生物质气化(生物质气化气的特征和市场拓展)

生物质气化(生物质气化气的特点及市场拓展)

生物质气化(生物质气化气的特征和市场拓展)

近年来,生物质利用成为行业热点,生物质气化作为生物质利用的一个细分领域,一段时间以来取得了长足的发展。除了生物质能利用企业,很多城市燃烧公司也在尝试进入这一领域。

在周四(2019年9月5日)晚8: 00的“天然气之夜”空中国上,我们有幸邀请到了我们的资深群友,福建安然燃气有限公司原副总经理、福建中气清洁能源有限公司原副总经理(主持)、中广核节能公司原市场部负责人董跃进先生,共同分享“生物质气化燃气的特点及市场拓展”的话题。

本期主持人:陈;记录人:王腾飞

特邀嘉宾:董跃进

特殊客人介绍

董跃进:本集团资深集团朋友,原福建安然燃气有限公司副总经理,原福建中气清洁能源有限公司副总经理,原中广核节能公司市场部负责人,有丰富的城市燃烧行业经验;他经常在朋友圈、“天然气与法律”等微信官方账号分享自己对行业的独到见解。董先生自中广核退休后一直从事生物质利用工作。

前言:

生物质燃气不仅是天然气的浪费,也是燃气公司继续生存和发展的新领域和新机遇。今晚的讨论旨在引起更多关注,探讨生物质气化的技术特点和市场前景,共同进步。在服务用户的前提下为公司创造利润。

朋友们,专家们,晚上好!今天,我有幸和大家一起探讨生物质气化的特点和市场发展。图1为广东解宝公司20吨气化炉,先给大家一个直观的印象。本次讲座分为七个部分,也如图1所示。

图一

一、生物质气化的定义

生物质能是仅次于煤炭、石油和天然气的四大能源。生物质能的利用大致有四种方式,包括直接燃烧、成型、液化和气化。国家发展改革委、原农业部关于印发《关于编制秸秆综合利用规划的指导意见》的通知[法改欢子(2009)378号]指出:“秸秆能源化利用技术:以农作物秸秆、稻壳、锯末、树枝和农村有机废弃物为原料,在缺氧条件下,在气化炉内进行秸秆热解气化。根据相关部委文件精神,生物质气包括生物质天然气和生物质气化。一种是发酵,另一种是热裂解。各有利弊。我们主要介绍生物质气化燃气业务。简单来说,生物质原料在气化炉内高温热解,缺氧燃烧产生可燃气体。

二、生物质能和气化炉

1.生物质能的类型和利用方式

生物质能源历史悠久,来源广泛。根据来源不同,适合能源利用的生物质可分为五类:林业资源、农业资源、生活污水和工业有机废水、城市固体废物和畜禽粪便。

主要有四种利用方式:直接燃烧、颗粒压缩燃烧、液化燃料和气化燃料。气化方法分为微生物发酵(沼气)和热裂解(气化气)。考虑到性价比和环保性,气化气比沼气有更成熟的商业模式和投资效益。

2.生物质气化炉可分为流化床和固定床,固定床主要有上吸式和下吸式。各有利弊。大部分是上吸式固定床。图2是几种不同类型的气化器的示意图

图二

流化床气化炉与固定床气化炉的性能比较:

(1)结构简单,牢固耐用;后者结构复杂,安装后不易移动,但比固定床占地面积小,容量大。

(2)启动时,固定床加热缓慢,需要较长时间才能达到反应温度;流化床加热迅速,可频繁启停。

(3)固定床的运行负荷可在设计负荷的20%至110%之间变化,而流化床的运行负荷只能在50%至120%之间变化。

(4)流化床对原料的要求低于固定床。固定床应尽可能使用相同类型、形状和尺寸的原料;流化床中使用的原料类型、进料形状和粒度可能不一致。前者粒径大,过小会造成炉膛堵塞;后者的粒度必须相对较小,否则不能在炉内流动。

