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生物质微米燃料技术

放大字体  缩小字体 发布日期:2015-08-11  浏览次数:307
核心提示:生物质燃料的平均热值只有煤炭的2/3,因此被化石燃料所取代。华中科技大学的微米燃烧技术使得生物质燃料的燃烧温度超越了化石燃料
生物质燃料的平均热值只有煤炭的2/3,因此被化石燃料所取代。华中科技大学的“微米燃烧”技术使得生物质燃料的燃烧温度超越了化石燃料1200℃的燃烧高温。

能源界的一场“大逆转”正在悄悄酝酿。一项被称为“微米燃烧”的技术,使古老的秸秆、动物粪便为代表的生物质燃料重获新生,对煤炭、石油这些化石能源的霸主地位形成挑战。

自钻木取火以来,秸秆、草木枯叶、动物粪便等生物质燃料,统治了人类能源世界几千年。在工业革命后,煤炭、石油、天然气等化石能源凭借其超过1200℃的燃烧高温,取代了生物质燃料。而如今,其主导地位或将再度被生物质燃料所威胁。只是这一次,生物质燃料换了一种燃烧方式。

8月10日,界面新闻记者从华中科技大学生态能源研究所获悉,其已发明一项全新的高温燃烧技术,将生物质直接燃烧的温度提升到超过1400℃,可以满足大多数工业固体燃料的燃烧温度要求。该技术属独创,已获得国家发明专利。

“微米燃烧”技术主要采用粉尘爆炸高效燃烧原理,人为地将野草、秸秆等生物质纤维材料切割成为粒径小于250微米的颗粒,简称“微米燃料”,商业名称为“霄”。

霄在炉膛的高温作用下,迅速完成从固体燃料到气体燃料的转化,并以气态燃料的形式与空气瞬间完成燃烧,能量瞬间释放,形成高温效应。

这几乎改变了人们对生物质燃料的认识。由于生物质平均热值大约为煤的2/3,能量密度比煤低,燃料的燃烧温度与燃料的热值有很大关系。在过去,人们通常认为生物质燃烧温度低的问题难以解决,被化石燃料所取代也在情理之中。

燃料的热值只是决定燃烧温度的一个方面。“燃料的‘即时能量’对其燃烧温度也有很大影响。”微米燃烧技术发明者、华中科技大学环境科学与工程学院教授肖波向界面新闻记者介绍称,“即时能量”是指燃料的能量在一定燃烧空间和一定时刻所释放的能量强度。

肖波解释称,在一定空间的单位时间内,当燃料释放的能量强度越大,热量在一定燃烧空间内聚集的越多,燃烧温度就越高。生物质的特点是容易燃烧的挥发份含量高,燃点低,容易燃烧。

纱厂和粮仓粉尘爆炸就是生物质“即时能量”释放的实例。

生物质材料通过微米化技术后,不仅解决其生物质固体燃料的高温燃烧问题,而且还解决了生物质的储运和使用的问题。肖波介绍说,在运行过程中,霄可以像流体燃料一样采用管道送入炉膛,容易自动控制加料和燃烧温度,像燃油和燃气一样使用方便。

生物质微米燃料在能源效率上已经实现突破。肖波介绍说,根据霄的悬浮气态燃烧特性制造的生物质燃料锅炉,能够和燃气锅炉一样,具有90%的热效率,加上霄97%的高效燃烧效率,霄锅炉的总能源效率可以达到87%,比常规炉排固体锅炉的总能源效率提高30%。

肖波说,目前中国共有60万台工业锅炉,约有60%采用燃煤,40%采用天然气和燃油。如果全部改为采用微米燃料锅炉,每年可节约7亿吨标煤和2400亿立方米天然气,可减排二氧化碳18亿吨。

可这仅仅是假想。中国热处理学会理事、清华大学教授姚可夫对界面新闻记者表示,微米燃料的发明是生物质能源技术历史性的突破,将结束高温工业生产采用燃煤、燃油和燃气的历史,工业生产可能摆脱完全依赖化石燃料的被动局面。

不过他强调,该技术仅仅是有望结束对化石燃料的“完全依赖”,而不是完全取代。

“工业规模应用取决于获得生物质微纳米燃料及制造成本的规模,以及相关产业的接受程度。”姚可夫说,这项技术在一定范围内可以获得应用,但目前无法判断其能否获得规模应用。

武汉美太康医用材料有限公司(下称美太康)是第一个应用该技术的公司,这家2012年成立的医学用品公司,在今年4月花费60万元购入了一台耗料4吨/小时的霄锅炉,为生产医用纱布提供蒸汽,“加上附属设施和库存燃料,大约花费了100万元。”美太康总经理高家利告诉界面新闻记者。

美太康去年年销售额约4000万元,是一家中等偏小规模的公司,主营产品是医用纱布。

界面新闻记者了解到,这台霄锅炉耗料4吨/小时,成本为612元,以运行10小时/天、330天/年计算,霄燃料成本为202万元/年。加上人工成本、水电费、设备折旧、维修管理和税费,预测成本为267万元/年。

“引进霄锅炉就是为了降低成本。”高家利说。美太康目前拥有一条医用纱布生产线,年产1.5亿米。使用传统天然气锅炉的燃料成本是600万元/年。

尽管如此,生物质微米燃烧技术在规模推广时仍有较大瓶颈。肖波说,目前国家尚未建立生物质能源收集、集运的基础设施,不能实现像化石能源一样大规模、高效率生产、储运,并作为商品能源供给,因此,该技术现阶段的应用只能通过传统简陋方法收集,多数情况下使用的是农林产品加工的下脚料,来源少、价格高,大量剩余农林生物质资源仍在焚烧。

“政府可通过建立生物质原料收集、制备、贮运的基础设施,逐步使生物质能源像煤一样便宜易得,形成以生物质微米化为核心技术的生态能源产业链。”肖波说。
 
 
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