國發(fā)電熱力用原煤約15億噸,發(fā)電熱力用原煤總熱值34.5EJ5 。如將其中60%由半焦替代,按等熱值計算則需要半焦約8.3億噸6 。在采用較成熟先進技術的條件下7,通過熱解過程,至少可以從每噸原煤中獲得20%左右的液體產品和可燃性氣體產品,以及50%的產品半焦(扣除了過程加熱用半焦)。換言之,每1億噸原煤大體上可以產出1800萬噸焦油和可燃性氣體(原煤以10%含水量計),以及4500萬噸左右的半焦(半焦含水量以5%計)。8.3億噸半焦需要用原煤15.4億噸,同時聯(lián)產焦油和可燃性氣體3.1億噸。2007―2009年,我國的原油產量大體在1.8―1.9億噸左右,天然氣產量在692―851億方。僅從熱值計算,上述焦油和可燃性氣體的產量已與國內原油和天然氣產量大體相當。

2、提高油氣資源的自給率,降低對進口原油和天然氣的依賴

受制于國內油氣資源的限制,隨著國內能源需求的增長,進口原油和天然氣的比重將會持續(xù)上升,到2020年甚至可能上升到70%以上?？紤]到近年來國內汽車產業(yè)的增長極為迅速,屆時的實際比例可能將更大。對于中國來說,數量巨大的油氣產品進口本身將會對全球油氣市場的供求平衡和價格帶來重大的沖擊,油氣產品供應的穩(wěn)定性和價格的波動也會對國內經濟的穩(wěn)定發(fā)展和能源成本帶來重大的影響。如果中國的實際油氣需求規(guī)模進一步增加,這種影響帶來的動蕩將更為突出。通過熱解技術的大規(guī)模產業(yè)化,可以在保障發(fā)電、熱力等產業(yè)用煤的同時,大幅度降低對進口油氣資源的依賴。

3、顯著提高煤炭資源開發(fā)的綜合經濟價值

在分級、分組的條件下,一方面通過對焦油和可燃性氣體的深度加工,可以獲得多種高附加值的化工產品、氣體燃料、液體燃料及其他產品。液體和氣體的綜合產出率越高,高附加值部分產出率越大,煤炭的綜合經濟價值也越高。另一方面,熱解產出的半焦本身既是一種潔凈的燃料,也是一種優(yōu)良的工業(yè)還原劑,可廣泛應用于冶金、有色、化工等多種領域,具有高于原煤的經濟價值。

4、為全面治理環(huán)境污染提供技術手段和基礎

大規(guī)模使用煤炭的最突出問題是煤的污染特征。熱解技術的大規(guī)模產業(yè)化可以全面提升治理環(huán)境污染的能力,較大幅度降低煤炭使用過程中二氧化硫等溫室氣體的排放量,推進煤炭潔凈化利用的實質性進展。一是半焦在生產過程中大部分硫已進入液體和氣體產物中。以半焦替代煤炭作為燃料可以大幅度降低發(fā)電、熱力等產業(yè)的二氧化硫等等溫室氣體的排放量,并減少發(fā)電廠等燃燒裝置脫硫的投資和運行成本。二是半焦本身是一種大空隙度、大比表面積的吸附材料,其功能大體類似于活性炭,但價格僅為后者的1/10至1/100。由于價格低廉,可以在污水處理、煙氣處理等領域中全面推廣半焦地應用,顯著提高污染物的處理效率。三是用于煙氣處理和污水處理的半焦在失效后仍可作為鍋爐燃料和氣化原料繼續(xù)回收使用,進一步降低污染物的處理成本。

5、生產過程能耗較低

從現有的大型熱解裝置的運行實踐看,熱解工藝的能耗顯著的低于氣化方式。以產品熱值計算,在熱解方式下,半焦、焦油和可燃氣的合計熱值大體相當于原料煤熱值的85%左右8。在氣化路線下,煤制油和煤制甲醇等產品的熱值僅相當于原料煤熱值的40―50%9(以水煤漿氣化為龍頭,以2.5噸煤產1噸甲醇,4噸煤產1噸油計)。

6、可以較大幅度降低煤炭轉化過程中的投資和成本

熱解的單位投資遠低于氣化和直接液化路線。從榆林的實踐看,以原料煤計算,低溫干餾裝置的噸煤投資在200元左右。采用技術較為先進的大連理工大學固體熱載體熱解裝置,年原煤轉化能力為60萬噸,總投資僅為1.35億元。噸煤投資也僅為200元左右。比較而言10,煤氣化制甲醇、煤制油等裝置的噸煤轉化投資均在1000元以上。由于投資構成了固定成本中最主要的部分,單位投資的顯著差距使熱解技術在生產成本和抵制市場波動方面具有顯著的優(yōu)勢。

綜合上述討論,可以看出煤炭熱解產業(yè)在高油氣產率的技術路線支持下,通過與發(fā)電、熱力等用煤產業(yè)的協(xié)同發(fā)展,將可以發(fā)揮逐步重新構造中國的能源產業(yè)鏈的作用,并替代進口油氣資源,承擔起保障關鍵產品領域中能源安全的功能。

