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遼寧農作(zuò)物秸稈資源評價(jià)及能源化利用分析
遼寧農作物秸稈資源評價及能源化利用分析
發(fā)布(bù)日期:2020-08-19
0、引言
目前,因(yīn)大(dà)量使用化(huà)石能源造成的生態環境(jìng)破壞已經成為我國經濟、社(shè)會發展中最為重要的問題之一。自中央提出振興東(dōng)北老工業基地政策以來,遼寧省成為國內(nèi)經濟增長速度最強(qiáng)勁的地區,遼寧的能源消費總量躍居全國各省的第5位,能(néng)源對外依存(cún)度達到55.7%。曆史(shǐ)上形成的(de)以原煤為主的能源結構和高能耗(hào)的產業結構也使遼寧(níng)的能源需求形式和減排降耗形勢十分嚴峻。這種以煤炭為(wéi)主(zhǔ)的能源(yuán)結構和以重化工業為(wéi)主的工業(yè)結構(gòu)很難在短期內發生根本性改變,在(zài)今後一個時期內,遼寧的節能減排的壓力仍將呈逐漸增大的趨勢。因(yīn)此,增加(jiā)可再(zài)生清潔能源在能源生產和消費中的比重,有(yǒu)計劃地利用農(nóng)作物秸稈等清潔可再生能源(yuán)資源(yuán),對優化能源生產與消(xiāo)費結構(gòu),減少溫室氣體(tǐ)的(de)排放、實現能源供給的多樣性(xìng)和(hé)安全性,促進能源結構優化具有重要意義。發達的國家城市化、工業(yè)化曆(lì)程表明,在工業化初、中期階段,經濟高速增長必(bì)然帶來能源消費量的大規模增加,導致(zhì)汙染物排放的增加,尋找(zhǎo)和利用可再生能源,走能源與環境和經濟發展良性循環的路子(zǐ),是解決未來能源問題的主要(yào)出路(lù)。
我國每年產農(nóng)作物秸稈7.2億t,農作物秸稈是一種重要的(de)生物質資源,具有資源量大、可再生、含(hán)硫量(liàng)低和作為能源利用時C02零排放等優點。作為規模化能源利用原料要考慮收集、儲運成本和能(néng)源轉化效率等問題。本文對遼寧農作物秸稈資源量及其(qí)分布密度進行了調查測算和量化評價,分析了秸稈能源轉化技術發(fā)展現狀,旨(zhǐ)在(zài)為遼寧秸稈能源化利用和相關產業發展提供(gòng)參考。
1、遼寧農作物秸稈資源置及分布
1.1遼寧農作(zuò)物秸稈資源量
秸稈實(shí)物資源量(liàng)是指在一定範圍內(nèi)每年(nián)所產農作物秸(jiē)稈的總量,可根據各類農作物的產量和相應農作物的(de)穀草比係(xì)數(Residue to
ProductRatio,RPR)計(jì)算獲得嗍。因作物種(zhǒng)類、品種和產地不同.RPR有所差異,本文所取數值是在遼寧的實際調查並參照有關文獻確定的。秸稈實物資源量中,用於農民炊事的秸稈約20%,用於牲畜(chù)飼料的秸稈約20%.還田及收集損失量(liàng)約15%.用於造紙等工業原料約3%,則遼寧可能源(yuán)化利用的農作物秸稈量約為實物資源(yuán)量的42%。各類農作物秸稈折合標準煤的(de)係數取自文獻,農作物秸稈可以(yǐ)經過秸稈顆粒機、秸稈壓塊機壓製成生物質顆粒燃料或(huò)者飼(sì)料,這樣做不僅可以做到農作(zuò)物(wù)秸稈的綜合利用而(ér)且還可以增(zēng)加老百(bǎi)姓的收入。
根據遼寧省統計局(jú)公布的2006年各類農作物產量計算(suàn),遼寧2006年秸稈實物資源量、可用於能源的秸(jiē)稈量以及折(shé)合成標準煤的量列於表1。由表1可知,遼(liáo)寧省每年秸(jiē)稈(gǎn)實物資源量為3195.8萬t;可(kě)用於能(néng)源資源的量為1
342.2萬t.折合標準煤688.7萬t。從農(nóng)作物秸(jiē)稈(gǎn)的組成來看,可能源化利(lì)用的玉米秸稈占79.7%.稻穀秸稈占12.1%,其它(tā)作物秸稈的總和僅(jǐn)占8.2%。
