生物质气化(生物质气化气的特点和市场拓展)

近年来，生物质利用已成为行业热点，生物质气化作为生物质利用的一个细分领域，一段时间以来取得了很大进展。除了生物质能利用企业，很多城烧公司也在尝试进入这一领域。

本周四(2019年9月5日)晚八点的“天然气之夜”空中国论坛，我们有幸邀请到我们的资深群友，福建安然燃气有限公司原副总经理、福建中燃清洁能源有限公司原副总经理(主持)、中广核节能公司市场部原负责人董跃进先生与我们分享“生物质气化燃气的特点与市场拓展”的话题。

主持人:陈；记录:王腾飞

特邀嘉宾:董跃进

特邀嘉宾介绍

董跃进:本集团资深群友，原福建安然燃气有限公司副总经理、原福建中燃清洁能源有限公司副总经理、原中广核节能公司市场部负责人，具有丰富的城市燃烧行业经验；他经常在朋友圈、“天然气与法律”等微信官方账号分享自己对行业的独特看法。董先生自中广核退休后一直从事生物质能利用领域的工作。

前言:

生物质气是天然气的补充，也是燃气公司继续生存发展的新领域和新机遇。今晚的讨论旨在邀请其他人共同探讨生物质气化的技术特点和市场前景，共同进步。在服务用户的前提下，为公司创造利润。

朋友们，专家们，晚上好！今天，我很荣幸和大家一起探讨生物质气化的特点和市场发展。图1是广东解宝公司的20吨气化炉。给大家一个直观的印象吧。本讲座分为七个部分，也在图1中列出。

图1

一.生物质气化的定义

生物质能是继煤炭、石油和天然气之后的第四大能源。生物质能的利用方式大致有四种，直接燃烧、压块、液化和气化。国家发展改革委、原农业部《关于印发秸秆综合利用规划指导意见的通知》[发改欢子(2009)378号]指出，“秸秆能源化利用技术:在无氧条件下，以农作物秸秆、稻壳、木屑、树枝和农村有机废弃物为原料，在气化炉内进行秸秆热解气化，根据相关部委的文件精神，生物质气包括生物质天然气和生物质气化。一个是发酵，一个是热裂解。各有利弊。我们主要介绍生物质气化燃气业务。简单来说，生物质原料在气化炉内高温裂解，缺氧燃烧产生可燃气体。

二、生物质能和气化炉

1.生物质能的类型及利用方式

生物质能源历史最悠久，来源广泛。根据来源不同，适合能源利用的生物质可分为林业资源、农业资源、生活污水和工业有机废水、城市固体废弃物和畜禽粪便五大类。

利用方式主要有四种:直接燃烧、颗粒压缩燃烧、液化燃料和气化燃料。气化方法分为微生物发酵(沼气)和热裂解(气化气)。从效费比和环保角度考虑，气化气比沼气有更成熟的商业模式和投资效益。

2.生物质气化炉可分为流化床和固定床。固定床主要有上吸式和下吸式。各有利弊。上升气流固定床更常见。图2是几种不同类型的气化器的示意图。

图二

流化床气化炉和固定床气化炉的性能比较:

(1)结构简单，经久耐用；后者结构复杂，安装后不易移动，但占地面积小，容量一般比固定床大。

(2)启动时固定床升温慢，达到反应温度需要较长时间；流化床加热迅速，可以频繁启动和停止。

(3)固定床的操作负荷可以在设计负荷的20%至110%之间变化，而流化床的操作负荷只能在设计负荷的50%至120%之间变化。

(4)流化床对原料的要求比固定床低。固定床应尽可能由相同类型、形状和大小的材料制成；流化床中使用的原料的类型、进料形状和粒度可以不同。前者粒径较大，过小会造成堵炉；后者的粒径必须相对较小，否则不能在炉内流动。

(5)固定床气化的主要产物是低热值煤气，含有少量焦油和灰分。例如，对于燃烧锅炉，可以省略分离和净化处理。流化床产生的气体中焦油含量较低，但气体中固体颗粒比固定床多。