四、大規(guī)模應用熱解技術需要解決的問題

從上世紀90年代中期,特別是近年以來,我國煤炭熱解產業(yè)和熱解技術得到較快的發(fā)展。從產業(yè)發(fā)展的現狀看,大規(guī)模發(fā)展煤炭熱解產業(yè)需要解決三個基本問題:第一是用先進熱解技術逐步替代傳統(tǒng)技術,提高熱解的油氣綜合產出率以充分挖掘煤炭的資源潛力。第二是改變煤炭的使用方式,逐步在下游發(fā)電等產業(yè)中以半焦替代煤炭作為燃料。第三是開發(fā)半焦凈化裝置替代現有的電廠脫硫和煙氣凈化裝置,以系統(tǒng)地降低煤炭使用過程形成的污染。

(一)煤熱解產業(yè)的發(fā)展現狀

總結近年來我國煤炭熱解產業(yè)的發(fā)展歷程,可以看到以下主要特點:

第一,煤熱解產業(yè)已發(fā)展到相當大的規(guī)模。到2009年,陜西榆林地區(qū)的熱解半焦(蘭炭)生產能力已達到4000萬噸,內蒙德鄂爾多斯地區(qū)生產能力1100萬噸,寧夏的生產能力在500萬噸左右,其他煤炭資源省區(qū)也有規(guī)模不等的發(fā)展。蘭炭產業(yè)的發(fā)展對地區(qū)經濟的發(fā)展發(fā)揮了重用的作用。

第二,煤熱解產業(yè)的主要產品方向仍局限在以半焦(蘭炭)為主要產品的發(fā)展階段,焦油、燃氣等高附加值產品的利用水平較低。半焦主要作為碳質還原劑已廣泛應用于高爐噴吹、鐵合金、電石以及合成氨等行業(yè)。由于這些市場的需求規(guī)模相對較小,在生產能力迅速發(fā)展的背景下,生產能力過剩狀況日漸突出。同時由于油氣產率低,半焦價格難以滿足發(fā)電產業(yè)對燃料價格的要求。

第三,熱解生產技術采取了由低向高逐步推進的方式,主流生產技術已從土法煉焦發(fā)展到以榆林三江爐(內燃內熱式連續(xù)直立方型爐)為代表的具有較高熱效率的爐型11,資源綜合利用和環(huán)境保護的水平得到了一定程度的提高,但液體和氣體綜合產出率指標仍較低。

第四,部分較為先進的技術逐步進入熱解產業(yè)。其中最具代表性的是榆林地區(qū)在2009年開始建設的半焦、焦油和煤氣百萬噸級項目。該項目采用了大連理工大學固體熱載體工藝。單套裝置規(guī)模達到年利用原煤100萬噸級,在采用陜西神府煤的條件下,油氣綜合產率可達到20%。

第五,在研究領域中,國內相關研究機構和大學在廣泛借鑒國外已有的大型試驗裝置和研究成果的基礎上,對先進的煤熱解技術進行了大量的探索和試驗,在試驗裝置上取得了較為理想的成果,如液氣綜合產出率達到30―40%,加氫條件下半焦脫硫率達到90%等。

第六,由于缺乏足夠的資金支持,大量的試驗是在遠遠低于生產裝置規(guī)模的水平上進行,進入后期的工程化和產業(yè)應用時,大量的工程技術問題需要重新認識和研究。

由于提高焦油和可燃性氣體的產出率是熱解產業(yè)提高綜合經濟效益的基本途徑,逐步以先進的熱解技術替代現有技術,提高液體和氣體產品綜合產出率已成為煤炭熱解產業(yè)的基本共識。面臨的基本問題與大多數產業(yè)的發(fā)展歷程極為類似,即:如何使先進技術盡快實現大規(guī)模產業(yè)化,以實現產業(yè)升級。

(二)先進熱解技術的產業(yè)化

綜合現有的研究成果,先進的熱解技術應當具有以下基本特征:

第一,液體和氣體產出率達到原料煤干重的30%以上,對保障國家油氣需求形成實質性貢獻,并為提升熱解過程的經濟效益奠定基礎。熱解技術逐步向中溫、快速熱解、小直徑煤粉、固體熱載體、生物質共熱解加氫方向發(fā)展,反映了提高油氣綜合產率的基本要求。

第二,熱解半焦中的硫磷等雜質脫除率達到90%以上,為后續(xù)發(fā)電、熱力等產業(yè)采用半焦替代原煤,實現傳統(tǒng)污染物12近零排放奠定基礎。在熱解工藝中采用加氫、生物質共熱解和選擇適當的添加劑技術可在提高油氣綜合產出率的同時,較大幅度提高雜質脫除率。

第三,熱解生產裝置的大型化、連續(xù)化和低能耗。單套裝置的年處理原煤能力達到200―500萬噸,獨立熱解工藝的熱效率應達到90%以上。這將導致大流量的自由落下式熱解反應器逐步成為熱解的主流反應裝置,同時,需要強化對熱解反應器和管路系統(tǒng)的保溫,減少裝置本身的熱容以降低熱解過程的熱損耗。

