海南省生物质能源

范益民 原创 | 2011-01-05 18:50 | 收藏 | 投票 编辑推荐
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海南省生物质能源[1]

 

范益民[2]

  

海南是祖国的“南海明珠”,全省陆地(主要包括海南岛和西沙、中沙、南沙群岛)总面积3.54万平方公里,海域面积约200万平方公里。常驻总人口836万(2006年)。1999年2月6日,海南省二届人大二次会议作出了《关于建设生态省的决定》,同年3月31日,国家环保总局批准海南为全国生态示范省。至此,海南开始了生态省建设的探索和实践。

10年来,海南秉持“生态立省”的理念,开发利用其丰富的生物质资源,发展生物能源,有效地促进了能源结构的调整,在构建新型低碳经济发展模式方面,进行了有益地探索。海南的生态环境质量保持了全国最高水平,实现了经济增长和环境保护双赢。

(一)          海南省生物质资源概况

  海南省具有生物多样性的优势,生物质资源丰富,据初步估算,可开发利用的现有生物质资源总量不低于500万吨标准煤。

一、    有机废弃物资源

1、   农作物秸秆

1:    2008年海南省主要农作物秸秆产量

农作物

种植面积

(万亩)

产量

(万吨)

谷草比

秸秆量

(万吨)

折标煤系数

折标煤量

(万吨)

稻谷

464.92

150.966

0.623

94.05

0.429

40.35

玉米

26.06

6.956

2.000

13-91

0.529

7.36

其它杂粮

0.41

0.167

1.000

0.16

0.486

0.08

豆类

11.50

1.500

1.500

2.25

0.543

1.22

薯类(番薯、马铃薯)

129.02

30.701

0.500

15.35

0.486

7.46

油料

60.28

8.690

2.000

17.38

0.529

9.19

木薯

48.25

59.991

0.500

30.00

0.486

14.58

甘蔗

117.89

518.817

0.100

51.88

0.441

22.87

合计

 

 

 

224.98

 

103.11

注:①甘蔗谷草比只含蔗叶。

  ②农作物谷草比取自中国农村能源行业协会“中国生物质开发利用与战略思考”。

  ③农作物产量系2008年底统计数,由海南省农业厅种植业处提供。

   香蕉  种植面积72万亩,香蕉产量151.62万吨。香蕉种植按不同品种每公顷种植1590~2490株,按每公顷平均2200株计算,总株数为10560万株,每株蕉杆、蕉头按40公斤,蕉杆鲜重年产量为422万吨;按脱水后10%的干物质计,香蕉茎杆干物质总量约42万吨。目前我省有20%左右的蕉杆被机械打碎后还田,一部分为二造香蕉的吸芽生长提供养分后自然腐烂,大部分被堆放在地头风干腐烂未被利用。

  菠萝 2008年种植面积21.4万亩,其中收获面积7.4万亩,菠萝产量28.11万吨。菠萝每公顷可收获鲜叶片60000~90000公斤,每亩4~6吨,菠萝鲜叶片含水79.4%,按20%的干物质计,每亩可获得干物质0.8~1.2吨,全省按7.4万亩计,每年可获得6~9万吨菠萝叶片干物质,目前除一部分被农民用于反刍动物的饲料,部分叶茎经机械破碎后还田,相当一部分都被在田间地头废弃。加工菠萝过程中,每加工1吨鲜果,可获得100公斤残渣和大量的菠萝皮,残渣可作为饲料。

  椰子 椰林面积70余万亩,2008年椰子产量2.26亿个,海南年加工椰子4亿个。椰子干物质在400克~1000克/个,按800克/个计,海南仅椰子加工每年剩余物(椰棕、椰茸、椰壳)估计超过30万吨,还未计入资源量更大的椰树叶片的数量。

  槟榔 2008年种植面积达196万亩,槟榔产量 11.65万吨 。每年有大量的槟榔叶片产生。

  蔗渣 2008年甘蔗产量518.82万吨,制糖过程中,绝干蔗渣的产率约为13%,依此计全省年产绝干蔗渣67.45万吨 。目前蔗渣大部分被糖厂用于锅炉直接燃烧,小部分被省外收购用于造纸原料。制糖还产出糖蜜20万吨,目前,全部卖到省外作调味品加工。

  全省每年冬季瓜菜种植面积有200多万亩,种植辣椒、豆角、茄子、冬瓜等,产生大量的茎杆、藤蔓,其资源量估计在30~40万吨。

  综上所述,海南省农作物秸秆的资源量(干重)估算在420万吨左右,按0.48的系数,折合标准煤201.6万吨。

2、   禽畜粪便

2:   2008年海南省主要禽畜的粪便可开发资源量

项目

家禽  

体重(千克)

500

50

1.5

 

饲养(出栏)周期()

365

150

60(肉鸡)

 

一昼夜排粪量(千克/、只)

20

0.1

 

一年排粪量(/、只)

7.3

0.6

0.006

0.18

年饲养数量(万头、万只)

174.43

1017

21034

205.88

粪便资源量(万吨/)

1273.3

610.2

126.2

37.0

粪便收集系数

0.6

1.0

0.6

0.3

粪便可开发量(万吨)

   其中:干物质含量(%)

764.0

18

610.2

 2

75.7

11.1

18(参照牛)

        折算系数

0.47

0.43

0.43

0.43

        标煤量(万吨)

