石油替代燃料

关键词： 藻类 燃料 生物 石油

石油替代燃料（精选九篇）

石油替代燃料 篇1

藻类生物燃料已经是第三代生物燃料了,在它之前,有以生物柴油、生物乙醇为代表的第一代生物燃料,还有以纤维素生物燃料为代表的第二代生物燃料。早在1978年,美国能源部就启动了一个“水生物种计划”来探索利用海藻生产能源的技术。起初该计划的重点放在利用海藻生产氢气上,从1982年起,该计划转而研究如何生产藻类生物燃料(主要是生物柴油)。虽然因为资金原因,该计划在1996年中止,但它十几年的探索为藻类生物燃料的研究积累了宝贵的经验。

目前用于生产藻类生物燃料的方法主要有光合反应器法(是用一些透明管道装满工厂排出的废水和废气,管道内的藻类吸收废气中所含的二氧化碳,用于光合作用。同时,藻类排出氧气,生成用于提炼燃料的物质)和封闭环路系统法(是在闭合的人造水渠中进行,含有藻类的液体在其中循环,循环过程中将藻类进行新陈代谢所需要的二氧化碳和养分引入到水渠的液体中)。

开放池塘法是在池塘、湖面等封闭水域养殖藻类,因为没有对水体和温度的调节,所以效果不是很好。这三种方法要么是近似纯粹的自然放养(开放池塘法),要么是由人工控制某些因素的封闭式培养(光合反应器法和封闭环路法),三者各有利弊。

2009年年初,桑佛·伯恩斯坦(Sanford Bernstein)咨询公司的分析师就说“美孚今年会有大动作”,因为当时的国际原油价格已经跌到了每桶40美元,正是对石油行业进行重新整合的好时机。美孚是世界上最大的石油公司,而且当时它手里还握着400亿美元的现金。现在回过头看,美孚的大动作不是并购一家同行而是把目标转向新能源。它涉足生物燃料也是有预兆的,在2008年第三季度的一次电话会议中,公司管理层就透露信息,说“公司对生物燃料有点儿兴趣”。

继陶氏化学(Dow Chemical)宣布进军藻类生物燃料之后,7月14日美国基因科学家克雷格·文特尔(Craig Venter)宣布,他的合成基因公司(Syntbetic Gtnomics Incorporated, SGI)将与石油巨头埃克森美孚,公司进行一项6亿美元的项目,合作开发下一代藻类生物燃料。

按照SGI和美孚公司的计划,它们将首先在加州的圣地亚哥(San Diego)建造一个测试场所,以挑选出最优的生产方法。要想让海藻生产人们所需的物质,只需要为它们提供四个条件:太阳光、二氧化碳、合适的温度和少量养分。温度可以控制,阳光和二氧化碳随手可得,养分的来源也很广泛,淡水、海水甚至是生活污水中所包含的养分就可以,支持藻类的生长。

藻类还可以最大限度地利用空间。由于一般都选择微藻类——也就是肉眼看不到的藻类一来进行藻类生物燃料的生产,所以无论多大面积的水体都可以被充分利用。比如受到污染或人迹罕至的海洋、夏季囤积雨水的池塘,当然还有更多的河流和沟渠。

藻类不仅生长迅速,它的全部体积几乎都可以用来进行光合作用,与以往用粮食制造酒精相比,对原料的浪费非常少。一家生物燃料公司曾经宣称,两个车库大小面积的海藻和一块足球场大小面积的大豆产生的燃料相当。以往制约藻类生物燃料大规模推广的一个重要因素就是它的成本太高,因为旧的方法需要从藻类本体中把油料提取出来,而这个过程所消耗的能源和金钱比节约的还要多。

而文特尔用自己在基因工程方面的优势,找到了一种可以把油料分泌出体外的海藻。分泌出来的油料成分会漂浮在培养液表面,只要把它们收集起来,就能直接进行下一步的转换,而转换它们所用的设备正是目前提炼化石燃料所用的设备。提炼成本的降低,使藻类生物燃料的产业化成为了可能。

文特尔花了数年时间,在海洋里用拖网捕捞各种浮游生物,以寻找在某种方式上可降低全球碳排放量的环保型微生物。他的发现包括那些可以把二氧化碳变成甲烷的生物体,这种生物体可以将电站排放的燃料废气制成燃料;以及另外一种能将煤变成天然气的生物体,这有助于加快某种自然进程,同时减少提取矿物燃料所需的能源以及燃烧时所造成的污染。

曾参与人类基因排序的文特尔表示,这次以埃克森美孚的新合作是从藻类生产生物燃料的一次最大的单项投资。但他同时也表示,要开发可行的下一代生物燃料,所面临的挑战在于是否能够大量生产。“如果石油业不介入参与的话,这就不可能实现”,他说,“对于我们任何一方来说,这绝不是微小的挑战,但通过我们双方合作,整合双方团队的优势科学及工程人才、相信这将带来最佳的成功机会。”

英国碳基金(Carbon Trust)公司在2008年就启动了号称世界最大的藻类生物燃料公共资助项目。根据他们的预计,到2030年,藻类生物燃料可能将取代全球每年用于道路交通和航运的约700亿升化石燃料,相当于全球每年喷气飞机燃料消耗量的12%。

一个特大的喜讯,美国大陆航空的一架波音737-824型客机于2009年1月7日从休斯敦乔治·布什国际机场起飞。这架没有装载乘客的飞机在1小时22分钟后返航降落。此次飞行是北美洲首次商业飞机生物燃料试验飞行,也是全球首次利用海藻为商务客机提供燃料进行飞行。它的成功让能源公司看到了藻类生物燃料取代石油的新希望。

车用替代燃料发展状况与前景 篇2

近年来，传统能源供应趋紧、温室气体减排压力不断增大，发展替代能源已成为世界共识。大力发展替代能源、改善能源结构已成为保障我国能源安全的必然选择。特别地，交通部门是今后能源需求增长最快的领域之一，发展车用替代燃料是推进能源替代工程的重要组成部分。

1、国际车用替代燃料发展趋势

(1)交通部门发展车用替代燃料的迫切性日益增加。国际能源机构(IEA，2008)预测，在没有重大替代燃料技术突破的基准情景下，2030年世界交通部门的能源消费和温室气体排放将分别比2006年增加9.44亿toe和24亿tCO2，分别占同期世界能源总消费增量的18%和温室气体总排放量的19%，届时交通部门在世界石油总需求中的比重也将增加到57%。车用替代燃料得到了许多国家的政府推动和政策扶持。欧盟委员会在2007年发布的《能源技术战略计划》中提出要在今后通过开发推广第二代生物燃料、混合动力技术和氢燃料来实现交通部门的低碳化，2008年初又提出2020年使可再生燃料(主要是生物燃料)满足10%道路交通燃料需求的目标。美国在2007年通过的《能源独立和安全法案2007》中要求可再生燃料使用量在2022年达到360亿gal(约1.1亿t)，预计届时将占美国车用燃料的22%。

(2)车用替代燃料的发展进程逐步加快，途径更加多样。从技术角度看，车用石油燃料的替代途径包括两种：一种是以适应现有车用内燃机为导向、利用非石油资源生产的液、气态碳氢燃料的直接燃料替代；另一种是以革新车用发动机和动力系统为导向、节约或彻底摆脱碳氢燃料的间接技术替代。预计在2030年前，传统的车用动力燃料技术体系仍将在道路交通体系中占据主流位置，使得车用燃气、生物液体燃料、煤基和天然气基合成燃料等直接燃料替代成为车用燃料替代的主要选择。随着现代汽车技术的进步，采用新型动力系统的新能源汽车也在传统燃料替代之外开辟了重要途径，主要包括油电混合动力车、纯电动汽车以及氢燃料电池车。按照相应的原料和技术特点，各种替代燃料具有不同的节能减排效益，现处于不同的发展阶段。

(3)天然气汽车是目前推广条件最成熟的清洁汽车。过去十几年来，日趋成熟的天然气汽车技术、相对较低的天然气价格和显著的污染物减排效果推动了天然气汽车保有量的快速增加。近几年世界天然气汽车保有量年均增长率超过30%，而亚太地区增长率达到50%。截止到2008年3月，世界天然气汽车总量超过850万辆，其中大约75%分布在阿根廷、巴基斯坦、巴西、印度和伊朗等5个国家。据统计，在相同的当量热值条件下，世界各国天然气的价格大约为汽、柴油的30%～60%。作为技术成熟、资源丰富的清洁替代燃料，车用天然气具有较大的增长潜力，但是其未来发展前景从根本上取决于天然气对石油燃料的比价关系。

(4)生物燃料已成为车用替代燃料的最重要发展方向之一，正在酝酿技术和产业升级转型。目前已经实现商业化发展的生物燃料主要包括利用玉米、甘蔗、植物油等传统粮糖油原料生产的燃料乙醇和生物柴油，通常被称为第一代生物燃料(或传统生物燃料)。2007年，世界主要国家的燃料乙醇和生物柴油产量分别达到约4000万t和880万t。近年来，国际社会日益重视发展以农林业废弃物、非粮能源植物、富油微藻等为原料的第二代生物燃料技术，主要是纤维素乙醇(丁醇)、加氢生物柴油(HVO)、生物质费托合成燃料(BTL)、合成醇醚燃料(生物甲醇和二甲醚)以及氢燃料等。中国和印度等一些国家目前还积极发展以甜高粱茎秆、麻疯树果实等非食用粮糖油植物为原料的燃料乙醇和生物柴油技术；鉴于这些生物燃料的技术成熟度介于传统生物燃料和第二代生物燃料技术之间，有时也被称为第1.5代生物燃料。大部分研究显示，传统生物燃料在全生命周期内的化石能源替代率和温室气体减排率大约为20%～60%，第二代生物燃料则提高到50%～90%。因此，从资源潜力和能源环境效益角度看，第二代生物燃料被普遍视为未来的主要发展方向。

