【文章內(nèi)容簡介】 ，溫室氣體的排放反呈下降趨勢。隨著《京都議定 書》的全面實(shí)施，限制溫室氣體排放被提上大多數(shù)國家的議事日程。有關(guān)專家就《京都議定書》和二氧化碳減排發(fā)表建議。 根據(jù)《京都議定書》規(guī)定，發(fā)達(dá)國家在 2021—2021年間總體上要比 1990年排放水平平均減少 %，中國作為發(fā)展中國家在此期間不承擔(dān)二氧化碳減排任務(wù)。而根據(jù) “清潔發(fā)展機(jī)制（ CDM） ”，發(fā)達(dá)國家可向沒有減排義務(wù)的發(fā)展中國家提供資金和相關(guān)技術(shù)，并購買由此產(chǎn)生的減排額度，這意味著發(fā)展中國家可以通過減排二氧化碳而獲得經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償。 19 根據(jù)世界銀行最新預(yù)測，到 2021 年全球共需要經(jīng)核證的二氧化碳減排量（ CER） 為 25 億噸，按二氧化碳減排量交易價(jià) 6 美元 /噸計(jì)算，總金額應(yīng)為 150 億美元。如中國能在未來幾年里迅速占到其中的30%—50%，總金額將達(dá)到 45億 —75 億美元，有巨大的利潤空間。然而，全球目前正在開發(fā)或已批準(zhǔn)項(xiàng)目的二氧化碳減排量只有約 ，占減排需求總量的 1/10。從我國目前的項(xiàng)目總量來看，差距也很大。 對(duì)中國而言，《京都議定書》是機(jī)遇更是挑戰(zhàn)。專家認(rèn)為，雖然在2021 年前中國有 “排放豁免權(quán) ”，但隨著第二承諾期談判的展開， 2021年后很可能被要求承擔(dān)相應(yīng)的減排義務(wù)。上海環(huán)境科學(xué)研究院院長陳長虹提出，如果 我國的環(huán)境管制寬松，發(fā)達(dá)國家很可能會(huì)把鋼鐵等碳密集產(chǎn)品和高能耗、高排放項(xiàng)目向中國轉(zhuǎn)移， 50 年內(nèi)也不可能搬走。但當(dāng)排放豁免期一結(jié)束，我們就可能被這些高排放項(xiàng)目 “鎖住 ”。即使再轉(zhuǎn)移出去，也會(huì)對(duì)就業(yè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生大的沖擊。因此，我國應(yīng)該主動(dòng)提高自己的環(huán)境指標(biāo)門檻，在新上和引進(jìn)項(xiàng)目時(shí)更有選擇性，為未來發(fā)展預(yù)留空間。 生物質(zhì)燃料市場潛力 項(xiàng)目產(chǎn)品市場需求巨大，主要用于發(fā)電行業(yè)大型的燃煤火力發(fā)電廠煤粉鍋爐的啟動(dòng)點(diǎn)火與穩(wěn)燃，也可用于其他工業(yè)領(lǐng)域類似的燃煤鍋爐點(diǎn)火與穩(wěn)燃（包括：冶金、化工）及治煉的生鐵、鋼等制品 （木材形成強(qiáng)大的火焰燃燒完成加熱階段，形成的木炭進(jìn)行二次燃燒可達(dá) 1h 以上）摻碳。用以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的燃油點(diǎn)火技術(shù)和等離子點(diǎn)火技術(shù)，達(dá)到節(jié)能減排和顯著提高運(yùn)行企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的目的。