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生物质能源利用应遵循科学发展观

文章来源:鹤壁市汽爆工程技术研究中心 | 发布日期:2008-06-26 | 作者:富工 | 点击次数:

关键词: 科学发展观 生物质液化  生物质天然气  B-CNG 生物基乙二醇 多元醇  数控连续汽爆

不同的生物质资源利用的方法,决定了其项目是否具有可持续发展前途。在生物质能源利用领域,其判定的方法是依据生物质转化前后,其净热值是高、是低、是负;以及转化前后的货币价值是增值、是保值、是负值;是否具备了市场价值与科学价值;转化前后净热值高、货币价值高及环保污染少的可放大项目进入工业化。否则说明目前的转化技术方向存在误区,应继续研究。决不充许这些项目建成后,以亏损为由向国家逼宫要钱。在未取得可接受的热值转化效率及不输血补贴即可活命的结果前,不应进入产业化中试,更不应因政治原因或个人喜好、专业方向、外国人做了没有、专家说了什么、大企业做过与否为依据,做些根本收不回投资环保差的赔本项目。就目前一些生物质利用项目,在技术上尚可实现能量或正、或负的转化,但若离开补贴,则根本不能存活,可项目单位在十分明白无任何经济前途下还在一味的向国家要求进一步扩大补贴,用纳税人的钱以延缓项目的结束;或抱怨没有效益未能使项目健康发展的主要原因不在于项目本身,而是国家支持的还不够、补贴的还不足、政策还不够好且又不落实、税收又不优惠等国家政策方面的外因。一个项目若非但不能赢利,自身连一点点造血功能都没有,全靠输血扶贫活命,尽管它通过了能将生物质资源吃干榨尽的具有世界水平的科技成果鉴定、尽管其环保、属可再生清洁能源、具有完全自主知识产权、有权威机构的高等级专家出具的可研、可行、环评等一个个高科技噱头在身,但由于项目本身的实施,已造成了资源与货币的浪费及环境的污染,仅此就早已失去了存在的必要,以减少项目经费长期无望的投入,以避免继续扩大国家财政负担。在评判项目是否存在应参照环评一票否决制,对转化热值低、转化货币少的应执行一票否决。

当甲烷(CH4)中二氧化碳含量超过20%后,称为沼气。当二氧化碳小于10%时称为天然气,另一种解释天然气为远古的沼气。生物质天然气是从沼气分离而来。在进入B-CNG20Mpa加压过程中,由于液化CO2临界压力只有7.38Mpa临界温度31℃。因而会在20Mpa压力前很方便的顺带将CO2液化分离,而不是常规的CO2去除。生物质天燃气的气体成分比化石天然气单纯,用目前的数控装备可制造的气体主要成分为CH470%、CO230%。液化分离CO2及去除少量其余气体后的CH4为优质天然气,且高于国家车用天燃气(CNG)的标准。因此可100%的替代汽油,而不像燃料乙醇非与汽油勾兑,捆绑形成伴旅后,才可进入车载能源那样复杂,或象生物质制氢,由于气体密度低续航公里较CNG少,故进入汽车远远不如CNG普及,还尚需大幅降低其制取成本,至目前还远远不能与B-CNG相比。

每公斤生物质通过B-CNG可实现能量转化率为87%,在目前已知的生物质能热量转化中居首,成本最低、每公斤生物质原料赢利最高、制取生物质天然气的原料来源广泛技术稳定过程简单;其每转化一个MJ热量单位的固定资产投资最低;转化成本最低;转化价值最高;无须象甜高梁、木薯、油料作物等进入能源转化,无可避免的需增加巨大的种植成本导致血本无归,易引发与粮争地的后患。生物质天然气在突破设备瓶颈后,生产工艺十分简单可靠,打破了生物质能源应用研究领域长期以来认为研发过程越长、越复杂、固定资产投入越高、成本越大,越代表了高科技。为一个“吃干榨尽”的目标可以不计人力、物力不惜代价地去开发研究为一个永远不能实现类似永动机的目标去艰苦创业。在面对用新技术生产的生物质天然气;象非粮乙醇、生物质甲醇、生物油、生物热解油、生物质制氢、秸秆发电等一大批低热转、高成本、负效益、过程长而复杂的“大手笔”生物质转化方式,由于不符合科学发展观均已经走到了尽头。有关上述各种生物质利用方式详细的转化热值、价值对比资料