(5)固定床气化的主要产品是低热值气体,其中含有少量焦油和灰分。例如,燃烧锅炉可能没有被分离和净化。流化床产生的气体中焦油含量较低,但气体中固体颗粒比固定床多。

(6)原料在固定床停留时间长,碳转化效率高,一般达到90% ~ 99%。流化床排出的气体中固体颗粒较多,导致燃烧损失不完全,碳转化效率一般只有90%左右。

(7)环境效益固定床气中飞灰含量低,而流化床气中飞灰含量高。原因是固定床内的温度可以高于灰渣的熔点,使灰渣熔化成液体,从炉底排出;但流化床内温度低于灰熔点,一部分飞灰被出口气体带出。

简单来说,上吸式简单,下吸式产气率高,焦油少,水平吸式以木炭为原料,其可燃气体质量也是好的。

3.生物质气化的历史和现状

一台生物质气化发生器由德国化学家卡1古斯塔夫·克里斯托夫·比肖夫(1792 -1870)于1839年建造,至今已有180年的历史。新中国成立初期,以及近年来,一些石油短缺的国家都使用生物质气化气作为车船燃料。近十年来,生物质气化气以其独特的环保和经济优势,得到了各级政府的积极支持和用户的欢迎。仅解宝公司就有52个生物质气化供热项目,其中20吨以下36个,20吨13个,25吨30吨1个。

图三

广东解宝公司的52台气化炉都是上吸式的。并且全部用于加热;加热只是生物质燃气应用的一个方面,也是主要方面。图3显示了一辆旧车,它后面的桶也是一个气化器。

图4是张德国的微型生物质气化热电联产设备。国外生物质气化技术非常成熟,所以要对生物质气化项目建立信心!

4.生物质气化相关数据(仅供参考)

各种生物质原料的热值不同。一般来说,木质原料的热值较高,而秸秆的热值较低。图中的表格取中间值。生物质气化的主要参数受原料、设备和环境的影响。气化炉的原料可以是散料、颗粒和煤球。一般来说,散料成本,但秸秆散料使用不方便。

至此,介绍了生物质能的种类和利用,生物质气化的历史和现状,以及生物质气化的相关数据。

三.气化工艺及设备参数

1.生物质气化系统图

图七

图7中间有一个净化系统。根据目前的实践,如果系统用于加热,可燃气体不是在燃烧前净化,而是在燃烧后净化。

2.生物质气化设备加热示意图

图八

图8是生物质燃气加热系统示意图。目前52%的生物质燃气用于供暖,所以在市场开发上,要以供暖为主。

3.解宝上升气流气化炉设备参数

图九

图9显示了气化炉的一些参数。在实践中,用户经常会问:“建筑面积是多少?”现在我们从图表中可以看到:15吨以下的炉子大约使用半亩土地;一个15吨以上的炉子需要一亩左右的土地,包括设备安装和原料储存。原材料不要放在室外,以免环境影响原材料质量。

有些设备厂家有两吨、四吨、六吨、八吨的气化炉,但十吨以下的锅炉基本没有合同能源管理价值,管理成本太高,好只卖设备。正常情况下,好用至少10吨的气化炉做能源管理。如果投资效益理想,应该做15吨和20吨的气化炉。

四、气化气的五大优势

1.政策优势

(1)《可再生能源法》于2005年颁布,2009年修订。国家鼓励生物质发电和供热。

(2)2007年8月,国家发改委发布《可再生能源中长期发展规划》

(3)2008年,《办公厅关于加快农作物秸秆综合利用的意见》[国办发(2008)105号]指出:“积极利用秸秆沼气、热解气化、固化炭化发展生物质能源。”

(4)2017年12月,国家发展改革委能源局发布《关于推进生物质能供热发展的指导意见》

(5)《国家发改委、能源局关于开展秸秆气化清洁能源利用项目的指导意见》

(6)2018年,全国人大修订《循环经济促进法》,鼓励发展生物质能源。

2.环保优势(数据仅供参考)

图十

3.成本优势(数据仅供参考)

图XI

生物质燃料与天然气的成本比较

(1)3.5kg生物质散料气化后的热值约等于1立方米天然气,按热值计算,大致相当于1立方米天然气为1.4元/立方米。成本,但审批难度较大。

(2)气化后2.2 kg颗粒的热值约等于1立方米天然气。按实际热值计算,相当于1.95元/立方米天然气。虽然成本较高,但热值相对稳定,审批相对容易。

(3)2.5公斤颗粒直接燃烧,其热值约等于1立方米天然气,相当于1立方米天然气,按热值计算约为2.25元。虽然节省了气化设备的投资,但环保低一个档次,日燃料成本比颗粒气化高10%左右。