燃油屬于國家緊缺資源，在國家 20 大力提倡節(jié)約能源，降耗減排提倡綠色能源的今天，本產(chǎn)品的應(yīng)用必將具有良好的經(jīng)濟(jì)效益，和普遍的社會(huì)效益。產(chǎn)品利用生物質(zhì)，經(jīng)過低溫吸熱物理應(yīng)用技術(shù)合成第三代生物質(zhì)燃料，即點(diǎn)即燃的特性，迅速燃燒產(chǎn)生的高溫火焰在任何設(shè)計(jì)的煤粉鍋爐中，瞬間點(diǎn)燃煤粉顆粒及其它燃燒物，并釋放揮發(fā)份。迅速形成強(qiáng)大的火焰，點(diǎn)燃煤粉，在燃燒器的作用下 ，火焰逐級(jí)放大并噴燃進(jìn)入鍋爐爐膛，實(shí)現(xiàn)輕松點(diǎn)火。一般來說，300mw 以上的大型機(jī)組，新機(jī)組，冷態(tài)啟動(dòng)點(diǎn)火時(shí)需要六小時(shí)的時(shí)間，啟動(dòng)一次點(diǎn)火消耗的輕柴油就在數(shù)千噸，價(jià)值千萬以上。由于很多機(jī)組自動(dòng)化程度低，機(jī)組檢修率高，所以每年需要點(diǎn)火啟動(dòng)的次數(shù)在 10 次左右，等離子體點(diǎn)火一次性點(diǎn)火也需要耗相當(dāng)熱量的煤，所消耗電力也要幾萬度，加算安裝系統(tǒng)裝置，一次投入少著幾百萬上千萬，就算一次耗電和耗熱量高的煤經(jīng)濟(jì)成本也是要幾百萬元，雖然成本降低了一個(gè)數(shù)量級(jí)，但是加上系統(tǒng)安裝費(fèi)用也不算低，成本運(yùn)作，還有強(qiáng)大的維修費(fèi)等。每年我們國家 用于燃煤發(fā)電廠耗去的燃油約 1600 萬噸以上，銷售市場具大，基本上不考慮銷售問題。 生物質(zhì)固體成型燃料 市場發(fā) 展前景和應(yīng)用性研究 生物質(zhì)能源是可再生資源，它直接或間接地來源于綠色植物的光合作用產(chǎn)生的總稱，來源十分豐富，是世界第四大能源。是取之不盡，用之不竭，也是唯一一種可再生的碳源。 生物質(zhì)的固有特點(diǎn)是溫室氣體的零排放； （因?yàn)樯镔|(zhì)在生長過程中吸收 CO2，參與大氣中的碳循環(huán)）。生物質(zhì)中主要含有碳、氫及氧元素、氮、硫元素的含量很低，因此生物質(zhì)燃料燃燒過程中 Sox的排放遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于煤和重油， Nox 的生成 21 率相應(yīng)也較低是一種理想的清潔能源。 但由于受經(jīng)濟(jì)因素的限制，生物質(zhì)燃料的利用程度并不高。 生物質(zhì)燃料，如鋸末、秸稈、竹、木等為例，由于常規(guī)的燃燒方式或以空氣為氧化劑，燃盡性能差，以至大量被浪費(fèi)。 我們通過了分析與研究，對(duì)生物質(zhì)的開發(fā)與應(yīng)用制定出了發(fā)展生物質(zhì)能源發(fā)展路線與框架，為了進(jìn)一步完善生物質(zhì)能利用產(chǎn)業(yè)鏈，推動(dòng)了相關(guān)領(lǐng)域核心技術(shù)的消化，吸收再創(chuàng)新，建立了生物質(zhì)能源開發(fā)創(chuàng)新的新體系，通過技術(shù)破題性進(jìn)步，研發(fā)合成出了一種催化劑 SWZ，可使生物質(zhì)燃料趨于完全燃燒，并且能夠循環(huán)使用。與其它的催化劑比較，當(dāng)生物 質(zhì)燃燒性能改善程度相同時(shí)，添加 SWZ在成本消耗上有明顯的優(yōu)勢。