目前,遼寧(níng)主(zhǔ)要使用秸稈(gǎn)等柴草作炊事用(yòng)能(néng)的農戶占農村居(jū)民(mín)戶數的87%。隨著農(nóng)村經濟發展(zhǎn)水平和收入水平的提高,農民用秸稈作炊事用(yòng)能的量(liàng)將會有所下降,同時由於國家實施嚴格的耕地保護(hù)製度,農作(zuò)物種植麵積及產量都將會得到保證,農作物秸稈量不會出現大幅度下降,即未來遼寧每年可用於能源的秸稈的收集量將不會低於1300萬t。
1.2遼寧農作(zuò)物秸稈資源分布,
圖l是遼寧農作物秸稈實物資源量在(zài)各地(dì)的分(fèn)布情況。由圖1可見,省內各地秸稈分布極不均勻,地處遼寧中兩部、北部的鐵嶺、沈陽、錦州等市的秸稈實物資源量(liàng)較大,分別達到569萬.507萬和323萬t/a。東部山區的秸稈資(zī)源量較小,本溪僅有43萬t/a,撫順僅有97萬t/a。當然,這與(yǔ)各地的土地麵(miàn)積、農作物(wù)種植結構和降水(shuǐ)、光熱等自然條件有關(guān)。
為了更準確地反映秸稈分布情況,需要根(gēn)據各地市(shì)的土地麵積,計算出單位土地麵積的農作物秸稈實物(wù)資源量(liàng),即秸(jiē)稈能(néng)源密度(dù)。圖2為2006年遼寧省各地(dì)農作物秸稈能源化密度。如圖2所示,遼(liáo)寧全省(shěng)農(nóng)作物秸稈能源化密度平均值為(wéi)216t/km2,其中可用於能(néng)源的為91t/km2,高於全國的平均水(shuǐ)平(píng)(75t/km2)。遼寧秸稈密度較大的市是鐵嶺、沈陽、錦州,分別達為(wéi)439,391和313t/km2.其秸稈能源化密度分別為184.164和132
t/km2.高於秸稈資源比(bǐ)較豐富的(de)吉林、黑龍江等省的平均水平。而在遼寧東部山區和西部(bù)幹旱少雨地區,農(nóng)作物(wù)秸稈能源化密(mì)度較低。
農作物(wù)秸稈分散於(yú)鄉野之間,收集運送需要耗費較多的人力和費用。從田間到秸稈轉化廠的距離(即收集半徑)不能過大,否則,運輸(shū)成本過高。收集半徑(jìng)越小,運輸費用越低(dī),秸稈能源轉化為商品能源的規模擴大的(de)潛力就越大。以上分析可見,遼寧(níng)可用於商品能(néng)源生產的農作物秸稈總量雖(suī)然沒有河(hé)南、吉林、黑龍江等省豐富,但可用於能源化的(de)秸稈密度高於全國平均水(shuǐ)平,在鐵嶺(lǐng)、沈陽、錦州等局部地區秸稈能源化密度(dù)甚至高於秸(jiē)稈(gǎn)資源量較大省分的平均值。說明這些地區(qū)在秸稈收集、運輸方麵具有相對優勢。以建設一個年消耗20萬t秸稈的電廠為例,在鐵嶺的秸稈收集半徑為18.6
km,在沈陽(yáng)為19.7 km.在錦州為22 km.在(zài)秸稈能源化密度最低的本溪則(zé)為(wéi)53.8km。
2、秸稈能源(yuán)化利用方式及發(fā)展方向
農作物秸稈的主要成分為纖維素、半纖維素和(hé)木質素,可通過(guò)物理、化學手(shǒu)段將(jiāng)其轉化成能量(liàng)密度高(gāo)、清潔方便的能源產品。主要利用技術有:生物質固(gù)化成型技術、直燃及氣化發電技術、氣化集中供氣技術、熱裂解(jiě)液化技術、製取燃(rán)料(liào)乙醇技術以(yǐ)及秸稈沼氣發(fā)酵(jiào)技術等。遼寧能源研究所等開發的(de)秸稈及林木生物質同化成型技術已基(jī)本具備實現工業化的條件。秸稈(gǎn)直接燃燒(shāo)和與煤炭混合燃燒發電技術已經成熟.年消耗20萬t以上的秸稈直燃發(fā)電(diàn)裝置已有大(dà)規模應用。中科院廣州能源所開發的MW級生物質氣化(huà)發電裝(zhuāng)置在氣化效率、燃氣淨化(huà)和發電效(xiào)率等方麵達到較高水平,並具有靈活性、經濟性特點,比較適合在(zài)秸稈及(jí)林(lín)木生物質資源較分散的地區推廣應用。秸稈及林木(mù)生物質氣化集(jí)中供氣裝置,已經在遼寧(níng)等地(dì)農村(cūn)有較廣泛的應用。
