生物质压缩燃料厂的建设与经济效益分析.docx
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生物质压缩燃料厂的建设与经济效益分析
生物质压缩燃料厂的建设与经济效益分析
将纤维素生物质特别是废弃的农作物秸秆和林产品废弃物,利用压缩固化成型技术压制成生物质成型压缩产品,根据原料品种和压缩密度的不同可分为:
生物质沼气发酵用原料、生物质气化用原料、生物质直接燃烧用压缩燃料,它们都可就地转化为高品位的能源商品,其燃烧热能利用率可达40%以上,不仅解决了生物质直接燃烧的浪费问题,大量节约生物质资源,又可以替代部分煤炭、石油等化石燃料,形成可再生能源利用的循环经济方式。
同时,生物质压缩成型燃料在直接燃烧过程中可达‘零排放’,即不排渣、无烟、余气中极少二氧化硫等有害气体,不污染环境。
可广泛用于生活炉灶、取暖炉、热水锅炉、烘干炉、生物质气化炉和沼气发酵原料等。
这是缓解农村能源紧张的局面,改变农村落后面貌,提高农民的收入,帮助农民脱贫致富、实现小康目标的一项重要任务。
将纤维素生物质压缩成型燃料利用新技术产业化,为城乡提供生活和生产的优质燃料,还是节省化石能源消耗、改善生态环境的一项重要举措,对实现国民经济可持续发展具有重大意义。
一、资源极为丰富、市场潜力很大、前景广阔
生物质是所有可以作为能源使用的源于植物的物质,它蕴藏的能量,被称为生物质能。
绝大多数的生物质能[如木屑、刨花、树枝、灌木、稻壳、秸秆等农林废弃物]的使用品位不高,运输贮存困难,且利用效率低。
生物质能[植物质]源消耗量占世界能源消耗总量的15%;占发展中国家能源消耗量的38%。
其直接燃烧转换效率仅为10%-20%,浪费极其严重。
我国有80%的人口生活在农村,秸秆和薪柴等生物质能是农村的主要生活燃料,尽管煤炭等商品能源在农村使用迅速增加,但生物质能仍占有重要地位。
2002年我国农村生活能源总消费量4.53亿吨标准煤,其中秸秆占36.2%、薪柴占25.14%。
我国的化石能源紧缺,而秸秆和薪柴等生物质资源则相当丰富(每年可再生生物质产量约11.45亿吨,其中农作物秸秆6.7亿吨,折合3.6亿吨标准煤),而且是我国农村生产和生活使用的主要能源。
广大农村的生活用能以生物质能为主的局面,在较长时期内不会改变。
而生物质能在农村的应用,到目前为止,基本上还是沿用着直接燃烧方式,而直接燃烧转换效率低,浪费极其严重,劳动强度大,储存占地面积大,不利于文明生态村建设,并对环境造成污染。
中国作为一个迅速崛起的发展中农业大国,在保护环境的前提下,要实现国民经济的持续增长,必须改变传统的能源利用和能源生产方式,开发利用生物质资源,生产清洁能源是一项必然的选择。
作为人类传统燃料的纤维素生物质,是来源于太阳能的一种可再生能源,具有资源丰富含碳量低的特点,加之在其生长过程中吸收大气中的CO2而成为碳元素的汇(Sink)而被称为清洁能源。
我国在《中国新能源和可再生能源发展纲要[1996-2010]》中提出要把发展“高效的直接燃烧技术、致密固化成型技术、气化技术”,作为今后能源工作的一个主要方面来抓。
致密固化成型是将‘木材加工废料、树木残枝、灌木、柴草、粮食经济作物茎叶’进一步(利用生物质压缩成套设备)加工成成型产品,使其成为质地坚硬、能量聚集的固化型高效燃料、便于和储存和运输产品,供家庭燃烧炉、气化炉、取暖炉、气化站、锅炉和发电作燃料使用;同时还能够用于生产沼气、制作肥料、饲料、纤维密度板、隔墙板、餐饮具、育苗钵等使用。
我省有充足的生物质资源、有较先进的生物质压缩成型加工技术、有较强的加工成套设备生产能力。
河北富润农业科技开发有限公司已经具有秸秆生物质压缩成套技术,研制生产的“犇乐”牌9JYS系列生物质压缩成型加工成套设备,国家专利产品(专利号为ZL2004200506157);产品被列入2006-2008年国家支持推广的农业机械产品目录,并在2005河北省绿色产业博览会上获得金奖;企业被列入2005年河北省放心农资企业。
我公司精心研制的9JYS4-1000、9JYS5-500型压缩成套设备是针对农村现实条件和用户需要,可充分利用农村的现有的50KVA或30KVA变压器,具有设计合理、结构紧凑、操作简单、维护方便、产量高、质量好、耗能低、投资少、可移动、可多点作业等特点,深受用户欢迎,非常适合在我省及全国对生物质原料的压缩加工产品中推广使用。
