哈云

（安徽昌信生物質(zhì)能源有限公司，安徽 滁州 239000）

生物質(zhì)能是人類(lèi)最早使用的能源，工業(yè)革命促使化石能源逐步替代了生物質(zhì)能。然而大量使用化石能源而導(dǎo)致的溫室效應(yīng)問(wèn)題已經(jīng)引起世界各國(guó)的重視，發(fā)展可再生能源利用產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為應(yīng)對(duì)全球氣候變化最重要的手段，生物質(zhì)能利用也順理成章地成為全球能源發(fā)展的重點(diǎn)領(lǐng)域。隨著科技的發(fā)展，人們對(duì)高品質(zhì)能源的需求增加，高效利用，實(shí)現(xiàn)其清潔燃燒的生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化技術(shù)成為各國(guó)研究的重點(diǎn)。安徽昌信生物質(zhì)能源有限公司通過(guò)利用生物質(zhì)氣化多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)，研發(fā)出了目前國(guó)內(nèi)技術(shù)領(lǐng)先的生物質(zhì)制氣成套設(shè)備，初步實(shí)現(xiàn)了生物質(zhì)氣化技術(shù)的商業(yè)化，并取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

一、生物質(zhì)氣化多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)及其發(fā)展

生物質(zhì)氣化基本原理早在18世紀(jì)就為人們所知，有記載的商業(yè)應(yīng)用可以上溯到18世紀(jì)30年代。到了19世紀(jì)50年代，英國(guó)倫敦大部分城區(qū)都用上以“民用氣化爐”產(chǎn)生的“發(fā)生氣”為燃料的“氣燈”，并形成了生產(chǎn)“民用氣化爐”的行業(yè)，這種“民用氣化爐”所用的氣化原料為木炭和煤。大約在1881年，這種“發(fā)生氣”首次被應(yīng)用于固定式的內(nèi)燃機(jī)（如排灌機(jī)械等），并由此誕生了“動(dòng)力氣化爐”。到了19世紀(jì)20年代，這種生物質(zhì)動(dòng)力氣化系統(tǒng)的應(yīng)用已由固定式的內(nèi)燃機(jī)拓展到移動(dòng)式的內(nèi)燃機(jī)（如汽車(chē)、拖拉機(jī)等），應(yīng)用范圍也由英國(guó)倫敦?cái)U(kuò)展到歐洲全境和世界其他一些地區(qū)[1]。第二次世界大戰(zhàn)期間，由于當(dāng)時(shí)幾乎所有的石油燃料都被用于戰(zhàn)爭(zhēng)，民用燃料匱乏，從而導(dǎo)致生物質(zhì)氣化技術(shù)得到迅猛發(fā)展。那時(shí)，以固定床氣化為主的生物質(zhì)氣化技術(shù)已達(dá)到相當(dāng)完善的程度，但所用氣化原料主要是木炭和優(yōu)質(zhì)硬木。1973年秋季發(fā)生的石油危機(jī)，深刻影響和沖擊了世界政治經(jīng)濟(jì)格局，出于對(duì)能源、環(huán)境和生態(tài)的戰(zhàn)略考慮，發(fā)達(dá)國(guó)家紛紛投入大量人力和物力進(jìn)行可再生能源研究，作為一種重要的新能源技術(shù)，生物質(zhì)氣化的研究重新活躍起來(lái)，多學(xué)科的交叉和滲透使這一技術(shù)得到新的發(fā)展，氣化器除過(guò)去的固定床氣化器外，還發(fā)展了流化床氣化器和循環(huán)流化床氣化器等，適用原料也由木炭和優(yōu)質(zhì)硬木擴(kuò)大到幾乎所有的干生物質(zhì)，產(chǎn)生的可燃?xì)獠粌H用于燃料，還用于發(fā)電等。