第四,煤的熱解過程與氣化、發(fā)電等后續(xù)利用過程實行聯(lián)合生產,以進一步降低系統(tǒng)能耗,特別是半焦直接進入鍋爐或直接氣化。

從技術面看,先進熱解技術的產業(yè)化難度要遠低于氣化和直接液化。

從熱解工藝特點看,以焦油和可燃性氣體制取為主要目標的煤熱解裝置最高工作溫度在600―700度,在這一溫度條件下,絕大部分金屬結構件和控制執(zhí)行器件可以可靠地工作。

快速熱解可以在數秒至數十秒間完成熱解反應,并且可采用連續(xù)通過型工藝流程使物料快速且連續(xù)地通過反應器。因此,可使相同體積的反應器的處理流量增加,從而在較少的投資和較低的能耗水平上實現較大規(guī)模的生產能力。

裝置流程短,系統(tǒng)相對簡單。與煤氣化工藝不同,煤炭熱解工藝采取絕氧加熱方式,生產流程不需要氧氣支持,因此生產系統(tǒng)不需要大型空分裝置。

在采用固體熱載體加熱的條件下,熱解產出氣體體積和產出氣體中粉塵數量顯著地少于氣化裝置。粉塵分離裝置和氣體凈化裝置的處理能力和處理難度均低于煤氣化工藝。但是,熱解焦油在管路系統(tǒng)中凝聚對裝置的穩(wěn)定運行會形成不利的影響。

目前,先進熱解技術尚未經過大規(guī)模生產裝置的驗證,相關的裝備制造業(yè)尚未形成。已有的裝置大多是由研究機構自行設計和配套,相關產業(yè)經驗嚴重不足,工作單元和功能模塊間的匹配性較差,將這些實驗室技術轉變和集成為一個完整的生產體系仍將需要進一步的工作。這些因素將會對于先進熱解技術的產業(yè)化進程帶來一定的制約作用。

(三)逐步推廣半焦在發(fā)電產業(yè)中的應用

煤的熱解是一個多產品的生產過程,在獲得焦油和燃氣的必然同步副產大量的半焦。如果這些半焦不能得到有效的利用,焦油和燃氣的生產自然也無法進行。由于工業(yè)還原和氣化領域,如高爐噴吹、鐵合金、電石行業(yè)以及合成氨等領域對半焦的需求量是有限的,因此,熱解產業(yè)的發(fā)展規(guī)模,以及可以產出的焦油和燃氣的數量是由半焦能夠替代原煤作為發(fā)電用煤、供熱用煤以及各類工業(yè)鍋爐用煤的規(guī)模所決定。換言之,未來國家的油氣資源自給率和能源安全在相當大程度上取決于半焦對原煤的置換率。

半焦本身是一種良好的固體燃料。與煤炭相比,有著多方面的優(yōu)點:

一是半焦具有較高的熱值、更好的孔隙結構、更好的可磨性,以及較低的含硫量及灰份。二是半焦可以通過氣化工藝轉變?yōu)橐砸谎趸己蜌錇橹鞯目扇夹詺怏w,用于燃氣輪機聯(lián)合機組發(fā)電。三是由于半焦中揮發(fā)份比重較低,且再揮發(fā)的溫度較高,半焦的運輸儲存過程中熱值損失極小。通常情況下,原煤在運輸儲存過程中的熱值損失約占原煤熱值的5―7%。四是在煤的熱解過程中,較高的焦油和燃氣產出率已經分擔了絕大部分原料成本,作為發(fā)電燃料,比原煤有著顯著的成本優(yōu)勢。

同時,由于在熱解過程中原料煤中的揮發(fā)份大部分析出,從著火溫度、燃燒反應活化能、最大燃燒失重速率、殘?zhí)悸实燃夹g分析指標衡量,來自各類煤種的半焦燃燒特性要低于煙煤而好于無煙煤13。因此,將半焦用于現有的粉煤鍋爐或循環(huán)流化床鍋爐需要對現有設備進行必要的改造,并對控制程序進行相應的調整?；诎虢乖谌紵匦苑矫娴木窒?以及傳統(tǒng)工藝生產的半焦價格偏高,因而在現有發(fā)電行業(yè)中,尚無大規(guī)模采用半焦作為燃料的案例。

五、創(chuàng)造一種新的產業(yè)發(fā)展模式

多年來,每當新的技術和新的產業(yè)機會出現時,一哄而上,攻城掠地,重復建設,而后問題重重、破產淘汰、拖累銀行幾乎成為中國產業(yè)發(fā)展的基本模式。煤熱解產業(yè)要避免重蹈覆轍,需要一種新的產業(yè)發(fā)展模式。

結合熱解產業(yè)發(fā)展的特點、現狀和需要解決的主要問題,可能的發(fā)展模式至少應當包括以下幾方面:

第一,以完善先進熱解技術和半焦應用技術體系為起步。優(yōu)先完善已有的先進熱解技術,解決現存的技術問題,穩(wěn)定提高油氣綜合產率到20―25%,實現工藝流程和功能單元的合理化、模塊化。

