關于我國秸稈發(fā)電的可行性分析報告
解決浪費性生物質能資源的唯一出路在于商品化。生物質能秸稈發(fā)電技術，不僅為農村提供更多電力，更有意義的是將使生物質能資源的商品化成為可能，一方面農民可通過出售秸稈獲得更多的收入；另一方面過去農村使用直接燃燒秸稈的方式進行炊事，要為秸稈的收集、運輸、儲存以及在直接燃燒時花費大量的時間和勞力。如果能使用秸稈發(fā)電，農村使用更多的商品能源，農民將獲得更多的時間從事生產性勞動，以盡早脫貧致富。因此，將秸稈發(fā)電進行能源方式轉化，是一件利國利民的好事。
1生物質能秸稈發(fā)電的工藝流程
農作物秸稈在很久以前就開始作為燃料，直至1973年第一次石油危機時丹麥開始研究利用秸稈作為發(fā)電燃料。在這個領域丹麥BWE公司是世界領先者，第一家秸稈燃燒發(fā)電廠于1998年投入運行(Haslev，5Mw)。此后，BWE公司在西歐設計并建造了大量的生物發(fā)電廠，其中最大的發(fā)電廠是英國的Elyan發(fā)電廠，裝機容量為38Mw。
1.1秸稈的處理、輸送和燃燒
發(fā)電廠內建設兩個獨立的秸稈倉庫。每個倉庫都有大門，運輸貨車可從大門駛入，然后停在地磅上稱重，秸稈同時要測試含水量。任何一包秸稈的含水量超過25％，則為不合格。在歐洲的發(fā)電廠中，這項測試由安裝在自動起重機上的紅外傳感器來實現(xiàn)。在國內，可以手動將探測器插入每一個秸稈捆中測試水分，該探測器能存儲99組測量值，測量完所有秸稈捆之后，測量結果可以存入連接至地磅的計算機。然后使用叉車卸貨，并將運輸貨車的空車重量輸入計算機。計算機可根據(jù)前后的重量以及含水量計算出秸稈的凈重。
貨車卸貨時，叉車將秸稈包放入預先確定的位置；在倉庫的另一端，叉車將秸稈包放在進料輸送機上；進料輸送機有一個緩沖臺，可保留秸稈5分鐘；秸稈從進料臺通過帶密封閘門(防火)的進料輸送機傳送至進料系統(tǒng)；秸稈包被推壓到兩個立式螺桿上，通過螺桿的旋轉扯碎秸稈，然后將秸稈傳送給螺旋自動給料機，通過給料機將秸稈壓入密封的進料通道，然后輸送到爐床。爐床為水冷式振動爐，是專門為秸稈燃燒發(fā)電廠而開發(fā)的設備。
1.2鍋爐系統(tǒng)
鍋爐采用自然循環(huán)的汽包鍋爐，過熱器分兩級布置在煙道中，煙道尾部布置省煤器和空氣預熱器。由于秸稈灰中堿金屬的含量相對較高，因此，煙氣在高溫時(450℃以上)具有較高的腐蝕性。此外，飛灰的熔點較低，易產生結渣的問題。如果灰分變成固體和半流體，運行中就很難清除，就會阻礙管道中從煙氣至蒸汽的熱量傳輸。嚴重時甚至會完全堵塞煙氣通道，將煙氣堵在鍋爐中。由于存在這些問題，因此，專門設計了過熱器系統(tǒng)，已經(jīng)用在最新的發(fā)電廠中。
1.3汽輪機系統(tǒng)
1.3.1汽輪機系統(tǒng)
渦輪機和鍋爐必須在啟動、部分負荷和停止操作等方面保持一致，汽輪機和鍋爐，協(xié)調鍋爐、汽輪機和空冷凝汽器的工作非常重要。
1.3.2空冷凝汽器
丹麥的所有發(fā)電廠都是海水冷卻的，西班牙的Sanguesa發(fā)電廠是河水冷卻，英國的Ely發(fā)電廠裝有空氣冷凝器。
在中國，空氣冷凝器是一種很成熟的產品，可以在秸稈發(fā)電廠中采用。
1.4環(huán)境保護系統(tǒng)
在濕法煙氣凈化系統(tǒng)之后，安裝一個布袋除塵器，以便收集煙氣中的飛灰。布袋除塵器的排放低于25mg/Nm3，大大低于中國燒煤發(fā)電廠的煙灰排放水平。布袋除塵器為脈動噴射式，容器由壓縮空氣脈沖清潔。
1.5副產物
秸稈通常含有3％～5％的灰分。這種灰以鍋爐飛灰和灰渣/爐底灰的形式被收集，這種灰分含有豐富的營養(yǎng)成分如鉀、鎂、磷和鈣，可用作高效農業(yè)肥料。
