根據(jù)中國生物質(zhì)成型燃料的發(fā)展特點,可以將中國成型燃料的研究和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展分為三個階段。
第一階段是20 世紀70年代末至80年代初,是技術(shù)引進和試驗階段。由農(nóng)業(yè)部牽頭從韓國、泰國、中國臺灣等引進了十余臺螺桿擠壓型成型機,分別在遼寧、湖北、貴州、河南等省進行試驗、改進。最后因三個方面原因這種設備沒有作為燃料成型機堅持下來,一是當時的煤比成型燃料便宜;二是螺桿特別是螺旋頭磨損太快(大部分在40h左右,有的企業(yè)使用特殊合金堆焊,維修周期也不超過60 h);二是沒有市場需求,且設備不配套。
第二階段是20世紀80年代中期到20世紀末,為國家開始投資、積極開展研究階段。1979年初,國家經(jīng)濟貿(mào)易委員會資助原河南農(nóng)學院開展以秸稈為原料的活塞式棒狀成型機的基礎研究,這是國家?guī)讉部委首次對生物質(zhì)成型燃料開展資助。80年代后期林業(yè)部門也開始了以木質(zhì)原料為主的成型燃料研究,國內(nèi)出現(xiàn)了幾種以棒狀燃料為主的實驗裝置,但當時也是因為國家沒有在經(jīng)費上給予足夠的支持,設備技術(shù)問題較多,企業(yè)不愿意介入,市場需求很弱,因此一直處在技術(shù)研究階段,市場年供給量不大于3萬t。
第三階段是發(fā)展階段。20世紀末至今,化石能源價格不斷飆升,國際上石油上漲到100多美元/桶,比10年前上升10倍,國內(nèi)雖然也進行相應調(diào)整,但漲多降少;煤炭由每噸80多元,上升到每噸800多元,并且由此帶動了各種產(chǎn)品價格上升,CPI、PPI居高不下。全社會都提出了疑問:能源價格上升是因為資源問題嗎?油和煤消耗盡了以后怎么辦?就在這樣的環(huán)境條件下,各國政府紛紛制定戰(zhàn)略規(guī)劃和方針政策,大量投資新能源產(chǎn)業(yè)。2010年中國總投資超過了美國,居世界第一位。多項激勵政策出臺鼎力支持新能源產(chǎn)業(yè),教育戰(zhàn)線也增設新的新能源專業(yè),為今后新能源發(fā)展培養(yǎng)戰(zhàn)略型人才。2010年國家?guī)醉椑瓌由镔|(zhì)成型燃料發(fā)展的政策兌現(xiàn),2011年又啟動了綠色能源示范縣建設工作,成型燃料也成為這個標志性項日的主要技術(shù)。這種背景使成型燃料的地位大大提高,市場供給能力很快上升到400多萬t,國內(nèi)企業(yè)重組,準備上市,大規(guī)模發(fā)展的勢頭再次來臨。
2、存在的問題
中國生物質(zhì)成型燃料已有20多年的歷史,經(jīng)歷了全部研究和發(fā)展的過程,總結(jié)歷史經(jīng)驗教訓,結(jié)合我國城鄉(xiāng)能源發(fā)展實際,認為我國的成型燃料產(chǎn)業(yè)還存在以下幾個必須解決的問題。
(1)技術(shù)問題
目前國內(nèi)加工木質(zhì)原料的環(huán)模設備從設計到制造基本上都沿用了飼料顆粒機的技術(shù),生產(chǎn)廠家沒能根據(jù)生物質(zhì)成型燃料的特定要求對設備進行實質(zhì)性改進,因此用于燃料生產(chǎn)就存在維修周期很短,成本耗能都比較高的問題。秸稈類成型燃料加工主要問題是成型系統(tǒng)和喂料機構(gòu)磨損太快,塊狀成型機加工質(zhì)量不高,密度較低,表面裂縫太多,運輸、儲存、加料過程中機械粉碎率遠遠超過行業(yè)標準;棒狀燃料機構(gòu)比較復雜,生產(chǎn)率較低,能耗較高。
生物質(zhì)成型燃料應用過程還存在結(jié)渣和沉積腐蝕的問題。秸稈中含有較多的氯、鉀、鈣、鐵、硅、鋁等成分,特別是氯和鉀,其含量比任何固體燃料都高得多。這些元素的存在,使得結(jié)渣和沉積腐蝕問題非常嚴重。生物質(zhì)成型燃料在鍋爐內(nèi)燃燒時,當爐溫達到780℃以后,部分金屬和非金屬氧化物熔化,并和未燃盡燃料混攪在一起形成結(jié)渣,阻擋空氣進入爐膛,這已成為生物質(zhì)鍋爐被迫停止運轉(zhuǎn)的最主要的原因。
生物質(zhì)灰分中的共晶鈉和鉀鹽在大約700℃的條件下就能汽化。在650℃左右時,這些堿金屬的蒸氣就開始凝結(jié)到顆粒上面,一些細塵粒也接踵而來,在鍋爐系統(tǒng)的水冷壁和空氣預熱器的表面上沉積下來,造成受熱面的沾污,其厚度可達10~30 mm以上,嚴重影響傳熱效率,圖1.9所示為從生物質(zhì)鍋爐省煤器上剝離下來的沉積物。同時,由于生物質(zhì)中氯元素含量很高,鍋爐受熱面存在嚴重的氯腐蝕問題,這是導致生物質(zhì)燃料鍋爐停機維修周期短的主要原因。
(2)產(chǎn)業(yè)發(fā)展不成熟
中國的生物質(zhì)成型燃料產(chǎn)業(yè)還處于初級階段,主要表現(xiàn)是:無序發(fā)展,原料和產(chǎn)品價格都處于議價交換階段;設備沒有標準,沒有衡量設備實際狀況的技術(shù)檢測和鑒定。沒有獨立的標準體系;收獲、運輸、儲存與加工機械化程度差別大;秸桿原料多數(shù)是花生殼、玉米芯等農(nóng)副產(chǎn)品加工剩余物,玉米秸稈等大宗秸稈資源還沒得到充分利用;成型燃料使用對象以鄉(xiāng)鎮(zhèn)鍋爐、茶爐、熱風爐為主,農(nóng)戶使用比例很小;與化石燃料相比,國家在生物質(zhì)燃料基礎設施建設、人才技術(shù)培訓、科學研究、制造裝備等方面的投資可以說是微小足道的,生物質(zhì)成型燃料企業(yè)80%以上是個體經(jīng)營,缺乏現(xiàn)代化企業(yè)管理意識,沒有抗風險能力。這些現(xiàn)象和問題都嚴重制約著生物質(zhì)成型燃料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
(8)政策引導待加強
目前,國家出臺的與生物質(zhì)成型燃料相關的政策,其引導作用還沒有完全表現(xiàn)出來,補貼方法也不成熟,還存在不少負面反應。