在我國(guó)，生物質(zhì)氣化發(fā)電主要針對(duì)具有大量生物質(zhì)廢棄物的木材加工廠、碾米廠等企業(yè)，有一定的經(jīng)濟(jì)效益，但真正以農(nóng)作物秸稈為氣化原料的應(yīng)用還不多。未來(lái)農(nóng)林生物質(zhì)發(fā)電將改變目前以直燃發(fā)電為主的現(xiàn)狀，消納農(nóng)林剩余物能力更大，對(duì)農(nóng)林物秸稈的季節(jié)性供應(yīng)適應(yīng)能源更強(qiáng)的農(nóng)林剩余物混燃發(fā)電，將成為主流技術(shù)；具有適應(yīng)農(nóng)林剩余物分布廣泛，單項(xiàng)目原料需求小、成本低的等特點(diǎn)的生物質(zhì)氣化分布式多聯(lián)產(chǎn)發(fā)電技術(shù)將占有較大的比例，而生物質(zhì)直燃發(fā)電也將采取熱電聯(lián)產(chǎn)等技術(shù)以充分提高資源利用效率和項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益[2]。

生物質(zhì)氣化多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)，也稱(chēng)“生物質(zhì)裂解氣化（熱、電、炭）多聯(lián)產(chǎn)”技術(shù)，其核心技術(shù)為生物質(zhì)氣化技術(shù)。技術(shù)類(lèi)型主要有上吸式流化床技術(shù)和下吸式固定床氣化技術(shù)等，其中下吸式固定床氣化技術(shù)的原理是通過(guò)生物質(zhì)熱解氣化將生物質(zhì)“揮發(fā)碳”部分轉(zhuǎn)化成“可燃?xì)怏w”，“固定碳”部分保留生成碳化物，最終回歸土地，從而降低大氣中炭的排放。生物質(zhì)熱解氣未來(lái)將主要用于分布式多聯(lián)產(chǎn)能源站的動(dòng)力核心，具有較大的發(fā)展?jié)摿?，可替代天然氣、煤、油等不可再生能源，為用?hù)供暖、供熱或用于發(fā)電等運(yùn)用范圍更廣。

二、生物質(zhì)氣化多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)應(yīng)用案例

（一）技術(shù)應(yīng)用背景

在高速增長(zhǎng)的能源需求和巨大環(huán)境壓力的驅(qū)動(dòng)下，以生物質(zhì)能為代表的綠色能源產(chǎn)業(yè)在破解這一難局中具有特別巨大的潛力和價(jià)值。它倡導(dǎo)生態(tài)文明，擁有多功能特性，兼具能源面、經(jīng)濟(jì)面與環(huán)境面的好處[3]。近年來(lái)，國(guó)家出臺(tái)了一系列扶持生物質(zhì)能源化利用相關(guān)政策及實(shí)施措施，給生物質(zhì)能源化利用營(yíng)造了良好的發(fā)展環(huán)境。

2017年12月國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家能源局《關(guān)于印發(fā)促進(jìn)生物質(zhì)能供熱發(fā)展指導(dǎo)意見(jiàn)的通知》，明確指出：“生物質(zhì)能供熱是綠色低碳清潔經(jīng)濟(jì)的可再生能源供熱方式，是替代縣域及農(nóng)村燃煤供熱的重要措施。[4]”文件提出了到2020年和2035年我國(guó)生物質(zhì)熱電聯(lián)產(chǎn)裝機(jī)容量的發(fā)展目標(biāo)。2017年底，國(guó)家發(fā)展改革委辦公廳、農(nóng)業(yè)部辦公廳、國(guó)家能源局綜合司又聯(lián)合印發(fā)了《關(guān)于開(kāi)展秸稈氣化清潔能源利用工程建設(shè)的指導(dǎo)意見(jiàn)》，文件提出：“到2020年，建成若干秸稈氣化清潔能源利用實(shí)施縣，實(shí)施區(qū)域內(nèi)秸稈綜合利用率達(dá)到85%以上，有效替代農(nóng)村散煤，為農(nóng)戶(hù)以及鄉(xiāng)鎮(zhèn)學(xué)校、醫(yī)院、養(yǎng)老院等公共設(shè)施供應(yīng)炊事取暖清潔燃?xì)?。[5]”