最后，在適合企業(yè)發(fā)展生物質(zhì)能源方面探索出了適合與我們產(chǎn)品的商業(yè)模式，把技術(shù)創(chuàng)新與商業(yè)模式創(chuàng)新有機(jī)的結(jié)合了起來，成功的開發(fā)了煤粉鍋爐專用點(diǎn)火柴項(xiàng)目。生產(chǎn)煤粉鍋爐點(diǎn)火專用柴流程，通過把柴中（生物質(zhì)）含水分（ W）和灰分（ A）這些是不可燃的稱柴的惰性成分經(jīng)過熱化學(xué)反應(yīng)，把可燃分子與 SWZ 催化劑分子之間的化學(xué)反應(yīng)，生成主要為（ CO H2O、 SO2以及空氣中的惰性成分 Z2，使柴中的揮發(fā)分提高，達(dá)到著火低溫迅速燃燒，使釋熱量提高，穩(wěn)定燃燒，不易熄火。通過燃燒 逸出的全部氣體稱為揮發(fā)分，包括 CO、 CO H CH CmHn 以及一部份熱解產(chǎn)物和礦物結(jié)晶水的水蒸氣，揮發(fā)分逸出燃燒后所剩下的固體黑色殘留物為木炭，其中碳元素稱為柴的固定碳。柴中的碳是以氫氧化合或有機(jī)化合物狀態(tài)存在的。在碳化程度高的柴（雜木、青崗木類），發(fā)熱量每公斤可達(dá) 7000 大卡以上，揮發(fā)分燃燒后碳進(jìn)行第二次燃燒共計(jì)時(shí)間 22 可長達(dá) 1 小時(shí)以上。在常規(guī)的燃燒方式以空氣為氧化劑，燃盡性能差，低溫不易著火，發(fā)熱值不高，燃燒后成灰形成少量的碳元素，以至大量能源被浪費(fèi)。 現(xiàn)目前中國或者全世界生物質(zhì)的直接燃燒和固化成型 技術(shù)的研究開發(fā)，主要著重于專用燃燒設(shè)備的設(shè)計(jì)和生物質(zhì)成型物的應(yīng)用。利用林區(qū)三剩物、次薪材竹類剩余物，農(nóng)作物秸稈及殼皮通過破碎加工成顆粒狀、棒狀、圓柱塊致密成型燃料?；蛘咴诟艚^空氣條件下熱解干餾得到可燃質(zhì)木炭。生物質(zhì)能的利用主要有直接燃燒、熱化學(xué)轉(zhuǎn)換和生物化學(xué)轉(zhuǎn)換 3種途徑。生物質(zhì)的直接燃燒在今后相當(dāng)長的時(shí)間內(nèi)仍是我國生物質(zhì)利用的主要方式。其它方式利用缺點(diǎn)很多，一時(shí)還無法解決技術(shù)攻關(guān)留下的問題。目前有很多技術(shù)還難以攻克，包括：運(yùn)輸原材料成本，生產(chǎn)成本和使用成本，導(dǎo)致無法形成產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。 點(diǎn)火專用柴的應(yīng)用完全解決 了現(xiàn)有生物質(zhì)燃料發(fā)展存在的問題。 運(yùn)輸成本通過生物質(zhì)低溫吸熱物理應(yīng)用技術(shù)成果，轉(zhuǎn)換提高了生物質(zhì)燃燒熱值使用效率，增加了附加值完全可以向全國市場運(yùn)輸銷售。 生物質(zhì)固化成型耗能、耗成本問題，我們除了秸稈類和竹木粉狀類需要成型外，固體狀竹木不需要成型，節(jié)約了大部份生產(chǎn)成型成本。 致密成型燃料通過 SWZ 催化劑反應(yīng)加工后，達(dá)到了低溫點(diǎn)火即點(diǎn)即燃受熱爆裂，通過生物質(zhì)層中氣流，促使生成碳元素使碳表面灰燼或燃燒產(chǎn)物 CO 脫離，使之充分燃燒。達(dá)到節(jié)能減排的效果。 