各类生物质原料利用方式对比

生物质利用方式
直燃发电
热裂解气化发电
非粮乙醇
生物天然气(B-CNG)
每公斤生物质原料可转化
1度电
1度电
0.14公斤乙醇
0.35m3天然气CH4
0.15m3二氧化碳CO2
终端产品销售价
0.5932元/kwh
0.5932元/kwh
5.5元/kg
车用天然气(CNG):3.60元/m3 (中原)深圳居民用气4.06元/M3
液态二氧化碳(CO2):1.5元/kg
自耗电
厂内运输及厂内动力,按发电量的12%计算,因秸秆膨松,自耗电较燃煤高
厂内运输、动力、电捕焦、除尘器、风机等按发电量的16%计算
自耗电等其它能源投入加人工总成本7.725元/kg,即每生产一吨纤维素乙醇,需其它能源大量投入,生产环节多,管理费用较高。在用木薯甜高梁等农产品制造乙醇时,较用粮成本更高。
生产每立方米天燃气耗电为0.5Kw/h,生产每吨生物质耗蒸汽量按0.5T蒸汽计算,消化器高温55℃采用沼渣热量即可
生产管理成本
25%
5%
属静态生产,人工用量少,管理成本极低
每公斤生物质当前可转化价值
享受补贴后0.37元
享受补贴后0.35元
-2.25元,属可再生替代能源探讨,无经济效益
天然气:1.26元
二氧化碳:0.45元
合计1.71元
去除生物质每公斤0.3元收集及管理成本后的转化效益
每公斤生物质在有0.25元/度补贴的情况下尚可赢利0.07元
每公斤生物质在有0.25元/度补贴的情况下尚可赢利0.05元
-2.55元,目前靠定点财政补贴维持,项目方向可疑
在无任何补贴下,在中原地区每公斤生物质可赢利1.15元、在深圳为2.465元。
转换后当量热值
3.6MJ
属转化热值最低的一种转化方案,若折减自耗电部分,则转化后净热值更低
3.75MJ
生产中需大量其它能源做补充,属负热值转换
CH4 12.53MJ、CO2无能量有价值
(生产中无其它能源加入,属静态生产,能量转化率为87%,是目前人类已知秸秆转化中热值最高的一种方式)
能源性质
属固定能源
属可移动能源
属可移动能源
市场价格走势
生物质电价与脱硫煤电挂钩,价格平稳,15年后将取消每度电0.25元补贴,市场前景十分可疑!
价格平稳,受国家补贴政策影响,有较大不确定性因素,市场前景十分可疑
与汽油价格按0.75(L/m3)挂钩,每年平均上涨8%,目前国内CNG价格明显偏低,受国际市场调节作用明显,今后将持续走高
可替代性
有风能、太阳能、煤、水利等低成本的发电形式替代
可有低成本生物质天然气完全替代
只有石油、乙醇等高耗能、高成本能源替代
技术稳定性
我国早已完成对生物质发电设备的引进、消化、吸收。并具有完全自主知识产权,技术十分稳定,其燃烧放热原理十分简单可靠
纤维素酶价格极高,自然界不存在,需人工创造合成,项目放大后,发酵易受感染,生产不稳定,且有较高技术风险,技术方向可疑
发酵甲烷菌在自然界污泥中广泛存在,是生物长期进化的结果,成本低、无工业放大风险,可稳定发酵生产,其技术稳定性居最高,技术方向明确、可靠
生物质利用方式
直燃发电
热裂解气化发电
非粮乙醇
生物天然气(B-CNG)
行业门槛
入国家电网手续繁杂,需复杂的层层行政审批,不免所得税。可研及环评费用高,且有严格的地域审批限制,行业潜规则复杂,不透明无规则可循
全国除四家国有乙醇企业获得补贴外,其余企业基本没有获得补贴的可能性,行政审批复杂,行业准入困难
目前沼气项目暂无行政审批,属可再生清洁天然气,目前免所得税、营业税、无从业资格,任何人都可以进入,属鼓励性环保项目
单位产品固定
资产投资
1.3万元/KW
甜高梁:4.6元/Kg(乙醇)
木薯:3.8元/Kg(乙醇)
秸秆:5元/ Kg(乙醇)
5.5元/m3(天然气)
每单位热值转化的
固定资产投资
3611元/MJ属目前前生物质能源每转化获得1MJ的热值,其付出固定资产投资最高。
纤维素:1.3元/MJ(乙醇)
甜高梁:1.2元/MJ乙醇)
木薯:1.01元/MJ乙醇
0.39元/MJ属目前生物质能源每转化获得1MJ的热值,其付出固定资产投资最低。
环境污染影响
有轻污染
有污染,需经处理后排放
污染严重,排污费较高,若采用稀酸水解则污染更高
无任何污染。其本身常用于处理乙醇、味精生产中及城市污水处理场产生的BOD、COD等污染物
关键设备配置
无设备制造技术门槛,目前有大量生产厂家进行规模化生产,某些设备亦已进入产能过剩
需高效、低耗能数控生物质汽爆炸液化设备,将秸秆液化水解后,进行纤维素酶发酵,若采用稀酸法水解,则成本高、有污染
需高效、低耗能数控生物质汽爆炸液化设备,将秸秆液化水解后进行高效数控IC两相沼气发酵,否则产气率极低,且进出料困难,无法实现自动化工业连续生产
产品销售方式
只能售给国家电网公司,但可按法律规定享受全额收购电量。与国家电网公司无关的小企业很难进入这一行业,受政策依赖性较强,市场作用不明显
因与汽油按比例勾兑使用,故受汽油垄断企业控制,勾兑费较高不可调整,不能直接面对市场消费,有较大的市场垄断风险
可直接面对无穷尽广大CNG用户直销,无中间环节及费用,不受垄断企业的控制,无市场风险,因与交通有关,在燃油税开征后,是否开征“燃沼税”限制生物天然气项目发展将有待确定。
对原料要求
必须是含水量≤12%以下的打包干秸秆,无法适应广大的一年两熟地区的青湿秸秆,原料适应性极差。
青、干秸秆如木薯、甜高粱、蔗渣均可
不仅限于各类青、干秸秆等农业废弃物,一切有机污物包括各类粪便、污水均可做为生产生物质天然气的原料,其原料来源广泛、易取价廉。青、鲜秸秆可采用青贮保存,无消防成本,费用低。
原料成本
干秸秆存放、消防成本高,打包费用高、且耗能高。由于目前无可靠机械化保障,且从技术原理上不能做到湿收、湿贮、湿用故成本较高。
其使用秸秆部分同直燃发电,在使用木薯、甜高粱、蔗渣做原料时,形成收集成本加种植成本,由于原料来源依赖非法人农民易行成惜价待涨。其总成本会更高。
由于原料广泛,干湿均可,不需专门种植,加之有专门用全株收获装备保障,其原料成本最低。
 