各种燃料的价格和质量都有波动,但如果只计算燃料成本而不考虑气化设备的投资,生物质气化的加热成本与煤相似。生物质燃料比天然气更经济,比煤更环保。

4.投资优势

图十二

图12比较了生物质气体的两种气体。通过对比可以看出,生物质沼气适应性好,生物质气化气成本低;各有利弊。

从相同热值的投资效益来看,生物质气化气的投资效益明显大于生物质沼气提质。某央企投资生物质燃气项目。项目估算总投资约3.14亿元。该项目日产天然气3.84万立方米。项目建成投产后,生物天然气年产量约1265.6万立方米。生产商对应的天然气年固定资产投资为25元/年生物质气化气项目。固定资产投资约300万,可为20吨锅炉生产蒸汽。它的热值相当于1600立方米天然气,相当于全天生产约3.8万立方米天然气。气化气年产量相当于1250万立方米天然气。一方天然气对应的固定资产投资为0.24元/年。

生物质气化项目前期投资比沼气便宜,比天然气点供项目略贵。但与天然气点供相比,以日供气3万立方米项目为例,天然气点供的固定资产投资少于生物质气化项目,但占地面积大;同样的热量输出,使用天然气的成本比使用生物质气化气的成本高一倍左右。综合来看,生物质气的投资比和消耗比好。

5.生物质气化气的价格优势(新内容)

近,天然气和液化石油气的价格下降了。比如福建LNG的交付价格在3500元/吨左右,相当于每平方米2.4元左右,远低于管道燃气的门市价格。

那么生物质气化气没有竞争力吗?我们知道生物质气化气的优势在于价格,否则会被挤出能源市场。我粗略地算了一下:

以900元一吨的生物质颗粒为气化原料,气化气相当于天然气2元左右;以生物散料为原料,相当于1.45元左右的天然气。由于生物质气化气需要购置气化设备,占用空间较大,我们将增加其燃料成本10%,即颗粒气化相当于约2.2元/m3天然气,整体气化相当于1.6元/m3天然气。

我们可以有一个底线,就是当天然气终端价格低于2元/平方米时,除非生物质燃料也同时减少,否则生物质气化气基本没有价格优势,但仍然具有消耗农林废弃物的环保功能。

动词 (verb的缩写)拓展思路与投资项目模拟

1、经营思路是:

(1)由投资者投资运营,实行合同能源管理。

(2)投资者和用户共同投资管理用户购买气化设备。

(3)工业园集中供热,或热电联产,考虑多能源互补。

(4)农村燃气和供暖。

董先生认为园区的集中供热和热电联产有想象力空,具有融资能力和可持续发展能力,为单一优质用户供暖是快和较高的投资回报。农村供气供暖可以做,但投资效益可能相对较差。

2.项目投资运营模拟;

某企业有一台20吨蒸汽锅炉,月蒸汽消耗量6000吨。现在企业需要煤改气,所以用户选择我们做合同能源管理。不投资新锅炉,供暖价格为220元/吨蒸汽。

我们的成本结构和营业利润如下:

(1)燃料成本。一吨的参考价是450元/吨。一吨生物质燃料可产生3.5吨蒸汽,每吨蒸汽燃料成本为129元/蒸汽吨。

(2)水电成本。气化炉和锅炉消耗的水电费用为20元/蒸汽吨。

(3)人工成本。项目共需7人,劳务工资5000元/月。人工费约6元/汽吨。

(4)维修费用。每蒸汽吨设备维护费用分摊2元/蒸汽吨。

(5)开票成本。税率为9%的增值税发票,开票成本为17元/汽吨。

(6)投资方营业毛利约46元/吨。

(7)按一年11个月蒸汽产量计算,年税前净利润约303万元。

我们的投资:

(1)设备投资:气化设备投资300万元(各厂家价格不同,采用广东解宝公司价格),锅炉采用原锅炉改造。如需投资新建锅炉项目,将提高合同蒸汽价格,回收锅炉成本后降低蒸汽价格。