我公司致力于进一步推广实用技术,充分发挥生物质能作为农村补充能源的作用,为农村提供清洁能源,以改善农村生活环境,提高人民生活水平。
二、生物质压缩成型燃料
生物质压缩成型燃料是利用压缩成型的方法,改变生物质的容量,体积为原来的1/18—1/25,其燃烧性能大为改观,燃烧效果明显提高,可替代薪柴、煤炭和液化气作为生产、生活用能源。
㈠、生物质压缩成型燃料的特点和用途
1、产品主要特点
①、容量大、体积小:
一般散容生物质燃料的容重为30-50kg/m3,而本产品容重为800-1300kg/m3,便于贮存和运输,易于实现商品化。
②、热效率高、燃烧好:
本产品热值可达3700—5000KcaL/kg,火力强旺,用16.5公斤燃料在0.5吨锅炉中40分钟烧开400公斤水;燃烧时间长,在专用炉具中,0.65公斤燃料可燃烧60分钟,燃烧热效率可达70%以上。
③、使用方便、损失少:
使用过程与煤相似,用纸即可点燃,使用方便;比散烧劳动强度小。
生物质散烧的热利用率仅为10%-20%,本产品热利用率可达40%以上,节约了生物质资源。
④、清洁卫生、无污染:
本产品在燃烧过程中可达‘零排放’—即不排渣、无烟、余气无二氧化硫等有害气体,不污染环境;也是生物质气化和沼气用原料。
⑤、本产品原料资源巨大、普遍易取、可再生;本产品加工简单,是可进行商品化生产和销售的可再生能源;可实现村户不存柴草,有利于文明生态村建设。
2、产品主要技术性能
生物质原料(秸秆、薪柴、枝杈、柴草、木屑、谷壳、糠醛渣等废弃物)经过压缩设备的高温高压轧制,压缩成截面为30×30mm或32×32mm长度为30-80mm的块状燃料。
密度为0.8-1.3g/cm3。
因原料不同,热值为15000-21417kj/kg(3700-5000KcaL/kg);挥发分为62.6-81.2%;固定炭为11.5-22.4%;水分小于14%;灰分为0.30-17.8—。
其热值是一般烟煤的0.7-0.8倍,价格为200-320元/吨,低于煤价。
如玉米秸,密度为1.0g/cm3,热值为17746kj/kg,在普通式燃煤炉中燃烧,即1.25吨相当于1吨煤的热值,在配套的下燃式生物质燃烧炉中燃烧,其燃烧效率是燃煤炉的1.3~1.5倍,即1吨玉米秸秆成型燃料块的热量利用率与1吨煤的热量利用率相当,每吨价格为200-240元因此,压块燃料具有体积小、容量大,方便贮运且热值高、燃烧性能好,价格性能比高等特点,可替代化石燃料,作为生产和生活能源。
成型燃料的热值和徐州1号煤的比较
种类
热值kJ/kg
灰分%
种类
热值kJ/kg
灰分%
徐州1号
20900-23405
15-40
甘蔗渣
17556-17974
7-8
木屑
15720-18810
0.4-8
稻草
15048-15884
15-16
稻壳
14630-15884
19-20
棉花秸
15048-16720
1719
麦秸
16320-16720
13-14
花生壳
18392-18810
2-3
注:
由江苏省能源机构随机抽样检测。
3、产品用途
本产品可广泛用于生活炉灶、取暖炉、热水锅炉、烘干炉;生物质气化炉和沼气发酵用原料。
供民用炊事和取暖;烘干谷物、木材、果品、炒茶等;区域供热;发电;企业用热水和蒸汽。
4、使用不同的燃料经济性比较
五口之家使用不同的燃料经济性比较
项
目
生物质固
体燃料炉
[固化燃料]
生物质户
用气化炉
[固化燃料]
天然气
[瓶]
石油
液化气
[瓶]
蜂窝
煤炉
[型煤]
传统
煤炉
[煤]
传统
烧柴灶
[散柴禾]
生物质
沼气
[固化燃料]
月用量
180kg
120kg
15kg
15kg
150块
150kg
500kg
120kg
单价
0.25元
0.25元
60元
60元
0.4元
0.4元
0.08元
0.25元
月费用
45元
30元
60元
60元
60元
60元
40元
30元
0.5吨锅炉使用不同的燃料性能比较
燃料
项目
升温时间min
水量kg
燃料消耗kg
热值kJ/kg
热效率%
刨花、木屑
40
400
22.5
18406
30.7
煤
40
400
20
20930
30.4
成型燃料
40
400
16.5
18636
41.1
注:
计算基础水温为24℃升温到100℃。
表中各次测定数据为其平均值
三、厂址选择与交通