国际能源机构(IEA，2007)预测，如果实现了第二代生物燃料的大规模生产应用，2030年全球生物燃料使用量将达到3.3亿toe。但是，第二代生物燃料的大规模开发应用在技术突破、成本下降以及最优技术产品路线选择等方面仍然存在不容忽视的不确定性。

(5)煤基合成燃料发展缓慢，天然气基合成燃料开始进入产业化发展阶段。在国际上，煤基和天然气基合成燃料生产技术都已趋于成熟。但是，由于煤基合成燃料在生产使用过程中的C02排放强度比汽、柴油等石油燃料高1～2倍，所以在国际范围上并没有成为重要发展方向。目前全世界除南非和中国外，其他国家并没有启动煤制油(CTL)项目。天然气合成油技术(GTL)既可以高效开发利用分散的小规模天然气田，又能提供超清洁的汽车燃料，近年在经济和环保因素驱动下明显升温。目前全球已建成了3个商业化气制油项目。国际能源机构预计，全球天然气合成油产量将继续大幅增加，但有赖于进一步提高能源转换效率、降低生产成本、提升与液化天然气(LNG)的竞争力。

(6)新能源汽车技术进展加快，但性能和经济性有待提高。近年来随着镍氢电池和锂离子电池技术的显著进展，电动车(EV)已逐步成为近中期的重要技术选项，但仍需要进一步克服行车里程短、动力和可靠性低、成本偏高等障碍。油电混合动力车(HEV)可显著提高燃油经济性，在城市交通路况下的节油率可达20%～40%，目前在欧美已进入商业化发展阶段和主流汽车市场。插电式混合动力车(PHEV)综合了油电混合动力车和纯电动汽车两者优势，已处于产业化前期阶段，将为未来纯电动汽车的发展奠定基础。氢燃料电池车(FCV)具有发动机能源转换效率高、没有尾气污染物和C02排放等优点，被许多人视为最有发展前途的清洁汽车技术解决方案。但氢燃料电池车的大规模应用有赖于实现低成本的低碳制氢技术(即可再生能源和核能制氢技术)、高能量密度储氢技术、长寿命高效燃料电池技术的重大突破，以及完善的加氢站等基础设施。

综合来看，各种车用替代燃料将在技术革新、政策扶持和市场竞争的推动下实现重大技术突破和快速发展。预计油电混合动力车和电动汽车将来主要用于中短途交通，生物燃料和可再生氢燃料未来将成为重型卡车、航运和航空等长途交通工具的最经济可行的替代燃料，而插电式混合动力车将在中间市场发挥最大作用。

2、我国发展替代能源和车用替代燃料的政策

我国确立了“以可再生能源替代化石能源，以新能源替代传统能源、以优势能源替代稀缺能源”的替代能源发展总体战略，并将重点确定为发展多元化车用替代燃料。

(1)鼓励推广应用天然气汽车。1999年启动的“空气净化工程清洁汽车行动”和2006年启动的“节能与新能源汽车”高科技计划中都支持研发和推广使用天然气汽车。2007年8月，国家发展和改革委员会颁布的《天然气利用政策》规定，天然气汽车(尤其是双燃料汽车)是优先类天然气利用方式。

(2)积极发展车用生物燃料。“十五”期间，我国出台了生产陈化粮燃料乙醇生产和开展车用乙醇汽油试点的扶持政策。“十一五”期间，我国开始推动生物液体燃料产业转向利用非粮原料。《可再生能源中长期发展规划》提出根据我国土地资源和农业生产的特点，合理利用非粮生物质原料生产燃料乙醇和生物柴油，到2020年，生物燃料乙醇年利用量达到1000万t，生物柴油年利用量达到200万t，总计年替代约1000万t成品油。

(3)引导煤制油等煤基燃料有序发展，集中力量建立技术储备。2008年8月，国家发展和改革委员会发出通知指出，目前我国煤制油仍处于示范工程建设阶段，不能一哄而起、全面铺开，应坚持通过煤制油

示范工程建设，全面分析论证，确定适合我国国情的煤制油技术发展主导路线，在总结成功经验的基础上再确定下一步工作。

醇醚替代车用燃料符合中国国情 篇3

会议听取了厂方代表，上海内燃机研究所代表及用户代表关于赛孚牌高清洁车用M50甲醇汽油项目（产品）研发、检测和应用情况介绍。

与会专家和领导一致认为M50甲醇汽油研发成果变产品，产品商品化过程中“赛孚人”做了大量前瞻性的工作。

1．上海赛孚燃油发展有限公司研发生产的M50甲醇汽油是以50%的甲醇和50%的90号普通汽油按标准比例，添加少量助剂改性混合而成。该产品技术为国内领先水平，解决了大比例甲醇催化燃烧技术和尾气净化，互溶性与分层，低温起动，高温气阻，发动机零部件材料腐蚀性问题。其特点是：

适应性好。M50甲醇汽油分子量小，蒸发潜热大，有效提高了发动机热效率。辛烷值高，抗爆性好，动力性强，发动机噪音低；大压缩比车辆行车里程油耗与普通汽油相当，小压缩比车辆功率约降低5—10%。

环保性好。M50甲醇汽油通过添加剂改性，含氧量高，燃烧充分，其生成的有害气体比汽油低，尾气污染排放量少；排放指标达到了欧洲3号标准，接近欧洲4号标准。

腐蚀性小。M50甲醇汽油单车行驶17万公里，经上海内燃机研究所解体表观检查证明，腐蚀性与常规汽油类同，未发现塑料、橡胶、金属等零部件有腐蚀现象。

2．该项技术成果被认定为上海高新技术成果转化项目，产品有上海市产品质量监督局核发的产品质量企业标准，工厂有危险货物港口作业许可证，港口经营许可证和安全生产许可证。为对用户负责，该产品由中国太平洋财产保险股份有限公司上海分公司提供了2亿元人民币产品质量责任保险。一年多的销售和近20万辆车次的使用，用户反映良好，没有一例质量投诉。

3．赛孚牌M50甲醇汽油已与上海市外贸公司签订了出口东南亚的销售合同，首批为5000吨，用户要求全年按30—50万吨供货。

4．醇醚替代车用燃料符合中国国情和产业政策；醇醚燃料是替代石油燃料的发展方向，具有战略性的意义。

5．M50甲醇汽油替代化石燃料量比大，环保效果好，从量化和时空观点看，是替代车用清洁燃油的最佳选择。其意义：一是有利于国家2007年7月1日推行国标车用燃油3号标准的实施。二是从石油持续涨价和我国进口石油逐年递增因素考虑，M50甲醇汽油和甲醇柴油（正在研发中）的替代作用关系到国家进口、外汇和能源安全问题。三是从能源资源综合利用与合理利用来讲，甲醇车用燃料的推广可以拉动甲醇销售市场，带动甲醇产业的发展，促进甲醇原料的多元化、合理化与廉价劣质煤原料的增值和环保利用。

6．赛孚牌清洁车用M50甲醇汽油尚需从以下三个方面做好研究和开发工作。一是要进一步做好环保性和动力性能的测试工作。二是继续做好发动机及油品储运工艺设备的测试工作。三是继续做好不同比例甲醇汽油与改性甲醇汽油的品质稳定性和成本经济性的分析与对比。

参会专家认为赛孚牌清洁车用M50甲醇汽油的标准编制是市场准入的关键，国家标准的出台需要时间和过程。建议：从国家标准着眼，行业标准入手，试行企业标准。通过示范工程和区域应用积累和总结经验，逐步修订完善，每年组织1—2次标准试行交流研讨会，由国家能源标准委员会组织，企业、协会参加，把制定甲醇汽油标准列入专项课题，提供专项费用。加快国家标准的编制、修订与实施。

M50甲醇汽油的推广要有前瞻性，在做好技术经济专题研究攻关的同时，集中人、财、物力搞好全国推广实施规划的调研与编制，做到近期示范推广与中长期持续发展结合。通过资源和市场调研、评价，统筹布局、总体规划、分期实施、避免重复建设造成资源浪费与无序竞争。

赛孚牌清洁车用M50甲醇汽油的推广要有“只争朝夕”的精神，急国家所想，社会所需。把清洁车用甲醇汽油（柴油）的研发推广与实施国3号车用燃油标准对接，作为“节能减排”，能源替代和资源合理利用的大事来抓落实。当务之急是扩大示范，以点带面，对资源配置合理，市场需求量大，交通方便有条件的地区建立示范项目工程。充分发挥民营和国有大中企业的优势，鼓励利用国内外两种资源，两种资金，创造条件设立“节约示范工程”专项发展基金，促进甲醇生产、甲醇车用燃油调配与储运设施项目工程的建设。

替代燃料解决途径 篇4

Subcoal是一种高质量、废物衍生的代用燃料,通过专利技术将几种不可回收垃圾转为高质代用燃料,已在欧洲各地不同的水泥窑上使用。Subcoal粒径为8mm,具有较强的疏水性能,即使在水中浸泡两周,其物化性能也无较大变化,因而可在露天储存。其容重较常用的不可回收的纸塑料衍生燃料重些,约450kg/m3,运输费用也相对较低。

1轮胎衍生燃料的替代选择

TDF(轮胎衍生燃料)是水泥工业使用最为普遍的代用燃料,随着市场价格上涨及其在水泥窑内燃烧时工艺性能问题的出现,生产取代轮胎的衍生燃料是有利的。

轮胎衍生燃料是高热值、高含硫、低氯的燃料。通常将其喂入窑系统的上升管道内,若喂入的废轮胎块太大,则在窑内形成不完全燃烧,易产生二氧化硫挥发,在窑尾和上升烟道形成结皮结圈堵塞及熟料大块问题。若废轮胎块太小,易随烟气后逸,在最低一级预热器内燃烧,形成操作问题。而Subcoal衍生代用燃料能在合适的位置快速燃烧,减缓轮胎衍生燃料所出现的问题。

通常,经切割入窑系统的轮胎碎片约40~50mm,在燃烧时易产生波动,所释放的能量不稳定,易使窑操作不稳定。而燃烧Subcoal衍生燃料,在最下一级预热器进行断面检测时,温度十分稳定。