為了加速推進(jìn)生物質(zhì)資源的綜合利用，2019年初，國(guó)家發(fā)改委等七部委印發(fā)了《綠色產(chǎn)業(yè)指導(dǎo)目錄（2019年版）》，將“生物質(zhì)能利用裝備制造”列入“清潔能源產(chǎn)業(yè)”，并將“生物質(zhì)能源利用設(shè)施建設(shè)和運(yùn)營(yíng)”列入“清潔能源設(shè)施建設(shè)和運(yùn)營(yíng)”項(xiàng)目，該文件再次確立了生物質(zhì)能源作為清潔能源的地位。

（二）項(xiàng)目依托企業(yè)及其技術(shù)優(yōu)勢(shì)

1、項(xiàng)目依托企業(yè)概況

生物質(zhì)氣化多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)應(yīng)用案例項(xiàng)目依托企業(yè)為安徽昌信生物質(zhì)能源有限公司（簡(jiǎn)稱(chēng)“昌信公司”），該公司自2015年成立以來(lái)，勇于創(chuàng)新，專(zhuān)注于生物質(zhì)氣化技術(shù)的研究與試驗(yàn)，自主研發(fā)、制造了國(guó)內(nèi)技術(shù)領(lǐng)先的生物質(zhì)制氣成套設(shè)備，該“成套設(shè)備”可將秸稈等生物質(zhì)迅速轉(zhuǎn)化為高純度的可燃?xì)怏w，從而替代天然氣、煤、油等不可再生能源，同時(shí)產(chǎn)出價(jià)格頗豐的副產(chǎn)品——生物質(zhì)碳化物，和其它同類(lèi)產(chǎn)品相比具有劃時(shí)代領(lǐng)先水平[6]。生物質(zhì)氣化技術(shù)的推廣能為廣大用戶(hù)大幅降低燃料成本，能有效地解決秸稈等農(nóng)林廢棄物回收利用問(wèn)題，同時(shí)碳化物所固定下來(lái)的碳最終回歸土壤，改良土壤結(jié)構(gòu)，減少了大氣中碳排放。因此，該項(xiàng)技術(shù)屬于“高值化”技術(shù)，其產(chǎn)業(yè)化發(fā)展具有極大的社會(huì)效益、環(huán)保效益和經(jīng)濟(jì)效益，前景十分廣闊。

昌信公司現(xiàn)已建成生物質(zhì)氣化多聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)點(diǎn)2個(gè)、在建項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)點(diǎn)1個(gè)，三年多的運(yùn)營(yíng)實(shí)踐證明，昌信公司生物質(zhì)裂解氣化技術(shù)成熟、可靠，全量化利用，經(jīng)濟(jì)效益好，與天然氣相比可為用戶(hù)節(jié)約能源費(fèi)用40%（天然氣鍋爐）；與電相比可為用戶(hù)節(jié)約能源費(fèi)用60%（電加熱烘干窯）。

2、項(xiàng)目依托企業(yè)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)

昌信公司自主研發(fā)的生物質(zhì)制氣成套設(shè)備，采用下吸式固定床氣化技術(shù)，在設(shè)備運(yùn)行時(shí)生物質(zhì)在制氣室中進(jìn)行受控?zé)峤鈿饣?，形成可燃?xì)怏w，再經(jīng)過(guò)氣體凈化系統(tǒng)進(jìn)行凈化提純，最終排出的可燃?xì)怏w能夠直接替代天然氣在燃?xì)忮仩t中使用，也可直接用于內(nèi)燃機(jī)發(fā)電或直接向用戶(hù)供可燃?xì)?。生物質(zhì)氣在內(nèi)燃機(jī)中的直接使用，可解決當(dāng)前生物質(zhì)氣內(nèi)燃機(jī)發(fā)電的技術(shù)瓶頸，為生物質(zhì)氣發(fā)電提供更加有效的技術(shù)方案。另外，在生物質(zhì)氣化過(guò)程中，通過(guò)冷凝回收還可得到生物質(zhì)提取液、生物質(zhì)碳化物等副產(chǎn)品，這些副產(chǎn)品皆有著較高的利用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益。