(2)锅炉改造费用。20吨锅炉改造认证费用约5万元。因此,我们的投资成本为305万元。

以上是对项目投资的模拟。如果能够满足这些条件,生物质燃气供暖项目的回报率是非常好的。当然,满足这个标准条件并不容易,谈判中也有一些博弈;但总的来说,220元每吨蒸汽的供暖价格并不高。据了解,在福建、广东、湖南、江苏、湖北,价格在240-280元/蒸吨不等,甚至可能更低。

不及物动词存在的问题和风险

1.问题如下:

(1)沿海和内陆生物质燃料价格差距明显。

(2)燃料的水分含量会降低生物质气体的产量。

(3)客户原有锅炉通常用于技术改造,以降低投资成本;否则,锅炉的投资将会增加。

(4)如果是园区集中供暖,必须考虑管道的投资和运输中热能的损失,每公里距离基本减少一公斤,也就是20度,大约10%。

(5)10吨以下项目不建议合同能源管理。

(6)如果不允许使用生物质散料,使用生物质颗粒作为气化原料,成本会增加,50元会增加一吨蒸汽左右。使用生物质压块代替散装材料和颗粒可能会受到损害。

董先生在实践中也遇到了几个类似的问题:一是生物质燃料,价格波动相当剧烈;二是一些政府和行政部门要求使用生物质颗粒,增加了使用成本;三是集中供热园区还没有达到一定规模,之前的运营已经亏损;四是蒸汽管道输送的损耗。

2.生物质燃料项目的风险主要包括:

(1)园区供热小,投资难回收。

(2)单用户供热时,供热方处于被动地位,容易出现欠费。

(3)生物质原料价格波动,供应减少,甚至抵消项目利润。

(4)其他未知风险。

七.项目示例介绍

目前,生物质气化燃气主要用于燃烧锅炉,因为与发电或烧陶瓷相比,燃烧锅炉对燃气质量的要求较低。下图为生物质气的应用。

图十三

图13,一个应用于广东的服装企业。另一个人用在安徽造纸行业,也就是造纸厂;造纸厂用的很多,可以关注一下。

图十四

图14为热水供暖项目,其中部分为沈阳市辽中区市政项目。

图十五

图15,一个用于烘干谷物,另一个用于熔化铝锭。这两个方面目前很少使用,有空个地方可以讨论和扩展。

本次交流总结及要点

1.生物质能源丰富,是未来主要的清洁能源之一。生物质气是生物质能的重要组成部分,分为生物质天然气(沼气提质)和生物质气化气(热解)。生物质气化炉是德国人发明的,至今已有180年的历史。

其次,生物质碎片和颗粒进入气化炉,通过高温裂解和氧化还原反应产生可燃气体。主要成分是氢气、一氧化碳、甲烷等多种烃类气体。热值约为1200千卡/立方米。

3.生物质气化气的优势。

1.成本优势。同等热值下,每吨生物质气化气约等于1.5元/立方米天然气,具有较强的竞争力。

2.环保优势。生物质气化气的污染排放与天然气基本相当。

3.投资优势。从投入产出来看,生物质气化气的投资强度远低于沼气提质工程,也低于LNG点供工程。

4.政策优势。从中央部委到地方政府,都有一系列的扶持和税收优惠政策。

四是扩大生物质气化燃气项目的思路和措施。

1.争取获得园区供热特许经营权,通过生物质气化气或多能源互补的方式,实现环保效益与经济效益的平衡。

2.相对大用户的“点供”供暖项目达到投资效益。

3.可以与园区管委会、当地优势能源企业或重点供热用户合作,共同开拓市场。

4.设备可以出售和出口进行管理。

5.关注生物质气化热电联产项目。它比天然气分布式能源有更多的政策优势和成本优势。

五、需要注意的几个问题

1.由于灰分和焦油的原因,生物质气化气不适合大多数陶瓷企业等对气体洁净度要求较高的用户。

2.气化气不适合长途运输。

3.精心发展农村生物质燃气居民和供热项目。

一般来说,一点:同等热值下,生物质气相当于1.5元/m3天然气。即只要天然气不低于两块钱,生物质气就有竞争力;二点:生物质气有一定的焦油和灰分,目前不能用于陶瓷企业。如果用于发电企业,由于生物质气需要净化,成本会更高。如果用燃气轮机净化,理想情况下成本可以控制在0.4元甚至0.3元以上。三点要注意:气化气中含有焦油和灰分,长途运输时温度变化可能会降低焦油。这会堵塞管道,所以气化气不适合长途运输。在应用中,气化气体通常被燃烧,然后蒸汽通过管道输送。

交互式链接

问题1:什么是生物质气化气?