可以在無須改造燃燒爐的條件下，通過使用點(diǎn)火柴改善 煤燃燒 23 的動(dòng)力學(xué)特征，提高爐內(nèi)燃煤燃燒速率，使煤燃燒更充分，熱量利用率更高。 通過測試，對(duì)秸稈和廢舊木材做燃燒基通過催化反應(yīng)熱物理應(yīng)用技術(shù)，可以迅速提高燃燒速率，爐內(nèi)溫度迅速達(dá)到 1200℃以上的燃煤著火點(diǎn)，控制好爐內(nèi)溫度，可綜合節(jié)煤 8%— 18%，明顯降低排煙濃度，使黑煙充分燃燒達(dá)到節(jié)能減排的效果。 點(diǎn)火專用柴的市場前景與分析 煤炭是我國的主要能源，我國煤炭的 84%用于直接燃燒，由于燃煤設(shè)備和燃燒技術(shù)相對(duì)落后，因而帶來了燃燒效率不高和環(huán)境污染嚴(yán)重兩大問題。表 1 所示，為我國燃燒設(shè)備的平均熱效率。 燃煤設(shè)備 熱效率 % 工業(yè)鍋爐 6065 發(fā)電廠 86 工業(yè)窯爐 2030 民用爐灶 16 由表可見，由于效率低，造成能源的很大浪費(fèi)。以工業(yè)鍋爐為例，我國現(xiàn)有煤工業(yè)鍋爐 52萬臺(tái)以上，每年耗煤占煤炭生產(chǎn)總量的 35%，但平均的鍋爐效率只有 60%，比先進(jìn)國家 80%的效率低 20個(gè)百分點(diǎn)以上，僅此一項(xiàng)，每年浪費(fèi)原煤近 1億噸。 按燃燒學(xué)科定義著火溫度越低越容易著火，對(duì)鍋爐來講燃燒也就穩(wěn)定，鍋爐設(shè)計(jì)也比較容易，因?yàn)椴恍枰嗫紤]煤著火的 問題，比如燒煙煤的鍋爐都比較好燒，無論誰為設(shè)計(jì)一般都不會(huì)有什么問題。 24 但如果是無煙煤、著火點(diǎn)比較高，著火困難，對(duì)于鍋爐的拱形要求比較高，鍋爐不太好燒，容易滅火。 中上所述煤的著火點(diǎn)是直接影響煤的燃燒穩(wěn)定性的關(guān)鍵所在，所以除可燃物可自燃著火外，一般都要進(jìn)行靠外加能源進(jìn)行強(qiáng)制著火形成局部火焰點(diǎn)燃可燃物進(jìn)行燃燒。要達(dá)到自燃物燃燒就需要一定的外界溫度T0下，由于反應(yīng)的自行加速使可燃混合氣溫度逐步提高到自燃溫度而才能引起爆燃。但點(diǎn)燃就不同，一般在此時(shí)外界溫度或容器壁面溫度要遠(yuǎn)低于自燃時(shí)的溫度，故需采用高溫物體與可燃物 （煤）接觸，提高煤混合氣溫度，使其才能達(dá)到爆燃，所以才有了煤粉鍋爐專用點(diǎn)火柴的誕生。 例 1：回轉(zhuǎn)窯分解爐溫度與燃料燃燒關(guān)系 分解爐的溫度取決于燃料燃燒過程的放熱速率與生料分解過程的吸熱速率。當(dāng)燃料燃燒放熱速率慢，生料分解在接近平衡的條件下進(jìn)行，分解爐的溫度于 860～ 920℃范圍，燃料燃燒放出的熱量就會(huì)迅速傳遞給生料，并被分解反應(yīng)吸收。但是，當(dāng)燃料燃燒速率大于生料分解過程的吸熱速率，燃料燃燒的熱量大于生料分解所需的吸熱量，此時(shí)分解爐的溫度就會(huì)超過平衡溫度范圍。 從燃料燃燒的角度來看，分解爐內(nèi)燃料的燃燒與回 轉(zhuǎn)窯內(nèi)燃料燃燒有許多不同之處?；剞D(zhuǎn)窯內(nèi)燃料燃燒溫度比分解爐內(nèi)高得多，回轉(zhuǎn)窯內(nèi)燃料燃燒明顯是受擴(kuò)散控制的，而分解爐內(nèi)燃料燃燒則有所不同。由于分解爐溫度遠(yuǎn)低于回轉(zhuǎn)窯內(nèi)燃料燃燒溫度，故煤在分解爐內(nèi)的燃燒時(shí)間受煤種類的影響比回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的影響大得多。