轮胎内含有金属丝,碎片入窑后易形成球状,阻碍轮胎碎片入窑。生产表明,在24h内,连续稳定地将Subcoal衍生燃料喂入窑内,窑况十分稳定,燃料代用率达16%,上述情况经技术优化后还能有所改进。

Subcoal衍生燃料内所含的氯较TDF废轮胎碎片高,在窑内燃烧则产生氯结皮问题,在采用前需进行氯平衡计算。若氯含量超过设计要求,则应采取相应措施,如设置空气炮清除结皮。若氯含量过高影响熟料质量或生产,则需设置旁路放风,以减缓此类燃料燃烧产生的氯结皮、结圈问题。

2共同研磨概念

近年来,一些水泥企业使用代用燃料取代原料使用的煤和石油焦,然而许多公司在使用代用燃料时,却发现代用燃料的物化性能和煤、石油焦有所差别,因而取代初期有一定的难度,往往需要投资改造或增加装备来满足生产需求。Subcoal衍生燃料的优点是,先将衍生燃料与煤混合,然后在N+P公司设计的磨机内进行粉磨,也可在水泥厂现有的球磨和辊式煤磨内进行粉磨,粉磨时的煤混合量随生产所需加入,因而在使用Subcoal衍生燃料过程中,可逐步增加其用量,能减缓生产过程中所出现的问题。

3其他代用产品

N+P回收利用公司还生产Subcoal羽绒衍生代用燃料,产品一般<10mm,其容重较城市生活垃圾大些,>350g/m3,较疏松的垃圾便于运输。

4结语

甲醇:不能忽视的交通替代燃料 篇5

有鉴于此, 在地方政府数十年来积极推广甲醇汽油 ( M15、M25、M30等, M15 指将汽油中甲醇混掺比例为15%, 依次类推) 的基础上, 近两年来, 在工信部的强力引导下, 中国已将甲醇汽油 ( M85 及以上) 的推广上升至国家层面, 进入加速发展时期。随着当前国际油价跌至10 年来新低, 高比例甲醇燃料的经济性更加凸显。但在潜力巨大的甲醇燃料推广方面, 仍有许多未做待做的工作。

走在世界前列

笔者了解到, 从2012 年工信部发布“关于开展甲醇汽车试点工作的通知”启动第一批甲醇汽车试点至今, 我国已分8 批发布了6 家甲醇汽车生产企业和15 款甲醇汽车产品公告。截至2015 年底, 全国已有5 个省涉及11 个城市的甲醇汽车试点工作实施方案通过工信部备案审查, 逾1000 辆甲醇汽车整车 ( 共有近2400 辆整车计划投入试点运行) 、超过16 万辆改装甲醇汽车投入运行。

事实上, 因在汽油中掺混的甲醇比例较低, 汽车无需对发动机进行任何改造, 使得甲醇汽油拥有了很强的适用性, 推广也相对容易。也正因此, 多年来, 在地方政府的积极推动下, M15 甲醇汽油已成为目前全国试点区域最大、销售最多的产品。

“中国甲醇主要以煤炭为原料生产, 约占70% 以上, 因此中国煤炭的资源和经济优势是甲醇燃料及甲醇汽车能够实现产业化发展的重要原因之一。目前中国已成为全球唯一能够生产多种车型甲醇汽车的国家。”中国石化联合会醇醚燃料及醇醚清洁汽车专委会秘书长马良指出。

高比例甲醇燃料更具经济优势

经济性是市场化产品能否有效推广的决定性因素, 甲醇汽油也不例外。按照以往经验, 从经济效益、环保效益、能源替代比例以及车辆、输配、加注系统适应性等方面综合考虑, M15甲醇汽油最具规模化发展优势。

但随着国际油价的持续断崖式下跌, M15 这类低比例甲醇汽油的经济性优势正在急速下滑。1 月6 日, 布伦特以34.23 美元/ 桶的价位收盘, 创下2004 年6 月以来的最低收盘价。分析人士普遍认为短期内国际油价仍将维持下行态势, 甚至有可能跌破30 美元/ 桶。在此背景下, 加之消费税调整, 低比例甲醇汽油价格在某一时间段基本和汽油相当, 甚至更低, 这无疑会对其推广产生沉重打击。

与之相对应的是, 由于2014 年以来甲醇市场价下滑, 高比例的甲醇燃料经济效益反而有所提升。据马良观察, 在目前油价条件下, 以公交和货车为例, 相较于汽油车, 高比例甲醇汽油的燃油费可节省一半, 相比CNG车, 燃油费则可节省20% ~30% ;双燃料甲醇柴油车相比柴油车, 燃油费可节省约20%, 与LNG相当;而对于甲醇轿车整车, 从试点省的情况看, 相比汽油车, 燃油费可节省30% ~40%, 相比C NG车, 燃油费可节省10% ~20%。

马良进一步指出, 虽然目前甲醇燃料汽车相较于天然气汽车没有明显的经济优势, 但若考虑到天然气加注站建站成本高、接驳费高的劣势, 甲醇燃料汽车反而更具推广优势。

替代潜力待挖

行业权威专家指出, 相较于其他交通替代燃料, 如煤制油、天然气、动力电池等, 由于技术相对成熟、投资较少, 如按现有产能规模测算, 预计甲醇燃料在交通领域可形成约1000 万吨的替代潜力。

与此同时, 值得一提的是, 甘肃省作为工信部推广甲醇汽车的试点之一, 目前已在探索双燃料甲醇柴油汽车的研究示范。

根据专家初步估算, 如果成功大规模推广, 甲醇远景可替代30% 的柴油使用量, 规模相当可观。由于目前尚处起步阶段, 甲醇燃料的推广难度较大, 但业界已在积极尝试。

据天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室姚春德介绍, 目前中国重汽的甲醇柴油发动机已经通过国Ⅳ排放法规认证, 同时中国重汽和东风商用车已有甲醇柴油发动机通过国Ⅴ排放认证。根据目前实践, 甲醇掺烧柴油车的运行经济性要显著优于柴油车, 且能大幅降低车辆的碳烟排放。

在马良看来, 高比例甲醇燃料和纯甲醇替代量大, 经济性又优于低比例的甲醇汽油, 应该是未来甲醇燃料的发展方向。

但因工信部甲醇汽车试点推广工作将在2017 年到期, 且后续的甲醇汽车推广工作方案尚无安排, 在这种情况下, 低比例甲醇汽油的推广仍需同步跟进。

而从燃气汽车的实际发展情况看, 其路径一般为“在用车改装先行, 优先发展市场, 市场需求再促进整车企业跟进”的发展模式。因此在业内人士看来, 优先发展“在用车改造”是降低发展成本的有效途径, 而在改装车的问题上, 地方政府也可以“有所作为”。例如在甲醇汽油的推广上, 山西省已经走在全国前列。

推广成效看政府

事实上, 甲醇汽车和甲醇燃料的生产相对容易实现, 但二者的系统化融合仅靠企业自主行动远远不够。“在尊重市场规律、借助市场力量的同时, 还需要国家的政策鼓励和税收优惠, 企业能否下决心, 往往要看政府的态度。”何光远说。

据笔者了解, 甲醇燃料行业目前面临一系列发展障碍, 特别是相关标准缺失、国家产业政策不明确, 企业在项目建设、市场准入、技术研发等方面难以得到有关政府部门的政策支持, 在实际执行过程中, 地方政府和企业常常无所适从。

马良指出, 由于缺乏政府部门的组织论证, 对甲醇用作车用燃料涉及的技术、经济和环境等方面的问题一直未能形成共识, 这也在相当程度上影响着国家政策的制定。同时, 由于缺乏政府部门的有力推动, 甲醇燃料目前难以规模化进入成品油加注站终端销售等问题, 均严重制约了甲醇燃料应用规模的扩大。

“在市场能站得住脚的情况下, 政府的支持政策需要及时跟进, 如允许甲醇汽车上路, 推动建议相对比较完善的加注系统, 然后将市场交给消费者选择, 我相信甲醇燃料不愁没法推广。”马良说。

中国石化联合会醇醚燃料及醇醚清洁汽车专委会提供给笔者的一份报告建议, 国家有关部门应将甲醇车用燃料纳入国家新能源发展和石油替代能源发展战略研究体系, 完成甲醇作为车用燃料的全面评价, 研究提出国家产业政策。

国外水泥工业替代燃料的应用进展 篇6

水泥工业一般以化石燃料如煤、重油和天然气提供所需的热能。在20世纪50年代初,废轮胎作为二次能源在德国水泥行业首次使用。在20世纪80年代末和90年代初,全球经济不景气的背景下,许多水泥企业为了降低运营成本,开始采用替代燃料。美国和欧洲的水泥厂已开始采用一些危险废物燃料。水泥回转窑可以在高温下长时间停留物料,使得熟料具有固废能力,能吸收和固定污染物(如重金属和碱),像废油、废塑料、废旧轮胎和污水污泥等。肉骨粉(Meat and Bone Meal,简称MBM)是从屠宰场得到的一种潜在的替代燃料。除此之外,农作物、工业废物和废电解池(Spent Pot Lining,简称SPL),最近被确定为水泥行业的替代燃料。

2 替代燃料优缺点

替代燃料比化石燃料更便宜,可以为水泥企业降低生产成本。其显著优点是减少不可再生能源的利用,保护环境以及还原保护废物处理场所。有的替代燃料还可以补充水泥生产中的原材料需求。例如,废旧轮胎上的钢丝可用来替换原材料中所需的部分铁的含量。

从传统燃料向替代燃料的转换是一种挑战,因为它们具有不同的特性。替代燃料发热量低,分解炉运行不稳定,容易造成预热器旋风筒堵塞,高SO2、NOX和CO2的排放,窑灰也是一个需要解决的问题。一个潜在的替代燃料的实施约束是最终的熟料组成,因为燃烧的副产物最终被掺入到熟料中。如果这些化合物中有一种元素影响到水泥的质量,那么这种替代燃料就不能应用。采用替代燃料需要调整或更换燃烧器,替代燃料输送系统、新的燃料储存设施和燃料分配系统等也都需要增加投资成本。