64.63

5.25

2.6

0.86

标煤量总计(万吨)

77.26

注:①牛、猪、鸡的一昼夜排粪量一年排粪量粪便收集系数干物质含量取自《中国可再生能源发展战略研究丛书 生物质能卷》P.34,中国电力出版社。

  ②鸡未分肉鸡、蛋鸡,均按肉鸡的基数计算。

  ③羊的一年排粪量取自日本能源学会《生物质和生物能源手册》,P.8,化工出版社

④牛、猪、鸡、羊的年饲养数量,系2008年底统计数,由海南省农业厅畜牧处提供。

 

3、   林业及林产品加工剩余物

  海南省具有丰富的森林能源资源。据海南省林业局的统计,2008年底,全省森林面积达2968万亩,其中:天然林989万亩、人工林1973万亩,森林覆盖率58.48%。活立木总蓄积量1.2亿立方米,其中:天然林蓄积量7467万立方米、人工林蓄积量4584万立方米。

  在这些森林资源中,可作为能源利用的资源有:林木采伐、造材和加工剩余物,薪炭林采伐物,灌木林平茬更新复壮剩余物,森林抚育与间伐剩余物,经济林抚育管理剩余物,城市绿化更新、修剪剩余物、油料能源树种果实等。据张希良、吕文等编著的《中国森林能源》根据第六次全国森林资源清查数据的计算,海南省采伐剩余物122.79万吨、抚育间伐472.23万吨、灌木林生物260.48万吨。另据《全国林业废弃物资源和能源林资源状况概要报告》的分析,国家批准海南的“十一五”期间年森林采伐限额为515.7万立方米,每年采伐剩余物生物量有190万吨。

  海南现有木材加工企业有800多家,木材加工主要是利用橡胶木、桉木、相思木、松木、苦楝木、木麻黄等人工林资源,2006年消耗的林木资源208.5万立方米,按全国木材加工剩余物为原木的34.4%计,木材加工的剩余物有70万立方米。我省一些木材加工企业生产技术和设备落后,工艺水平低,平均原材料利用率不足60%,损耗严重。所以,木材加工剩余物的实际数量更高,估计超过40万吨。

  我省橡胶林种植面积达900万亩,每年有10万亩左右的更新面积,由此产生大量的更新林木资源;橡胶林每年还产生30万吨左右的橡胶果,目前加工利用的数量极少,绝大部分都被废弃了。

  全省还有芒果、荔枝、龙眼、槟榔、椰子等经济林440多万亩,每年有数十万吨整形修剪的枝丫、叶片等废弃物。

  从以上数据分析预测,海南省林业剩余物资源总量每年不低于300万吨。薪柴能源折算系数0.571计算,折合标准煤171.3万吨。

4、   城镇有机生活垃圾

据统计,目前海南省县城以上城镇生活垃圾日产量约3000吨,其中,海口市颜春岭垃圾填埋场的处理规模1000吨/天,琼海市生活垃圾处理厂的处理规模100吨/天。据《海南省城镇垃圾处理控制性规划(2005—2020)》的预测,2010年,全省城镇垃圾的日产生量将达4500吨,总量达164万吨/年,垃圾折标煤系数0.143,折标准煤24万吨。其中,海口日产生量1296吨,三亚336吨。到2010年,海南省将投资10.6亿元建成21个垃圾处理项目。届时全省各市县都将建成城镇生活垃圾处理设施并达标运营,无害化处理率达到70%。这些项目将新增垃圾日处理能力3550吨,垃圾日转运能力3680吨,每年将新增130万吨左右生活垃圾资源。

  海口目前城市垃圾的成分大体是:无机物占27.08%(煤炭、泥土、陶瓷砖瓦);有机物占52.64%(厨余植物、动物残渣);废品类占20.28% (橡、塑、纸张、织物、金属、玻璃)。已腐有机物超过一半,基本符合国内南方地区城镇垃圾成份变化趋势。

  全省最大的垃圾场海口市颜春岭垃圾填埋场已运行8年,采用国际上先进的垃圾处理技术对城市生活垃圾进行卫生填埋,累计垃圾填埋量已超250万吨,推算年产填埋气(LFG)约为1500万立方米左右。 

5、   有机污水

2007年海南省环境状况公报”的数据,2007年全省废水排放总量为35158.6万吨,其中工业废水排放量为5960.1万吨,17%,生活污水排放量为29198.5万吨;废水中COD(化学耗氧量)排放量约10万吨,其中工业废水中污染物COD排放量1.29万吨,生活污水COD排放量8.71万吨。全省城镇污水处理率58.5%

我省已计划投资25.8亿元,建设28个污水处理项目,新增污水日处理能力75.9万吨,配套管网755.2公里,力争用3年时间实现城镇污水处理全覆盖。项目全部建成后,新增COD消减能力5万吨。

在工业废水中含有造纸制浆、制胶、制糖、淀粉加工、饮料酿酒加工、禽畜加工等过程中带来的污染物类悬浮物如纤维素、纤维细料和大量的糖类、蛋白质、油脂、木质素、大分子碳水化合物等有机物质,含有大量的热量,有机废水既是水体的污染源,又是可以开发利用的宝贵的资源。

 

野生灌木和芒属植物是海南随处可见的野生植物资源,基本上没有得到有效利用,其资源量估计有数百万吨。

综上所述,我省的主要生物质能资源的年资源量见表3

   表3   海南省主要生物质能年资源量

 