(6)原料在固定床停留时间长，因此碳转化效率高，一般为90% ~ 99%。流化床排出的气体中固体颗粒多，导致燃烧损失不完全，碳转化效率一般只有90%左右。

(7)环境效益固定床煤气飞灰含量低，流化床煤气飞灰含量高。原因是固定床内的温度可以高于灰渣的熔点，使灰渣熔化成液态从炉底排出。但流化床内的温度低于灰熔点，部分飞灰被气体带出。

简单来说，上吸式最简单，下吸式产气率高，焦油少，横流式以木炭为原料，其可燃气体质量也最好。

3.生物质气化的历史和现状

第一台生物质气化炉由德国化学家比朔夫(1792 -1870)于1839年建造，至今已有180年的历史。新中国成立初期，以及近年来，一些石油短缺的国家使用生物质气化气作为车船燃料。近几十年来，生物质气化燃气不断被研究和创新，以其独特的环保和经济优势，得到了各级政府的积极支持和用户的欢迎。仅解宝公司就有52个生物质气化供热项目，20吨以下36个，20吨以下13个，25吨以下2个，30吨以下1个。

图3

广东解宝公司的这52台气化炉都是上吸式的。并且全部用于取暖；供热只是生物质燃气应用的一个方面，也是主要方面。第三张图是一辆旧车，后面的桶也是气化炉。

图4是张德国的小型生物质气化热电联产设备。国外的生物质气化技术已经非常成熟，要树立对生物质气化项目的信心！

4.生物质气化相关数据(仅供参考)

各种生物质原料的热值不同。一般木材原料热值较高，秸秆热值较低。图中表格取中间值。生物质气化的主要参数受原料、设备和环境的影响。气化炉的原料可以是散料、颗粒和煤球。一般来说，散料成本最低，但秸秆散料使用不方便。

至此，介绍了生物质能的种类和利用方式、生物质气化的历史和现状、生物质气化的相关数据三个方面。

三。气化工艺和设备参数

1.生物质气化系统图

图7

图7中间有一个净化系统。按照目前的做法，如果系统用于加热，可燃气体不是在燃烧前净化，而是在燃烧后净化。

2.生物质气化设备加热示意图

图8

图8是生物质气体加热系统的示意图。目前52%的生物质气用于供暖，所以在开发市场的时候，要以供暖为主。

3.解宝上吸式气化炉设备参数

图9

图9显示了气化炉的一些参数。在实际操作中，用户经常会问:“建筑面积是多少？”现在我们从图表中可以看到:大约半亩地用于15吨以下的熔炉；一个15吨以上的炉子需要一亩左右的土地，包括设备的安装和原料的存放。原料不要放在室外，以免环境对原料质量的影响。

有些设备厂商也有两吨、四吨、六吨、八吨的气化炉，但是十吨以下的锅炉基本没有能源管理合同价值，管理成本太高，最好只卖设备。一般情况下，以至少10吨气化炉来管理能量比较好，要达到理想的投资效益，应该是15吨气化炉和20吨气化炉。

四。气化气的五大优势

1.政策优势

(1)《可再生能源法》于2005年颁布，国家于2009年对该法进行了修订。国家鼓励生物质发电和供热。

(2)2007年8月，国家发展和改革委员会发布了可再生能源中长期发展规划。

(3)2008年国务院办公厅《关于加快推进农作物秸秆综合利用的意见》[国办发(2008)105号]中提到:“积极利用生物质气化(沼气)、热解气化、固化炭化等生物质能源。”

(4)2017年12月，国家发改委能源局发布《关于促进生物质能供热发展的指导意见》。

(5)《国家发改委、能源局关于秸秆气化清洁能源利用项目建设的指导意见》

(6)2018年，全国人大修订《循环经济促进法》，鼓励发展生物质能源。

2.环保优势(数据仅供参考))

图10

3.成本优势(数据仅供参考)

图XI

生物质燃料和天然气的成本比较

(3.5kg生物质散料气化后的热值约等于1平方米天然气，按热值计算大致相当于1.4元/平方米天然气。成本最低，但审批难度较大。

(2.2kg颗粒气化后的热值约等于1平方米天然气。按实际热值计算，相当于1.95元/m3天然气。虽然成本较高，但热值相对稳定，审批相对容易。

(3)如果直接燃烧2.5公斤颗粒，其热值约等于1平方米天然气，即按热值计算相当于1平方米天然气2.25元。虽然节省了气化设备投资，但环保低了一个档次，每天的燃料费用比颗粒气化高10%左右。