第二,同步開發(fā)和研制焦油、燃氣和半焦等中間產品的應用技術,重點解決半焦用于粉煤鍋爐、循環(huán)流化床鍋爐和半焦氣化的相關技術問題,以保障產業(yè)化進程的展開。

第三,著力于相關生產裝置的大型化和國產化。新技術產業(yè)化的關鍵在于大型成套生產裝置的研制和大型成套裝置的批量化生產,為避免前一階段煤化工產業(yè)發(fā)展中過度依靠引進技術的狀況重復發(fā)生,應將生產裝置的大型化國產化作為產業(yè)化的關鍵和基礎。

第四,以大型綜合性示范基地建設為依托。建設一組采用不同類型的先進熱解技術和中間產品應用技術的工業(yè)化中試基地和原煤轉化能力100萬噸以上的樣板裝置,以取得這些大型裝置的設計、制造和運行經驗。同步建設配套的煤炭生產基地,保證工業(yè)化中試基地和多個大型樣板工廠的原料來源。

第五,以實體性產業(yè)聯(lián)盟為載體。由大型煤炭生產企業(yè)、大型裝備制造企業(yè)和具有研究基礎的研究機構共同組成實體性產業(yè)聯(lián)盟,共同承擔技術和裝置的研發(fā)、制造和大型綜合性示范基地建設。

第六,選擇具有產業(yè)經驗和產業(yè)基礎的地區(qū)為試驗區(qū)。鑒于榆林地區(qū)的煤炭資源較適應于熱解生產、煤炭熱解產業(yè)發(fā)展規(guī)模最大,生產技術相對領先、中間產品加工初具規(guī)模,應重點考慮在榆林地區(qū)建立大型綜合性示范基地。

第七,政策扶持與嚴格監(jiān)管相結合?？偨Y前一階段煤化工產業(yè)的經驗,在熱解技術產業(yè)化的初期階段,應嚴格準入管理,從嚴限制大型熱解項目的審批,尤其需要限制利用借機圈占煤炭資源的現象發(fā)生,包括前一階段中圈占了資源而不能履行承諾的煤化工項目借機拖延對資源的占用和轉向煤炭開發(fā)。

第八,在取得經驗的基礎上,同步制定相關的產業(yè)政策和行業(yè)標準,包括準入規(guī)則、行業(yè)監(jiān)管規(guī)則、工藝流程標準、產品標準等,為熱解產業(yè)后續(xù)的發(fā)展創(chuàng)造有序的產業(yè)環(huán)境。

注:

1、對國際能源署對中國能源需求的預測數據存在不同的觀點。但這一預測是分類數據較系統(tǒng)的預測,僅供參考。

2、舒歌平主編,煤炭液化技術,煤炭工業(yè)出版社,2003年。

3、國家標準局,《中國煤炭分類國家標準》GB5751-86

4、本部分論述綜合自相關文獻,由于作者的疏漏,未能查清出處,僅向相關文獻的作者致歉。

5、根據國家標準,1噸原煤的熱值為20.91GJ,10億噸原煤的總熱值為20.91EJ.

6、熱解工藝的熱效率可以達到85%左右,半焦、焦油和可燃性氣體的產出率和熱值因原料煤和熱解工藝不同,有較大差別。這里僅按原煤估算。半焦熱值每噸按25GJ,焦油熱值每噸按30GJ噸,可燃性氣體熱值按每噸20GJ估算。原煤以10%含水率計,半焦含水率以5%計,焦油和可燃性氣體忽略含水率。根據現有熱解生產裝置和實驗室裝置的運行和試驗數據看,上述參數均屬于適度先進水平。

7、以大連理工大學60萬噸固體熱載體熱解裝置,采用陜北神府煤為例。

8、蘭新哲、尚文智等,陜北半焦炭化過程能耗分析,煤炭轉化,第32卷,第2期,2009年4月

9、數據來自文獻8唐宏青,科學發(fā)展煤化工的探索與建議,煤化工,2009年第1期(總第140期),2009年2月。

10、榆林發(fā)改委,轉變觀念 科學發(fā)展 做大做強蘭炭產業(yè),榆林蘭炭產業(yè)調研報告。2008年4月。研究報告中的數據是以陜西榆林地區(qū)各類投資項目的實際數據或可行性研究報告數據為基礎整理。

11、榆林三江爐的熱解熱效率達到85―87%。蘭新哲、尚文智等,陜北半焦炭化過程能耗分析,煤炭轉化第32卷第2期2009年4月

12、傳統(tǒng)污染物是指在煤的利用過程中除二氧化碳以外的其他污染物質。

篇9

【關鍵詞】生物質;直燃發(fā)電;大容量;電化聯(lián)產

1.背景

能源是人類經濟社會存在和發(fā)展的基礎，同時也是影響社會發(fā)展的主要因素。隨著經濟社會的發(fā)展，人類使用的能源特別是化石能源所占的比例越來越多，能源對經濟社會發(fā)展的制約日益突出，對賴以生存的自然環(huán)境的影響也越來越大。隨著化石能源不斷消耗造成的能源緊缺以及環(huán)境惡化等問題逐漸被人們所認識，世界各國越來越重視清潔能源技術的開發(fā)，其產業(yè)化利用比例也越來越大。在這其中，生物質能是除化石能源之外的第四大能源，具有清潔環(huán)保、可再生、資源總量大且分布廣泛易獲取的特點，且與化石能源一樣可儲存、可運輸，可以轉變?yōu)槎喾N產品滿足多種利用形式，是清潔能源的重要組成部分。當前，生物質直燃發(fā)電是生物質能規(guī)模化利用的主要方式，具有良好的社會效益和經濟效益，已受到世界各國政府的高度重視。