同时敬请提出宝贵意见邮箱:gentle@gentle-st.com

为应对车用能源紧张,我国从2002年逐步推广乙醇汽油。但后来才明白不与人争粮而改为非粮乙醇,后来又明白其持高的成本,使之自身难以维持。由于已投入巨资研究、开发、建设而骑虎难下,目前还固执的认为,只有将生物质转为液体乙醇才可部分替代汽油这一条路可走。由于生物质转化方向出现失误,违背了科学发展观,使之巨大的投资在无国家输血补贴下回归无望。   

由于数控连续汽爆设备的制造成功,将以前户用沼气低效率、低得率、进出料劳动强度大、厌氧发酵过程不能实现工业化自动运行的传统生物质人工堆沤或化学预处理方式,推进到生物质转化效益最好、方法最简单、生产能耗最低、初投入最少的前位。数控连续汽爆不同于人工热喷工艺。它可在0.00875秒的爆速下,方便的以最低的能耗准确定量的将秸秆等生物质原料自动爆至浆状液相,为其取得较高的甲烷得率与产率奠定了高效传质条件。由于秸秆等生物质原料在IC厌氧发酵消化前变为液相浆状物,使其泵送进出酸化器方便而利于控制。酸化液经高效自清理过滤器后,以全液相态进入IC消化器,其中PH平衡、发酵温度、内循环强度、污泥颗粒直径、COD负荷等生产控制指标均在计算机控制下运行至最佳点,使其单位容积产气率得以大幅提高至15m3/m3.d,每公斤秸秆可稳定产标准天然气0.35m3,液态二氧化碳0.3kg,全生产过程为静态全封闭数控运行,实现少人化、低成本管理,使生物质天然气在先进的数控装备保障下进入现代化工业低成本大生产变为可能。目前生物质天然气虽在科技目标上不如用水直接驱动汽车或由细菌从生物质里直接分泌石油那样先进,但目前在上述两项前沿技术的经济与使用技术指标不明了的情况下,生物质天然气在经济上还是可行的、现实的。

