农业发展及生物质利用概述.docx
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农业发展及生物质利用概述
科尔沁区生物质发电机组规划情况
一、科尔沁区今后几年生物质能发电发展规划
(一)通辽大唐新生物质能发电项目,
1、是一项利用生物质能发电的环保节能工程。
本期项目规模:
2.4万千瓦机组。
为2炉2机,即2×75t/h中温、中压炉排秸杆锅炉+2×15MW中温、中压纯凝式汽轮发电机组,预留1炉1机的扩建余地。
2、利用生物质燃料节能效益
本生物质能发电厂利用生物质燃料代替燃煤燃烧发电,年燃烧利用生物质19.7万吨,年节能效益折合标煤量约为9.2万吨。
3、能耗指标
本生物质能发电厂利用生物质燃料代替燃煤燃烧发电,年发电量1.953×108kw.h,平均发电标煤耗0.470Kg/kw.h年供电量1.767×108kw.h,平均供电标煤耗0.519Kg/kw.h。
(二)通辽国能生物质发电厂扩建项目
今后,在原有1.2万千瓦机组基础上,扩建3万千瓦机组,年新增发电量23760万度。
二、科尔沁区农业发展及生物质利用概述
通辽市科尔沁区面积3482.08平方公里。
水面面积XXXX万亩,主要是流经境内的西辽河和清河,其次是莫力庙水库、吐尔基山、小塔子水库等。
林地面积是133.4万亩。
现有农作物种植面积196万亩,农作物的种类主要是玉米、小麦、水稻和豆类。
种植面积194.1万亩。
其中:
玉米种植面积180万亩,平均亩产500公斤,总产90万吨,秸秆平均亩产750公斤,总产135万吨;小麦、水稻种植面积4.9万亩,平均亩产350公斤,总产1.72万吨,秸秆平均亩产量525公斤,总产2.57万吨;豆类种植面积9.2万亩,平均亩产80公斤,产量0.74万吨,秸秆平均亩产120公斤,总产1.1万吨。
名称
种植面积(万亩)
平均亩产(公斤)
总产(万吨)
秸秆平均亩产(公斤)
总产(万吨)
玉米
180
600
108
900
162
小麦水稻
4.9
400
1.96
600
2.94
豆类
9.2
90
0.83
135
1.25
合计
194.1
110.79
166.19
科尔沁区秸秆资源分布表(丰年)
科尔沁区秸秆资源分布表(欠年)
名称
种植面积(万亩)
平均亩产(公斤)
总产(万吨)
秸秆平均亩产(公斤)
总产(万吨)
玉米
180
500
90
750
135
小麦水稻
4.9
350
1.72
525
2.57
豆类
9.2
80
0.74
120
1.1
合计
194.1
92.46
138.67
生物质资源主要包括:
农业生物质:
玉米秆、稻草、麦秆、油菜秆、豆类秆、芝麻秆。
林业生物质:
各种树枝、乔木、灌木林、薪炭林、速生柳树林、林场及山地的苗草。
水生生物质:
芦苇。
农民利用部分生物质作为炊事用能,其余一般露天焚烧,没有加以充分利用。
(一)项目建设必要性
1、是缓解“能源危机”、实现能源可持续发展的需要
随着社会、经济的不断发展和人口数量的不断增长,世界各国对于能源的消费和需求不断攀升,就世界煤、石油、天然气储量而言,煤只能用230年,石油只能用44年,天然气只能用62年。
“能源危机”引起了能源进口国家对能源安全供应的高度关注,可再生能源技术的研发受到广泛重视,并且取了突破性进展。
自上个世纪90年代始,发达国家提出减少CO2排放以应对全球气候变化问题,进一步成为发展可再生能源的巨大驱动力,使可再生能源大规模产业化得到了迅速发展。