2.發(fā)展生物質發(fā)電產業(yè)意義重大

目前，世界能源發(fā)展已進入新一輪戰(zhàn)略調整期，各發(fā)達國家和新興國家紛紛制定能源發(fā)展戰(zhàn)略，大力開發(fā)生物質能，作為替代化石能源、保障國家能源安全和節(jié)能、減排的重要戰(zhàn)略措施。作為當前生物質能規(guī)?；玫闹饕绞?，生物質發(fā)電產業(yè)的意義也越來越被人們所重視。

2.1 生物質發(fā)電產業(yè)對“新四化”中“城鎮(zhèn)化”和“農業(yè)現代化”建設有促進作用

我國是農業(yè)大國，擁有豐富的生物質能資源，而最大量的生物質資源集中在農村。目前，生物質直燃發(fā)電項目一般都建設在糧食主產區(qū)如東北、華北、華中等地區(qū)，以充分利用當地的農作物秸稈的生物質資源。以裝機容量為2.5萬千瓦的生物質發(fā)電廠為例，年發(fā)電量可達1.5-2億千瓦時，新增產值超億元，同時，每年消耗各類農作物秸稈約20-25萬噸，按照250元/噸計算，可為當地農民增加收入達5000-6000萬元以上。另外，在農作物秸稈的收、加、儲、運過程中，還為當地農民增加了各類就業(yè)機會。近幾年，隨著生物質發(fā)電產業(yè)的不斷完善、穩(wěn)定，各類農作物秸稈的需求量越來越大，也間接推動了農業(yè)機械裝備的發(fā)展，從而進一步促進農業(yè)與農村的發(fā)展。

2.2 生物質發(fā)電產業(yè)是替代化石能源和節(jié)能減排的有效載體

與常規(guī)火力發(fā)電項目相比，生物質直燃發(fā)電項目普遍裝機容量較小，但是，生物質直燃發(fā)電項目僅有不到10年的發(fā)展時間，從目前的現狀和長期的發(fā)展趨勢來看，隨著生物質原料收集體系的不斷成熟完善、人們清潔能源意識的不斷提高，生物質發(fā)電產業(yè)具有很大的替代化石能源的潛力，更重要的是，發(fā)展生物質發(fā)電項目，能夠有效處理原來被廢棄的各類生物質原料，變無序處理為有效利用，在減少溫室氣體排放，降低城鄉(xiāng)因秸稈焚燒引起的大氣污染，改善環(huán)境方面等效果明顯，據測算，一臺裝機2.5萬千瓦的生物質直燃發(fā)電機組，與同類型火電機組相比，每年可減少二氧化碳排放約10-15萬噸，且實現二氧化碳閉路循環(huán)，氮氧化物、硫氧化物以及粉塵的排放分別是化石燃料電廠排放標準的1/5、1/10 和1/28，節(jié)能減排效果突出。

3.生物質直燃發(fā)電技術簡介

生物質能是太陽能以化學能形式儲存在各類生物質原料中的能量，生物質直燃發(fā)電技術是將生物質能源轉化為電能的一種技術。

生物質直燃發(fā)電項目的生產系統(tǒng)主要由生物質加工處理系統(tǒng)、輸送系統(tǒng)、鍋爐系統(tǒng)、汽輪機系統(tǒng)、發(fā)電機系統(tǒng)、化學水處理系統(tǒng)及除灰、除渣系統(tǒng)等各部分組成，主要生產過程是將生物質原料從附近各個收購站點運送至生物質電廠，經破碎、分選等加工處理后存放到原料倉庫，然后由原料輸送裝置將其送入生物質鍋爐燃燒，通過鍋爐換熱將生物質燃燒后的熱能轉化為高溫、高壓蒸汽，推動蒸汽輪機做功，最后帶動發(fā)電機生產電能。生物質原料燃燒后的灰渣落入除灰裝置，由輸灰機送到灰坑，進行灰渣處理。煙氣經過煙氣處理系統(tǒng)后由煙囪排放入大氣環(huán)境中。

