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生物質(zhì)能工業(yè)設(shè)施

發(fā)布日期:2020-05-06

  沼氣廠

  在農(nóng)村地區(qū),沼氣廠隨處可見。生產(chǎn)沼氣的原料主要有動(dòng)物糞便、能源作物(如玉米或草)、有機(jī)殘留物(如飼料殘?jiān)┗蚴称饭I(yè)中的廢料或副產(chǎn)品。

  簡(jiǎn)而言之,這些原料在溫度在32到42攝氏度之間的密閉發(fā)酵罐借助細(xì)菌發(fā)酵產(chǎn)生沼氣。沼氣是由約三分之二的甲烷、約三分之一的二氧化碳以及微量的氮?dú)狻錃?、氧氣等組成的混合氣體。這些剛生產(chǎn)出的原始沼氣被存儲(chǔ)在倉庫中等待進(jìn)一步的加工處理,而發(fā)酵的殘留物質(zhì)比普通肥料的氣味更小,很適合當(dāng)作肥料使用。通常來說,沼氣裝置會(huì)不斷的補(bǔ)充新的原料,因此沼氣廠可以不受氣候和時(shí)間等因素的影響,全年全天候不間斷的工作生產(chǎn)。

  以德國為例,2011年德國共有7200余所沼氣廠,大部分沼氣送入熱電聯(lián)產(chǎn)廠,年發(fā)電量高達(dá)175億千瓦時(shí),相當(dāng)于兩個(gè)大核電廠。另外,沼氣經(jīng)過進(jìn)一步處理成為生物甲烷。這些生物甲烷即可通入天然氣管網(wǎng),也可用作天然氣汽車的燃料。目前這些應(yīng)用仍處于起步階段,開發(fā)潛力頗大。


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  生物質(zhì)供熱廠

  與其他供熱廠的工作方式類似,生物質(zhì)供熱廠燃燒燃料,利用產(chǎn)生的熱量加熱熱媒(通常為水),通過管網(wǎng)為建筑、泳池或整個(gè)區(qū)域供熱。生物質(zhì)供熱廠的不同之處在于,它使用木片、木屑或其他固體生物質(zhì)作為燃料。經(jīng)過現(xiàn)代煙氣除塵技術(shù)的處理,剩余的灰燼可用作建筑材料或肥料的添加劑。一般情況下,生物燃料主要來自周圍地區(qū)的農(nóng)業(yè)、林業(yè)公司、木材加工公司或木料工藝公司。目前德國已經(jīng)有數(shù)百個(gè)生物質(zhì)料廠并擁有比較完整的市場(chǎng)體系。另外,木片和其他生物燃料的價(jià)格多年來也一直相對(duì)穩(wěn)定,幾乎沒有波動(dòng)。

  與化石能源相比,生物燃料的燃燒對(duì)環(huán)境影響很小。因?yàn)樯锶剂先紵龝r(shí)排放的二氧化碳量與其生長時(shí)曾吸收的二氧化碳量相等,是碳中性的。而化石能源燃燒時(shí)則會(huì)向大氣中排放大量本來不參與大氣循環(huán)的二氧化碳,從而加劇溫室效應(yīng)和全球氣候變暖。

  2011年,德國有1200家生物質(zhì)供熱廠,其熱輸出功率普遍大于500 kW,并且近年來大功率的生物質(zhì)供熱廠越來越多。一個(gè)熱功率為500kW的系統(tǒng)可以通過本地供熱網(wǎng)絡(luò)為大約20至30個(gè)家庭供電。另外,一些輸出功率在數(shù)千萬瓦特的生物質(zhì)能供熱廠可通過區(qū)域供熱網(wǎng)絡(luò)為整個(gè)城市供暖和供應(yīng)熱水。


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  生物質(zhì)熱電聯(lián)產(chǎn)廠

  生物質(zhì)熱電聯(lián)產(chǎn)廠可以同時(shí)生產(chǎn)熱能和電能。燃料燃燒的熱量?jī)?chǔ)存在熱媒蒸汽中,蒸汽通過渦輪機(jī)或蒸汽發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電,在這之后的蒸汽溫度依然很高,因此可以用來供熱。對(duì)于木材氣化熱電聯(lián)產(chǎn)廠來說,木材氣化產(chǎn)生的氣體可以直接作為燃料在發(fā)動(dòng)機(jī)中燃燒,產(chǎn)生動(dòng)力并驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。這類裝置的工作效率很高,使用的燃料也與生物質(zhì)供熱廠的燃料相同,以各類木材為主。

  生產(chǎn)出的電力可以直接供給電網(wǎng),熱能則可以提供給附近的工業(yè)企業(yè)或者供給城市的局部或遠(yuǎn)程區(qū)域供熱網(wǎng)絡(luò)。由于生物燃料的供應(yīng)和價(jià)格相對(duì)穩(wěn)定,生物質(zhì)熱電聯(lián)產(chǎn)廠的一大優(yōu)勢(shì)在于,其可以不受天氣、時(shí)節(jié)和全球原油和天然氣市場(chǎng)波動(dòng)的影響,全天候的生產(chǎn)熱力和電力。2011年德國在運(yùn)營的生物質(zhì)熱電聯(lián)產(chǎn)廠約有260所,其生產(chǎn)的電量相當(dāng)于一個(gè)大型核電站的產(chǎn)出。與生物質(zhì)供熱廠相比,生物質(zhì)熱電聯(lián)產(chǎn)廠擁有更大的客戶群體,因此也需要更多的燃料。


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  木材供熱系統(tǒng)

  現(xiàn)在,以木材為原料供暖已經(jīng)發(fā)展成一種清潔高效的技術(shù)。木材可再生、易獲取、純天然,是一種理想的燃燒原料。其中比較廣泛的應(yīng)用是木材顆粒加熱系統(tǒng),系統(tǒng)可以自動(dòng)裝載燃料,在舒適性方面完全不輸于油或氣加熱器。大約4.5噸的木材顆粒就可以滿足一座北方的獨(dú)立公寓住宅全年的供暖需求,存放這些木材顆粒也僅需要大約4.5平方米的儲(chǔ)存面積。燃燒后剩下的少量灰燼可以當(dāng)作普通的家庭垃圾處理。


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