昌信公司生物質(zhì)熱解氣化多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)主要優(yōu)勢(shì)在于：（1）整個(gè)產(chǎn)氣環(huán)節(jié)是自供熱，不消耗外在燃料，通過(guò)凈化系統(tǒng)進(jìn)行循環(huán)利用，無(wú)三廢排放；（2）生物質(zhì)制氣成套設(shè)備的運(yùn)行可一鍵控制，隨時(shí)關(guān)停，開(kāi)機(jī)只需要5分鐘即可用能；（3）整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程實(shí)行智能控制，可根據(jù)需要控制和調(diào)整氣、炭的產(chǎn)量，確保設(shè)備在最佳狀態(tài)下運(yùn)行；（4）安全性高，制氣環(huán)節(jié)為負(fù)壓狀態(tài)，產(chǎn)氣和輸送過(guò)程無(wú)壓力容器；（5）與煤和其它化石燃料相比，可大大減少CO2、NOx和SO2的排放，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排；（6）可燃?xì)饧兌雀撸梢灾苯釉谔烊粴忮仩t中使用，排煙達(dá)到環(huán)保要求，而不需要對(duì)排煙再進(jìn)行凈化處理；（7）對(duì)天然氣鍋爐及導(dǎo)熱油爐不會(huì)產(chǎn)生結(jié)灰、結(jié)炭，不會(huì)降低燃?xì)忮仩t的熱效率；（8）可以遠(yuǎn)距離輸送使用，達(dá)到民用級(jí)；（9）有效解決因農(nóng)林生物質(zhì)（廢棄物）焚燒造成的環(huán)境污染和資源浪費(fèi)，在一定程度上緩解了能源危機(jī)，同時(shí)增加農(nóng)民收入。

可見(jiàn)，生物質(zhì)氣化多聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目符合國(guó)家的政策導(dǎo)向，具有巨大的市場(chǎng)潛力。應(yīng)用項(xiàng)目的最終產(chǎn)品為生物質(zhì)氣體燃料、生物質(zhì)有機(jī)肥等，產(chǎn)品市場(chǎng)定位于工業(yè)與民用生活。在工業(yè)用能市場(chǎng)方面，生物質(zhì)氣體燃料可供應(yīng)周邊企業(yè)，如該項(xiàng)目的實(shí)施可供能給園區(qū)內(nèi)能耗企業(yè)等，也可發(fā)電并網(wǎng)；生物質(zhì)碳化物可提煉成化工耐磨材料，也可制成醫(yī)藥緩釋劑，更是碳基肥的主原料，生物質(zhì)碳基肥可用作花卉、瓜果、果樹(shù)等經(jīng)濟(jì)作物的高效肥料，也可加工成糧食作物的優(yōu)質(zhì)肥料。

三、生物質(zhì)氣化多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)應(yīng)用的效益分析

為進(jìn)一步分析生物質(zhì)氣化多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，本文選取安徽昌信生物質(zhì)能源有限公司計(jì)劃投入的30兆瓦（MW）生物質(zhì)氣化（熱、電、炭）多聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目進(jìn)行分析，該項(xiàng)目一期建設(shè)投資約2億元，計(jì)劃投入昌信CX3500型生物質(zhì)制氣成套設(shè)備15臺(tái)套，產(chǎn)出的生物質(zhì)可燃?xì)怏w每小時(shí)能制出50蒸噸蒸汽，可帶動(dòng)10兆瓦蒸汽輪發(fā)電機(jī)組，年消耗秸稈等生物質(zhì)原材料12-15萬(wàn)噸。