3 替代燃料标准修订建议

到目前为止,水泥行业还没有替代燃料的选择标准。一种材料必须符合具体的标准,才能被视为燃料。通常水泥企业根据自己的标准设定替代燃料,下列是一些企业内部标准的例子[1],供有关部门制定标准时参考:物理状态(固体、液体、气体);循环元素含量(Na、K、Cl<0.2%、S<2.5%);毒性(有机物、重金属);组成及挥发物和灰分含量;热值>14MJ/kg;多氯联苯(PCBs)的含量<50ppm、重金属含量<2 500ppm[其中:汞(Hg)<10ppm,镉(Cd)+铊(Tl)+汞(Hg)<100ppm];物理性质(尺寸、密度、均匀性);粉磨性能;水分含量;配料技术;排放量;水泥质量及其与环境的相容性不降低;经济上是可行的;可用性。

4 替代燃料的使用情况

替代燃料在水泥生产中的应用不仅有助于减少排放,而且还保护不可再生资源,具有重要的生态效益。替代燃料的化石燃料替代率因国家而异,大多数欧洲国家使用替代燃料的比例都遥遥领先于世界其他国家。不同国家或地区的替代燃料的替代率见表1[2]。

世界领先的水泥生产企业都大量使用替代燃料,甚至使用量将持续增加到2020年。不同水泥集团的常规化石燃料替代率和不同替代燃料的使用率在其可持续发展报告中都可以看到。表2列出了2011年不同水泥集团采用不同类型的废物作替代燃料的百分比[3],这是目前几个世界领先的水泥集团使用替代燃料的情况。Cemex集团目前正在使用工业和生活垃圾作为其主要的替代燃料,海德堡(Heidelberg)、豪瑞(Holcim)和意大利水泥集团(Italcementi group)均使用多种替代燃料,但拉法基集团(Lafarge group)仅使用四种替代燃料,即废旧轮胎、废油、工业和生活垃圾以及农作物。

5 替代燃料的分类及介绍

5.1 替代燃料的分类

根据替代燃料的物理状态大致可以分为三大类:固体废物燃料、废液燃料和气态废物燃料。表3为水泥工业可供选择的替代燃料[2]。值得说明的是,这些废物燃料均已成功地在水泥窑试烧或已经使用。下面介绍几种典型的替代燃料。

5.2 废旧轮胎

将废旧轮胎丢弃在垃圾填埋场或库房中是汽车工业的一种浪费,填埋或堆放轮胎具有潜在的环境、安全和健康危害。在上世纪80年代中期,水泥行业利用废旧轮胎作为替代燃料变得非常流行,以降低日益增加的化石燃料成本。高碳含量、高热值(35.6MJ/kg)和低水分含量使得轮胎衍生燃料(Tyre Derived Fuel,简称TDF)成为世界水泥工业最常用的一种替代燃料,TDF成本明显低于天然气,其单位成本甚至比煤还低。一些国家或组织给予一定的财政补贴,用于收集废旧轮胎。当整个轮胎被用作替代燃料时,其还可以作为一种含铁的替代原材料。有资料表明,采用TDF与化石燃料相比,熟料化学成分无显著差异。表4为轮胎与原煤的热值和重量百分比分析[3]。从表4可以看出,轮胎的热值比原煤高。

虽然废旧轮胎在水泥窑中的使用减少了化石燃料的消耗,但存在SO2和NOX排放污染问题。有研究表明,1t废旧轮胎在水泥窑煅烧后产生的废气中含1kg灰、100kg CO、7kg NOX和140kg SO2。至于二英和呋喃的排放,说法不一,可能与替代率有关。

5.3 城市固体废弃物(MSW)

城市固体废弃物(垃圾)是一种结构复杂和成分多变的燃料,其物理和化学性质不稳定,但仍然是水泥生产较理想的替代燃料。表5为2005年不同国家的城市生活垃圾产出率[2]。垃圾衍生燃料(RDF)是城市固体废弃物中同质的部分,其分类主要是参照美国ASTM(American Society for Testing and Materials)对RDF所做的分类定义。由于其热值高、水分含量低,是首选的替代燃料。

水泥窑是焚烧城市生活垃圾的最佳选择,在垃圾焚烧过程中产生的焚烧灰和重金属可以部分转移到熟料中。在水泥窑中使用城市生活垃圾的主要问题在于其非匀质性、不同的热值和含水量。目前城市生活垃圾在水泥生产中作为替代燃料的替代率可以达到30%。一般城市生活垃圾中含有多种成分,包括塑料、纸张、橡胶、木材和纺织品等。表6为典型的城市生活垃圾的组成[4]及不同的材料重量百分比和体积百分比。

城市固体废弃物经初步筛选除去可回收部分如金属,惰性组分(如玻璃),分离出细湿分解的部分(如食品、园林废弃物),然后经过干燥及挤压成型成RDF。RDF的制造流程见图1。城市固体废弃物通常有一定的热值(8~16MJ/kg),而RDF的热值为16~22MJ/kg,两者的典型化学成分见表7[5]。RDF喂料系统如图2所示[5]。

有文献报道,由于城市生活垃圾中的氮和硫的含量低于煤,而且由于部分替代了煤的燃烧,因而排放的烟气中CO2、NOX和SO2的相对排放量减少,但是焚烧含有氯的垃圾会导致二英和呋喃排放,重金属和汞的排放量也会有所增加。

5.4 废电解池(SPL)

废电解池(SPL)是从电解铝过程中产生的一种固体废弃物。在电解铝时,氧化铝溶解在含碳内衬钢壳的电解槽内。一个电解槽通常由超过100个单一的电解槽串联排列,形成一列。电解槽的内衬是由碳棒组成的,用作电解过程的阴极。一个阴极的使用寿命通常为3~10年,报废了的阴极材料被称为SPL。

1988年两台水泥窑使用SPL作为替代燃料之前的排放测试表明,被分解的氰化物和氟很少。由于SPL比煤要坚硬得多,1988年SPL被列为有害物质,终结了使用SPL作为替代燃料。但相关的研究工作仍在开展[6]:2009年澳大利亚7 449t SPL被大部分用于水泥生产的替代燃料;2010年美国产生的SPL79%被水泥窑利用;2010年加拿大三家冶炼厂一共产生17 400t的SPL,其中90%被回收,主要作为水泥和炼钢替代燃料。SPL的热值为8~25.2MJ/kg,是理想的分解炉以及水泥窑的替代燃料。SPL含有少量的氰化物、钠、氟和一些重金属(主要是铅和铬),但很少有关于SPL作为水泥窑燃料对环境造成影响的报道。试验研究表明,SPL作为水泥窑替代燃料时几乎99.9%的含氰化合物被分解,NOX和CO2排放也比化石燃料少。SPL燃烧后的灰分中也含有熟料组分的氧化物,如Si O2、Al2O3和Fe2O3。

5.5 肉骨粉(MBM)

1994年欧盟禁止使用肉骨粉(MBM)作为牛饲料和填埋处理,因为其可能携带疯牛病病原体。这一禁令使得水泥工业用肉骨粉作为替代燃料成为可能,现在一部分水泥集团已经开始使用肉骨粉(见表2)。肉骨粉在水泥窑的有效利用率要高于大多数其他替代燃料,其利用率因国而异[7]。在法国每年大约45%肉骨粉供给水泥厂,在西班牙限制水泥窑使用≯15%的替代能源,在瑞士没有相关限制。

MBM的热值较低,平均为14.47MJ/kg,几乎仅为煤的一半。肉骨粉中钙的含量较高,能够减少SO2的排放。在水泥窑中燃烧时,过量的钙可能会产生f Ca O,影响熟料质量。使用肉骨粉在水泥工业中作为燃料的另一个潜在的影响就是,其含有约70%的水分,所以必须对其进行预处理。

肉骨粉一般用在窑主燃烧器中,如果用于分解炉喷煤管,则需要5%~10%额外的空气。与煤相比,肉骨粉具有较低的固定碳和较高的氯含量。氯含量较高容易导致预热器结皮和堵塞。肉骨粉的氮含量约为煤炭的7~8倍,容易导致NOX排放增加。有文献[2]发现肉骨粉掺入到重油中一起燃烧时氮氧化物的排放量增加。Abad等[8]报道,肉骨粉的焚烧对二英和呋喃的排放量没有影响。

5.6 塑料废弃物

塑料废弃物作为城市生活垃圾和工业废物,在水泥行业替代燃料中,被认为是最容易获得的高热值(29~40MJ/kg)的替代燃料。使用它的唯一问题是聚氯乙烯中富含氯。数学模型显示,使用1t的聚乙烯和聚苯乙烯塑料作为替代燃料可以减少约1t的CO2的排放[9]。如果塑料废物的氯含量>0.7%,那么它可能会影响熟料的质量。在特定的条件下,氯的存在会导致HCl、二英和呋喃的排放增加。燃烧塑料废物时氮氧化物的排放,可能取决于塑料中的氮含量和一些其他的因素,如火焰温度和空气量。挥发性重金属汞和铊的排放有可能增加,但是在使用电除尘器收集粉尘时可以捕获一部分。

5.7 污水污泥

污水处理过程中会产生大量的污泥,常规的处理方法主要是采取填埋或者作为农业用有机肥料和土壤改良剂,这都是不环保、不友好的处理方式。污泥处置的最佳方法是用来煅烧水泥熟料。在2006年,瑞士水泥工业使用了54 964t的干污泥,这相当于22%的替代燃料。2006年,德国大约200 000t的脱水污泥和约40 000t城市下水污泥作为替代燃料[10]。Werther和Ogada[11]建议最大污泥掺入量不应超过熟料生产能力的5%。湿污泥混合成浆料,用湿法窑更好。在干法生产中,污泥必须干燥至水分含量<1%[2]。污泥中不同元素的含量和热值取决于污泥的来源和处理过程。表8中列出了两种不同类型污泥的工业分析和元素分析[12]。不同类型的干污泥热值见表9[12]。

