近年来,我国生物燃气产业取得较大进展,生物燃气产量已达 150 亿立方米/年,实现 CO2 减排 765 万吨, 大中型生物燃气工程约 4 000 多个。但总的来看,我国处理农业有机废弃物的沼气工程由于相对规模小,又远离城镇,产生的沼气仅有少量用于发电和集中供气(沼气发电用气量约占总产气量的 2.53%,集中供气约占总产 气量的 1 %),大量的沼气用于养殖场自身的生产、生活 燃料。农业沼气工程平均池容只有 283 立方米,池容在1 000 立方米以上的大型沼气工程仅占 9% 左右,沼气技术和产业的发展急需转型升级。
(3)生物质气化发电及燃气应用。生物质气化发电及燃气应用是具有我国特色的生物质能分布式利用方式。基于生物质热解气化技术,我国开发出生物质热解 气化集中供气系统,以满足农村居民炊事和采暖用气, 相关技术已得到初步应用。其中,利用生物质热解炭化技术,建设生物质炭、气、油多联产系统,为农村居民提供生活燃气,同时生产生物质炭和生物焦油,取得了较好的经济社会效益,在湖北、安徽和河南等地得到初步推广,具有较好的发展前景。在生物质气化发电方面,目前已开发出多种以木屑、稻壳、秸秆等生物质为原料的固定床和流化床气化炉,成功研制了从 400 千瓦到 10 千瓦的不同规格的气化发电装置,出口到泰国、缅甸、老挝和我国的台湾地区,是国际上中小型生物质气 化发电应用最多的国家之一。
生物质能分布式利用的主要技术
目前有多种生物质能源分布式利用技术已基本成 熟,且最有可能实现市场化,包括沼气、生物质成型、 生物质气化、生物质采暖供热利用等,相关核心技术发 展现状如图 2 所示。
1大中型沼气技术
沼气工程所处理的有机废弃物比较广泛,如:畜禽粪便、青贮饲料、过期的残粮、厨余残渣、生活有机垃圾、动物屠宰的废弃物、农副产品加工的废弃物等,或由上述几种有机废物混合构成。由于我国近 10 年畜牧养殖发展很快,畜禽粪便排放总量远远超过环境承载能力,政府希望通过沼气工程建设项目的实施,基本解决重点区域畜禽养殖场对周围环境的污染问题。因此,沼气工程将发挥多功能的作用(生产能源、综合利用及环境保护等),具有广阔的应用前景。
大中型沼气工程已非常成熟,是生物质能分布式利用的主要方式,也是目前产业化发展最好生物质能利用方向之一。
然而......
我国传统的沼气利用方式以家用沼气池为主,规模小,效率低;
而大中型沼气工程与国外技术相比仍存在较大差距,设备工艺和制造技术水平不高,如国际上 CSTR 工艺的产气率可达 15 m3 . m-3 . d-1,热电系统率达90%,而我国产气率仅为 0.8—5.0 m3 . m-3 . d-1,发电效率仅为 35%。
目前我国已建的大中型畜禽粪污沼气工程在工艺设计阶段没有考虑充分利用资源,大多数没有采用热电联供,常温发酵或外加热源近中温发酵工艺在冬季不能维持稳定产气,能源净输出率很低。
2生物质成型技术
成型技术主要有两类:一类是颗粒燃料成型机,不同规格的环模机是颗粒燃料成型机的主流机型;另一类是棒状或块状成型机,棒状或块状成型燃料主要在农场应用,原料是作物秸秆,绝大多数是大螺距、大直径挤压机,也有液压驱动活塞冲压式成型机。
目前生物质成型燃料从原料收集、干燥、粉碎、包装、销售环节全部实现了生产线生产,自动化、规模化和商业化程度都很高,单机生产规模大都在每小时 2 吨以上。
我国生产成型燃料以农作物秸秆为主要原料,秸秆成型特性、燃烧特性方面与林业剩余物有很大不同,不能照搬国外的技术以及设备。