各种燃料的价格和质量都有波动，但如果只计算燃料成本，不考虑气化设备的投入，生物质气化的供热成本和煤相差不大。生物质燃料比天然气更经济，比煤更环保。

4.投资优势

图十二

图12比较了两种生物质气体。通过比较可以看出，生物质沼气适应性好，生物质气化气成本低。各有利弊。

从相同热值的投资效益来看，生物质气化气的投资效益明显大于生物质沼气提质。某央企投资生物质燃气项目。项目总投资估算为3.14亿元。该项目日产天然气3.84万立方米。项目建成投产后，年产生物天然气约1265.6万立方米。相应的天然气发生炉年固定资产投资为25元/年的生物质气化制气项目。投资约300万固定资产可生产20吨锅炉所需蒸汽，其热值相当于1600立方米/小时天然气，相当于全天生产约3.8万立方米天然气，气化气年产量相当于1250万立方米天然气。对口天然气的固定资产投资为0.24元/年。

生物质气化项目前期投资比沼气便宜，比天然气点供项目略贵。但与天然气点供相比，以日供气3万m3的项目为例:天然气点供的固定资产投资比生物质气化项目少，但占地面积大；同样的发热量，使用天然气的成本比使用生物质气化气高一倍左右。总体来看，生物质气的投资比和消耗比是最好的。

5.生物质气化气的价格优势(新内容)

最近天然气和液化石油气价格下降。比如福建的LNG交割价在3500元/吨左右，大致相当于每方2.4元，比管道气的门站价少一点。

那么生物质气化气是否没有竞争力？我们知道生物质气化气的优势是价格，否则就会被挤出能源市场。我粗略计算了一下:

以900元一吨的生物质颗粒作为气化原料，气化气相当于2元左右的天然气。以生物大宗材料为原料，相当于1.45元左右的天然气。由于生物质气化气需要购买气化设备，占用空间大，我们将其燃料成本提高10%，即颗粒气化相当于天然气2.2元/m3左右，散装气化相当于天然气1.6元/m3。

我们可以有一个底线，就是当天然气终端价格低于2元/m3时，除非生物质燃料也同时下降，否则生物质气化气基本没有价格优势，但仍然具有消耗农林废弃物的环保功能。

动词 （verb的缩写）投资项目的拓展思路与模拟

1、经营理念是:

(1)投资者投资运营和合同能源管理。

(2)投资者和用户共同投资管理用户购买的气化设备。

(3)工业园区集中供热，或者热电联产，考虑多能源互补。

(4)农村燃气和供暖。

董总认为:最有想象力空、融资能力和可持续发展能力的是园区内的集中供热和热电联产，投资回报相对较快的是单个优质用户的供热。农村供气供暖可以做，但是投资效益可能比较差。

2.项目投资和运营模拟:

某企业有一台20吨锅炉，月用汽6000吨。现在企业要煤改气，用户选择我们作为合同能源管理。不投资新锅炉，供热价格220元/吨。

我们的成本结构和营业利润如下:

(1)燃料成本。一吨参考价格为450元/吨。一吨生物质燃料可产生3.5吨蒸汽，每吨蒸汽的燃料成本为129元/吨蒸汽。

(2)水电费用。气化炉和锅炉消耗的水电成本为20元/蒸吨。

(3)人工成本。总工程需7人，人工工资5000元/月，人工费约6元/蒸吨。

(4)维护成本。设备维护费用按每蒸吨2元/蒸吨分摊。

(5)开票成本。税率为9%的增值税发票，开票成本为17元/蒸吨。

(6)投资方经营毛利约46元/吨。

(7)按一年11个月生产蒸汽计算，一年税前净利润约为303万元。

我们的投资:

(1)设备投资:气化设备投资300万元(各厂家价格不同，采用广东解宝公司价格)，利用原有锅炉进行技术改造。如需投资新的锅炉项目，将提高合同蒸汽价格，待锅炉成本回收后再下调蒸汽价格。