生物質直燃發(fā)電與常規(guī)火電廠相比，原理上是相同的，但是，在原料供給體系和鍋爐等方面存在一些差異。

4.生物質直燃發(fā)電項目發(fā)展現狀和趨勢

2006年12月1日投產的國能單縣1X30兆瓦生物質直燃發(fā)電項目是我國第一個生物質直燃發(fā)電項目，拉開了國內生物質發(fā)電產業(yè)發(fā)展的序幕，由此，我國的生物質直燃發(fā)電項目開始進入了高速發(fā)展階段。國家電網公司、華能集團、大唐集團、華電集團、國電集團、中電投集團、中節(jié)能公司等企業(yè)紛紛參與生物質直燃發(fā)電項目的投資、建設、運營，國內民營企業(yè)及外資企業(yè)也紛紛進入該領域，截至到2013年底，我國已成功投產運營生物質直燃發(fā)電項目的約162個，裝機容量4070兆瓦。在我國的可再生能源發(fā)展“十二五”規(guī)劃中，農林生物質發(fā)電利用規(guī)模將達到800萬千瓦，可以預見，生物質直燃發(fā)電項目發(fā)展空間仍然巨大。國家發(fā)改委、國家能源局、國家環(huán)保部聯(lián)合下發(fā)的《能源行業(yè)加強大氣污染防治工作方案》（發(fā)改能源（2014）506號）中提出：“促進生物質發(fā)電調整轉型，重點推動生物質熱電聯(lián)產、醇電聯(lián)產綜合利用，加快生物質能供熱應用，繼續(xù)推動非糧燃料乙醇試點、生物柴油和航空渦輪生物燃料產業(yè)化示范。2017年，實現生物質發(fā)電裝機1100萬千瓦”，可以看出，生物質發(fā)電項目作為國家調整能源結構，緩解能源開發(fā)利用與生態(tài)環(huán)境保護矛盾的重要手段，越來越受到重視。

5.發(fā)展生物質直燃發(fā)電項目的建議

從近幾年的實踐來看，我國生物質直燃發(fā)電項目單個裝機規(guī)模普遍為12MW-30MW，裝機規(guī)模小、受原料限制大、抗風險能力弱，能量利用率不高，從長期來看，生物質直燃發(fā)電項目除去在現有裝機規(guī)模下發(fā)展生物質熱電聯(lián)產外，還可以發(fā)展大容量生物質直燃發(fā)電機組和電化聯(lián)產等模式。

5.1 發(fā)展大容量生物質直燃發(fā)電機組

隨著生物質直燃發(fā)電技術特別是生物質鍋爐技術的不斷進步以及世界范圍生物質原料收、加、儲、運體系的不斷完善，發(fā)展建設大容量生物質直燃發(fā)電機組的條件逐漸成熟，大容量生物質發(fā)電機組在能量利用率、機組穩(wěn)定性、經濟性和節(jié)能減排方面的優(yōu)勢將會逐漸被認識。

5.2 電化聯(lián)產

電化聯(lián)產指的是生物質發(fā)電與生物質綜合利用相結合一種生產模式，生物質發(fā)電系統(tǒng)提供各類能源，生物質綜合利用系統(tǒng)提供各類深加工產品，二者有機結合，是生物質直燃發(fā)電產業(yè)調整轉型的一個方向。如醇電聯(lián)產生產方式就是通過纖維素乙醇系統(tǒng)和生物質發(fā)電系統(tǒng)將農林生物質資源的物質轉化和能量轉化結合起來進行耦合生產，可以進一步提高生物質原料的利用效率，較大程度實現生物質的能源化利用，實現了物質和能量的“分級轉化-梯級利用”。

參考文獻

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不久的將來，石油大亨們面臨的厄運遠比昔日捕鯨者的處境更悲慘。其原因：一方面是全球的石油資源正在枯竭；另一方面是正在開發(fā)利用綠色與環(huán)保的新型能源。目前，各國的科學家們正在研究與開發(fā)的新型能源有：

植物光合能源

植物擁有的光合作用，使它們能有效地利用太陽光來合成養(yǎng)料，并將這些養(yǎng)料儲存下來。鑒于植物的這一特性，科學家們希望在未來能夠有效地利用植物的光合作用，幫助人類獲取更多的太陽能，甚至再將太陽能直接轉化為電能。

據悉，科學家未來研究的重點，是利用植物的特性，制造出一種新型的植物太陽能面板，以代替目前硅制的面板。據報道，美國桑迪亞國家實驗室開展的這項研究前景相當誘人，科學家將從植物中提取有效成分，制造出一種特殊材料，并將其嵌入金屬制的面板內。這種植物性材料一旦暴露在陽光下，就可以高效地吸收太陽能，并將所吸收的能量自動轉化為電能。

微生物功能能源

早在1910年，英國植物學家邁科普·波捷爾就指出，如果對某些功能微生物提供一定的能量，那么這些微生物將釋放出電流。如今在當捷拉·貝涅托領導下的一個英國專家小組正在繼續(xù)進行這個課題的研究。他們所分離出的1ml功能微生物培養(yǎng)物為基礎，用密度達每毫升1000億個細胞的微生物構成發(fā)電組，終于釋放出了大約0.2～1w的電能。當然，讓功能微生物發(fā)電需要提供糖料作能源，因此這樣的電池組的體積達10m3，假若每小時提供200kg的糖料作能源，那么該電池組所產生的電力將可以滿足一個小鎮(zhèn)居民的用電需要。如果一輛電動汽車以這樣的微生物電池組作動力，那么汽車行駛100km所消耗的能源為4kg食糖。