2008年美国环境保护署的一项研究表明,使用污水污泥与化石燃料相比,氮氧化物的排放量减少;Cartmell等[13]认为使用污泥后,二氧化硫和重金属排放量会增加;污水处理厂的污泥中汞(Hg)的含量较高,在水泥行业使用,建议最大的汞含量为0.5mg/kg。

5.8 废溶剂和废油

废油是一种来源于汽车、铁路、船舶、农业和工业的危险废物。废溶剂和废油具有较高的热值(29~36MJ/kg),加工成本也较低,一般不需要预处理,可直接用于水泥窑或分解炉作为替代燃料。未混掺的废油也可用于主燃烧器的点火过程。

欧盟国家每年有大约107万吨的废油被用作水泥窑的替代燃料使用。澳大利亚每年购买5亿升油,有些油可以加工成新产品,但有一部分不能重复使用。不可用的部分通常含有铅、镉、砷、二英、微量的苯和多环芳烃,这些都是对人类和动植物高度有毒的物质。燃烧不可回收利用的废油是一种有效的处理手段,由于窑的温度足够高,能够把所有有机材料和剩余的非有机化合物固定在熟料中。废溶剂和废油化学成分见表10[14]。废油中含有重金属、硫、磷和卤素,长期储存和使用可能会造成环境污染。

溶剂和废油与石油焦和煤相比含有较少的矿物。研究表明,使用废溶剂比用化石燃料能够减少氮氧化物和二氧化碳的排放;Mlakar等[15]认为能够减少汞的排放;Seyler等[16]认为当废溶剂与化石燃料混合使用时能够减少重金属的排放量。

5.9 农作物

农作物作为替代燃料在水泥生产中的应用并不常见。马来西亚、泰国和印度等发展中国家的农村,使用农作物进行热能发电。稻壳、玉米秸秆、榛子壳、椰子壳、咖啡豆、棕榈坚果壳等都有用于水泥窑的[17]。农作物的热值为14~21MJ/kg,水分含量6%~12%。由于农作物的热值较废油低,就得调整燃烧器的设计和风量。比如使用高密度燃料转为低密度农作物燃料,就得用高压高温操作。大量的文献研究不同农作物的化学成分和燃烧特性表明,水泥窑20%的替代率是合理的。

农作物是一种二氧化碳排放为中性的燃料,因为它在生长过程中消耗二氧化碳,与其燃烧过程中释放的二氧化碳量几乎是相同的[18]。农作物燃料与煤混烧时可以降低NOX和SOX的排放[17,18]。Royo J等[19]认为,使用农作物燃料可以降低SO2、二英、呋喃以及重金属排放量。农作物作为燃料的主要问题是热值波动大及数量不固定。表11[20]是目前水泥行业使用的作为替代燃料的农作物工业分析和元素分析。

5.1 0 其他

除了上述废物外,还有其他可供选择的替代燃料,如废旧地毯、纺织废料、汽车粉碎残渣、废木屑、液化天然气、绒毛、纸渣、包装盒、畜禽粪便以及油浸泡过的抹布等,遗憾的是,没有太多关于它们在水泥生产中的用途和影响的信息。

6 讨论和建议

6.1 可利用率

一般的替代燃料的可利用率较高,水泥企业乐于采用当地可用的替代燃料降低生产成本。一些替代燃料利用率低不是因为其产量低,而是其他合适的处置方法可提供回收和再利用。在可用性方面,轮胎和城市生活垃圾是水泥行业的最佳选择,因为它们的产量在不断增加。SPL和废塑料也有很高的产出率,但用在水泥行业作替代燃料的不多。在替代燃料的研究中,只有农作物的产量不能保证持续的供应,因为特定的作物不是常年种植。MBM是一种新兴的替代燃料,由于它们在其他领域(如饲料)的使用,从而限制了其在水泥行业的应用。

6.2 替代率

大量的研究表明,不同的替代燃料混合使用完全可以满足水泥生产所需要的热量。事实上,大部分水泥生产企业为了降低生产成本都在使用不同比例的替代燃料(见表2)。英国Cemex水泥厂采用100%替代燃料,该替代燃料是一种混合工业废液(废油漆和废溶剂等)和商业垃圾(家庭和商业废物残渣)的混合物[20]。据报道,在水泥窑上,肉骨粉可替代40%的化石燃料,而废轮胎和城市生活垃圾替代率可以达到30%。根据经验法则,研究者建议用其他的替代燃料,替代率可以达到20%。在现实情况下,SPL和污泥的替代率更低,这是由于其氯含量偏高使其受到了限制。很少有文献报道在水泥窑系统不同替代燃料混合采用某个固定的最佳配比,这是由于替代燃料来源复杂造成的。

6.3 排放因素

使用替代燃料人们最为关注的问题是对环境的影响,大量的研究都是针对NOX、CO2、SO2和重金属的排放。表12为替代燃料的选择标准[2]。从表12可以看出,几乎所有的替代燃料都可以降低CO2的排放。De Vos S等[21]报道,使用1t废油和废溶剂可以减少2.02t CO2;使用1kg RDF可以减少约1.16kg CO2排放;使用废塑料、MBM和废轮胎可分别减少CO2排放15%、12%和10%。NOX的排放也有类似的效果。使用轮胎、城市生活垃圾和污水污泥作为替代燃料时,可能会增加SO2的排放。对于重金属的排放,除了城市生活垃圾和废塑料会增加外,其他替代燃料影响不大。

6.4 储存和安装

根据调查发现,除了城市生活垃圾和污水污泥为替代燃料时的安装和使用成本较高外,其余的替代燃料使用成本均较低。城市生活垃圾的非匀质性和污水污泥的高含水量使得均化和干燥成本增加。SPL、垃圾和污水污泥的存储要求相比其他替代燃料要高,SPL可能有爆炸的危险,垃圾和污水污泥有异味,废油和废溶剂也有可能发生火灾和爆炸,需要采取措施来进行安全储存。

6.5 比较

调查发现,由于废旧轮胎和农作物运营成本低和替代率高,被水泥企业广泛使用。由于废溶剂和废油在替代燃料中具有最高的热值,可在燃烧区中引入而无需处理。而城市生活垃圾、肉骨粉和污泥则需要处理,以满足水泥窑的要求。TDF广泛应用于水泥行业已经有很长一段时间。据文献报道,TDF用量>30%时可能会改变水泥硬化过程,对水泥性能产生不利影响。从排放角度来看,农作物可能是最好的选择,但因其产出量不稳定,使用受到限制。SPL由于氟含量高而受到限制。SPL是水泥行业相对较新的替代燃料,对其相关的研究和报道不多见。城市生活垃圾和肉骨粉的可用性高,对环境的影响相对较低,但是城市生活垃圾的高水分含量和肉骨粉的产量问题,使得两者的使用成本较高。在所有的替代燃料中,污水污泥的热值最低,但污泥灰分可以替代原料。

7 结语

替代燃料叉车的发展状况与前景 篇7

由中国内燃机工业协会起草的《中国内燃机工业“十三五”发展规划》已经完成。该《规划》提到, “内燃机是目前和今后实现节能减排最具潜力、效果最为直观明显的产品, 在相当长的一个时期作为主流动力机械的地位不可动摇。”

越来越高的排放标准不仅对车辆厂商也对内燃机的生产提出了新的环保要求。对此, 中国机械工业联合会副秘书长李东茹表示, “应将未来的发展重点放在绿色设计技术、清洁生产技术、资源循环利用技术以及节能减排降噪技术上。在业内开展新型替代燃料燃烧技术研究。”合肥宝发动力公司作为眼下国内唯一一家专业致力于各类替代能源叉车动力产品的研发、生产型公司, 已经掌握了天然气 (LNG/CNG) 、液化气LPG、生物柴油、乙醇、二甲醚DME、甲醇等替代能源发动机的研发能力。

一、我国替代燃料叉车的发展前景

总体来看, 我国叉车用替代燃料仍处于早期发展阶段, 在排放政策扶持下推进, 已呈现出替代能源技术的路径多元化的趋势。

(1) 内燃叉车多元化发展是我国叉车替代燃料开发进程的必然路径。从资源保障能力上看, 目前非常规石油资源、生物质资源、煤炭资源都有规模化开发潜力。

(2) 各类替代燃料发展进程将呈现重叠递进的态势。在近期, 低碳高效替代燃料技术和产业化条件部分已经成熟, 具有明显节能减排效果, 可望率先扩大市场占有率, 包括液化气叉车、天然气叉车、乙醇和甲醇叉车等。中长期来看, 随着国际石油价格回升、替代燃料技术快速进步、国内能源税和温室气体排放权制度的建立健全, 清洁替代燃料和新能源叉车将进入快速发展阶段。在长远期, 随着各种清洁替代燃料技术的日趋成熟, 其中温室气体减排潜力最大和资源保障程度较高的技术途径将得到更多支持和更快发展, 预计主要是各类燃气叉车 (天然气<LNG/CNG>、液化气LPG) 、气电混合动力车、第二代生物燃料叉车、二甲醚和甲醇叉车以及可能的氢燃料叉车都有轮番上台的机会存在。

(3) 受到加气站的制约因素, 液化气LPG叉车将率先于天然气NG叉车并保持高速发展, 但其发展会受到区域和价格等方面的制约。目前的态势是LPG叉车国际市场的需求量远大于国内市场。

(4) 生物液体燃料产业化水平有望进一步提升, 生物燃料将成近中期的市场热点。近期通过收集利用废糖蜜、秸秆和废油脂可年产数千万吨级燃料乙醇和生物柴油;近中期通过推广良种良法和开发边际土地, 种植甜高粱、薯类和油料林等, 预计可年产上百万吨燃料乙醇和数百万吨生物柴油;