(2)锅炉改造费用。20吨锅炉改造认证费用在5万元左右。因此，我们的投资成本为305万元。

以上是一个项目投资的模拟。如果能满足这些条件，生物质燃气供热项目的回报率是非常好的。当然，要达到这个标准条件并不容易，谈判中需要一些博弈。但总体来说，220元/蒸吨的供热价格并不算高。据了解，目前在福建、广东、湖南、江苏、湖北，价格在240-280元/蒸吨不等，当然也可能更低。

不及物动词存在的问题和风险

1.这些问题如下:

(1)沿海和内陆生物质燃料价格差距明显。

(2)燃料的水分含量会降低生物质气体产量。

(3)通常利用客户原有锅炉进行技术改造，以降低投资成本，否则会增加锅炉投资。

(4)如果是园区集中供热，必须考虑到管道投资和输送中的热损失，基本上每公里减少一公斤，也就是20度，大概10%左右。

(5)10吨以下项目不推荐合同能源管理。

(6)如果不允许使用生物质散料，如果使用生物质颗粒作为气化原料，成本会增加，50元大概会增加蒸吨。生物质压块可用于替代散装材料和颗粒。

董先生在实践中也遇到了几个类似的问题:一是生物质燃料，价格波动剧烈；二是一些政府和行政部门要求使用生物质颗粒，增加了使用成本；三是集中供热园区未达到一定规模，初期经营亏损；第四是蒸汽管道运输的损失。

2.生物质燃料项目的风险主要包括:

(1)园区供热较少，投资难以回收。

(2)单用户供热，供热方处于被动地位，容易出现欠费。

(3)生物质原料价格波动，供应量减少，甚至抵消项目利润。

(4)其他未知风险。

七。项目示例演示

目前，生物质气化燃气主要用于燃烧锅炉，因为与发电或陶瓷燃烧相比，燃烧锅炉对燃气质量的要求较低。下图是生物质气的应用。

图十三

图13，一个是在广东申请的服装企业。另一个人用在安徽造纸行业，就是造纸厂；纸厂量比较大，可以关注一下。

图十四

图14为热水供暖项目，其中一些是沈阳市辽中区的市政工程。

图十五

图15。一个用来烘干粮食，一个用来熔化铝锭。这两个方面目前用的很少，还有空的空间可以讨论和拓展。

本次交流的总结和要点

1.生物质能资源丰富，是未来主要的清洁能源之一。生物质气是生物质能的重要组成部分。生物质气可分为生物质天然气(沼气提质)和生物质气化气(热解)。生物质气化炉是德国人发明的，至今已有180年的历史。

其次，生物质碎片和颗粒进入气化炉，通过高温裂解和氧化还原反应，产生可燃气体。主要成分是氢气、一氧化碳、甲烷和其他烃类气体。热值约为1200大卡/立方米。

三。生物质气化气的优势。

1.成本优势。在相同热值条件下，每吨生物质气化气大致相当于天然气1.5元/m3，具有很强的竞争力。

2.环保优势。生物质气化燃气污染排放量基本与天然气相当。

3.投资优势。从投入产出来看，生物质气化气的投资强度远低于沼气提质项目，综合考虑也低于LNG点供项目。

4.政策优势。从中央部委到地方政府都有一系列的支持和税收优惠政策。

四。扩大生物质气化燃气项目的思路和措施。

1.争取园区供热特许经营权，通过生物质气化燃气或多能互补的方式，实现环保效益和经济效益的平衡。

2.相对大用户的“点供”供热工程取得最佳投资效益。

3.可以与园区管委会、当地优势能源企业或重点供热用户合作，共同开发市场。

4.设备可以出售和出口进行管理。

5.关注生物质气化热电联产项目。它比天然气分布式能源具有更大、更多的政策优势和成本优势。

5.需要注意的几个问题

1.生物质气化燃气由于含有灰分和焦油，不适合对燃气清洁度要求较高的用户，如大部分陶瓷企业。

2.气化气不适合长途运输。

3.认真发展农村生物质燃气居民用户和供热项目。

总的来说第一点:同等热值下，生物质气相当于天然气1.5元/m3。即只要天然气不低于两块钱，生物质气就有竞争力；第二:生物质气有一定的焦油和灰分，目前不能用于陶瓷企业。如果用于发电企业，由于生物质气需要净化，成本会更高。如果采用燃气轮机进行净化，理想情况下成本可以控制在0.4元甚至0.3元。第三点需要注意的是，气化气中含有焦油和灰分，在长途运输过程中，温度变化可能会使焦油减少。这样会堵塞管道，所以气化的气体不适合长距离输送。在应用中，气化气体通常被燃烧，蒸汽通过管道输送。