1、厂址要选在原料丰富、交通方便的地方。
厂区距主要交通干线[铁路、公路]不应太远,厂区至主要干线的途中若有桥梁,该桥应能通过载重30吨以上的卡车。
这样既能有利于生产和运输,又能降低成本,便于运销。
2、厂址地势要平坦、地质要坚硬、地下水位较低、通风良好,应避开可能受到水淹或发生滑坡、塌方的地域。
3、厂区周围环境要避开易燃易爆和排放有毒气体、有害粉尘的工厂和居民住宅区。
厂区周围应有较宽敞的临时用地,以便原料的贮存和青干处理。
[按每亩调制贮存青干秸秆40吨考虑]。
4、厂址应选在农作物种植集中、便于收集的地方、对年产4000吨的压块厂,厂址周围农作物种植面积不少于2万亩,原料供应半径在10公里之内为宜。
对可移动设备,厂址周围农作物种植面积应在2000亩以上。
5、选址时应因地制宜,节约用地。
要充分利用荒地或空闲地,不占或少占耕地。
有条件的要尽可能利用原有闲置的场地、厂房以减少投资。
6、厂区以矩形为宜。
大型压块厂厂区面积在20-30亩左右;中、小设备的厂区面积可在2亩至5亩左右。
7、厂址离供电线路不能太远,以减少供电系统投资和电力损耗。
附近还要有相应的水源,以满足生产部门、生活和消防用水需要。
四、工艺及设备
[一]、工艺流程1、年产4000吨压块厂工艺流程:
原料青干处理---原料切碎---储存回性---输送上料---添加辅料---搅拌、
混合、均质---除铁---压制成型---冷却除湿---计量包装---检验入库---成品。
本工艺流程采用河北富润农业科技开发有限公司生产的“犇乐”牌9JYS3--2000型成套机组,额定生产能力2吨/时。
2、年产2000吨压块厂工艺流程:
原料青干处理---原料切碎---储存回性---输送上料---添加辅料---搅拌、混合、均质---除铁---压制成型---自然风干---计量包装---检验入库---成品
本工艺流程采用河北富润农业科技开发有限公司生产的“犇乐”牌9JYS4--1000型机组,额定生产能力1吨/时。
3、年产1000吨压块厂工艺流程:
原料青干处理---原料切碎---储存回性---输送上料---搅拌压送---压制成型---自然风干---计量包装---检验入库---成品
本工艺流程采用河北富润农业科技开发有限公司生产的“犇乐”牌9JYS5—500型机组,额定生产能力0.5吨/时。
[二]、设备选型
1、设备选型的原则是:
技术上先进、经济上合理,在选择设备时主要考虑以下因素;设备性能的可靠性、安全耐用性、工艺成套性、节能环保性、维修经济性、生产效率和产品质量的稳定性等。
2、设备型号:
按河北省压块厂多年使用经验,应优选国产设备。
年产量为4000-5000吨生产规模的固定生产的企业宜选9JYS3-2000型压缩加工成套设备。
年产2000--3000吨生产规模的或采用多点生产的企业宜选用9JYS4-1000型压缩加工成套设备。
年产1000--1500吨生产规模的或采用多点生产的企业宜选用9JYS5-500型压缩加工成套设备。
五、生产规模与建设内容
[一]、生产规模
1、生产能力;生产能力应根据原料供应来源和压块燃料的利用方式及销售渠道而定;对以商品销售为主的企业,可确定为2500吨-5000吨/年。
对以自用为主的兼少量销售的企业,可确定为1000-2000吨/年。
2、工作制度;年生产天数为120-150天。
设备日运转20小时[按两班生产]。
3、企业定员;年产量4000吨以上企业定员20人,其中每班生产工人9人[前处理4人、上料2人、操作巡检1人、包装运输2人]。
年产量2000吨企业定员12人。
年产量500吨企业定员6人。
4、生产区间;棉花、玉米秸秆加工集中在11月初到次年5月。
如再加工麦秸、稻草等其它农作物秸秆或树枝等林业副产品[按原料供应情况而定],这样全年生产期可达十个月以上。
[二]、建设内容
1、设备购置;按生产能力选择配套设备,年产1000吨选用500型机组;年产2000吨选用1000型机组;年产4000吨选用2000型机组。
2、厂房;选用9JYS3-2000型设备,厂房下弦高不少于4米,宽6-10米,长度为30-40米,水泥地面,砖混结构,也可采用砖木结构。
厂房为四面墙封闭式,也可为三面墙半开放式或一面墙开放式的简易厂房。
选用9JYS5-500或9JYS4-1000型设备时,设备不需固定。
可移动它地使用,直接在露天作业,也可采用简易棚。