(5) 煤基合成燃料主要是醇醚类燃料也将成为重要替代燃料方向。纯乙醇叉车、纯二甲醚叉车、甲醇叉车的市场化应用也指日可待。

(6) 新能源产业化的进程加快, 叉车行业在叉车产业的示范和基础设施的带动下, 锂电类、混合电动动力类、氢燃料内燃叉车的发展进程可望进一步加快实现推广应用,

二、替代燃料叉车的技术分类

可以应用于内燃叉车的代用燃料种类有:

天然气 (NG) 叉车, 又细分为CNG叉车与LNG叉车、液化石油气 (LPG) 叉车、生物柴油叉车、二甲醚叉车、甲醇叉车、乙醇叉车、氢气叉车等。当前, 叉车主机厂家对液化石油气 (LPG) 叉车和天然气叉车已经可以实现销售。

根据叉车每次使用燃料种类的不同, 内燃叉车又分为:

A单燃料叉车——叉车只能使用一种燃料, 没有备用燃料可以选择。譬如:单LPG叉车、单CNG叉车等, 按此定义柴油叉车也是单燃料叉车的一种。

B两用燃料叉车——叉车能够使用两种燃料, 同一时间只能使用其中一种燃料, 但可以自由切换来使用, 比较常见的有LPG与汽油的两用燃料叉车。

C双燃料叉车——叉车能够使用两种燃料, 但是在同一时间混合使用。譬如:柴油掺杂天然气、柴油掺杂液化气、汽油掺杂乙醇。也可以称为掺烧叉车。

考虑到产品的稳定性、技术可行性以及排放情况在实际应用与我们大量的试验证明, 双燃料技术 (也就是掺烧技术) 不容易成为主流技术, 主要原因是排放控制。排放控制不过关的产品不适宜在替代能源叉车的整车领域应用。

三、各款替代燃料叉车的特点及发展状况

㈠液化石油气叉车, 简称LPG叉车

1.LPG是英文liquefiedpetroleumgas的首字母缩写, 意为液化石油气。LPG叉车最早于90年代引入中国小批量生产, 是国人最早接触并实际产生销售的一款替代能源叉车, 应该是中国叉车行业替代能源的鼻祖车型。目前LPG叉车也是应用最为广泛的一种替代能源叉车。

2.LPG、CNG叉车都是已成熟技术, 在资源和加气站方便的条件下逐步推广也是叉车燃料多元化方向之一, 可以解决排放污染和经济运行, 由于在常态下液化石油气和压缩天然气都是气体, 在储、运、加气等商业运行中都需要较大的投资, 所以它会成为替代叉车燃料中必不可少的一个产品。

㈡压缩或液化天然气叉车, 简称CNG/LNG叉车

天然气 (英文:Natural Gas简称NG) 其主要是由烷烃构成, 是一种无色无味的气体, 常见的车用代替燃料天然气有两种存在的形态, 一种是压缩天然气 (CNG) , 一种是液化天然气 (CNG) 。在中国出现的时间是2002年宝鸡合力研发的一款天然气叉车, 当时的动力性还不能完全胜任3吨叉车的要求, 后期的产品已经得到完善。在2年前, 安徽合力集团已经开发了各类天然气叉车的产品。

应用前景:

由于后工业时期世界能源结构的调整与各国排放法规的日益严格, 使用天然气作为叉车代用燃料中的一种, 是时代的需要也是客户自主选择的权利。在石油上涨能源短缺的未来, 天然气作为叉车的代用燃料将大有可为。

㈢生物柴油叉车

1.生物柴油的定义:

生物质能是一种以生物质为载体的能量, 它直接或间接地来源于植物的光合作用, 可转化成常规的固态、液态和气态燃料, 取之不尽, 用之不竭, 是一种可再生能源。目前的生物柴油由动、植物油脂及废烹调油转化而成。

生物质柴油叉车在国内没有得到过真正意义的推广, 2015年度合肥宝发公司接受一家生物柴油公司的委托进行了生物柴油叉车发动机型式的试验, 各项试验数据表明, 生物柴油的动力不低于标准柴油, 经济性非常强, 但由于生物柴油制造工艺的差异化大, 在整机的排放中各项污染物的控制比较难掌握。相对于醇醚类能源, 生物质柴油发动机在欧美的开发比较积极。因为生物柴油的生产工艺简单, 发动机无需改动, 而且基础设施也可以沿用。所以, 欧美在二甲醚和甲醇发动机的开发上缺乏积极性。如果可以突破生物质能源制造一致性得到规范, 排放符合国家要求, 则生物质柴油叉车的推广普及相对比较容易获得突破。

2.生物柴油的特点:

1) 由动、植物油脂及废烹调油转化成生物柴油的技术基本已成熟, 不需要复杂的设备。

2) p H值低, 故储存装置最好是抗酸腐蚀的材料。3) 生物柴油的资源丰富, 是环境友好型的可再生燃料。

4) 具有“老化”倾向, 加热不宜超过80℃, 宜避光、避免与空气接触保存。

5) 润滑性能好, 有较好的低温发动机起动性能。

6) 无需改动柴油机, 可以掺烧任何比例的混合燃料或者直接添加使用, 同时无需另添设加油设备、储存设备, 这是在多种替代燃料中唯一能够这样做的。

7) 较好的安全性能。十六烷值高, 又含氧, 燃烧性能好于柴油。

㈣乙醇叉车

1.乙醇 (CH3CH2OH) , 俗称酒精, 是以玉米、小麦、薯类、甘蔗等农作物作为原料, 经发酵、蒸馏制成, 也可以由乙烯与水合成。将乙醇脱水后再加上适量汽油后制成变性燃料乙醇, 所谓的车用乙醇汽油就是把变性燃料乙醇和汽油以一定比例混配制成一种车用燃料。一般常用的有两种:一种是E10 (即乙醇含量占容积的10%) 一种是E85 (即乙醇含量占容积的85%) 。

2.乙醇叉车的市场推广情况:

如果把乙醇叉车理解为乙醇汽油叉车对大部分人来说都不陌生, 在国内许多地区向汽油中按比例加入一定量的乙醇即为车用乙醇汽油, 目前受到排放法规中PM碳颗粒物限值的要求, 今后乙醇叉车的市场有希望获得进一步扩大。目前该替代能源叉车是除了液化气叉车外应用非常广泛的产品。

而在巴西国内全部使用乙醇汽油已有近20年的历史, 是世界惟一不供应纯汽油的国家;巴西的乙醇叉车市场占比一度超过内燃叉车的50%, 现在的乙醇叉车的占比也是非常高的国家。近年, 美国、日本、印度启动乙醇汽油推广计划;目前英国、荷兰、德国、南非、泰国、奥地利在积极推广乙醇汽油替代工作;这些国家的乙醇汽油叉车是有市场需求的。

㈤二甲醚叉车

1.二甲醚 (Dimthyl Ether, 简称DME) 是一种简单的脂肪醚, 又称木醚、甲醚。DME的化学分子式为CH3OCH3在常温下是一种无色可燃气体, 二甲醚氧含量高, 这使得DME的燃烧十分充分, 几乎是无烟燃烧。是城市车辆比较理想的清洁燃料。

目前叉车行业当下只有合肥宝发公司用作为动力技术的储备, 国内尚没有实现过二甲醚叉车的整机销售, 考虑到二甲醚价格和环保的优势所在, 该产品的市场突破指日可待。

2.二甲醚在叉车的应用方式:

有纯液态二甲醚和以二甲醚作为点火促进物质两种方式:纯液态二甲醚缸内直喷压燃式以及混合喷射。混合喷射又分为二甲醚预混、柴油 (或甲醇) 喷射式。

按照汽车行业的运行效果来看, 采用纯液态二甲醚缸内直喷压燃式是最常见的应用, 即利用燃油喷射装置直接向气缸内喷射液态二甲醚, 靠发动机的活塞压燃着火进行工作。

㈥甲醇叉车

甲醇又名木醇, 化学分子式为CH3OH, 是一种无色有毒的液体, 易挥发、易燃、易氧化, 能与水、乙醇、乙醚、苯、酮等有机溶剂混溶, 蒸汽与空气可形成爆炸混合物, 遇火发生爆炸, 有腐蚀性。

甲醇叉车的技术路线:有汽油基础机甲醇叉车与柴油基础机甲醇叉车两种不同的技术路线, 目前均已成功在合肥宝发公司的产品平台上投产并小批量销售。在汽油基础机的技术实现比较简单。在柴油机种应用相对复杂, 成本也比较高, 目前采用的辅助着火方法有3种:点火塞点火、柴油引燃式、混合燃料、改质醇类。

甲醇燃料在作为叉车代用燃料时主要以纯烧为主, 掺烧 (柴油压燃的方式) 为辅。

㈦氢燃料叉车

1.氢气英文名字 (hydrogen) 化学分子式H2不溶于水、乙醇、乙醚, 是无色可燃的气体。氢气作为叉车替代能源有两种方式存在, 一种是以现有叉车的内燃机为基础, 通过改造制成可以以氢气为燃料的内燃机。另一种是以氢气为叉车燃料电池的燃料, 通过质子交换的方式来发电驱动叉车。

2.应用前景

传统的石化燃料发展到今天暴露了很多问题, 如环境污染问题、燃料短缺问题, 而氢正好符合我们的需求, 它储量丰富, 燃烧后不排放有毒有害物质, 是最为理想的叉车替代燃料。

四、替代能源叉车的趋势分析

(1) 中国的能源政策是:节约优先、立足国内、多元发展。因此, 中国内燃叉车的代用燃料朝着多元化方向发展是个趋势。

(2) 当前的液化气叉车、天然气叉车、乙醇叉车已经中小批量开始销售, 其它能源市场的开拓是个时间问题。

(3) 生物柴油、甲醇、二甲醚、氢气作为叉车代用燃料在技术上是可行的。

内河LNG船用替代燃料和排放控制 篇8

船舶动力装置在运行过程中会排放大量的氮氧化物、碳氧化物等有害气体。随着IMO NOx TierⅢ排放标准、排放控制区的陆续实施和建立加快了研究尾气处理技术和新能源船型的步伐。LNG作为船用代替燃料成为可行之路。