我国是世界上最大的发展中国家,也是目前经济发展最为迅速的国家,能源发展战略始终在我国的经济发展中占有重要地位。
在世界的总储量中,我国的煤炭占11%,天然气占0.7%,石油占1.8%。
能源的相对短缺和能源结构的不合理以及在能源开发与利用过程中的低效率所造成的能源浪费和环境污染,正成为我国经济与社会可持续发展的重要制约因素。
我国政府一直关心、重视可再生能源的开发和利用,尤其是“八.五”计划以来,政府又把它作为一项重要的战略措施列入“中国21世纪议程”和国民经济发展的“九.五计划和远景目标纲要”。
1995年,我国政府批准了国家有关部门提出的“关于新能源和可再生能源发展报告”和“1996—2010年新能源和可再生能源发展纲要”。
2005年2月28日,第十届全国人大常委会第十四次会议通过了《中华人民共和国可再生能源法》,并于2006年1月1日起施行。
该法第三章第十二条明确指出:
国家将可再生能源开发利用的科学技术研究和产业化发展列为科技发展与高技术产业发展的优先领域,纳入国家科技发展规划和高技术产业发展规划,并安排资金支持可再生能源开发利用的科学技术研究、应用示范和产业化发展,促进可再生能源开发利用的技术进步,降低可再生能源产品的生产成本,提高产品质量。
我国拥有丰富的生物质资源,仅农作物生物质每年就有约6亿吨,林业生物质每年约3亿吨,生物质资源总量每年约9亿吨,如作为能源使用,折合标准煤约4亿吨。
内蒙古自治区生物质资源丰富,年产量达7000多万吨。
2、是环境保护的需要
生物质能是以生物质为载体的能量,是由绿色植物通过叶绿素的光合作用将太阳能转化为化学能而储存在生物质内部的能量形式,是一种典型的可再生能源。
据估计,植物每年贮存的能量相当于世界主要燃料消耗的10倍。
而作为能源的利用量还不到其总量的1%,最有可能成为21世纪主要的新能源之一。
利用生物质能源替代石油、煤炭和天然气等燃料生产电力,可减少对矿物能源的依赖,保护国家能源资源,减轻能源消费给环境造成的污染。
我国SO2排放空间有限,全国每年燃煤7亿吨,SO2的排放量就已达到上限。
由于SO2的污染,酸雨已危害30%的国土面积。
2003年仅酸雨危害这一项使农、林作物损失高达220亿元,SO2的污染更危及人民身体健康。
由于生物质中硫的含量仅是煤的1/10左右,故利用生物质发电可以大大减少SO2的排放。
生物质能极为独特,它储存的是太阳能,是唯一可再生的碳源。
利用生物质发电产生的CO2,在植物生长过程中通过光合作用又被植物吸收,循环使用,构成了生物质中碳的循环。
因此,利用生物质发电CO2排放量可视为零,可以大量地减少温室气体CO2对环境的影响。
目前,世界上瑞典、葡萄牙、丹麦、芬兰等国家大量利用可再生能源发电,其发电量占电力消费总量的25%~50%,丹麦目前已建立了130家生物质发电厂。
3、是实现生物质资源综合利用的需要
生物质是生物质能源的重要组成部分,长期以来,生物质的利用并未引起人们的高度重视,浪费现象十分严重,主要用于炊事,部分用于饲料和造纸原料,一部分用于堆沤还田。
改革开放以来,由于农业机械化及农村生活水平提高,农村能源结构迅速改变,电、油、煤、液化气等化石能源使用比重不断上升,随着化肥的大量使用,每年生物质大量剩余。
多年以来,每到夏收季节,村村点火,处处冒烟,危及交通安全,危害居民健康,田野焚烧生物质已成为社会一大公害。
因此,生物质利用问题已不仅仅是一个环境保护和资源综合利用问题,而且已关系到了人民群众的健康及生命财产安全。
农村能源的发展与农民生活水平的提高密切相关,当地生态环境的保护和整个农村经济的可持续发展也是紧密联系在一起的。