在用生物质资源转化多元醇、聚乙二醇、乙二醇、L乳酸等化工原料领域,由于数控连续汽爆机能准确的、低能耗的完成类秸秆生物质或城市餐厨等有机物高糖酸液化,为原来用石化、粮食转化的化工类产品,拓展了一个不与人争粮,不与粮争地,不与人争油的无限可再生环保原料市场。

常识告诉我们植物类生物质的碳氮比大多为60~100:1,氮少碳多。在初中的课本里又告诉我们农作物只能吸收氮、磷、钾而不能直接吸收碳。众所周知植物中的碳只有通过放热反应,才能变成含有钾的草木灰被农作物吸收。而长期以来,一些另类学者从非科学的想象出发,为了近百分之一的氮而浪费大量的碳等有用成分,天真而又荒唐的提出秸杆还田用作施肥,其实是不符合科学发展观,是对生物质资源的认识性浪费。

生物质资源的转化不仅需要生物质转化理论的支持,还需要用现代工业装备去低成本可控实现。目前,鹤壁市正道重机厂在农业部可再生能源重点试验室、河南农大的主持领导下,正稳健的推进该项目的产业化进程,预计2008年将建成世界上第一座B-CNG加气(母)站。实现生物质资源以高热值、低成本的向车载能源工业科学转化。

目前已知用秸秆制天然气的工艺、投资与市场价格关系如下:

一、工艺:

采用汽爆两相法。秸秆原料经粉碎后汽爆呈液相浆状物酸化至PH4.5,经高效自清清理过滤后,进入IC消化器产气,每天容积产气率为12~15m3,得率为每公斤秸秆0.5m3混合气,甲烷与二氧化碳混合比为7:3,硫化氢占0.5% 。

二、价格:

每立方米天然气价格按每升93#汽油价格的75%挂钩。在河南地区目前中石油与中石化天然气垄断行业给CNG拉气槽车注气销售价为2.40元/m3。而深圳居民用气为4.06元/ m3,若雇用中石化、中赣偷脑似鄢翟似堪俟?.6元/m3。

拉气车到位后,零售价按0.60元/m3加价,形成目前国内CNG加气终端挂牌价,目前采用国产加气设备,其加气成本在目前0.60元/度电的情况下为每立方米0.07元。

依目前实验得出,每2.85公斤秸秆产1m3天然气,商业计算时,为3公斤秸秆产1 m3天然气。每公斤秸秆按目前中原地区2.40元/m3、二氧化碳价格按1.5元/公斤时,其转化价值为CH4 0.8元;CO2 0.38元,合计每公斤秸秆转化价值为1.18元,当秸秆价格为300元/吨时,其转化总成本为0.375元/ m3(天然气),当用每公斤秸秆转化价值减去转化成本后,得出每公斤秸秆在中原地区批发状态转化利润为0.805元,按中原零售状态的转化利润为2.00元,按深圳零售状态为2.465元无税纯利润,居目前生物质能源转化之首。

三、生产原料:

1、汽爆机所需蒸汽压力为2.5Mpa,每吨秸秆耗汽为0.5吨。

2、产酸发酵需550C环境温度,依据其保温差异其耗汽量约为每吨秸秆耗0.2吨蒸汽用于加热。

3、收购秸秆等干基生物质成本为每吨300元,系目前主要成本。(干基含水量为12%)

四、市场性质:

1、生物质天然气属无限自然市场,可直接面对用户销售,销售无穷尽。其价格呈稳定的上升,属可移动能源领域。

2、生物质发电量属按政策仅在15年内全额收购,属有限政策性销售市场。15年后将变为按调度令发电的有限销售,其价格与煤电挂钩,15年后将明确取消每度电0.25元补贴,属固定能源领域。

五、固定资产投资

目前,生物质能源领域单位热值转化投资最高的是秸秆直燃发电为3611元/MJ,其次是纤维乙醇为1.3元/MJ、甜高梁为1.2元/MJ、木薯为1.01元/MJ。最低的是天然气为0.39元/MJ。在非补贴完全市场化国家,即国际公认的能源定价是以热量定价。因此在能源行业每获得1个MJ热量时,固定资产投资越低,其回收投资的时间越短。换算到生物质天然气工程上时为年产每立方米天然气投资为5.5元/m3(不包括征地等基础设施)。(作者:富工   转贴自:鹤壁市汽爆工程技术研究中心    邮件:gentle@gentle-st.com

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