如水泥廠 FCB 分解爐容積偏小，結(jié)構(gòu)上亦存在一些問題，當(dāng)使用低揮發(fā)分、高灰分的低熱值煤時(shí)， 25 還原氣氛十分嚴(yán)重，迅速導(dǎo)致結(jié)皮堵塞 。而采用高揮發(fā)分、低灰分的高熱值煤時(shí)情況則有所改善。煤粉細(xì)度對(duì)于回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的燃燒是相當(dāng)敏感的，因?yàn)槠涫鞘軘U(kuò)散控制，即受邊界層擴(kuò)散時(shí)輸送速率的控制 。而煤粉細(xì) 度對(duì)分解爐內(nèi)燃燒的影響就沒有在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)那樣敏感了。 問題還要回到分解爐溫度與燃料燃燒的關(guān)系上來。由于回轉(zhuǎn)窯內(nèi)燃料燃燒是受擴(kuò)散控制的，增減 10～ 20℃對(duì)于燃料的燃燒影響是甚微的。但在分解爐內(nèi)則明顯不同。如有的分解爐容積偏小，煤粉燃燼時(shí)間不足，以至還原氣氛重，而降低分解爐的溫度，減少分解爐用煤量，以圖改變煤粉燃燒不完全、還原氣氛的問題，但往往是事與愿違。因在不減產(chǎn)量的情況下，分解爐用煤減少，分解爐溫度降低，煤的燃燒速度隨溫度降低而迅速下降，煤粉始終是燃燒不完全。適當(dāng)增大分解爐的容積已成為一個(gè)發(fā)展動(dòng)向。在分解 爐偏小煤質(zhì)差的情況下，可適當(dāng)降產(chǎn)量，而不宜降低分解爐的溫度。 例 回轉(zhuǎn)窯中煙煤和無煙煤燃燒速率與溫度之間的關(guān)系 在實(shí)際生產(chǎn)中，如何使回轉(zhuǎn)窯大幅度降低水泥生產(chǎn)成本，企業(yè)能夠獲得巨大的經(jīng)濟(jì)效益，貧煤的在回轉(zhuǎn)窯中的廣泛應(yīng)用就顯得尤為重要了。對(duì)所有的化學(xué)反應(yīng)來說，其反應(yīng)速度都隨溫度 T 的增加而按~Arrhemus方程式， roceE/RT oC 的規(guī)律提高。但與受控方式有很大關(guān)系，對(duì)焦炭燃燒當(dāng)溫度提高 70℃，則化學(xué)反應(yīng)速度提高一倍。在受擴(kuò)散控制條件下，反應(yīng)速率僅按， rocT3/2的規(guī)律提高，當(dāng)輸送速度提高一倍，其溫度就 需提高 500℃以上，煙煤與無煙煤的燃燒速度與溫度之間的關(guān)系。如下圖所示： 26 我國目前火力發(fā)電機(jī)容量已經(jīng)達(dá) 7億千瓦，其中燃煤煤粉的鍋爐發(fā)電機(jī)組容量有 6 億千瓦，已經(jīng)運(yùn)行的大小煤粉鍋爐約有 5000 多臺(tái)，其中 1025t 以上煤粉鍋爐約有 1000多臺(tái)。 電廠燃燒煤粉鍋爐都設(shè)置了啟動(dòng)點(diǎn)火裝置，都采用油槍點(diǎn)火，不同的是有的電廠采用少油點(diǎn)火有的電廠采用微油點(diǎn)火，有的電廠采用等離子無油或微油點(diǎn)火，存在的問題都是能源能耗較大，等離子裝置的電極消耗很大；雖然采用一些運(yùn)行改進(jìn)技術(shù)，但鍋爐冷態(tài)啟動(dòng)點(diǎn)火耗油量仍很可觀，特別 是運(yùn)行中負(fù)荷不穩(wěn)定過程需投入油槍穩(wěn)燃要消耗大量能量，用等離子穩(wěn)燃過程