2008年

生物质能可获得量

实物量

折标煤当量

   单  位

万吨

万吨(tce

秸秆及农业加工剩余物

420

201.6

禽畜粪便

157.8(干物质)

77.3

柴薪及林业加工剩余物

300

171.3

城镇生活垃圾

164

26.24

有机物水

35158.6(废水排放总量 2007年)COD 10万吨

未估算

野生灌木及芒属植物

100

48

          

 

524.44

 

二、    边际性土地资源

海南省是岛屿省份,土地资源有限,发展生物质能源受到土地资源紧缺的制约。

根据2008年海南国源土地矿产勘测规划设计院等单位所作的《海南省发展生物质能源原料生产基地(土地)调研报告》提供的数据,海南全省辖区陆地总面积5303.05344万亩(含周边岛屿5.29974万亩),其中:现有耕地总面积1091.29029万亩;未利用土地总面积171.4777万亩;林地总面积3100.1万亩;其他土地面积940.185万亩。

未利用的土地主要集中在文昌、琼中、儋州、白沙和乐东五个市县,占全省未利用土地总面积的65%。在未利用的土地面积中,适合种植农作物的约为80万亩。可以种植小桐子(麻疯树)、木薯和甜高粱等生物质能源原料。

在其他土地资源中,一些山石地、公路边地、村边地、低效林更新地、小山包山顶地以及疏林地、宜林地、未成林地约110万亩,部分也可以种植能源植物。

土地资源的特点决定了我省首先应充分利用好现有的生物质能资源,同时,应尽可能地开发利用边际性土地资源的潜力,因地制宜地种植木本能源植物和草本能源植物。

三、    生物质原料植物资源

 海南野生植物资源丰富,全省现有野生维管束植物4600多种,占全国16%。其中海南特有种600多种,乔灌木1400多种,其中有800多种属经济价值较高的用材树种。

  适宜在海南种植的有开发潜力和价值的优势能源植物,主要有以下几种:

 1、木薯

木薯是世界三大薯类之一、全球年产亿吨以上的七大作物之一,木薯适宜于热带、亚热带地区种植,具有耐旱、耐贫瘠、抗台风、适应性强、低投入、易管理、不与主要粮食作物争地等特点。木薯是海南传统的农产品之一,产量仅次于甘蔗、稻谷居第三位,种植主要集中在中、西两线。栽培品种以“华南205、201”等常规品种为主,由于品种单一、种性退化严重、管理粗放,近几年,我省木薯种植面积稳定在50万亩左右,总产量和亩产均呈下降趋势,亩产仅1.1吨左右。近年,推广高产木薯新品种“华南5号、8号”,亩产可达3吨以上,以每亩3吨,收购价360元/吨,每亩产值1080元,扣除成本385元,每亩净收益可达695元,提高了比较收益。

海南木薯目前主要是供本省11家淀粉厂生产淀粉和一些饲料加工厂生产饲料。今后,木薯要用于燃料乙醇生产,要在适度扩大种植面积的同时,重点是提高亩产和实行间套种、深度加工等技术措施,以提高资源利用率。

  2、甜高粱

  甜高粱属高光效碳四(C4)植物,具有生长快、产量高、抗逆性强的特点,耐旱、耐涝、耐瘠薄、耐盐碱,含糖量高,在生物量能源系统中,具有很高的竞争力。我国“甜高粱茎秆制取乙醇”、“能源作物甜高粱培育及能量转换技术研究”项目获得自主知识产权,该技术是全球可再生能源领域最具价值“十大领先技术”之一。我省农垦大岭农场和儋州试种,证明了甜高粱完全适合在海南种植,120天成长,一年两至三造,茎秆汁液垂度1721%,含糖量与甘蔗媲美,单造茎秆亩产可达5吨,籽粒200300公斤,全年总亩产可达10吨以上。茎杆用于制乙醇,茎秆渣可部分替代玉米作饲料,可获得综合收益,形成循环经济。 

3、麻疯树(小桐子)

 麻疯树是大戟科麻疯树属落叶灌木或小乔木,不择土壤,耐干旱瘠薄,是热带和亚热带干热河谷地区造林绿化的优良树种,收获期在30年以上。种子含油率35%50%,最高可达60%以上,油脂组成优良,是生产生物柴油的良好原料。麻疯树在我省各地有广泛的野生、半野生资源散布。在国内,海南发展麻疯树产业化具有得天独厚的优势,人工种植优质品种,在盛产期可获得500~600公斤/亩的高产,与其它能源植物比可获得较高的比较收益。

4、油棕

油棕属棕榈科,多年生乔木,原产于非洲,茎粗壮直径30厘米以上,高6-9米,羽状复叶长6米,羽片排列成多个平面。油棕定植后第三年开始结果,6-7龄进入旺产期,经济寿命有20--25年之久。果卵形,长约3厘米,含油率在60%左右,主要成分是棕榈酸。油棕单位面积的产油量居其它各种油料作物之首,历来有"世界油王"之称。

 上世纪五十年代,我省曾引进和大规模种植油棕,因产量低,没有获得预期收益,很多油棕树被用作园林景观树。近几年,中国热带农业科学院橡胶研究所设立开发油棕新品种的课题,重新组织科研力量,在分析海南自然条件后,已在百亩实验田里培育出了快生、多果的新品种。该研究成果对海南规模利用油棕生产生物柴油具有重要的意义。研究表明,油棕比较适宜在海南省南部热带地区种植。

