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生物质能产业专利碳资产开发及环境价值评价

1. 专利信息

该项目环境价值(碳资产)中所应用的专利涉及燃料领域,特别涉及一种将农作物秸秆和造纸污泥综合利用生产秸秆复合燃料的秸秆复合燃料制造方法及秸秆复合燃料

背景技术:

在我国,农作物秸秆每年会产生 7 亿多吨,但仅有 10%左右被作为造纸工业、建筑业及手工业的原料利用,其余的 6 亿吨秸秆被焚烧或废弃,如此造成土壤矿化及环境污染。进一步的,在造纸工业生产中,会排出大量的造纸污泥,大量的造纸污泥会污染环境。

发明内容:

有鉴于此,有必要提供一种将农作物秸秆和造纸污泥综合利用生产秸秆复合燃料的秸秆复合燃料制造方法。还有必要提供一种利用农作物秸秆和造纸污泥生产的秸秆复合燃料。

一种秸秆复合燃料制造方法,包括以下步骤:

1)对秸秆、煤粉和造纸污泥进行预处理,以形成秸秆原料、煤粉原料和造纸污泥原料;

2)将处理所得的秸秆原料、煤粉原料和造纸污泥原料按照重量比为 71.51.5进行混合及搅拌,以形成原料混合物;

3)对形成的原料混合物进行压制,以形成秸秆复合燃料。

4)一种秸秆复合燃料,包括秸秆原料、造纸污泥原料和煤粉原料;该秸秆原料、造纸污泥原料和煤粉原料是对秸秆、煤粉和造纸污泥做预处理后得到的,经过对该秸秆原料、造纸污泥原料和煤粉原料混合及压制成型操作后形成该秸秆复合燃料,且该秸秆原料、造纸污泥原料和煤粉原料的重量比为 71.51.5

5)上述秸秆复合燃料制造方法可以利用造纸污泥和农作物秸秆产生燃烧性能良好的秸秆复合燃料,实现资源的循环利用。同时,秸秆复合燃料在燃烧过程中,造纸污泥中的碳酸钙起脱硫作用,可将秸秆复合燃料中煤粉产生的二氧化硫脱去,减少了二氧化硫对环境的污染。

2. 项目说明

项目名称

宁夏源林 50MW 生物质发电项目

项目类别

(一)采用国家发展改革委备案的方法学开发的减排项目

监测期的顺序号及本监测期覆盖日期

监测期顺序:01 监测期日期:2015  12  1 -2016 10 31 日(包含首尾两天)

项目类型

1-能源工业(可再生能源/不可再生能源)

选择的方法学

CM-092-V01 纯发电厂利用生物废弃物发电(第一版)

项目设计文件中预估的本监测期内温室气体减排量或人为净碳汇量

148,206

本监测期内实际的温室气体减排量或人为净碳汇量

68,200

(1)项目的目的和一般性描述

宁夏源林50MW生物质发电项目位于宁夏回族自治区中宁县新材料循环经济示范园区,是一个使用废弃生物质作为燃料的并网发电项目。该项目的装机容量为50MW1×50MW机组),设计年运行时间5,500小时,年上网电量242,000MWh,所发电力全部并入西北电网。该项目预计每年消耗36.79万吨废弃生物质燃料,主要是农业作物收获后剩余的秸秆和林木修剪和断落的废弃枝条。

该项目于2014710日开工建设,2015122日并网发电,截止201610月共实现上网电量102,895.265MWh。该项目使用可再生生物质发电,替代了传统化石燃料的使用,从而实现了温室气体的减排。该项目本监测期内共实现温室气体减排68,200tCO2e

该项目位于宁夏回族自治区中宁县新材料循环经济示范园区,地理位置坐标为:东经105°40′30″,北纬37°34′3″。图4-1显示了该项目的地理位置

image.png 

图4-1该项目的地理位置图

(左上:宁夏自治区在中国的位置

右上:中宁县在宁夏的位置 下图:项目所在地)

2)备案项目实施情况描述

该项目的工艺流程图如图4-2

 image.png

        该项目选用两台120t/h高温高压秸秆锅炉,安装一套50MW汽轮发电机组。主要设备的技术参数如表4-1:

     表4-1:主设备参数

锅炉

型号

HL-120/9.8-B

数量(台)

2

额定蒸汽量(t/h

120

额定蒸汽压力(MPa

9.8

额定蒸汽温度(

540

给水温度(

210

汽轮发电机

型号

QF-50-2

数量(台)