互动链接

问题1:什么是生物质气化气？

答:这是我们在与用户交流时经常遇到的问题。根据国家部委的相关文件，生物质气化气是生物质气的组成部分，而不是生物质天然气。

原因不是气化的路线不同，而是气体成分的巨大差异。生物质气化气的可燃成分为一氧化碳、氢气和少量碳氢化合物。生物质天然气的主要成分是甲烷，与传统天然气基本相同。

生物质气化气的途径是热裂解，而生物质天然气的途径是发酵。这两条路线各有利弊。生物质热解气投资少，产气快，但热值低，与天然气不兼容。生物质燃烧发生在氧化反应过程中。沼气提质用于生物质天然气，热值高，与传统天然气兼容。但由于投资大、产气慢、商业化模式不成熟，政府补贴必不可少。

在国家部委的相关文件中，农林废弃物的热解气化从未规定农林废弃物必须经过固化或造粒后才能作为气化原料。但这个问题有时会导致扯皮，因为2014年国家能源局520号文件规定，未成型的生物质散料不得直接焚烧。我对这个问题的理解是，生物质原料在热解气化过程中的氧化反应是气化过程的一部分，不能等同于生物质散料的直接燃烧。虽然有些用户为了减少图纸数量和麻烦，只是简单地使用生物质颗粒作为原料热解气化一种物质，因为使用颗粒作为燃料是国家鼓励的生物质能利用的主要方式。

有些省份把生物质热解气化表述为生物质“碳化”，因为生物质燃料热解后主要有两种东西，可燃气体和生物质炭。

问题2:生物质气化生产的稳定性如何？

答:我们经常讨论生物质气化生产的稳定性。我认为生物质散装气化是不稳定的，因为受含水量和成分的影响，使用生物质颗粒相对更好。

问题3:得益于地域优势，我们进行了一些前期开发工作，遇到了以下痛点:

1.技术澄清。有些监管部门不理解。

2.如果园区项目投资配套造粒厂，回收周期会缩短。有什么对策？

答:项目推广中大宗材料肯定比颗粒便宜，但为什么有些管理部门说要用颗粒？因为国家能源局有一个520文件，里面提到严禁直接焚烧生物质散料，所以遇到这个问题。事实上，在各种国家文件中，从来没有说过生物质气化必须使用颗粒。厦门的环保部门在审批项目时，没有这个要求。我认为:厦门作为环保标杆城市，对此没有做出要求，是对大家信心上的鼓励。我不赞成制造生物质颗粒。我觉得没必要。因为专业的人做专业的事，我们只需要做好气化部分就可以了。另外，作为燃气公司，要尽快赶上园区集中供暖。如果我们不迅速赶上，将来别人用集中供热拿到特许经营权，就相当于瓜分了你的市场。

问题四:生物质气热值有点低。

答:是的，生物质气化气的热值比较低。主要是几个问题，一是生物质原料热值低，每公斤只有4000大卡左右；其次，在制作生物质燃气的过程中，为了节约成本，我们选择与空燃气混合。如果我们掺入氧气，热值会更高，掺入氢气，热值甚至会高于天然气。但成本太高，无法商业化。

问题五:环保排放的标准是什么，是否存在焦油问题，如何克服？

答:目前环保部门在审批的时候，都是按照天然气和生物质气的标准来考核的，所以一般来说，如果没有达到天然气的排放标准，项目是不会通过的。比如广东就是这样。至于焦油，因为现在用的大多是上吸式气化炉，焦油是可以分离出来的，可以雾化燃烧或者直接出售，因为焦油的热值在10000大卡以上，我的印象是焦油在2000元/吨左右。

问题6:网友提供了广东限制生物质项目的文件原件，即《广东省环保厅关于转发珠海市生物质成型燃料利用污染防治技术导则的通知》、《珠海市生物质成型燃料利用污染防治技术导则》。