5、其它能源植物

根据中国林科院热带林业研究所李意德等专家的调查研究,在海南省已发现的生物能源植物资源有80多种,包括山苍子、乐东油樟、大叶银叶树、爪哇木棉、绿玉树、乌桕、山乌桕、牛耳枫、栗叶牛耳枫、油楠、硬核、牛角瓜、黄花夹竹桃等。专家推荐有开发潜力和价值的是:绿玉树、油楠、硬核、牛角瓜、牛角枫等。

在草本植物中,芒属植物、狼尾草属植物的经济价值值得关注。芒草是海南省随处可见的禾本科芒属多年生草本植物,有许多个品种。还有象草,是禾本科狼尾草属多年生高大草本植物。这类植物的适应性极强,生长速度很快,植株高2~5米。生物量非常大,巨芒草和象草每亩产量可高达10~15吨,海南热作院培育的热研4号王草,亩产量一般可达10吨,水肥条件好的可达30吨以上,雨季每35~45 天可刈割一次。这类植物其植株体内木质纤维素高,因此,除了用作饲料外,可以作为能源植物,用于直燃发电,美欧已开始试验大规模种植象草用于替代煤炭发电。海南全省这类植物的资源量估计有数百万吨,是值得开发的有潜力的能源植物。

 

(二)   生物质资源开发利用状况

  “十一五”期间,是海南省生物质能源快速发展的时期。“十一五”经济社会发展规划纲要提出了“改善能源结构,进一步提高清洁能源(天然气、水电、风电、生物质能源、太阳能等)在一次能源中的比重”、“加快开发水电,鼓励开发风电、生物质能发电”的任务。我省先后编制了《海南省“十一五”沼气发展规划》、《海南省“十一五”及未来十年生物质能源化工产业发展规划》等,引导、推动了社会参与生物质能的开发和产业化发展。

一、    农村沼气

海南省农村人口占总人口比例在55%以上,长期以来,农村能源消费以秸秆、薪柴等非商品能源为主,现代商品能源为辅,据典型调查,农村四、五口之家,烧饭、煮猪食所消耗秸秆、薪柴,每天在7~15公斤,年消耗2.56~5.48吨,能源利用率低,资源浪费大,还造成农户生活环境恶化,损害身体健康。

“十五”以来,在全省范围大力实施生态家园富民计划,在推广节柴灶的基础上,推进以沼气建设为重点,结合改厨、改厕、改圈的“一池三改”工程,创建并推广“猪-沼-果”、“猪-沼-菜”等多种新农村能源生态模式,发展生态循环农业,促进了农村生态文明建设。

1、  户用沼气

2000年时,全省农村沼气池只有1.65万户。近几年,加快实施农村沼气国债项目,到2008年底,全省累计建设农村户用沼气池26.4万户,占总农户的25.1%,占全省宜建沼气总农户的40.6%,户用沼气池总池容达171.6万立方米。上百万农村人口告别了低品位能源时代,使用上清洁能源。沼气的使用不仅煮饭炒菜、点灯照明,还发展到使用沼气热水器、沼气饭煲,提高了生活质量。按一个沼气池年节约0.8吨标准煤,全省户用沼气一年可节约21万吨标准煤,农民为节能减排做出了积极地贡献。

据农业部门的典型调查,农户使用沼气后的增收节支直接经济收益可达1000元,间接效益是700元,全省2008年新增户用沼气3.29万户,可带来的直接、间接经济收益可达近7500万元。

2、  大中型沼气工程

  《海南省2008-2010年大中型沼气工程与禽畜养殖小区建设规划》提出,规划期全省筹资15.22亿元,建设2000处大中型沼气工程。到2008年底,全省已建设532处,沼池总容积11.9万立方米;沼气集中供气农户4690户;累计建设沼气发电工程28宗,发电总装机容量2240千瓦。我省养殖业废弃物利用从资源化利用发展到与能源化利用相结合,有力地推动了生态循环农业的形成和发展。

 近年来, 我省村级集中供气项目发展很快。2006年9月,琼山区红旗镇本立村投资37万元,建成村级沼气集中供气项目,兴建总容积360立方米地下式沼气池3个,总容积达200立方米的蓄液池2个,利用村级养猪场的粪便污水产生沼气,供全村101户农户使用,沼气入户率100%,成为海口市第一个养殖小区。目前,海口市已建成12个养殖小区,农村沼气已经从村级发展到集中连片的农村沼气循环经济示范区。

 海口农工贸(罗牛山)股份公司发挥公司优势,积极推进沼气开发利用,建设六万头仔猪场和机械化养猪场粪便污水治理及综合利用工程。两座猪场年出栏仔猪6.5万头、肥猪4.5万头,日排放的粪便污水600吨。工程总投资476万元,采用“厌氧+自然净化+好氧”的工艺组合,有效解决了脱氮除磷的技术难题,建设了600立方米酸化调节池1座,并联500立方米厌氧池4座,共计2000立方米,300立方米湿式直立式贮气柜1座,400立方米一体氧化沟1座,28000立方米四级氧化塘1座,配置并联500GF-NK1沼气发电机组2台及送配电设施。项目自2006年10月建成以来,运行稳定,日处理污水600吨,日产有机肥8吨,日产沼气2100立方米,有160立方米沼气供给猪场职工和100户附近村民,其余全部用来发电。