目前,超大型集装箱船在使用LNG为船用动力方面已不存在技术和安全障碍。而中小型船舶在使用和改造为LNG动力方面也取得了很大进展。

2 LNG作为船用燃料的优势

LNG是一种天然存在的烃类混合物,其主要成分为甲烷(70%~90%)。其液化后的体积为等量气体体积的1/600,所以通常采用低温绝热储存技术。LNG和柴油、汽油的物性参数对比参见表1。

使用LNG的优势有以下几个方面。

(1)储量大。全球天然气储量丰富,已探明储量可供使用超过100余年。专家预测,由于对天然气需求的不断增长,天然气会在21世纪中叶成为第一大能源品种。根据我国“十二五”规划所要实现的目标,我国的天然气消费比重要从初期的3.9%上升到8.3%,可见LNG作为船用代替燃料有着广阔的前景。

(2)经济效益好,成本回收快,污染小。目前柴油价格较天然气高25%左右,在等量燃料燃烧下所输出的功率相近。以安徽省首艘LNG燃料动力试点船舶“红日166”轮为例,使用双燃料较全柴油模式燃料成本降低20%以上,改装成本58万余元,预计2.76年能收回成本。同时,天然气燃烧产生的污染物排放量很小,微粒和硫氧化物减排接近100%,氮氧化物和二氧化碳的排放也有很大减小。

(3)安全性能好。从表1可以看出天然气拥有很高的辛烷值,抗爆性能好,可以提高发动机的压缩比,同时与空气混合后有很宽的发火界限,燃烧平和,对机件的磨损很轻。天然气的自燃温度和爆炸极限都比汽油、柴油高,同时密度小,若发生泄露也能迅速扩散,所以拥有很好的安全性能。其气化的冷能也可以应用于船舶的制冷和冷却等方面[3]。

3 LNG双燃料动力装置

目前LNG作为船用燃料的主流方式即采用双燃料发动机组。其工作原理与传统意义上的低速柴油机几乎完全相同,结构相似,易于改装。液态天然气储存在仅需添加一套LNG燃料的供应处理系统和安全监测报警系统,通过喷入的柴油压缩自然引燃天然气,实现功率输出。通过供应处理系统可以在很大宽度内调节天然气与柴油的使用比例,使柴油机能在纯柴油和双燃料模式下进行切换,满足不同运行模式的要求。

双燃料发动机在国外已完成多代产品的更迭,主要的厂商包括MAN、瓦锡兰、三菱等,目前技术已非常成熟并在船上得到很成功的应用。例如由大宇造船、BV以及达飞集团联合打造的1.4万标箱的集装箱船,搭载了MAN的ME-GI型二冲程双燃料发动机,航速达到24节,能以重柴油和双燃料实现高效运行。虽然LNG储罐和相应的配套机组占据约438个标箱的空间,但其较低的运营成本和低排放量可以抵消这方面和初投资的成本。而在双燃料机组改造方面技术也有很大进展,以挪威为例。截止2012年4月,已有27艘正在运营的LNG燃料船,同时21艘在建,主要包括集装箱船、滚装船、渡轮以及游船等各类船舶,取得了良好运营状态,并制定成熟的改造运营安全标准[4]。

4 我国内河LNG船用替代燃料发展概述

4.1 内河LNG双燃料船舶技术标准和法规规范日渐成熟

中国船级社早在2007年10月就发布了《双燃料发动机系统设计与安装指南》,对双燃料动力装置的控制系统和安全系统的构建和装配提出了指导性的意见,在2011年出台了《气体燃料动力船舶检验指南(2011)》。中国海事局于2012年也发布了《LNG燃料动力试点船舶技术要求》和《LNG燃料动力试点船舶关键设备技术要求》。形成了对于LNG双燃料动力船舶较为成熟的技术标准和法规规范体系,为相关研究和应用提供了规范基础和指导依据。同时随着“气化长江”、“长江绿色物流创新工程”等内河船舶“油改气”项目的实施,和交通部《“十二五”水运节能减排总体推进实施方案》的发布,使得内河LNG船用替代燃料的发展得到有力推进。

4.2 相关配套设备研发制造和技术研究

虽然相较国外而言,我国对双燃料动力装置的研究刚刚起步。但已受到各部门科研院和企业的广泛关注和投入。目前,我国内河已经实现了多艘各类船舶的成功改造,“苏宿货1260号”干货船、“长讯三号”散货船以及“红日166”轮改装双燃料动力船舶都取得了良好的动力性、安全性和经济性。同时在相关设备研制方面,我国已有多个厂家具备制造不同规格LNG储罐的能力并得到中国船级社的认可。在双燃料发动机制造方面,已成功研制出功率较小的船用双燃料发动机,2011年中石油启动了双燃料船用发动机动力模块项目,投资10亿元用于相关动力设备的研制。燃料供应处理检测系统在应对LNG低温特性和泄漏方面也得到很好解决,已具备LNG低温系统设计能力。在试点船只和陆用等多方面得到良好的安全验证。

4.3 内河配套设施供应

目前,我国所拥有的LNG固定加气站达200多座,分布如图1[5]。由于相关政策(如油改气项目、LNG接收站布局方案)和LNG消费潜力的推动,使得各地加气站的建设和规划得到落实。我国并不允许建设内河堤坝内的储配站,内河以往也存在着由于内河水位存在落差,LNG管道不易延展和伸缩所造成的岸上加气设备与船舶难连接的加气难问题。试点船舶主要加气方法还是采用加气泵船和槽罐车进行加注。武汉交发船舶设计公司研发了移动式的小型储气船只已经投入使用。而其他能源公司也在加快水上加气码头等加气设施的建设,加气难的问题得到有效解决。基础设施的逐步完善为双燃料动力装置的推广打下坚实基础。

5 实现有效排放控制的有效途径

LNG双燃料发动机的主要排放碳烟和氮氧化物两种。碳烟的生成多少主要与燃烧室的氧化环境、碳烟生成速率与其氧化速率的快慢所决定。而氮氧化物则主要与最高燃烧温度和参与燃烧反应的氮氧在高温中的滞留时间长短相关。由此得到控制排放的指导思想如以下几方面。

5.1 增大空燃比

增大空燃比例,稀薄燃烧。这样避免了燃烧前期的高温缺氧,使碳烟的生成得到抑制。同时为燃烧反应提供了良好的氧化环境。减缓碳烟生成的同时加速其氧化,使碳烟的生成量得到减少。整体热效率得到提升,缸内平均压力增大,挤流作用增强。而氮氧化物的排放由表2[6]可以看出氮氧化物的生成量先随空燃比的增大而增大,在空燃比为1左右达到最大值,随后稳步降低,在空燃比2.1时即达到稀薄燃烧时其生成值已大幅减少。在燃油天然气供应系统中添加比如气体旁通装置等设备,通过运行参数使用中央控制单元调节合理的空燃比,实现良好运行控制(图2)。

5.2 适当增大进气压力

进气冲量增加,加强了混合气体扰流强度,使燃烧工质吸热时的传热损失增大,造成燃烧温度降低,使燃烧反应的平均温度下降。虽然油雾效果明显,氧气的增加进一步提升燃烧反应,促进碳烟的氧化,但此时碳烟的生成速率相对提升较多,造成碳烟排放有所增加。不过由于双燃料所含成分的碳氢比不高,所以碳烟的生成增加量不是很多。而在挤流作用下氮氧的滞留时间减少使氮氧化物的排放有明显下降。所以在控制碳烟排放在合理范围下,提高进气压力可以有效降低氮氧化物的排放。

5.3 适当减小进气温度

进气温度的升高,工质的热运动加强,使整个循环的温度提升,最高燃烧温度也相应提升。温度的提升会导致气体膨胀使充气量减少,氧气量相应减少,加快了燃烧初期碳烟的生成速率,弱化的燃烧反应使燃烧反应的放热率降低,低放热率致使缸内的压力减少,使碳氧在高温反应下滞留时间增长,增大了碳烟和氮氧化物的排放。由于天然气在通常大气状态下都是呈气态,因此具有良好的冷启动性能,所以低温燃烧可以降低污染物的排放。

6 结语

LNG作为船用替代燃料有着良好的经济和环保效应,发展内河LNG双燃料动力装置符合《中国的应对气候变化的国家方案》。目前需要解决的是市场拓展、改造试点船推广和加气站全面覆盖。最重要的是LNG低温特性和爆燃特性的有效安全预防。在各种有利政策的助推和各方面全面参与下努力,相信LNG作为船用替代燃料有着广阔的发展前景。同时通过有效的运行管理,可以将废气排放控制在更小的范围之内。

摘要：介绍了LNG作为船用替代燃料的优点,以及LNG-柴油双燃料发动机的工作原理。论述了国外和我国内河LNG船用替代燃料的发展现状,并探讨了控制碳烟和氮氧化物的排放技术。

关键词：LNG,双燃料发动机,排气控制

参考文献

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石油替代燃料 篇9

1 褐煤质量及电厂对干燥煤的要求

一般褐煤全水分35%,灰分15%～20%,发热量13.38～14.21 MJ/kg。发电厂要求干燥褐煤水分降到15%以下,发热量提高4.18 MJ/kg,达到17.97 MJ/kg以上。

2 干燥技术

目前,以褐煤干燥去水为主要目的的设备主要有两种:回转式滚筒干燥机和神州公司的专利产品——SZ振动混流干燥设备。

2.1 回转式滚筒干燥机

传统的滚筒干燥机是采用600～700 ℃的高温烟气与物料直接接触进行热交换,用于煤泥或洗精煤干燥,随着褐煤大规模开发利用和市场对高热值煤的需求,褐煤干燥逐步受到关注。一些厂家将滚筒干燥机用于褐煤干燥,但由于褐煤挥发分析出温度低,大颗粒煤与粉煤干燥路径一致、时间相同,粉煤在干燥器内易着火发生燃爆,因此采用传统的高温热风干燥方法应用于低变质的褐煤,即使在顺流条件下也会导致干燥后的煤炭损失部分挥发分,还存在易自燃、产品不稳定、产品粉碎度高、粉尘大等问题。目前该法正处于探索阶段,大规模推广应用还没有成功的实例。