日本一所工業(yè)大學和三菱公司合作，新近研制出一種微生物電池。這是將兩種功能細菌放入糖漿中，一種細菌能吞食糖漿而產生氫，同時也產生醋酸和其他有機酸；另一種細菌則使這些酸類再次產生氫。當這些氫氣被送入磷酸燃料電池時，便可發(fā)出電來。目前，這種微生物電池已在臨床化驗、科研、航天與探索宇宙等方面嶄露頭角。

今年，美國汽車制造商將向市場投放100萬輛可變燃料車，提供乙醇的加油站也將增加33%。麻煩在于，目前美國生產的乙醇多數來自玉米，其生產過程需要消耗大量礦物燃料。伯克利的丹尼爾·卡門認為，以玉米為原料的乙醇是一種“過渡”性燃料。他說：“要想讓乙醇對減少汽油消耗和緩解全球變暖等問題發(fā)揮作用，我們開始在大范圍內從玉米乙醇轉向纖維素乙醇?！崩w維素乙醇由柳枝稷、木屑和玉米穗軸一類的農業(yè)廢料制成。

今天，用于制造這種燃料的酶價格昂貴。但是，解決辦法將“很巧妙”。能源部聯(lián)合基因組研究所所長埃迪·魯賓說：“白蟻尾腸中的微生物能把植物纖維素轉化為碳水化合物。我們正在對這些微生物的DNA進行排序，以便最終考慮通過生物工程培育出新的有機體以分泌這些酶。”換句話，從本質上說，我們的汽車不久將由蟲子的功能體液來提供動能。

藻類生物質能源

既不消耗煤、石油等不可再生能源，又不會向大氣釋放導致全球變暖的二氧化碳的海藻生物質能源利用已經試驗成功。英國西英格蘭大學已研制成一臺可發(fā)50～100kw電能的實用型樣機。

人類早就產生了利用燃料海藻發(fā)電的設想，只是有兩大難題沒有解決：高效培植海藻和提供給引擎燃燒的方法。西英格蘭大學的科研人員通過以下三個方面的革新，解決了上述難題。第一，是建造了海藻生長容器——生長室，海藻在里面比在自然界生長的效率高三倍多，利用太陽能的效率也比自然界高出三倍。第二，是把海藻磨成細粉，使海藻能像傳統(tǒng)引擎內噴入的油料一樣高效燃燒，而燃燒產生的二氧化碳，被送至海藻生長室，通過光合作用生成氫氣。在高濃度二氧化碳作用下，海藻生長得更快。第三，海藻生長過程與引擎結合為一個整體。

藻類是前景最為看好的新一代生物能源的材料。它生長速度快，能消耗二氧化碳。據統(tǒng)計，1英畝藻類每年生成的生物燃料可以超過5000加侖，而1英畝玉米每年生產的乙醇僅為350加侖。藻類燃料的另外一種優(yōu)勢是，可以直接添加到當前的提煉和分銷系統(tǒng)里。而且，藻類生物質能源是可再生循環(huán)過程，不污染環(huán)境，其發(fā)電成本與火力發(fā)電差不多，有較高的利用價值。

塑料光生能源

塑料光生能源是把光生伏打電池嵌入塑料薄膜的表面，制成太陽能發(fā)電薄膜或模塊。這種太陽能發(fā)電薄膜廉價、轉換效率高，可以有多種用途，這種光生能源可最終使太陽能發(fā)電具有普及化的市場競爭力。在美國馬薩諸塞州有個Konarka技術公司，該公司正在開發(fā)把二氧化鈦及一種吸收光的染料涂覆在塑料薄膜的表面，染料分子吸收的光子激發(fā)二氧化鈦的電子從而發(fā)電：西門子的開發(fā)則是把一種納米級的碳60分子同導電的聚合物熔融在一起制成塑料太陽能電池；而美國通用電氣公司的新課題是利用一種有機發(fā)光二極管作為吸光材料來制造塑料光電池。在未來，塑料光生能源產生的效益將是巨大的，它可以貼在筆記本電腦外壁，隨時在光照條件下對電腦充電；也可以裝在電動汽車車身為電動機供電；住宅、廠房與辦公大樓的屋頂更可以覆蓋塑料光電池，以供應日常用電。

納米型光電能源

加州大學柏克利分校的化學家保羅·阿利維賽多正在研究使用超微（7nm×60nm）的化學物質cadmium telluride，以通過太陽光的光子能量吸收來引發(fā)電能。這種超微物質可以系統(tǒng)地鋪成一面200nm厚的光電能量控。

這樣的納米型光電能量控就可以輕易地應用到建筑物上，很有效地把巨大的太陽能以電力方式儲存起來。保羅·阿利維賽多的發(fā)明成為現實后，能夠很大程度地減少我們對石油的依賴。

光聚液體能源

太陽每一個小時照射到地球上的能量，就比人類一年消耗的能量還多。如果科學家能夠將過剩太陽能轉化為光聚液體燃料，哪怕只是一小部分，就能解決我們對化石燃料的依賴，以及由此帶來的種種問題。其中美國桑迪亞國家實驗室開展的一項嘗試非常吸引人。