  到2008年底,该公司建成大中型沼气工程16个,沼池总容积17400立方米,年产沼气741万立方米,沼气发电装机容量600千瓦,年发电120万千瓦时。

3、  新农村卫生新校园建设工程沼气利用

2006年以来,我省利用中央财政资金1300万元,在18个市县92所学校开展了“新农村卫生新校园建设工程”试点工作,建设生态厕所+沼气工程+食堂改灶利用沼气探索建立生态循环型校园。

海南省在沼气建设中,重视产业服务体系的建设,省农业厅制定了《海南省农村沼气服务体系建设规划》,率先全国创建沼气流动服务网,累计建设沼气服务网点159个,目前已初步形成四级沼气服务网络。推行沼气物业化管理,社会化服务,解除农民的后顾之忧,巩固沼气建设成果,深受沼气用户的欢迎。

我省在沼气产业化建设中,省农村环保能源站十分重视新技术的研发和应用。过去,户用沼气是单一利用人畜粪便入池产气,现在,采用生物技术处理农作物秸秆生产沼气,扩大了沼气发酵原料来源,解决了不养猪农户建设沼气的问题,扩大了宜建沼气农户的范围。目前,全省正加快推广这项新技术,推广农户已达1.5万户。在屯昌县大武村,引进成都泓奇公司玻璃钢沼气池新技术,建设60个6立方米的户用沼气池,历经五年,现其完好率、利用率均为100%。临高县推广预制钢筋混凝土板装配沼气池,按照GB/T4T50-2002国家标准施工及验收,质量保证,未发生漏气现象。

二、    沼气技术的工业化应用

在海南,沼气技术不仅在农村得到了越来越多的推广,新能源技术深入人心,而且沼气技术正进入城镇工业领域。

1、白沙门污水处理厂污泥消化及沼气发电

白沙门污水处理厂是我省最大的城市污水处理厂,日处理城市生活污水30万吨,采用高负荷活性污泥法进行污水生化处理,每天产生污泥80吨。污泥中不仅带有大量病原体,而且有机分解程度很低,污泥极不稳定,必须要进行有效处理。曾一度处理过的污泥除少量用于厂区绿化外,大部分外运到颜春岭垃圾处理场填埋,既浪费了污泥资源,又增加运行费用。总投资9000万元,于2005年先后建成污泥消化和沼气发电装置,包括2个预浓缩池、4个6000立方米柱形消化池、1个后浓缩池、1个5000立方米干式恒压沼气储柜、1个柱形塔式沼气火炬、2台351千瓦沼气发电机组、1台300千瓦沼气锅炉及3台37千瓦脱水机等。

项目采用中温厌氧消化工艺处理污泥,使污泥稳定并杀灭污泥中的病菌和寄生虫卵。厌氧消化系统所产生的沼气用作燃气发电供厂内使用,年产沼气150万立方米,沼气发电系统年发电300万千瓦时,占污水厂年用电量的30%左右。沼气发电机的机体冷却热水及排烟余热均回收用于加热消化池污泥。经消化处理后的污泥,供给农丰宝公司加工成各种有机专用肥。项目实现了生态节能循环利用。

2、垦区橡胶加工的沼气利用

我省是国内的主要橡胶产地,过去橡胶加工大多是分散的小厂经营,能耗高,污水对水体的污染严重。近几年,海南农垦在橡胶产业调整中,橡胶集团整合、撤并小型橡胶加工厂,使原来87家小厂变成13家大厂,并投入巨资建设污水处理设施,加强了环境治理,采用沼气技术,利用橡胶加工废水厌氧发酵产生沼气,沼气供给烘干生产线替代燃油。据海胶加工部的统计,垦区胶厂已建成23个沼气池,沼气池总容量15680立方米,2008年共产沼气881004立方米,折合630吨标准煤。

3、淀粉加工的沼气利用

 淀粉加工厂是海南的主要污染源之一,琼中松涛淀粉厂过去因污染严重,被省人大执法检查组严厉批评,并责令该厂限期关门停产整顿。该厂投入200万元建设污水治理项目, 采用了目前国内外最先进的UASB+SBR生化处理工艺,淀粉废水处理后出水水质优于国家一级排放标准,反应器产生的沼气替代了煤炭,每吨淀粉的煤耗由160元降到40元以下。琼中奔鹿淀粉有限公司、定安泰昌淀粉厂等12家淀粉企业都采用先进的沼气技术用于治理废水。

    沼气技术在我省24家糖厂废水治理中,也得到了广泛应用。

4、  海口车用沼气新能源示范项目

海南神州新能源建设开发有限公司将引进瑞典成熟先进的技术,按照瑞典斯德哥尔摩SL(公交公司)模式,以城市、农林废弃物为原料,生产压缩甲烷(人造天然气),作为清洁燃料供给海口市的公交车出租车,将可满足目前海口市50%的车用燃气需求。

项目规划有机废弃物的处理规模为1300/日,压缩甲烷的生产规模为5万立方米/日,年产生物有机肥4.5万吨,总投资约1.2亿元人民币,项目计划占地80亩。

近期,项目启动仪式已经举行,计划于2010年建成。项目已先后列入中国工程院(CAE)和瑞典皇家工程院(IVA)科技合作计划及中国科技部和瑞典能源署的新能源科技示范项目。该项目的实施将提高我省沼气利用的技术水平。

