我國的生物質(zhì)資源雖然十分豐富,但利用率卻很低,尤其農(nóng)作物秸稈。據(jù)資料統(tǒng)計,目前我國用于還田部分的秸稈約占總產(chǎn)量的11%,工業(yè)原料部分約占3%,飼料部分約占18%,能源化利用不到10%,再加上其它方面的利用,我國的秸稈資源的利用率不足45%,這與發(fā)達國家20%的能源化利用率相比還有很大的差距。由此可見,我國生物質(zhì)資源能源化利用率有很大的潛力,前景十分廣闊,農(nóng)作物秸稈可以經(jīng)過
秸稈壓塊機、
秸稈顆粒機等生物質(zhì)成型機壓制成生物質(zhì)顆粒燃料,生物質(zhì)顆粒燃料主要生物質(zhì)電廠燃燒使用。
長期以來,生物質(zhì)能是我國農(nóng)村地區(qū)的主要能源之一,我國農(nóng)村利用生物質(zhì)能主要以傳統(tǒng)爐灶直接燃燒的方式為主,熱效率僅10%左右。1979年以前,生物質(zhì)能源占整個農(nóng)村能源消費量的70%以上。隨著農(nóng)村經(jīng)濟的發(fā)展,農(nóng)民收入的增加,地區(qū)差異正在逐步擴大,農(nóng)村生活用能中商品能源的比例以較快的速度增加。
事實上,農(nóng)民收入的增加和商品能源獲得的容易程度,都成為他們使用高品位能源的契機與動力。在較為接近商品能源產(chǎn)區(qū)的農(nóng)村地區(qū),商品能源(如煤、液化石油氣等)已成為其主要的炊事用能,從而使傳統(tǒng)方式利用的農(nóng)作物秸稈首先成為被替代的對象,致使被棄于田間地頭而隨意焚燒的秸稈量逐漸增加,許多地區(qū)的農(nóng)作物秸稈焚燒量已占總產(chǎn)量的60%,不僅浪費了資源,還嚴重污染了大氣,危害了人類的生存環(huán)境。
生物質(zhì)能的特點是資源豐富穩(wěn)定,但是分散,收集和運輸困難,比較適合于分散利用。另一方面,生物質(zhì)能目前有效利用的比例很少,要充分體現(xiàn)它的潔凈性并在能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化中充分發(fā)揮作用,必須有大范圍的高教利用作前提,這就必然要求全社會對生物質(zhì)能技術(shù)有全面的了解和認同,在生物質(zhì)技術(shù)產(chǎn)業(yè)化和商品化的過程培育成熟的市場,形成大量的用戶,使我國生物質(zhì)能作為商品能源的比例有顯著的提高,最終在有條件的地方部分代替礦物燃料。
生物質(zhì)能源化轉(zhuǎn)換作為一種高新技術(shù),其研究時間不長,應(yīng)用也僅僅是開始,還有一些配套設(shè)備和與傳統(tǒng)行業(yè)配套的技術(shù)沒跟上,所以整體技術(shù)的可靠性和實用性需要提高完善。示范推廣可以在應(yīng)用中解決這些問題,使技術(shù)逐漸成熟,為技術(shù)的全面推廣奠定基礎(chǔ);同時示范推廣可以在應(yīng)用中提高技術(shù)的可靠性,減少技術(shù)風(fēng)險,增加用戶的信心,提高技術(shù)在社會上的影響,帶動社會資金進入生物質(zhì)能利用行業(yè),在短期內(nèi)解決高新技術(shù)試用期一般投資人和銀行不愿介入高風(fēng)險行業(yè)而碰到的資金困難,培育出成熟的市場,為生物質(zhì)能的大范圍利用創(chuàng)造條件。
近二十年來,國家有關(guān)部委對生物質(zhì)能利用極為重視。“八·五”、“九·五”期間一直支持生物質(zhì)能技術(shù)的研究與開發(fā),“十·五”期間又把生物質(zhì)能技術(shù)列入“863”計劃后續(xù)能源領(lǐng)域,投資近億元支持其研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化,在生物質(zhì)氣化發(fā)電和生物質(zhì)液化兩個領(lǐng)域重點資助。生物質(zhì)氣化發(fā)電在“九·五”攻關(guān)資助下,建成了1MW氣化發(fā)電系統(tǒng),隨后在國內(nèi)外建設(shè)了20余座1MW氣化發(fā)電示范工程,技術(shù)基本成熟。“十·五”期間,“863"計劃要求建成5MW生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng),目前該系統(tǒng)已在江蘇省興化市建成并通過驗收。生物質(zhì)液化技術(shù)經(jīng)過10余年的努力,解決了液化工藝中許多技術(shù)難題,在“十·五”“863”的資助下,已在上海奉賢縣建成中試工程。這些項目的實施為生物質(zhì)、特別是農(nóng)作物秸稈的規(guī)模化利用奠定了基礎(chǔ)。國家發(fā)改委組織編制的《可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃》中,將生物質(zhì)能源的開發(fā)利用放在十分重要的地位,要求到2020年,生物質(zhì)發(fā)電2000萬kW、生物質(zhì)顆粒燃料5000萬噸、生物質(zhì)液化燃料替代石油1000萬噸,沼氣利用量240億m3。這是一項十分艱巨的任務(wù),需要生物質(zhì)能源科技人員及企業(yè)大力開發(fā)形式多樣的生物質(zhì)能源。但是,無論哪一種利用方式都對生物質(zhì)的含水率有嚴格的要求,例如,氣化、液化、固化都要求控制在15%以下。實際上,在收獲季節(jié),玉米秸稈的初始含水量通常都在50%以上,長時間的儲存非常容易引起秸稈變質(zhì)。因此,秸稈的干燥問題就成為秸稈大規(guī)模工業(yè)利用的關(guān)鍵所在。近年來,秸稈預(yù)處理技術(shù)越來越受到重視,“十一·五”“863”計劃中生物質(zhì)氣化發(fā)電項目專門將生物質(zhì)預(yù)處理列為子課題,國家科技部“十·五”可再生能源重大專項中,已正式將生物質(zhì)預(yù)處理技術(shù)列入生物質(zhì)能技術(shù)24個專題之一。在生物質(zhì)預(yù)處理技術(shù)中,干燥技術(shù)是最為重要,也是難度最大的課題。因此,我們從生物質(zhì)中有代表性的秸稈的干燥問題入手,研究其干燥過程中的傳熱傳質(zhì)機理,將是非常有意義的。