答:这是我们在与用户沟通时经常遇到的问题。根据国家部委相关文件,生物质气化气是生物质气的组成部分,而不是生物质天然气。

原因不在于气化路线的不同,而在于气体成分的巨大差异。生物质气化气的可燃成分是一氧化碳、氢气和少量碳氢化合物。生物质天然气的主要成分是甲烷,与传统天然气基本相同。

生物质气化气的路线是热裂解,而生物质天然气的路线是发酵。这两条路线各有利弊。生物质裂解气投资少,产气快,但热值低,与天然气不相容。生物质燃烧发生在氧化反应过程中。生物质天然气沼气升级热值高,与传统天然气兼容,但投资大、产气慢、商业化模式不成熟,离不开政府补贴。

在国家部委相关文件中,农林废弃物热解气化从未规定农林废弃物必须经过固化或造粒后才能作为气化原料。但这个问题在有时会引起扯皮,因为2014年国家能源局520号文件规定,未成型的生物质散料不宜直接焚烧。我对这个问题的理解是,生物质原料在热解气化过程中的氧化反应是气化过程的一部分,不能等同于生物质散料的直接燃烧。尽管如此,一些用户只是简单地使用生物质颗粒作为物质热解气化的原料,以减少地图的数量和麻烦,因为使用颗粒作为燃料是国家鼓励的生物质能利用的主要方式。

有的省份把生物质热解气化描述为生物质“碳化”,因为生物质燃料热解后主要有两种东西,可燃气体和生物质炭。

问题2:什么是生物质制气的稳定性?

答:我们经常讨论生物质制气的稳定性。我认为用生物质散料制气是不稳定的,因为受含水量和成分的影响,用生物质颗粒相对更好。

问题3:得益于区位优势,我们进行了一些前期开发工作,遇到了以下痛点:

1.一些监管部门不理解技术澄清。

2.深圳生命网投资配套制粒厂等回收周期将缩短。对策是什么?

a:项目推广中散装材料肯定比颗粒便宜,但为什么有些管理部门说要用颗粒?因为国家能源局有个520号文件,说严禁直接燃烧生物质散料,就遇到了这个问题。事实上,在各种国家文件中,从来没有说过生物质气化必须使用颗粒。厦门审批项目时,厦门环保部门没有这个要求。在我看来,厦门作为环保标杆城市,对这一点没有要求,从信心上来说是对大家的鼓励。我不赞成做生物质颗粒,我觉得没必要。因为专业的人做专业的事,我们只需要把气化部分做好。此外,作为燃气公司,我们应该尽快停止公园的集中供暖。如果我们不迅速逮捕它,将来别人会用集中供暖来获得特许经营权,这相当于瓜分了你的市场。

问题4:生物质气热值有点低。

答:是的,生物质气化气的热值比较低。主要是由于几个问题,一,生物质原料本身热值低,每公斤只有4000千卡左右;其次,在生产生物质燃气的过程中,为了节约成本,我们选择与空燃气混合。如果混合氧气,热值会更高,如果混合氢气,热值会更高,甚至超过天然气的热值。但成本太高,无法商业化。

问题5:环境排放执行什么标准,有焦油问题吗,如何克服?