  5、垃圾填埋气发电

  海口颜春岭垃圾处理场投运已经8年,已进入填埋气的盛产期。2008年12月,海南康达新能源有限公司投资4000万元,在垃圾处理场内建设填埋气发电项目,项目一期建设集气管网、气体预处理系统、厢变等,安装2台1000千瓦瓦克夏APG1000型 燃气发电机组。生产工艺采用垂直沼气导排收集管网系统收集填埋气,沼气由总管引入气体处理系统,经脱水、增压、净化后,送入燃气发电机组发电,所发电力并入电网,年发电约1600万千瓦时,年消耗填埋气960万立方米。

该项目近日已投产运营,项目二期将视填埋气产量再上1台1000千瓦燃气发电机组。 

三、    生物质气化及发电

  三亚木材厂生物质气化发电

1999年,中科院广州能源所与农垦三亚木材厂共同投资590万元,建设了1兆瓦海南生物质气化发电示范电厂,2000年7月,该项目通过了中科院组织的鉴定。

  项目燃气发生装置采用循环流化床气化炉,将木材厂生产刨花板、中密度纤维板的剩余物木屑等转换为可燃气体,可燃气体经过除尘除焦等净化工序后,再送到气体内燃机进行发电。

  电厂占地1500平方米。包括:气化炉车间: 300平方米,气体发电机车间:300平方米,生物质储料场: 600平方米,废水处理池:300平方米。电厂员工共25人,其中包括3名管理人员。工人分成三组,实行三班倒。

该系统达到以下技术经济指标:生物质气化发电系统发电效率达到15~18%,单位原料耗量:1.25~1.35公斤/千瓦时,发电运行成本:0.350.45/千瓦时。

四、     生物质直燃及发电

  1、金海浆纸生物质混燃发电

 海南金海浆纸业有限公司自备电厂总装机420兆瓦(120兆瓦×290兆瓦×24台发电机组),2台动力锅炉为多燃料锅炉,以煤和树皮、木屑为燃料混燃;2台碱回收锅炉使用制浆过程中产生的废液(黑液)为燃料。碱回收锅炉和动力锅炉所产生的蒸汽,除用于发电外,还用于向全厂生产供热。据该公司统计,2008,消耗树皮、木屑14.18万吨,占耗用燃料总量的2.98%,消耗造纸黑液202.18万吨,82.07%,消耗煤炭29.63万吨,14.95%,年发电14.274亿千瓦时,发电和蒸汽供热量折合标准煤142.88万吨,其中利用生物质约占85%,节能和减排效益显著。这是海南省最大的生物质混燃发电项目。

 2、糖厂蔗渣直燃供热发电

  我省制糖业每年产生的蔗渣湿渣估计超过100万吨,脱水后的干渣约70万吨左右。目前,按照“制糖发电”模式,各糖厂用作燃料使用供热和发电的干渣约在50万吨左右,其余20万吨左右卖给外省作造纸原料,各糖厂的发电总装机容量为80兆瓦。

  3、城市生活垃圾焚烧发电厂项目

 垃圾焚烧处理是实现垃圾无害化、减量化和资源化的最有效的技术手段,是未来垃圾处理的发展方向。

琼海市生活垃圾焚烧及发电项目

2004年,琼海市在海南率先建设了垃圾焚烧处理厂,项目采用上海多灵环保工程设备有限公司研制的我国第四代小型生活垃圾焚烧炉技术,每天可处理100吨左右的生活垃圾。

2008年,琼海市计划政府投资7500万元,建设生活垃圾焚烧发电工程,项目采用焚烧炉型为炉排炉,配置3000千瓦汽轮发电机组,预计在今年第三季度建成投产。

海口市城市垃圾焚烧发电

  海口市颜春岭垃圾处理场到2011年后库容将饱和,海口市顺应垃圾处理的发展方向,决定建设垃圾焚烧发电厂。项目建设由中电国际新能源控股有限公司投资实施,总投资约4.58亿元,计划日处理生活垃圾1200吨,年处理不少于40万吨,焚烧炉采用机械炉排炉技术,发电装机2×12兆瓦,年发电约12000 万千瓦时,年运行不少于8000小时。项目已于2008年12月奠基开工。项目建成后将实现垃圾的无害化、减量化、资源化。

文昌市城市垃圾焚烧发电

  文昌市立项建设日处理垃圾225,1×6兆瓦生活垃圾焚烧发电厂。

  4、秸秆直燃发电项目

为充分利用我省丰富的秸秆、林业剩余物资源,海南世纪祥光投资有限公司计划在万宁市、白沙县、定安县、临高县建设4座秸秆直燃热点项目,每个项目规模均为3台75吨/小时秸秆锅炉,2台15兆瓦抽气凝气式汽轮机组及配套设施,年发电18000万千瓦时,年供热106.97万GJ,年消耗约18万吨农作物秸秆。已核准的定安、白沙项目今年内将开工建设。

五、    液体生物燃料开发

  海南省政府已确定我省生物燃料产业将重点发展以麻疯树(小桐子)为原料的生物柴油和以木薯为原料的燃料乙醇,大力推进低碳液体生物燃料的应用。

 1、麻疯树规模化种植

  麻疯树是海南最具优势和发展潜力的能源植物。自2006年以来,在中国-联合国开发计划署绿色能源减贫示范项目计划的推动下,我省麻疯树的种植从小规模示范起步,目前已初具规模,2008年底,种植总面积已超过5万亩, 其中,种苗基地面积1120亩。呈现了国有企业、民营企业、农民和科研院所共同参与的可喜局面。