2我國農村推廣秸稈發(fā)電技術意義重大
我國生物質能資源非常豐富，農作物秸稈資源量超過7.2億t，其中6.04億t可作能源使用。國家通過引進、消化、吸收國外先進技術，嫁接商品化、集約化、規(guī)模化的管理經(jīng)驗，結合中國國情，在農村推廣實施秸稈發(fā)電技術，在節(jié)省不可再生資源、緩解電力供應緊張等方面都具有特別重要的意義。
2.1秸稈資源是新能源中最具開發(fā)利用規(guī)模的一種綠色可再生能源
秸稈為低碳燃料，且硫含量、灰含量均比目前大量使用的煤炭低，是一種較為“清潔”的燃料，在有效的排污保護措施下發(fā)展秸稈發(fā)電，會大大地改善環(huán)境質量，對環(huán)境保護非常有利。
秸稈資源是新能源中最具開發(fā)利用規(guī)模的一種綠色可再生能源。據(jù)有關部門統(tǒng)計數(shù)據(jù)，我國在用作能源的農作物秸稈中，其中用于畜牧飼料為 1.45億t，還田肥料0.91億t，工業(yè)原料0.14億t，作為農民傳統(tǒng)的生活燃料的秸稈為2.8億t，分別占總量的24％、15％、2.3％和 40％。除了上述用途外，還有18.7％約1.13億t剩余秸稈沒有任何用途，成為真正的廢棄物，大部分被農民或農場主在田野焚燒了，這不僅嚴重污染環(huán)境，影響交通，而且造成生物質能源的極大浪費。
2.2我國利用秸稈發(fā)電的市場廣闊
目前生物質能秸稈發(fā)電技術的開發(fā)和應用，已引起世界各國政府和科學家的關注。許多國家都制定了相應的計劃，如日本的“陽光計劃”，美國的“ 能源農場”，印度的“綠色能源工廠”等，它們都將生物質能秸稈發(fā)電技術作為21世紀發(fā)展可再生能源戰(zhàn)略的重點工程。根據(jù)我國新能源和可再生能源發(fā)展綱要提出的目標，至2010年，我國生物質能發(fā)電裝機容量要超過：300萬kw。因此，從中央到地方政府都制定了一系列補貼政策支持生物質能技術的發(fā)展，加快了技術商業(yè)化的進程。隨著我國國民經(jīng)濟的高速發(fā)展和城鄉(xiāng)人民生活水平的不斷提高，既有經(jīng)濟、社會效益，又能保護環(huán)境的秸稈發(fā)電技術的利用前景將會越來越廣闊。
我國農村的秸稈資源相當豐富，主要的農作物種類有稻谷、小麥、玉米、豆類、薯類油料作物、棉花和甘蔗。根據(jù)我國地理分布和氣候條件，南方地區(qū)水域多、氣溫高，適合水稻、甘蔗、油料等農作物生產，北方地區(qū)四季溫差大，適合玉米、豆類和薯類作物生長，故播種面積大于其他地區(qū)。小麥在我國各地區(qū)都普遍種植，播種面積以華中、華東地區(qū)最多；棉花產地主要是華東和華中地區(qū)，其次是華北和西部地區(qū)。
預計在2000年到2010年期間，我國每年秸稈資源的可獲得量為3.5億～3.7億t，相當于1.7億tce。如果將這些秸稈資源用于發(fā)電，相當于0.9億kw火電機組年平均運行5000h，年發(fā)電量為4500億kWh。
3我國開始引進世界先進技術，啟動生物質能發(fā)電工程示范項目的實施
農作物秸稈直接燃燒供熱發(fā)電的利用方式，是一條將秸稈轉化為生物質能源可行的工藝技術路線。如果秸稈直接燃燒供熱發(fā)電示范成功，將成為中國最大的支農項目、最大的節(jié)能、環(huán)保項目，是我國最可能迅速大面積推廣的可再生能源項目。正是由于秸稈直燃發(fā)電項目擁有以上特點，同時它又可能解決目前許多企業(yè)面臨的煤炭供應趨緊，價格持續(xù)上升的問題，我國啟動實施秸稈發(fā)電的示范工程引起了國內外業(yè)界的極大關注。
3.1引進的丹麥BWE公司秸稈發(fā)電技術居世界領先地位