为了解决能源的日益紧张和生物质能源的大量浪费并造成环境污染这一矛盾,各级政府采取了不少措施,鼓励农民开展生物质的综合利用。
无奈生物质量太大,每年仍有大量生物质积存,需要通过工业化方式利用。
因此,在科尔沁区建设几座生物质发电厂,清洁、高效地利用被废弃的生物质进行发电,是实现生物质工业化方式综合利用的有效途径。
此举既为当地经济发展提供了电力能源,又减轻了大气污染,更增加了农民收入,改善了城乡面貌,化害为利,一举多得。
建设秸秆发电(热电联产)厂项目,项目拟定需要75吨的蒸发锅炉两台,3万千瓦发电机组一台,年消耗秸秆20万吨左右。
现锅炉最大供热面积可达60万平方米。
(二)主要生物质种类
距电厂半径50公里内乡镇村数、人口、土地面积;各种作物面积、秸秆产量(亩产及总产,分丰年和歉年)
距电厂半径50公里内共有乡镇(苏木、农牧林场)46个(包括相邻的科左后旗、开鲁县、科左中旗等部分乡镇),区域面积7850平方公里。
土地面积为3200平方公里,耕地面积420万亩,人口大约120万人,村庄560个。
玉米种植面积为360万亩,秸秆亩产为750公斤,总产为270万吨;小麦、水稻种植面积11万亩,秸秆平均亩产为518公斤,总产为5.7万吨;豆类种植面积16.5万亩,秸秆亩产为115公斤,总产为1.9万吨。
名称
种植面积(万亩)
平均亩产(公斤)
总产(万吨)
秸秆平均亩产(公斤)
总产(万吨)
玉米
360
600
216
900
324
小麦水稻
11
400
4.4
600
6.6
豆类
16.5
90
1.5
135
2.2
合计
387.5
221.9
332.8
50公里内秸秆资源分布表(丰年)
距电厂半径30公里内乡镇村数、人口、土地面积;各种作物面积、秸秆产量(亩产及总产,分丰年和歉年)。
距电厂30公里半径内共有土地面积为1134平方公里,乡镇(苏木、农牧林场)20个(包括相邻的科左后旗4个乡镇),耕地面积为165万亩;人口大约80万人,村庄300多个,主要农作物种植面积为150万亩,秸秆平均亩产为716公斤,总产为107.5万吨,其中:
玉米种植面积为140万亩,秸秆亩产为750公斤,总产为105万吨;小麦、水稻种植面积为4万亩,秸秆亩产为500公斤,总产为2万吨;豆类种植面积为4.5万亩,秸秆亩产为110公斤,总产为0.5万吨。
随着农业的发展,经济作物逐渐增加,水稻、小麦的种植面积相应减少,生物质数量也会减少,农业机械化作业生物质收购量相对稳定,农村炊事使用清洁的沼气、液化气,收购比例会增加,可收购量能保持稳定量。
1、主要农作物收获方式
水稻,小麦机械化收割,变化趋势全部机械化收割。
其它作物人工收割。
2、资源种类:
A、农业生物质:
①稻草;②麦秆;③油菜秆;⑤高粱秆;⑥玉米秆;⑦芝麻秆等。
B、林业生物质:
①各种树枝;②乔木、灌木林;③薪炭材;④杂草。
C、水生生物质:
芦苇等。
D、能源植物:
生长迅速草本、木本植物、柳树速生林。
(三)生物质资源分布范围
通辽市属蒙古高原递降到低山丘陵和倾斜冲积平原的过渡地带。
北部山区属大兴安岭余脉,中部为西辽河、新开河、教来河冲积平原,南部和西部属辽西山区的边缘地带。
气候上为温带大陆性气候,四季分明,光照充足,雨热同期,气温适中。
年平均降水量350--450毫米之间,降水量多集中在夏季,6-8月份的降水量约占全年总降雨量的68%。
春季和秋季的降水量约占全年的31%。
2.4谷草比
1.分品种实测谷草比
水稻1:
1;小麦1:
1;玉米1:
2;油菜1:
1.5;豆类1:
1.5;芝麻1:
1。
2.分品种评价谷草比的测定
根据实测谷草比,地方农业局提供的经验值及理论数据,综合分析确定.经过调研,不同品种的谷草比分别为:
水稻和麦类谷草比为1:
1,油菜和豆类为1:
1.5,玉米1:
2,棉花1:
3,芝麻1:
1,杂草树枝1:
1。
事实上,目前农作物很少采用机械收割,90%以上的是使用人工收割,茬口高,生物质损耗小(可协调选用茬口在35mm的机械收割)。
(四)生物质总量确定
1.实地调研行政村主要农作物播种面积,单产,年产量
目前,科尔沁区的秸秆富余量丰年约为116万吨,欠年约为97万吨。
2.生物质总量确定
生物质资源量=∑i=1某农作物总产量×评价谷草比(i)
生物质资源总量=各种农作物年产量与其对应评价谷草比之积的总和。
3.减量因素
在未来收购过程中减量因素进行分析确认如下:
雨季损耗:
因收获期遭遇梅雨或连阴雨天气,在生物质收集过程中造成的损失,或因未及时回收、出现霉变等现象而造成的损耗;
家用农用:
家庭中用于燃料等用途的生物质,以及农户自用或出售、用于下秧时秧苗覆盖、农用大棚覆盖和编织草绳草帘等草制品的用料;
堆放损耗:
在堆放过程中因表层的霉变和底层沤烂所造成生物质损失。
4.生物质资源可供应量
综上所述,可用于生物质电厂的生物质燃烧量为丰年116万吨,欠年97万吨。
(五)生物质成分分析
根据分析结果,生物质成分分析见表2-3。
表2-3生物质成分分析表
项目
符号
单位
稻草
小麦
玉米
全水分
Mt
%
13.2
14.5
15.1
空气干燥基水分
Mad
%
7.29
7.24
8.01
干燥无灰基挥发分
Vdaf
%
79.10
76.99
76.41
收到基灰分
Aar
%
10.14
6.78
6.10
收到基碳
Car
%
37.07
37.68
38.43
收到基氢
Har
%
4.44
4.76
4.36
收到基氧
Oar
%
34.19
35.79
34.29
收到基氮
Nar
%
0.89
0.43
1.66
收到基全硫
St.ar
%
0.1
0.1
0.1
氯
Clar
%
0.669
1.256
0.914
收到基高位发热量
Qgr.ar
MJ/kg
14.73
14.78
15.26
收到基低位发热量
Qnet.ar
MJ/kg
13.51
13.57
14.01
灰熔点
DT
℃
1140
760
1030
ST
℃
1160
780
1050
HT
℃
1170
790
1060
FT
℃
1180
800
1070
灰成分
SiO2
%
78.75
52.87
48.59
Al2O3
%
1.66
3.53
4.37
Fe2O3
%
1.49
1.41
2.09
CaO
%
3.01
9.27
8.65
MgO
%
2.35
7.08
8.45
Na2O
%
1.27
2.00
6.80
K2O
%
6.99
26.05
12.25
TiO2
%
<0.01
<0.01
<0.01
SO3
%
1.34
5.06
2.37
MnO2
%
0.018
0.153
0.001
P2O5
%
2.522
1.30
5.772
根据生物质资源调查报告,本工程锅炉主要燃料成分为玉米秆、稻秆、小麦秆、棉花秆、果木枝条,其中玉米秆占95%、其他占5%(重量比)。
(六)燃料收购价格
1.收购站运行成本:
⑴收购站投资约92.18万元,按设备使用10年,每年收购4000吨,摊到每吨生物质的收购站投资成本为23元。
⑵人员工资:
每年完成4000吨收购量计算
站长1人工资1800元/月计21600元/年