1

额定功率(kW

50000

电压(V

6300

转速(r/min

3000

功率因数

0.8

该项目在获得核准后,于2013年10月14日签订了机组采购合同,当时采购的机组型号为QF-60-2(额定功率60000kW)。后来在建设过程中,考虑机组稳定性和施工难度因素,进行了设计变更,并于2014年6月11日获得了核准变更。之后,与机组供应商协商变更了发电机型号为QF-50-2(额定功率50000kW),其它技术参数不变。

该项目于2014710日开工建设,2015122日并网发电,截止201610月共实现上网电量102,895.265MWh。该项目接入距离项目现场3公里外的枣园330KV变电站内,最终并入西北电网。该项目所使用的设备均来自于国产,不涉及国外技术转让或转移。

该项目所使用的燃料主要是农业作物收获后剩余的秸秆和林木修剪和断落的废弃枝条。根据该项目的《可行性研究报告》,中宁县各类农作物种植面积120.16 万亩,可产生农作物黄杆89.62万吨,除去饲料、自留及损失量外,每年可为发电项目提供农作物黄杆51.05万吨,利用率为41%。中宁县现有防护林20万亩,枸杞20万亩,红枣19万亩,苹果16 万亩,每年可修剪大量的枝条,据测算,年修剪枝条量约23.6万吨是一项重要的生物资源,可供发电等项目利用。由此可见,可投入该项目的废弃生物质资源合计达60.46万吨,该项目设计的燃料使用量为36.79万吨,因此该项目的燃料供应是有保障的,也不会对现有的生物质利用造成影响。

该项目所发电量通过110kV线路并入宁夏自治区电网,根据国家发改委公布的《2014中国区域电网基准线排放因子》,宁夏自治区电网属于西北电网。

3项目环境价值(碳资产)中专利的利用方式及效果

具体实施方式:

如图4-3所示的一较佳实施方式的秸秆复合燃料制造方法流程图。该秸秆复合燃料制造方法包括以下步骤:

 

image.png 

图4-3秸秆复合燃料制造方法流程图

步骤1,对秸秆、煤粉和造纸污泥进行预处理,以形成秸秆原料、煤粉原料和造纸污泥原料。其中,对秸秆的预处理是指将秸秆晒干然后将其粉碎至0.5-0.8 厘米的纤维;对煤粉的预处理是指将煤粉粉碎至粒径 0.1-0.3 厘米,煤粉可以为无烟煤煤粉、焦炭煤粉、有烟煤煤粉或者为上述煤粉的混合;对造纸污泥的预处理是指将造纸污泥脱水干燥至含水量为10-15%,该造纸污泥原料主要组成部分为可燃烧部分 ( 木质纤维、半纤维、淀粉等 ) 及不能燃烧的部分 ( 沉淀碳酸钙、无机物、泥砂等 )。

步骤2,将处理所得的秸秆原料、煤粉原料和造纸污泥原料按照重量比为71.51.5 进行混合及搅拌,以形成原料混合物。

步骤3,对形成的原料混合物进行压制成型并自然风干,以形成复合燃料。其中,原料混合物中的造纸污泥原料还起到粘合剂的作用,如此有助于秸秆复合燃料的成型。该原料混合物经过 30 吨的压力压制后,形成的秸秆复合燃料的密度大于 1.2 克每立方厘米。

以下举例说明利用秸秆复合燃料制造方法制造秸秆复合燃料的过程及秸秆复合燃料的燃烧指标:

将秸秆晒干然后将其粉碎至0.5-0.8 厘米的纤维,以获得秸秆原料;将煤粉粉碎至粒径0.1-0.3厘米,以获得煤粉原料;将造纸污泥脱水干燥至含水量为 10-15%,以获得造纸污泥原料。

700千克的秸秆原料、150千克的煤粉原料及150千克的造纸污泥原料混合,然后将混合后的原料进行压制成型并经自然风干后即获得秸秆复合燃料。

10千克的秸秆复合燃料进行燃烧试验,该秸秆复合燃料的燃烧指标如表4-2及表4-3所示:

4-2秸秆复合燃料燃烧实验表

 image.png

从表4-2中可以看出该秸秆复合燃料在锅炉及民用取暖炉中的燃烧时间达到 105分钟和 122 分钟,故该秸秆复合燃料具有耐烧性能。

4-3秸秆复合燃料燃烧指标检验表

检测项目

秸秆复合燃料


发热量 (Qgrd)

18.74


全硫 (Std)

0.08


检测项目

秸秆复合燃料


水分 (Mad)

4.25


灰分 (Ad)

16.12


挥发分 (Vdaf)

79.81


固定碳 (F.C)