20世紀70年代爆發(fā)世界第一次石油危機后，能源一直依賴進口的丹麥，在大力推廣節(jié)能措施的同時，積極開發(fā)生物質能和風能等清潔可再生能源，現(xiàn)在以秸稈發(fā)電等可再生能源已占丹麥能源消費量的24％以上。丹麥BWE公司是亨譽世界的發(fā)電廠設備研發(fā)、制造企業(yè)之一，長期以來在熱電、生物發(fā)電廠鍋爐領域處于全球領先地位。丹麥BWE公司率先研發(fā)的秸稈生物燃燒發(fā)電技術，迄今在這一領域仍是世界最高水平的保持者。在這家歐洲菩名能源研發(fā)企業(yè)的技術支撐下，l988年丹麥誕生了世界上第一座秸稈生物燃燒發(fā)電廠。
目前丹麥已建立了13家秸稈發(fā)電廠，還有一部分燒木屑或垃圾的發(fā)電廠也能兼燒秸稈。BWE公司的秸稈發(fā)電技術已走向世界。瑞典、芬蘭、西班牙等國由BWE公司提供技術設備建成了秸稈發(fā)電廠，其中位于英國坎貝斯的生物質能發(fā)電廠是目前世界上最大的秸稈發(fā)電廠，裝機容量3.8萬kW。
3.2我國大型企業(yè)與丹麥BME公司合資合作蓄勢待發(fā)
由中國龍基電力科技有限公司與北京德源投資有限公司共同合作經(jīng)營的龍基電力有限公司，是BWE公司“超超臨界鍋爐”和“生物質能發(fā)電”等核心技術、鍋爐設備相關技術及其更新技術進入中國的唯一平臺。作為BWE公司在中國電力領域的項目發(fā)展公司和窗口公司，龍基電力有限公司將在中國境內投資生產世界先進的發(fā)電廠設備，逐步把BWE公司的生物質能發(fā)電技術引入中國，在國內生產BWE公司的生物質能發(fā)電鍋爐及全部配套設備。
3.3生物質能發(fā)電工程已列入國家級示范項目
目前，國家發(fā)展和改革委員會已正式批準將河北晉州和山東單縣的生物質能秸稈發(fā)電工程列為國家級示范項目(發(fā)改能源[2004]2017號文件和發(fā)改能源[2004]2018號文件)，旨在示范中完善技術，規(guī)范和培育市場，形成新的產業(yè)。這正式將秸稈發(fā)電技術在國內的推廣駛上了一條農村能源全新利用的快車道。
河北晉州(1×25MW)和山東單縣(1×24MW)兩個示范項目都將引進丹麥BWE公司的世界先進秸稈發(fā)電技術，龍基電力有限公司作為項目投資和項目實施單位，在當?shù)刈隽舜罅康那捌谡{研，力爭在吸收丹麥BWE先進技術的基礎上，開創(chuàng)出一條符合中國國情的新路。
兩個示范項目如能成功，將給我國廣袤的農村帶來前所未有的新能源革命和巨大的經(jīng)濟效益，如河北晉州項目每年燃燒秸稈20多萬t，發(fā)電 1.38億kWh。按照每噸秸稈100元的收購價測算，將帶動農戶增收2000多萬元/年；與同等規(guī)模的燃煤火電廠相比，一年可節(jié)約l0萬多tce。
除上述兩個示范項目外，江蘇如東縣、黑龍江慶安縣、北京平谷區(qū)等生物質能豐富的縣(區(qū))都在積極與龍基電力有限公司洽談，著手籌建秸稈發(fā)電廠。
4結論
根據(jù)國家對可再生能源發(fā)電的一系列優(yōu)惠政策，秸稈發(fā)電廠所發(fā)電量由電網(wǎng)全額收購；上網(wǎng)電價經(jīng)當?shù)厥≌畠r格主管部門按現(xiàn)行電價政策提出上報國家發(fā)展和改革委員會核批后，一般在0.50～0.60元左右；進口設備的關稅和進口環(huán)節(jié)增值稅全免，同時，各地方省市還因地制宜地制定了其它的補貼政策。這些政策的出臺為秸稈發(fā)電在農村的推廣利用提供了有力的保障。
可以預見，在我國農村推廣生物質能秸稈發(fā)電技術市場廣闊，前景光明。
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