煤炭、石油不能做霸主了? 生物質(zhì)微米燃料能否替代化石能
石油人才網(wǎng)
發(fā)布時(shí)間: 2015/8/11 9:21:50
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能源界的一場(chǎng)“大逆轉(zhuǎn)”正在悄悄醞釀。一項(xiàng)被稱為“微米燃燒”的技術(shù),使古老的秸稈、動(dòng)物糞便為代表的生物質(zhì)燃料重獲新生,對(duì)煤炭、石油這些化石能源的霸主地位形成挑戰(zhàn)。
自鉆木取火以來,秸稈、草木枯葉、動(dòng)物糞便等生物質(zhì)燃料,統(tǒng)治了人類能源世界幾千年。在工業(yè)革命后,煤炭、石油、天然氣等化石能源憑借其超過1200℃的燃燒高溫,取代了生物質(zhì)燃料。而如今,其主導(dǎo)地位或?qū)⒃俣缺簧镔|(zhì)燃料所威脅。只是這一次,生物質(zhì)燃料換了一種燃燒方式。
8月10日,界面新聞?dòng)浾邚娜A中科技大學(xué)生態(tài)能源研究所獲悉,其已發(fā)明一項(xiàng)全新的高溫燃燒技術(shù),將生物質(zhì)直接燃燒的溫度提升到超過1400℃,可以滿足大多數(shù)工業(yè)固體燃料的燃燒溫度要求。該技術(shù)屬獨(dú)創(chuàng),已獲得國(guó)家發(fā)明專利。
“微米燃燒”技術(shù)主要采用粉塵爆炸高效燃燒原理,人為地將野草、秸稈等生物質(zhì)纖維材料切割成為粒徑小于250微米的顆粒,簡(jiǎn)稱“微米燃料”,商業(yè)名稱為“霄”。
霄在爐膛的高溫作用下,迅速完成從固體燃料到氣體燃料的轉(zhuǎn)化,并以氣態(tài)燃料的形式與空氣瞬間完成燃燒,能量瞬間釋放,形成高溫效應(yīng)。
這幾乎改變了人們對(duì)生物質(zhì)燃料的認(rèn)識(shí)。由于生物質(zhì)平均熱值大約為煤的2/3,能量密度比煤低,燃料的燃燒溫度與燃料的熱值有很大關(guān)系。在過去,人們通常認(rèn)為生物質(zhì)燃燒溫度低的問題難以解決,被化石燃料所取代也在情理之中。
燃料的熱值只是決定燃燒溫度的一個(gè)方面?!叭剂系?即時(shí)能量"對(duì)其燃燒溫度也有很大影響?!蔽⒚兹紵夹g(shù)發(fā)明者、華中科技大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院教授肖波向界面新聞?dòng)浾呓榻B稱,“即時(shí)能量”是指燃料的能量在一定燃燒空間和一定時(shí)刻所釋放的能量強(qiáng)度。
肖波解釋稱,在一定空間的單位時(shí)間內(nèi),當(dāng)燃料釋放的能量強(qiáng)度越大,熱量在一定燃燒空間內(nèi)聚集的越多,燃燒溫度就越高。生物質(zhì)的特點(diǎn)是容易燃燒的揮發(fā)份含量高,燃點(diǎn)低,容易燃燒。
紗廠和糧倉(cāng)粉塵爆炸就是生物質(zhì)“即時(shí)能量”釋放的實(shí)例。
生物質(zhì)材料通過微米化技術(shù)后,不僅解決其生物質(zhì)固體燃料的高溫燃燒問題,而且還解決了生物質(zhì)的儲(chǔ)運(yùn)和使用的問題。肖波介紹說,在運(yùn)行過程中,霄可以像流體燃料一樣采用管道送入爐膛,容易自動(dòng)控制加料和燃燒溫度,像燃油和燃?xì)庖粯邮褂梅奖恪?
生物質(zhì)微米燃料在能源效率上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)突破。肖波介紹說,根據(jù)霄的懸浮氣態(tài)燃燒特性制造的生物質(zhì)燃料鍋爐,能夠和燃?xì)忮仩t一樣,具有90%的熱效率,加上霄97%的高效燃燒效率,霄鍋爐的總能源效率可以達(dá)到87%,比常規(guī)爐排固體鍋爐的總能源效率提高30%。