答:目前，在广东大湾区，生物质燃气项目很难审批。在粤北和粤西，仍有一些项目落地。

问题7:网友提供了《天然气与法律》杂志的相关文章，关于将乳品废弃物制沼气纳入北美现有天然气管网的指导文件，以及将乳品废弃物制沼气纳入现有天然气管网。

答:这位朋友说得很对。至于一些畜禽的粪便，它的甲烷含量比较高，所以有时候人们说畜禽大量饲养产生温室效应，只是因为动物排放的气体有一半是甲烷。

问题8:国家税务总局发布《支持扶贫的税收优惠政策指引》:“对农林废弃物发电取暖立即征收增值税的，秸秆等发电所得合计按90%计算征收增值税。”这是两天前中华人民共和国国家税务总局发布的文件。我觉得从税收的角度对生物质能的发展给予了很大的支持。

问题9:为什么上吸式气化炉焦油含量高，产气量相对较低？

a:让我们先仔细看看附图。你会发现上吸式气化炉不同于下吸式气化炉的下部。下吸型的底部是还原层，第二底部是氧化层。上吸式气化炉的底部为氧化层，第二底部为还原层。这就产生了一个问题:在上吸式气化炉中，在热分解层中从生物质中分离出来的焦油直接与可燃气体混合，而没有在氧化层中进行高温裂解和转化。下吸式气化炉热分解层产生的焦油在进入还原层之前，在1200度的氧化层(即燃烧)中裂解，所以下吸式气化炉的煤气焦油较少，热值较高。

所谓还原层，主要是指二氧化碳在缺氧条件下被还原成可燃气体一氧化碳，而下吸式气化炉的下游气体中含有水蒸气，水蒸气也与还原层中的碳发生反应，生成可燃的氢气和一氧化碳，所以下吸式气化炉可燃气体中的氢气含量也高于上吸式气化炉。由于我们知道下吸式气化炉的气化率较高，所以上吸式气化炉的炉渣含碳量高于下吸式气化炉是合乎逻辑的。

上吸式气化炉焦油含量高我们也不用太担心，因为作为锅炉的燃料，焦油含量高一点问题不大。焦油本身也是一种化工原料，其热值约为10000大卡。

上吸式气化炉、下吸式气化炉、横流式气化炉对原料的要求越来越高，成本也逐渐增加。与此同时，天然气的质量也越来越好。

问题10:生物质气化与天然气的异同

答:相似之处:都是可燃气体，都是清洁能源，都是国家和各级政府支持的。

区别:1。性质不同。前者是可再生能源，后者是化石能源。2.不同的成分。前者的可燃成分是一氧化碳、氢气和少量碳氢化合物，后者主要是甲烷。3.热值不同。因为前者在商业运行中混有大量氮气，热值只有1200大卡/m3左右，天然气热值一般为8000大卡/m3。4.用途不同。前者焦油和灰分含量少，单位热值低，限制了生物质气化气的应用范围，而后者更清洁，应用更广泛。5.不同的优惠政策。因为前者环保功能强，在秸秆收集、项目运营、发电、增值税、所得税等方面有政策支持。

问题11:有没有生物质碳气的介绍？用挥发性成分燃烧蒸汽，用剩下的卖碳，成本最低。

是的，但是蒸汽产量应该减少。碳整合的话题已经讨论了很多。根据能量守恒定律，要产生碳，就必须有更少的蒸汽。目前，气碳结合的方法一般是干馏。还有“开花炉”还是“快乐炉”，我还没认真讨论过。

问题12:江苏网友问，原料容易得到吗？你一般怎么考虑季节性等因素造成的原材料不稳定？我们使用散装材料进行研究。

答:江苏的松木料真的很少。不过我发现江苏的生物质颗粒比较便宜，因为我们最近在推广江苏泰州的集中供热项目。有的报价不到500块一吨，和生物质木散料差不多。生物质燃料价格的季节性非常大。一般来说，上半年便宜，下半年贵。所以如果有场地的话，可以尽量储存。散料一定要好，因为秸秆不做颗粒或煤球容易在炉内产生的空腔不好用。目前，压块的成本低于颗粒。

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