（一）經(jīng)濟(jì)效益分析

1、年度總產(chǎn)值

①30兆瓦發(fā)電項(xiàng)目相當(dāng)于100萬(wàn)蒸噸蒸汽量，為了簡(jiǎn)化計(jì)算方式，暫按100萬(wàn)蒸噸蒸汽做等量估算，則項(xiàng)目年蒸汽量產(chǎn)值：

100萬(wàn)蒸噸×220元/蒸噸=22000（萬(wàn)元）

②生物炭產(chǎn)量，約11萬(wàn)噸，則生物質(zhì)炭年產(chǎn)值：

11萬(wàn)噸×800元/噸=8800（萬(wàn)元）

備注：生物質(zhì)炭目前只按照市場(chǎng)價(jià)800元/噸計(jì)算。

③項(xiàng)目年產(chǎn)值：

22000萬(wàn)元+8800萬(wàn)元=30800萬(wàn)元

2、年度成本費(fèi)用

①需生物質(zhì)原料36萬(wàn)噸，單價(jià)400元/噸，計(jì)14400萬(wàn)元；

②耗材：計(jì)300萬(wàn)元；

③機(jī)電維修配件：計(jì)300萬(wàn)元；

④人員工資：60×5萬(wàn)元+社保+管理人員工資，計(jì)400萬(wàn)元；

（備注：每班需20人，3班生產(chǎn)共需60人）

⑤設(shè)備自耗電：600萬(wàn)度，計(jì)480萬(wàn)元；

⑥固定資產(chǎn)折舊：40000萬(wàn)元×10%=4000萬(wàn)元，計(jì)4000萬(wàn)元；

⑦水費(fèi)：100萬(wàn)噸×3.00元/噸=300萬(wàn)元，計(jì)300萬(wàn)元；

⑧辦公、管理費(fèi)：計(jì)300萬(wàn)元；

（備注：主要包括辦公、車(chē)輛使用、管理人員工資、業(yè)務(wù)費(fèi)等）

⑨廠房維修：100萬(wàn)元；

⑩稅費(fèi)：1000萬(wàn)元。

年成本費(fèi)用總計(jì)：21580萬(wàn)元。

3、能源項(xiàng)目年度利潤(rùn)

30800萬(wàn)元（收入)-21580萬(wàn)元 (成本費(fèi)用)=9220萬(wàn)元

（二）社會(huì)效益分析

1、讓秸稈等農(nóng)林廢棄物變廢為寶

通過(guò)秸稈等農(nóng)林廢棄物的回收利用，每年可為農(nóng)民創(chuàng)收合計(jì)超過(guò)億元，而且每年還可以因秸稈禁燒為國(guó)家節(jié)約大量財(cái)政支出。另外，生物制氣替代天然氣，可為用能企業(yè)節(jié)約燃料成本。

2、促進(jìn)用能企業(yè)節(jié)能減排

上述項(xiàng)目，每年可消耗生物質(zhì)原材料約36萬(wàn)噸，每年可代替標(biāo)煤14.4萬(wàn)噸，減排二氧化硫1224噸，減排二氧化碳37.44萬(wàn)噸。通過(guò)減排后，項(xiàng)目地可向國(guó)家申請(qǐng)補(bǔ)貼碳當(dāng)量18萬(wàn)噸，大大提高項(xiàng)目地的工業(yè)擴(kuò)展競(jìng)爭(zhēng)力。