3、库房;年产量4000吨以上规模的成品库房面积不应少于400m2,水泥地面,地面应高于库外地面200毫米以上。
年产量1000吨规模以上的成品库房面积不少于100m2。
也可建成简易型库房,但必须保证通风、防雨、防潮、防晒、防水淹。
4、场地硬化;年产量4000吨以上的,切碎暂存回性场地硬化面积不少于500m2,切碎后晾晒场地应不少于1500m2[按每m2可获干秸秆10kg考虑]。
地面应高于周围地面200毫米以上,一般为混凝土地面,也可采用铺砖水泥抹面。
5、供电系统;购置变压器,(500型机组配30kVA、1000型机组配50kVA、2000型机组配100kVA)架设动力和照明线路。
6供水系统;配置必要的供水管道、贮水设施和消防系统。
7、办公、休息用房2-3间。
五、投资与经济效益
[一]、投资概算
序号
项目
单位
9JYS3-2000机组]
9JYS4-1000机组
9JYS5-500机组]
备注
数量
投资[元]
数量
投资[元]
数量
投资[元]
一
设备
套
2
330000.0
1
210000.,-
1
106000
1
压块机组
套
1
300000.0
1
200000.-
1
100000
2
电力变压器
台
1
30000.0
1
10000
1
6000
二
基建项目
元
169000.0
36500.-
23500
1
场地租赁
亩
30
9000.0
5
1500.-
5
1500
年租金
2
厂房
m2
200
40000.00
3
库房
m2
400
80000.00
100
20000.-
50
10000
4
地面硬化
m2
2000
20000.00
500
5000.-
200
2000
5
供电线路
条
1
10000.00
1
5000.-
1
5000
6
其它
元
5000.-
5000
合计
元
499000.-
246500.-
129500
上述投资建设内容各地可根据实际情况,因地制宜,尽量利用现有厂房、场地和供电系统,以减少投资,提高投资回报率和投资效益。
[二]、经济效益
1、生产成本[直接生产费用]
[单位;元]
序
位
项
目
单位
[元]
年产4000吨[9JYS3-2000机组]
年产2000吨[9JYS4-1000机组]
年产1000吨[9JYS3-500机组]
备注
耗用量
吨成本
耗用量
吨成本
耗用量
吨成本
1
生物质原料
50/T
4400T
55.00
2200T
55.00
1100T
55.00
原料价格不同
2
电费
0.60/度
50度/T
30.00
40度/T
24.00
40度/T
24.00
各地价格不同
3
包装材料
0.30/条
25条/T
7.50
25条/T
7.50
25条/T
7.50
4
场地租金
300元/亩
9000元/年
1.80
1500元/年
0.60
1500元/年
0.60
各地价格不同
5
摸具预提
20.00
16.00
10.00
6
人员工资
20元/人日
10.00
10.00
10.00
7
管理办公费
元/年
12000
3.00
6000
3.00
3000
3.00
8
劳保保险费
元/年
12000
3.00
6000
3.00
3000
3.00
合计
130.30
119.10
113.30
2、经济效益
[1]、年利润:
以河北省压块厂现行最低出厂价200-240元计算,年产4000吨厂可获利润27.88万元至43.88万元;年产2000吨厂至少可获利16.18万元至24.18万元。
年产1000吨厂至少可获利8.67万元至12.67万元。
[2]、投资回收期:
年产4000吨的企业投资总额需49.9万元,年利润可达27.88万元至43.88万,二年内可以收回全部投资。
年产2000吨的企业总投资额需24.65万元,当年利润可达16.18万元至24.18万元,一年多可收回投资,还有盈利。
年产1000吨的企业总投资额需12.95万元,当年利润可达8.67万元至12.67万元,一年多可收回投资,还有盈利。
[3]、生物质原料增值效益:
按平均收购价每吨50元计算,每个压块厂年需生物质原料1100--4400吨,可使周围农民增收5.5—22万元。
3、从以上的效益分析中看出,1吨压块料按出厂价240元计算,扣除电费、包装费和模具预提费(75元),从中获益110元,相当于使每亩地的秸秆增值165元,真正实现了变废为宝。