2.2 SZ振动混流干燥技术

针对低阶烟煤和褐煤挥发分高、燃点低的特性,神州公司创造性地提出煤炭低温大风量干燥技术路线,自主研发了SZ洒落式振动混流干燥系统设备。该设备是利用低变质煤燃点以下的低温热介质与高水分煤接触,去除煤中水分,干燥过程安全可靠。干燥器采用多层振动床按“Z”形布置的立式结构,占地面积小、产能可实现大型化,可提高褐煤发热量2.09～6.27 MJ/kg。经试验场工业性生产和西乌旗科达褐煤提质公司等用户工业化应用,设备性能指标达到了装备整体设计要求,通过了中国煤炭工业协会组织的技术鉴定。鉴定指出,该技术在褐煤、低阶烟煤、油母页岩的干燥提质方面具有广阔的应用前景,达到了同类技术的国际领先水平。

2.2.1 SZ干燥器的工作原理

SZ型振动混流干燥设备采用连续操作方式。如图1所示,湿物料通过干燥器顶部的回转布料器均匀进入干燥器,在干燥器内部的多层振动干燥床上分散形成“Z”形物料长龙,一部分粒度小于床孔的细物料穿过床孔垂直下落,大部分粗颗粒物料形成疏松料层沿干燥床床面移动,移至床体端部洒落到下一层干燥床上。热烟气由送风机给入干燥机底部,热气流在干燥器内由下至上与各层干燥床上的湿物料充分混合,将物料干燥。在气流上升过程中,由于多层振动床的存在,会产生横向气流,这样在干燥器内既有物料与热气流水平方向的逆流,又有两者之间垂直方向的逆流,因而形成了特有的混流干燥,干燥效果十分明显。粗细物料与热风在混流过程中经过多次混合—分离—再混合—再分离的过程被均匀干燥,大部分物料从干燥器的底部输出,极小部分细物料随气流进入除尘器,除尘器分离出的物料作为产品回收。

2.2.2 主要特点

(1)采用低温大风量干燥,安全性高。振动混流干燥器采用240 ℃以下的低温热介质,工作温度低于褐煤的挥发分析出点,达不到有机物质的释放条件。干燥器内待干燥物料在运动状态下微负压运行;粗细原煤干燥后水分均匀,煤粉水分约10%,不会发生过干燥现象;干燥器和除尘系统中含有大量载湿介质;干燥器内含氧量低于16%,诸多因素决定了在干燥器内不具备煤粉爆炸的条件,设备运行安全性高。

(2)根据煤质状况及用户所要求的脱水量,可以对物料粒度、干燥时间和干燥介质温度等参数进行设置。

(3)物料与热介质在干燥器内直接接触,既有水平方向的逆流,又有垂直方向的逆流,形成了特有的混流干燥作用,煤与介质接触充分,干燥效率高。

(4)干燥器为立式组合结构,占地面积小。

(5)设备大型化,单台设备最大处理能力达240 t/h。

(6)尾气中不含有机物或有害气体,不会造成环境污染。实践中多次检测结果表明,干燥过程所排放的气体主要是含有一定量水蒸气的热空气,并无煤热裂解或热分解的有机产物或其它有害气体污染物,因此,直接排入大气不会造成环境污染。

(7)干燥产品颗粒形状好,粉碎率低。由于独特的干燥方式,物料在干燥器振动床上运行平稳,上下层间落差小,再加上上升气流对物料的缓冲作用,颗粒破碎率很低,保存完整,避免了转筒式、洒落式干燥的缺点,减少了粉尘含量,便于物料储存和运输。

(8)采用逆流式干燥,煤粉产率低,除尘系统负担小。

2.2.3 干燥系统主要组成设备和作用

振动混流干燥系统由热源部分、干燥器部分、排放气体除尘部分、配电控制部分组成,见图2。

1—热风炉;2—沉降室;3—烟囱;4—调节挡板; 5—进风道;6—热风机;7—干燥器;8—给煤机; 9—出煤机;10—干燥器出风道;11—布袋除尘器; 12—反吹装置;13—除尘器出煤机;14—除尘器出风道; 15—调节挡板;16—排风机;17—排风口

(1)热源系统包括热风炉、沉降室、配风装置和热风机,作用是为干燥器提供风压、风量、风温,满足物料干燥要求的洁净热源;

(2)干燥系统包括进料给煤机、布料器、振动床、保温隔热箱体、锁气卸料器、顶部降尘罩、底部物料收集箱体、钢结构框架、平台和检修间,作用是完成物料的脱水干燥和进出料;

(3)除尘系统包括袋式除尘器、引风机和管路,作用是滤除排气中的煤粉,一方面使排气达到排放标准,另一方面回收排气中的粉煤;

(4)配电控制系统包括供配电、干燥参数(热源、干燥气流和物料)的检测和系统设备控制,设备控制可以根据用户的需要设计成手动操作、PLC编程控制、自动控制等多种形式。

2.2.4 SZ型振动混流干燥设备的应用现状

SZ型振动混流干燥设备是一种新型的大宗物料干燥设备,由于产量高、运行稳定、适用范围广,已成功为国内外多家煤矿进行了设计安装,截止目前,投产和在建的项目如表1所示。

3 褐煤振动混流干燥项目实例

西乌旗科达褐煤提质有限公司位于内蒙古锡林郭勒盟西乌珠穆沁旗白音华工业园区,设计处理原煤60 t/h,采用SZ型低温振动混流干燥成套设备和复合式干法选煤联合生产工艺对白音华煤田的低质褐煤进行提质加工。根据该地区褐煤灰分低、水分大的特性,2010年2月对煤炭生产系统进行了改造,取消了干选系统,增设了深度干燥脱水系统。根据用户对产品的要求,干燥生产系统可以脱水15～25百分点,使产品发热量提高3.34～6.27 MJ/kg,将15.46 MJ/kg的原煤热值提高到18.81～20.91 MJ/kg,产品售价从100元/t提高到210～330元/t,产品价格比原煤增加1～2倍,为白音华煤田低质褐煤的开发利用,探索了一条新途径。

白音华煤矿现有生产系统包括原煤准备系统、干燥系统、产品储装系统和煤粉处理系统4部分。露天矿原煤经过刮板运输机给入分级筛,筛分出大于400 mm粒级特大块煤直接销售,小于400 mm粒级原煤经过两级破碎机破碎到30 mm以下,破碎物用胶带输送机给入SZ型振动混流干燥器。由11 MW沸腾炉产生的热烟气经过沉降室后与空气混合成220～240 ℃的热风给入干燥器,与湿煤进行热交换。干燥后的产品煤进入产品仓,干燥系统除尘器回收的煤粉经热压成型系统压制成型煤后掺入产品中。

4 干燥系统设计方案

4.1 建设规模和技术要求

(1)建设规模。

对于600 MW的发电机组,每小时耗煤量为400 t,如果掺烧50%褐煤,则褐煤干燥系统处理能力为200 t/h,年处理能力为150万t/a。

(2)干燥系统对煤炭的质量要求。

褐煤全水分35%,发热量13.38～14.21 MJ/kg,干燥后水分要降至15%,发热量提高4.18 MJ/Kg。

(3)主要设备选型。

选用两套SZ-100-20型振动混流干燥器,即可满足处理量200 t/h的要求。

4.2 干燥系统方案

(1)单套干燥系统处理湿煤能力100

t/h,根据上述脱水要求,脱水量约23 500 kg。

(2)干燥器热源。

振动混流干燥器采用240 ℃的低温热烟气直接干燥,可以根据当地低质燃料的实际情况,采用沸腾热风炉、循环流化床炉或煤粉炉等多种炉型。考虑电厂有余热,可以利用交换器获得低温热风与热风炉产生的高温烟气混合,以减少热风炉的规模、投资,降低燃料成本。

(3)干燥器的设计。

① 干燥器主体。考虑脱水率的要求,在入料粒度30 mm时,通过设计振动床角度、床面孔径尺寸、振动频率等参数,保证物料在干燥器内停留15 min以上。② 供风方式。在干燥器的底部和中部进风,提高上部风温,保证干燥效率。

(4)除尘系统。

根据用户对环保指标的要求,综合考虑到干法除尘系统简单、生产管理方便,回收的煤粉价值较高等情况,确定采用袋式除尘器进行干法除尘,除尘器滤袋选用耐温、防结露滤料。

4.3 150万t/a干燥生产系统投资(见表3)

注:投资估算供参考,干燥设备在确定技术协议后适当调整,辅助配套设备、土建工程以初步设计为准。

5 150万t/a褐煤干燥系统经济指标

5.1生产成本(见表4)

5.2经济效益分析

干燥前褐煤全水分35%,发热量Qnet.ar为13.38 MJ/kg,价格260元/t,干燥成本为25.56元/t;干燥后产品全水分15%,发热量Qnet.ar为17.56 MJ/kg,产率76.74%;同等热值烟煤价格520元/t,则每干燥1 t原煤差价为:520元/t×75.5%-(260+25.56)元/t=112.24元/t,全年干燥150万t原煤的总差价为:112.24元/t×150万t=16 836万元。

6结束语

随着振动混流干燥技术的日臻完善,大量的褐煤提质后可以转化为优质煤炭资源,提高产品附加值,增强褐煤在市场的竞争力。褐煤干燥提质不仅能为企业带来很好的经济效益,而且为用户解决了生产使用上的若干技术难题。褐煤干燥后替代烟煤燃烧,在技术、经济、节能降耗、环保要求等方面都较为理想。

摘要：介绍了SZ型振动混流低温干燥系统的技术特点、工作原理和设备构成情况,以600 MW机组电厂掺烧50%褐煤需要的干燥生产系统为例,分析了干燥提质工程投资、加工成本及经济效益,该技术的成功应用,拓展了褐煤使用空间。