秸稈及(jí)林木生物質熱裂解製取生物油口吸水解秸稈纖維(wéi)素生產乙醇等液體燃料技術的研究已經取得較大進展。如果能在轉化效率、轉化過程耗能(néng)及成本方麵取得進一步突破,將會(huì)得到廣泛(fàn)推(tuī)廣應用。秸(jiē)稈經厭氧發酵有較高的產沼氣能力,目前我國需要在最大(dà)限地滿足(zú)秸稈沼氣發(fā)酵工藝要求的專有裝備(bèi)設計製(zhì)造及其標準(zhǔn)化(huà)方麵加大開發力度。
遼(liáo)寧省應根據資源、技術等實(shí)際,在資源較集中的(de)地區發展大中型秸(jiē)稈直燃或氣化(huà)發電技術;在秸稈資(zī)源(yuán)較分(fèn)散(sàn)的(de)地區推廣小型秸(jiē)稈氣化集中供氣技術和MW級氣化發電技術;在較偏(piān)遠的農(nóng)村推廣“太陽(yáng)房一(yī)種植一養殖一秸稈製沼氣”等生態型戶用沼氣技(jì)術:條件允許的地方可推廣秸稈沼氣發電及餘熱利用、發酵剩餘物綜合利用技術。加強對生物質氣化供氣和發電(diàn)技術的氣化工藝、燃氣淨化、焦油處理問題(tí)的研究,減少和避免對環境的二次汙染:加強對直燃及氣化發(fā)電過(guò)程控製、直燃鍋(guō)爐堿金屬腐蝕、結焦等關鍵性技術(shù)環節及關鍵裝備的設計製造,提高能源轉化效率;增加(jiā)對生物質熱裂解液化、秸稈水解製乙醇等技術的資金投入,以科技為支撐,走多種利用(yòng)形式並存的發展(zhǎn)路線。
3、結論(lùn)與建議
(1)遼寧(níng)省2006年秸稈實物資(zī)源量為3
195.8萬t.可能源化利用量為1300萬t,折合標準煤680萬t.相當於當年全省(shěng)能源(yuán)消費量(liàng)的4%.是遼寧調整能源生產、消(xiāo)費結構(gòu)和降低能源對(duì)外依存度(dù)的可靠資源(yuán)。遼寧單位土(tǔ)地麵積秸稈資源量(秸稈密度)為216
t/km2,可能源化利用量為9lt,km2,鐵嶺、沈陽、錦州3市秸稈密度分(fèn)別(bié)為439,391和313
t/km2.可(kě)能源化利用的密(mì)度分別為184,164和132 t/km2.具(jù)備建(jiàn)立年消耗20萬t秸稈發電項目的基本條件。
(2)遼寧省具有雄厚的科技實力,有(yǒu)開(kāi)發秸稈能源化利用的技術基礎。遼寧省能源研究所等科(kē)研機(jī)構和多所大學在秸稈氣化、秸稈成型燃料開發、廢棄物燃燒等方麵的研究方麵已經取得了(le)顯(xiǎn)著成果(guǒ)。若進一步集中(zhōng)企業、大學和科研機構的力量,對(duì)秸稈發電核心技術進行攻關,對其配(pèi)套技術進行(háng)集成優化,必將在秸稈發電等能源化利用技術方麵形成一批具有自主知識產權的領(lǐng)先技術。
(3)遼寧省可結合產(chǎn)業結構調整和部分小型燃煤火電廠改造,有計劃地開發秸稈發電等可再生能源,逐步改善能源結構,降低(dī)能源對外依存度,依托(tuō)強大的裝備製造(zào)業基(jī)礎培植和發展遼寧可再生能源產業,培植新的經濟增(zēng)長點。
(4)遼寧應利用國家促(cù)進可再生能源發展的政策和東北老工業(yè)基地振興的優惠(huì)政策,結合生態省建設,在鼓勵包括農作物秸稈在內的可再生能源技術(shù)研(yán)究(jiū)開發(fā)、改善(shàn)可再生能源持續發(fā)展市場條(tiáo)件等方麵優化政策環境和投資環境,吸引國內外資(zī)金、技術落戶遼寧(níng),促進循環經濟(jì)的發展,河南省草莓污视频新能源生產銷售的秸稈顆粒機、秸稈壓塊機專業壓製農作物秸稈(gǎn)顆粒燃料。
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