3、促進(jìn)農(nóng)田土壤的改良

生物質(zhì)碳化物是炭基復(fù)合肥重要原材料，還田以后，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用中除了保證農(nóng)作物的正常養(yǎng)份外，還可以增加土壤孔隙度，降低土壤容重、改善土壤通氣、透水狀況，提高土壤最大持水量，可以緩解土壤板結(jié)的難題。另外，生物質(zhì)碳化物可以將土壤中緊缺的氮、磷、鉀、鎂等大量元素返回到土壤中，還可以補(bǔ)充植物所必須的銅、鐵、鋅等微量元素，有利于提高農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。生物質(zhì)炭還田，還具有穩(wěn)定土壤的PH作用，可以吸附土壤重金屬，提高糧食品質(zhì)。

四、結(jié)論與建議

通過(guò)對(duì)生物質(zhì)氣化技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的分析，可以看出發(fā)展生物質(zhì)能源項(xiàng)目是當(dāng)前緩解我國(guó)能源壓力的重要途徑。作為一種可再生能源，生物質(zhì)能源是未來(lái)我國(guó)能源戰(zhàn)略的重要組成部分。但是，目前生物質(zhì)氣化技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中還有很大的發(fā)展空間，在我國(guó)產(chǎn)業(yè)化推廣的速度還不夠快，需要在實(shí)際應(yīng)用中不斷加大科技攻關(guān)力度。

盡管安徽昌信生物質(zhì)能源有限公司在生物質(zhì)氣化技術(shù)應(yīng)用方面取得了一定的成績(jī)，但目前項(xiàng)目的推廣還面臨著諸多阻礙。在未來(lái)要實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)綜合利用技術(shù)的科學(xué)發(fā)展以及項(xiàng)目產(chǎn)業(yè)化的加速推進(jìn)，建議做好以下幾點(diǎn)：（1）加快推進(jìn)秸稈等生物質(zhì)能源綜合利用試點(diǎn)縣建設(shè)，推廣先進(jìn)技術(shù)，提高生物質(zhì)能源的綜合利用率，各級(jí)政府、各有關(guān)職能部門(mén)大力推進(jìn)生物質(zhì)氣化多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)發(fā)展，營(yíng)造公平競(jìng)爭(zhēng)的環(huán)境，開(kāi)放與天然氣等公平競(jìng)爭(zhēng)的工業(yè)園區(qū)市場(chǎng)。（2）將秸稈等生物質(zhì)綜合利用與新農(nóng)村建設(shè)相結(jié)合，在部分鄉(xiāng)村居民集中區(qū)，運(yùn)用生物質(zhì)氣化技術(shù)，為居民進(jìn)行集中供熱、供氣，改善居民的生活條件，提高生活質(zhì)量。（3）各級(jí)政府加快制定和出臺(tái)促進(jìn)秸稈綜合利用、生物質(zhì)能源開(kāi)發(fā)等配套支持政策，促進(jìn)生物質(zhì)氣化多聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目的有效推廣，要加大對(duì)相關(guān)企業(yè)的資金支持，可以搭建企業(yè)與高校、科研院所合作的橋梁，建立技術(shù)攻關(guān)的協(xié)同機(jī)制，促進(jìn)技術(shù)發(fā)展。同時(shí)，也要制定和規(guī)范市場(chǎng)行為準(zhǔn)則，對(duì)于那些以生物質(zhì)新能源為名、技術(shù)粗糙、環(huán)保不達(dá)標(biāo)的企業(yè)堅(jiān)決予以關(guān)停。（4）目前，我國(guó)還沒(méi)有出臺(tái)生物質(zhì)氣燃燒排放的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，有的地方政府完全依據(jù)天然氣燃燒排放標(biāo)準(zhǔn)來(lái)檢測(cè)生物質(zhì)氣燃燒排放，顯然也是不合理的，不利于該行業(yè)的發(fā)展。因此，國(guó)家有關(guān)部門(mén)要盡快制定和出臺(tái)符合我國(guó)實(shí)際情況的《生物質(zhì)氣燃?xì)馊紵髿馀欧艠?biāo)準(zhǔn)》。