該實驗室在新墨西哥州的沙漠中安裝了一些直徑6m的圓盤狀鏡面，能將太陽光聚集照射到里面12個以每分鐘一圈的速度旋轉的同軸圓環(huán)上。旋轉的同軸圓環(huán)溫度高達200～800℃，如此高的溫度能驅出鐵銹里的氧。當如此高溫的同軸圓環(huán)轉到反應室較冷的暗處時，它們又能從注入反應室里的水蒸氣或二氧化碳中把氧吸回去，剩下富含能量的氫氣和一氧化碳——光聚液體燃料。

這種液體能源系統(tǒng)“可謂一石四鳥”，即帶給我們更清潔的能源供應，又有更高的能源保障，還有更低的二氧化碳排放和更小的氣候變化影響。

熱電子能源

目前市場上的太陽能電池，只能將接收到的陽光能量的10%至15%轉化為電能，以致發(fā)電成本居高不下。原因之一是單層硅吸收陽光的效率，理論上限大約是31%（實驗室中最好的光電池可以達到26%）。但是，英國皇家能源研究所對半導體晶體（或稱為“量子點”）的最新研究表明，這一理論上限可以提高到60%以上，這為開發(fā)低成本發(fā)電設備帶來了希望。

在傳統(tǒng)光電池中，硅中的電子被射入的光子擊出而成為自由電子，能夠自由地流入導線，從而產生電流。不幸的是，陽光中許多光子能量太高，當它們擊打到硅上時，會產生一種“熱電子”，它們會以熱的形式迅速損失能量，在被導線捕捉到之前又重新回到初始狀態(tài)。如果能在熱電子冷卻前就捕捉到它們，那么光電池的效率上限就會翻一番。這也是英國皇家能源研究所計劃在十年內實現的科研目標。

廢熱再生能源

形狀記憶合金利用廢熱帶來額外能量

在美國，人們消費的能源中，有60%白白浪費掉了，其中大部分以熱的形式從汽車排氣管和發(fā)電廠的煙囪中逃走。美國聯(lián)邦新能源研究所的科學家正試圖利用一種被稱為“形狀記憶合金”的新型材料，來捕捉這些寶貴的能量。形狀記憶合金能將熱能轉化為機械能，進而產生電力。該研究所的第一個目標是，回收汽車排氣系統(tǒng)中散發(fā)的熱能，驅動車載空調或音響系統(tǒng)。

該研究所的研究課題并不復雜，但離實用仍很遙遠。形狀記憶合金容易疲勞，會變得脆而易碎；需要連續(xù)處理3個月才能重新回到“本態(tài)”的形狀記憶；合金線很難組合成帶；如何解決利用空氣來有效加熱和冷卻合金帶也是一個挑戰(zhàn)。但是，科學家們認為：如果解決這些難題之后，廢熱再生能源將會推動地球環(huán)保的文明程度。

人造龍卷風能源

龍卷風和地震、火山一樣，是一種巨大的自然災害。它威力無比，一場龍卷風所釋放出的能量，相當于幾顆原子彈。它在一分鐘內所產生的能量，用以發(fā)電，足夠美國用上50年。目前，人類尚不能控制龍卷風使它趨利避害為人們服務。但已有科學家根據龍卷風形成原理，制造人造龍卷風，用來發(fā)電。

美國空氣動力學家伊約粵森研制了一種龍卷風模型，是將一塔形建筑四周全用板條間隔成方格小窗，朝風的一面開著，背風的一面關著，風吹進塔內開始旋轉，形成小龍卷風。塔內裝有螺旋風轉動葉輪，當龍卷風將下方的空氣吸入塔時，葉輪轉動，推動發(fā)電機發(fā)電。這種龍卷風比裝有同樣大小口十輪的風車，功率高10倍。

科學家還提出了太陽能龍卷風發(fā)電站的設想：鋪設一個大面積的，完全透明的圓形塑料薄膜頂棚，棚四周向中心逐漸升高，并與中心的煙筒塔相連。當塑料棚內的空氣溫度，因吸收了由太陽輻射轉換成的地面輻射后，上升到20～50℃時，空氣便流向筒狀高塔，再沿高塔上升，于是帶動塔中葉輪。就是外界無風，塔內的氣流速度也能達到每秒60m，即龍卷風速，這種電站的功率可達70～100萬kw。

核聚變能源

自然界中，太陽的光和熱源自核聚變；氫彈的能量也來自核聚變。物理學家和工程師數十年來也一直在努力研究如何通過核聚變發(fā)電。現在，研究人員能夠輕松制造出可控核聚變反應——只要讓氫原子核足夠猛烈地碰撞壓縮到一起，它們就會融合，并釋放出中子和能量。然而，要讓核聚變用于發(fā)電，就必須做到更高效，以使反應所釋放的能量大于觸發(fā)反應（被稱為“點火”）所需的能量，這是科學界的一道難題。

核聚變發(fā)電是21世紀正在研究中的重要技術，主要是把聚變燃料加熱到1億度以上高溫，讓它產生核聚變，然后利用熱能。因此，美國利弗莫爾國家實驗室國家點火裝置（National lgnition Facility）的科學家設計出一套新方案：用核聚變來驅動裂變，利用原子分裂產生的能量來驅動傳統(tǒng)核反應堆，有望利用這一機制運作的實驗性核電站有望在20年內建成。