六、结论:
建设生物质压块厂符合国家农业发展规划和农业产业化政策,属于国家鼓励支持的循环经济、环保项目,适宜在中、小城镇、农村中推广使用。
产品市场广阔,原料来源充足,工艺技术成熟,设备先进合理,年可实现利润8至43万元,项目投资回收期短、回报率高,并且有较强的抗风险能力。
对生物质原料的增值,农民的增收,生态环境的改善,发展生态农牧业有较大的推动作用。
同时还可以带动运输业、机械加工等相关行业发展,对推动本地区的经济发展和西部地区牧业发展,对农牧业的增效,农牧民的增收,对调整农牧业结构和退耕还林还草都起到积极的促进作用。
附:
生物质热值比较
热值[有称发热量]是指在一定温度下,单位质量[气体燃料为单位容积]的燃料完全燃烧后,在冷却至原有温度时所释放的热量,是衡量燃料品质的重要指标。
生物质的热值一般在18-21MJ/kg之间,固体燃料的热值通常采用氧弹测热仪直接测定。
一些生物质燃料的工业分析成分、元素组成分析低位热值
种类
工业分析成分%
元素组成%
低位热值KJ/Kg
水分
灰分
挥发分
固定炭
H
C
S
N
P
K2O
杂草
5.43
9.4
68.27
16.40
5.24
41.00
0.22
1.59
1.68
13.60
16204
豆秸
5.10
3.13
74.56
17.12
5.81
44.79
0.11
5.85
2.86
16.33
16157
稻草
3.61
12.20
67.80
16.39
5.30
48.30
0.09
0.81
0.15
9.93
17636
稻壳
5.62
17.82
62.61
13.95
6.20
49.40
0.40
0.30
-
0.60-1.60
16017
玉米秸
6.10
4.70
76.00
13.20
6.00
49.30
0.11
0.70
2.60
13.80
17746
玉米芯
4,87
5.93
71.95
17.25
6.00
47.20
0.01
0.48
-
-
17730
高梁秸
4.71
8.91
68.90
17.48
6.09
48.63
0.01
0.36
1.12
13.60
15066
棉秸
6.78
3.97
68.54
20.71
5.70
49.80
0.22
0.69
-2.10
24.70-
18089
麦秸
4.39
8.90
67.36
19.32
6.20
49.60
0.07
0.61
0.33
20.40
18532
花生壳
7.88
1.60
68.10
22.42
6.70
54.90
0.10
1.37
21417
杉木
3.27
0.74
81.20
14.79
6.00
51.40
0.03
0.06
19194
榉木
5.90
0.60
79.00
14.50
6.20
49.70
0.01
0.28
18077
松木
6.00
0.40
79.60
17.00
6.00
51.00
0.00
0.08
19045
红木
6.00
50.80
0.03
0.05
19485
杨木
6.70
1.50
80.30
11.50
6.00
51.60
0.02
0.60
17933
柳木
3.50
1.60
78.00
16.90
5.90
49.50
0.04
0.42
18625
桦木
11.10
0.30
70.00
18.60
6.10
49.00
0.00
0.10
18413
枫木
5.60
3.60
74.20
16.60
6.10
51.3
0.00
0.25
18902
马粪
6.43
21.85
58.99
12.82
5.35
37.25
0.17
1.40
1.02
3.14
14022
牛粪
6.46
32.40
48.72
12.52
5.46
32.07
0.22
1.41
1.71
3.84
11627
烟煤
8.85
21.37
38.48
31.30
3.81
57.42
0.46
0.93
24300
注:
1Kcal=4.18KJ
经自然风干后一些生物质低位热值/[KJ/Kg]
生物质
低位热值
生物质
低位热值
生物质
低位热值
人粪
18841
薪柴
16747
蔗叶
13816
猪粪
12560
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