  目前,投入麻疯树规模化种植的公司主要是: 海南中海新能源产业开发有限公司、海南华油小桐子科技开发有限公司、海油(北京)能源投资有限公司、海南宏昌正科生物能源发展有限公司等, 在琼海还出现了小桐子农民专业合作社。发展模式为:“公司+科研院校”、“公司+农户”、“公司+专业合作社+农户”在未来3~5年内,我省麻疯树种植总面积将达到30~50万亩。

    在麻疯树研发领域,四川大学生命科学学院在帮助指导我省企业开展示范、进行品种选育、规模化种植等方面做了大量地工作。中海新能源和华油小桐子两家公司已分别开展了以麻疯树良种培育、高产栽培技术研究、生态影响研究等试验为主的系列科学研究。中国热带农科院生物技术研究所,在文昌市建立了麻疯树选育基地, 通过对种植资源的优选和运用无性系繁殖和杂交试验等繁育技术, 以选育出抗逆性好、产量高、含油率高的麻疯树优良品系。海南华翠棕榈园有限公司与华南农业大学合作, 在文昌建立了麻疯树种苗试验示范基地, 进行高效麻疯树良种选育和种质基因库建设。

经过国内专家的研究和多次论证,认为海南省应发挥资源、地缘优势, 充分利用本省有限的土地资源,创造更大的生物能源价值,经过持续努力,发展成为国际一流的麻疯树生物能源科研、育种、制种基地和综合利用示范基地,大大提升海南在国内外生物能源领域的影响和地位, 在建立创新型省份方面迈出重要地一步。

 2、中海油6万吨生物柴油项目

20088,国家发改委已经批复海油6万吨生物柴油加工项目,项目预计在今年下半年建成并运行。为解决项目长期原料供应,海油规划从2008年至2011,分阶段推进麻疯树规模化种植,种植总规模将达到35万亩。其中,2009,儋州市、昌江、东方、乐东为中心建设2万亩示范种植基地,原料林1万亩;到2010年,种植原料林15万亩,总面积达到18万亩;到2011年,种植原料林17万亩,完成35万亩生物柴油原料林基地的建设。将通过自建种植、订单种植、委托种植和合作种植等多种种植模式建设能源林。

 3、大岭农场甜高粱乙醇

  海南农垦大岭农场在2005、2006年试种甜高粱成功以后,策划建立甜高粱循环经济模式,计划在5年时间内,总投资2340万元,从边际土地不可能集中连片的实际出发,按照分散粗加工,集中精加工的产业布局,建成甜高粱种植面积达10万亩,年产3万吨燃料乙醇的产业基地,形成“甜高粱-燃料乙醇(发酵饲料)-菌糠饲料(食用菌)-畜牧(沼气、有机肥)-高产橡胶园、无公害果园”双驯化的经济产业链。该项目已获得财政部2007年生物质能源和生物化工非粮引导奖励示范项目专项资金的支持,项目建设正在实施中。

 4、海南木薯燃料乙醇项目

海南椰岛(集团)股份有限公司和中石化海南石油分公司拟共同投资35,680.81万元,建设年产10万吨(一期)燃料乙醇项目, 年产10万吨燃料乙醇及2万吨二氧化碳(食品级)。项目以木薯为原料,全年60天用鲜木薯为原料,年用量约12.87万吨,其余270天用木薯干为原料,年用木薯干约22.42万吨。全部折算成鲜木薯年需求量约70.8万吨。

本项目建设拟采用公司+农户+科研机构的模式,即政府出台相应的扶持政策,运用科研机构的技术和企业的资金支持,通过建立良种木薯示范基地,积极引导广大农民种植高产品种木薯,增加木薯产量以满足项目生产的需要。另外,项目业主还在老挝建有木薯种植大型基地,以保障原料的供应。

    项目已上报国家发改委待批该项目所产乙醇燃料将供给洋浦炼化公司进行乙醇汽油混配后,以先期E15、后期E20的标准供应全省,届时,我省燃料乙醇汽油将覆盖全省,并有可能在国内率先推广高掺比燃料乙醇汽油。

  据了解,省内还有海南华燃实业有限公司、东方大慧淀粉制品有限公司均计划投资建设乙醇燃料项目,现正进行项目前期研究和报批工作。

 5、含油微藻及液体燃料研发

     海南大学从事微藻养殖和试验多年,现收藏了热带微藻20余种,发现多种微藻具有较高含油率,用于生物柴油原料具有极大潜力。

    近年,某台资企业自主研发,拥有微藻种源的快速筛选、育种、培养、养殖所需养分供应控制技术和提高产油率的品种改良技术及采收技术、榨油淬取技术,该公司已在乐东莺歌海镇建成微藻中试养殖基地,并成功养殖微藻和转换成生物柴油。

六、    生物质固化成型燃料

2005年以来,我省先后有企业投资建立了二十多家机制炭厂,主要利用农林业废弃物如椰糠、锯末等生产机制炭,但由于这些企业规模小、产量低,再加上一些地方屡禁不止的小木炭厂廉价木炭冲击市场,导致这些机制炭厂经营不善相继关门,仅剩的企业如海南薪源再生燃料公司以椰糠、锯末等生产机制炭,产品一度销往台湾和内地市场, 年产量不到千吨,目前也艰难运营。