工人4人工资1300元/月计62400元/年
合计:
84000元/年。
摊到每吨生物质的人员工资成本为21.0元。
季节性的临时用工,按工作量支付工资。
收购站总运行成本:
建站设备成本23元/吨+人员工资21.0+各种费用15元,合计:
59.00元。
2.生物质收储运各环节的价格
生物质田间价:
农民的生物质在田间直接卖给电厂约为每亩10元,每亩约300公斤~400公斤生物质,折合成30元/吨。
3.田间打捆价
纽荷兰小方捆打捆机565型(按8年使用),50吨生物质/天(10小时)。
①.设备成本:
12.25万元÷8年÷3000吨/年=5.10元/吨;
②.50匹拖拉机:
4万元÷3000吨=1.67元/吨;
③.油耗:
7.9元/吨;
④.人工:
60元×2人=120元/天
120元÷50吨/(10小时)=2.4元/吨;
①~④:
每吨生物质打捆费用:
5.10元+1.67元+7.9元+2.4元合计:
18元/吨。
4.田间草捆运送至收购站成本
①有计划组织当地有拖拉机的农民,形成专业田间收集生物质队伍.每吨为20元左右(收购站计重);
②收购站贮存费用约每吨2元;
③收购站生物质切碎,压块成型约每吨60元;
④收购堆放,装车等约每吨5元;
①~④合计:
87元/吨。
5.收购站运送到电厂运费
①.收购站运送到电厂原料仓库按收购半径50公里计算每吨约为100元/吨;
②.原料到电厂卸料输送到仓库每吨约为2元;
①~②合计:
102.00元/吨。
6.原料到厂总价格
生物质收储运各环节及收购站运行成本,每吨生物质进入电厂仓库总价为以上价格合计为:
296元。
(七)调查结论
根据项目所在地区域的调查论证,结论如下:
1.科尔沁区年产生物质总量可用于生物质电厂的生物质燃烧量为丰年116万吨,欠年97万吨。
能保障满足本生物质发电厂2炉2机规模燃料需求量。
2.根据调研,充分利用林业资源,开发基地林建设可提供原料40万吨。
开发农户种植速生柳树林,每年可提供原料22万吨,能保障最终规模的需求。
3.生物质是可再生能源,这是与燃煤电厂的本质区别。
面对化石能源的日渐枯竭,生物质资源的可再生优势凸现,农业、林业的发展,能保证生物质资源用之不竭。
4.根据调研情况看,目前到电厂平均价格大约为296元/吨,不同行政村,不同生物质品种有所不同。
机械化作业程度提高,可稳定生物质价格。
5.根据现行农村生物质利用情况分析,需要加强收购工作,落实农户愿意的收购方式,采取多种收购办法,保护农户生物质出售价,可提高原料收购量。
6.建议政府出台行政法规,责成各级政府职能部门,行政村村委支持收购工作,落实与农户签定生物质供应协议,按政策,法规,行政,经济多管齐下的办法杜绝焚烧生物质。
收购站应组织人员,发展生物质收购人员从事田间,路边生物质收购。
7.收购站位置以行政村为基准,结合农田生物质集中区域情况,进行确定,远离村庄,在有水源的地方。
由于生物质各村的价格不同,公司应对收购站制订统一的生物质到收购站价格,田间价,路边价给予指导,由各收购站灵活确定。
劳动强度很大,成本大,建议用小型的田间打捆机。
8.规模化设点收购实行订单农业形式,形成良性循环的生物质市场化,减少中间环节让农民得到实惠,稳定燃料收购价.实行燃料收购,种植,贮存一体化。
保障电厂燃料有计划供应。
9.要求政府制定生物质利用法规,与农业补贴政策挂钩法规。
规定电厂生物质燃料供应区域内不重复建设生物质利用项目。
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