18.22


从表4-3中可以看出秸秆复合燃料燃烧的过程中,产生的硫化物远远低于《锅炉大气污染物排放标准 GB13271-2001》低于 1%的排放标准,故该秸秆复合燃料在燃烧过程中可以减少对环境的污染。

上述秸秆复合燃料制造方法可以利用造纸污泥和农作物秸秆产生燃烧性能良好的秸秆复合燃料,实现资源的循环利用。同时,秸秆复合燃料在燃烧过程中,造纸污泥中的碳酸钙起脱硫作用,可将秸秆复合燃料中煤粉产生的二氧化硫脱去,减少了二氧化硫对环境的污染。进一步的,该秸秆复合燃料燃烧后所产生出的灰渣是富含钾的无机肥料,可作为肥料应用于农业生产中。

4监测计划或方法学的临时偏移

该项目在本监测期内,发生两处监测计划临时偏移,如下:1、为了节约成本,机组启动点火采用的木炭,未采用柴油,因此该监测期内没有现场化石燃料消耗排放(PEFF,y),监测计划偏移为现场化石燃料消耗排放相关参数不监测。但该项目依然建设并保留了柴油点火启动的相关设施和功能,将来有可能依然采用柴油点火启动所以此偏移为临时偏移;2该项目本监测期内的燃料收集方式是:建立了一家生物质收购点,而且该收购点的地址就位于该项目厂区内,供货者需要送货时,该收购点雇佣物流公司负责运输。该收购点不使用化石燃料,所用电力已经计入了项目现场用电(EGPJ,aux,y)中。此外,周围农户也以个人名义(或村合作社名义)自行将生物质运到该项目销售。农户个人(或村合作社)在收集生物质过程中除为方便运输的打捆外,没有其它处理,几乎不使用化石燃料或电力。因此本监测期内没有现场外电力消耗排放(PEEL,y),监测计划偏移为现场外化石燃料和电力消耗排放相关参数不监测。但该项目将来有可能根据燃料收集需要,在厂外建设收购点,届时厂外收购点的化石燃料和用电排放依然需要监测和计算,所以此偏移为临时偏移。

5项目信息或参数的修正

该项目在获得核准后,于20131014日签订了机组采购合同,当时采购的机组型号为QF-60-2(额定功率60000kW)。后来在建设过程中,考虑机组稳定性和施工难度因素,进行了设计变更,并于2014611日获得了核准变更。之后,与机组供应商协商变更了发电机型号为QF-50-2(额定功率50000kW),其它技术参数不变。

6)监测计划或方法学永久性的变更

无监测计划或方法学永久变更。

7项目设计的变更

无项目设计变更

8计入期开始时间的变更

无计入期开始时间变更。

9碳汇项目的变更

不涉及。

3.环境价值综合分析

环境影响分析, 包括越界影响的证明文件:根据中国环境保护的有关规定和法令,该项目进行了环境影响评价,并获得了环保局的批准。根据环境影响评价报告,该项目可能造成的主要环境影响如下

1)噪音

在施工期,该项目将会从噪声源控制和敏感对象保护两方面着手,最大限度减免施工噪声影响。为此,将采取以下措施:首先会尽量选用低噪声设备,其次会加强施工管理,高噪声机械严格控制使用时间。对于施工人员,该项目将严格按照国家规定给工作人员配备相应的降噪防护装备。

生物质发电运行期间,发电产生的噪音约为100dB(A),距声源200m~500m处,噪声即降到55dB(A)以下,满足《城市区域环境噪声标准》类标准中的昼间55dB的限值要求。该项目位于宁夏中宁县新材料循环经济示范园区,周围人口数量较多,因此该项目在施工和运行期间必须要控制噪声带来的影响

2弃渣

项目区的弃渣主要来源于生物质发电厂产生的焚烧垃圾。项目将通过制定各项运行管理规章制度,对焚烧垃圾采取再利用和集中统一处理的方式,可消除焚烧垃圾对环境的影响。

3工业废水

该项目的工业废水主要来自该生物质发电厂。此类废水会将会定点排出并处理达标后自行挥发,对环境影响极小

4施工期粉尘

对于此类污染,将采取洒水碾压,缩短裸露时间的方式,减少扬尘发生。

5)大气污染

对于此类污染,将严格执行大气污染指标、大气污染防治办法进行排放,降低对环境的影响程度。

案例中应用到的专利为CN101818091A,一种秸秆复合燃料制造方法括以下步骤对秸秆、煤粉和造纸污泥进行预处理,以形成秸秆原料、煤粉原料和造纸污泥原料