 

(三)   加快海南省生物质能开发利用的对策措施

“十一五”以来,海南省生物质能产业取得了较快发展,但总体上来说, 开发利用还处于起步阶段,有些领域如生物质化工尚未破题, 必须坚持以科学发展观为指导,以建设资源节约型、环境友好型低碳社会为目标,因地制宜,统筹兼顾,突出重点,加快发展。

1 、组织和开展全省生物质资源的调查。生物质能开发利用涉及能源、化工、农业、林业等多个行业和多种技术,是一项复杂的系统工程,必须尽快组织和开展全省生物质资源的调查,通过系统科学的调查,摸清全省生物质资源的总量、可获得量、可利用量、资源区划等,为进一步完善既有行业发展规划、编制总体产业发展规划和技术路线图提供科学的依据。

    2、加强对生物质能开发利用的研究,积极探索规模化开发生物质能资源的方式和方法。生物质能在未来我省构建低碳能源体系、减少温室气体排放中将占有重要的位置,是促进经济结构进一步优化转型的主要措施之一。目前,我省生物质能开发利用从总体上说,仍面临技术产业化基础薄弱的问题,比如,沼气利用如何进一步拓展到规模化的工业化利用,以充分发挥沼气资源优势;大量秸秆资源、农业林业加工废弃物、数量巨大的野生能源植物利用的技术路线图的制定;麻疯树等能源植物的良种繁育体系的建立;麻疯树生物柴油、木薯燃料乙醇低碳交通替代能源供应体系的建立及与既有液体燃料供应链体系的有机整合; 利用现有糖厂酒精厂生产能力生产甜高粱乙醇,实行糖醇结合的可行性;农林业废弃物、野生芒属植物资源的能源化利用;固化颗粒燃料生产体系的建立及与现有燃煤发电产业的结合等。

3积极引进国外先进技术和经验,加强科技攻关。海南从事农林业科研的院校()有多家,现在亟待整合这些资源,突出重点,分工合作, 积极引进国外先进技术和经验,加大研发投入力度,加强生物质能的科技攻关。在农作物秸秆高能效低能耗转化、纤维素生产燃料乙醇、转基因技术提供生物质原料、麻疯树高产高油新品种等方面开展研究,争取在新品种、新原料、新工艺、新设备等方面取得突破,逐步形成产学研相结合的技术研发、示范推广和产业服务体系。

    4、要进一步构建和完善生物质能产业发展的政策环境。在沼气综合利用方面,我省已建成沼气发电工程28,总装机2240千瓦,但实现沼气发电并网的只有1,主要原因是电力上网配套设施难以跟上,由于养殖基地大多数位于农村偏远地区,且分布比较分散,电力设施极其简陋,达不到实施沼气发电工程所需的电网设置要求,导致有的沼气发电项目无法上网,资源不能充分利用,这些地方亟待得到电网等配套设施的支持。

    规模化畜禽养殖场大中型沼气工程项目等,初始投资高,如果没有稳定的投融资渠道给以支持,并通过优惠的投融资政策来降低成本,仅依靠业主的力量很难建成,即使建成,也难以为继。所以,建立相应的投融资机制,解决建设资金的投入问题,是生物质能技术产业化的一个必要条件。

要实现能源作物的规模化种植和产业化利用,必须建设一批能源作物良种选育基地,开展新型能源作物的筛选和良种繁育,仅靠企业的投入是不够的,要解决政府的投入问题。

要充分利用好国家现有生态林建设的支持政策,与能源林建设相结合, 调动更多企业参与的积极性,推进能源林的规模化建设。

  5、进一步做好生物质能开发利用的示范工作。我省沼气产业发展得益于典型引路,推动了农民的广泛参与。今后,在生物质能的其它领域,如能源林种植、生物质气化发电、生物质直燃发电、固化燃料等要继续抓好一批示范项目,以带动社会的参与。

     6、要加强对生物质能开发利用重要意义的宣传和能力建设。比如,沼液的利用问题,我省一些大中型沼气工程每天产生大量的沼液,但由于农户对沼液利用认可度低,加上沼液运输的制约,造成大量的沼液得不到充分利用,资源浪费。对生物质能在能源领域的地位,在政府层面上也有部门单位 认识不够、重视不够的情况,有些人觉得是可有可无,无关大局。所以,今后,要加强对社会的宣传教育和对政府机关工作人员开展生物质产业发展能力建设,广泛开展一系列的培训,以提高认识,逐步形成全社会关心、支持生物质能发展的共识,创建良好社会氛围。

                                      (20096)

 

 



[1]本文已被收入生物能源及生物基产品产业技术创新战略联盟、中国可再生能源学会生物质能专业委员会编2009-2010中国生物质能源产业发展报告》。

[2]作者现任海南省可再生能源协会秘书长、中国生物质能协会委员。

 

个人简介
范益民,男,汉族,1951年4月生,原籍陕西省,大专学历。经济师、高级国际企业战略规划师职称。现任海南省可再生能源协会秘书长(法定代表人)。 近几年来,潜心研究可再生能源得区域应用,已撰写多篇文章论文,在促进和推进海…
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