答:目前环保部门在审批时,都是按照天然气的标准进行考核,所以一般来说,如果没有达到天然气的排放标准,项目就无法通过。比如广东就是这样。至于焦油,因为大部分气化炉都是上吸式气化炉,所以焦油是可以分离的,分离后可以雾化燃烧或者直接销售,因为焦油的热值在一万卡以上,我的印象是焦油大概2000元/吨。

问题6:网友提供了广东关于限制生物质项目的原始文件,即《广东省环境保护厅关于转发珠海市生物质成型燃料利用污染防治技术导则的通知》、《珠海市生物质成型燃料利用污染防治技术导则》。

答:目前,广东大湾区生物质燃气项目审批难度较大。粤北粤西还有一些项目。

问题7:网友提供“天然气与法律公众”、“关于将乳制品废弃物产生的沼气纳入北美现有天然气管网的指导文件”、“乳制品废弃物产生的沼气纳入现有天然气管网”相关文章。

这位朋友说得很对。至于牲畜的一些排泄物,其甲烷含量相对较高,所以有时人们会说饲养更多的牲畜会产生温室效应,因为动物排放的气体有一半是甲烷。

问题8:中华人民共和国国家税务总局发布《支持脱贫攻坚税收优惠政策指引》:“农林废弃物发电取暖增值税即征即退,秸秆等发电所得税总额按90%计算。”这是中华人民共和国国家税务总局两天前发布的文件。我认为从税收的角度来看,它对我们生物质能的发展给予了很大的支持。

问题9:为什么上流式气化炉焦油含量高,产气相对较低?

a:先仔细看附图。你会发现上吸式气化炉的下部与下吸式气化炉不同。下吸式的底部是还原层,二底部是氧化层。上流气化炉的底部是氧化层,二个底部是还原层。因此,出现了一个问题:在上吸式气化器中,在热分解层中从生物质分离的焦油直接与可燃气体混合,而没有在高温下被氧化层裂解和转化。下吸式气化炉热分解层产生的焦油在进入还原层之前,会在1200℃下通过氧化层裂解(即燃烧),因此下吸式气化炉的气焦油较少,热值相对较高。

所谓还原层主要是二氧化碳在缺氧条件下被还原成可燃气体一氧化碳,而下吸式气化炉的下行气体中含有水蒸气,水蒸气也与还原层中的碳反应生成可燃氢气和一氧化碳,因此下吸式气化炉的可燃气体中氢气含量也高于上吸式气化炉。既然我们知道下吸式气化炉的气化率较高,那么下吸式气化炉的炉渣含碳量高于下吸式气化炉也就顺理成章了。

我们不用太担心上吸式气化炉焦油含量高的问题,因为作为锅炉的燃料,焦油含量高并不是什么大问题。焦油本身是一种化学原料,其热值约为10000千卡。

上吸式、下吸式和水平吸式气化炉对原料的要求越来越高,成本也越来越高,气体质量也越来越好。

问题10:生物质气化和天然气的异同

答:相似点:都是可燃气体和清洁能源,国家和各级政府都支持。

区别:1。性质不同。前者是可再生能源,后者是化石能源。2.不同的构图。前者的可燃成分是一氧化碳、氢气和少量碳氢化合物,后者主要是甲烷。3.不同的热值。由于前者在商业运行中掺入大量氮气,热值只有1200千卡/立方米左右,天然气热值一般在8000千卡/立方米以上。4.不同的用途。前者焦油和灰分含量少,单位热值低,限制了生物质气化气的应用范围,而后者更清洁,应用广泛。5.不同的优惠政策。因为前者环保功能强,在秸秆收集、项目运营、发电上网、增值税、所得税等方面都有政策支持。

问题11:有没有生物质炭化气的介绍?挥发性部分燃烧蒸汽,其余部分出售碳,这是的成本。

是的,但是蒸汽输出应该减少。关于气碳一体化的话题已经讨论了很多。根据能量守恒定律,如果你想产生碳,你必须产生更少的蒸汽。目前气碳一体化的方法一般是干馏。还有一个“开花炉”或者“快乐炉”,我没有认真讨论过。

问题12:江苏网友问,原材料容易买到吗?鉴于季节性等因素造成的原材料不稳定,一般考虑什么?我们使用散装材料进行研究。

答:江苏的木质散装材料真的很少。但是我发现江苏的生物质颗粒更便宜,因为我们近一直在推进江苏泰州的集中供热项目。其中一些提供每吨不到500元,这类似于生物质和木材散装材料。生物质燃料的价格具有很强的季节性。一般来说,上半年便宜,下半年贵。所以如果你有空间,你可以尽可能多的储存。散料肯定是好的,因为秸秆不是做成颗粒或者煤球,在灶台容易产生空空腔,不容易使用。目前,压块成本低于颗粒成本。

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