肖波說,目前中國(guó)共有60萬臺(tái)工業(yè)鍋爐,約有60%采用燃煤,40%采用天然氣和燃油。如果全部改為采用微米燃料鍋爐,每年可節(jié)約7億噸標(biāo)煤和2400億立方米天然氣,可減排二氧化碳18億噸。
可這僅僅是假想。中國(guó)熱處理學(xué)會(huì)理事、清華大學(xué)教授姚可夫?qū)缑嫘侣動(dòng)浾弑硎?,微米燃料的發(fā)明是生物質(zhì)能源技術(shù)歷史性的突破,將結(jié)束高溫工業(yè)生產(chǎn)采用燃煤、燃油和燃?xì)獾臍v史,工業(yè)生產(chǎn)可能擺脫完全依賴化石燃料的被動(dòng)局面。
不過他強(qiáng)調(diào),該技術(shù)僅僅是有望結(jié)束對(duì)化石燃料的“完全依賴”,而不是完全取代。
“工業(yè)規(guī)模應(yīng)用取決于獲得生物質(zhì)微納米燃料及制造成本的規(guī)模,以及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的接受程度?!币煞蛘f,這項(xiàng)技術(shù)在一定范圍內(nèi)可以獲得應(yīng)用,但目前無法判斷其能否獲得規(guī)模應(yīng)用。
武漢美太康醫(yī)用材料有限公司(下稱美太康)是個(gè)應(yīng)用該技術(shù)的公司,這家2012年成立的醫(yī)學(xué)用品公司,在今年4月花費(fèi)60萬元購(gòu)入了一臺(tái)耗料4噸/小時(shí)的霄鍋爐,為生產(chǎn)醫(yī)用紗布提供蒸汽,“加上附屬設(shè)施和庫(kù)存燃料,大約花費(fèi)了100萬元?!泵捞悼偨?jīng)理高家利告訴界面新聞?dòng)浾摺?
美太康去年年銷售額約4000萬元,是一家中等偏小規(guī)模的公司,主營(yíng)產(chǎn)品是醫(yī)用紗布。
界面新聞?dòng)浾吡私獾?,這臺(tái)霄鍋爐耗料4噸/小時(shí),成本為612元,以運(yùn)行10小時(shí)/天、330天/年計(jì)算,霄燃料成本為202萬元/年。加上人工成本、水電費(fèi)、設(shè)備折舊、維修管理和稅費(fèi),預(yù)測(cè)成本為267萬元/年。
“引進(jìn)霄鍋爐就是為了降低成本?!备呒依f。美太康目前擁有一條醫(yī)用紗布生產(chǎn)線,年產(chǎn)1.5億米。使用傳統(tǒng)天然氣鍋爐的燃料成本是600萬元/年。
盡管如此,生物質(zhì)微米燃燒技術(shù)在規(guī)模推廣時(shí)仍有較大瓶頸。肖波說,目前國(guó)家尚未建立生物質(zhì)能源收集、集運(yùn)的基礎(chǔ)設(shè)施,不能實(shí)現(xiàn)像化石能源一樣大規(guī)模、高效率生產(chǎn)、儲(chǔ)運(yùn),并作為商品能源供給,因此,該技術(shù)現(xiàn)階段的應(yīng)用只能通過傳統(tǒng)簡(jiǎn)陋方法收集,多數(shù)情況下使用的是農(nóng)林產(chǎn)品加工的下腳料,來源少、價(jià)格高,大量剩余農(nóng)林生物質(zhì)資源仍在焚燒。
“政府可通過建立生物質(zhì)原料收集、制備、貯運(yùn)的基礎(chǔ)設(shè)施,逐步使生物質(zhì)能源像煤一樣便宜易得,形成以生物質(zhì)微米化為核心技術(shù)的生態(tài)能源產(chǎn)業(yè)鏈?!毙げㄕf。
 
霄燃料鍋爐系統(tǒng)。
 
通過管道,霄可以像流體燃料一樣采用管道送入爐膛。
 
霄燃料在鍋爐中的燃料溫度可以到達(dá)1446度,比燃煤爐排工業(yè)鍋爐高300度,霄燃料的高溫保證高的鍋爐熱效率。
 
霄燃料生產(chǎn)線。
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