1、概述
生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)是將生物質(zhì)能源轉(zhuǎn)化為電能的新型技術(shù)，主要采用農(nóng)作物秸稈和林業(yè)廢棄物作為發(fā)電燃料。中國生物質(zhì)資源非常豐富，具有大規(guī)模開發(fā)利用的物質(zhì)基礎(chǔ)，生物發(fā)電可節(jié)約礦物能源，符合國家能源產(chǎn)業(yè)政策，是一項新型的綠色環(huán)保項目，還可以增加農(nóng)民收入，有利于農(nóng)村和諧社會的建設(shè)，具有深遠(yuǎn)的社會意義。
目前，世界各國尤其是發(fā)達(dá)國家，都在致力于開發(fā)高效、無污染的生物質(zhì)能利用技術(shù)，以達(dá)到保護(hù)礦產(chǎn)資源、保障國家能源安全、實現(xiàn)C02減排、保持國家經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的目的。2008年1月1日正式實施的《可再生能源法》明確鼓勵清潔、高效地開發(fā)利用生物質(zhì)燃料，國家做出了可再生能源發(fā)電“爭取到2020年建成20 000 MW”的初步規(guī)劃，政府陸續(xù)出臺了一系列鼓勵可再生能源發(fā)展的鼓勵政策。西班牙、瑞典、丹麥等發(fā)達(dá)國家的生物發(fā)電起步較早，已有比較成熟的經(jīng)驗，值得我們借鑒。
目前，我國可再生能源的利用率極低，生物發(fā)電尚處于起步階段，但發(fā)展勢頭比較迅猛，今后發(fā)展生物質(zhì)發(fā)電已是大勢所趨，有著廣闊的前景，因此，對生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)的研究是非常必要的。
山東電力工程咨詢院有限公司涉足生物發(fā)電研究較早，并率先完成了國內(nèi)第1個生物質(zhì)發(fā)電示范項目——山東單縣lx25MW生物發(fā)電示范項目，積累了一些經(jīng)驗，但仍有許多難題，特別是黃色燃料的收集運輸、廠內(nèi)輸送方面有待研究。
2、生物發(fā)電技術(shù)遇到的難題
燃燒生物燃料獲取電能和燃燒煤等礦石燃料所使用的技術(shù)是基本相同的，最大的不同點是燃料不一樣，生物發(fā)電技術(shù)主要采用農(nóng)作物秸稈和林業(yè)廢棄物作為發(fā)電燃料，變廢為寶。兇此，也將生物發(fā)電通稱為秸稈發(fā)電。生物發(fā)電技術(shù)除燃料和鍋爐與常規(guī)火力發(fā)電廠有較大區(qū)別外，其他系統(tǒng)類似，沒有本質(zhì)的區(qū)別。
2.1生物發(fā)電鍋爐
鍋爐制造部分是推廣秸稈發(fā)電技術(shù)的主要難點之一，目前還是以引進(jìn)技術(shù)、國內(nèi)制造為主。針對鍋爐遇到的若干難題，引進(jìn)了丹麥BWE公司的秸稈生物發(fā)電技術(shù)，成功地解決了腐蝕、結(jié)焦、提高機(jī)組效率等問題，參數(shù)是高溫高壓，采用振動爐排技術(shù)，該型鍋爐在國內(nèi)外應(yīng)用比較廣泛，雖然價格較高，但是運行可靠。
2.2秸稈燃料的收集運輸
燃料資源調(diào)查核實是選廠最重要的條件之一，建廠最大的風(fēng)險也在于燃料是否能確保機(jī)組連續(xù)運行，需要對此高度重視，必須以實事求是的態(tài)度對農(nóng)作物種植惰況、往年歷史資料、農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)、農(nóng)民對秸稈的利用情況等諸多問題進(jìn)行非常認(rèn)真的調(diào)研和核實。裝機(jī)規(guī)模應(yīng)主要根據(jù)燃料資源供應(yīng)情況來確定，農(nóng)作物秸稈可以經(jīng)過
秸稈顆粒機(jī)、
秸稈壓塊機(jī)壓制成生物質(zhì)成型燃料。
秸稈燃料的收集運輸、廠內(nèi)輸送環(huán)節(jié)非常復(fù)雜，是生物發(fā)電技術(shù)亟待解決的主要矛盾。在這方面我國尚缺乏足夠的經(jīng)驗，由于我國與歐洲等發(fā)達(dá)同家的農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)不同，秸稈燃料的收集與國外也不盡相同，無法完全照搬同外的經(jīng)驗，必須針對中國的國情探索符合同情的實施辦法。
該設(shè)計方案的基本思路是：在電廠25 km半徑范圍內(nèi)設(shè)置約5—10個秸桿收購點，農(nóng)民將秸桿送至收購點，然后打包或粉碎并儲存。收購點的儲量要與農(nóng)作物的季節(jié)收獲情況相結(jié)合，一般應(yīng)考慮儲存4個月的鍋爐燃燒量，收購點儲存的燃料再通過專用車輛運輸?shù)綇S。廠內(nèi)儲量要根據(jù)收購點的距離、交通運輸情況、運輸手段等確定，一般考慮不少于6d左右的儲量。
2.3廠內(nèi)燃料的輸送
生物質(zhì)燃料的物理特性與煤炭不同，因此廠內(nèi)燃料的輸送方案也有很大Ⅸ別。通常情況下，從燃料上來劃分有黃色秸稈和灰色秸稈2種。黃色秸稈主要是指玉米秸稈、小麥秸稈、稻草、樹葉等；灰色秸稈主要是指棉花秸稈、樹枝、荊條等木質(zhì)秸稈。由于黃色秸稈與灰色秸稈的物理特性、燃燒特性不同，因此其秸軒燃料的輸送也有很大區(qū)別。
灰色秸稈粉碎后其物理特性與煤炭有些類似，相對簡單一些，可參照燃煤電廠的輸送方案，技術(shù)相對較為成熟。黃色秸稈比較松散，比重較小而體積較大，直接輸送難度很大，燃料輸送系統(tǒng)比較復(fù)雜，國外通常采用的燃料基本流程為：收購一配送至收購點-秸稈粉碎或打包一秸稈收購點儲存一運輸至電廠一廠內(nèi)儲存一燃料輸送一鍋爐燃燒。結(jié)合國外生物發(fā)電廠的情況，根據(jù)我國的國情以及燃料的特性，可將燃料輸送系統(tǒng)進(jìn)行簡化，減少燃料的中間轉(zhuǎn)運過程，形成最終的方案。
3、國能鹿邑、浚縣電廠簡要介紹
發(fā)電廠的整個發(fā)電流程基本上是：黃色秸稈的收集、打包—儲存在田間地頭一汽車運輸一秸稈儲存在電廠的倉庫一并對秸稈的質(zhì)量進(jìn)行控制-燃燒秸稈發(fā)電上網(wǎng)一對發(fā)電過程中產(chǎn)生的未燃物和灰進(jìn)行開發(fā)利用（主要是做為肥料直接還田）。
3.1卸料系統(tǒng)
該工程日進(jìn)車量約130 - 170輛（考慮來車不均衡系數(shù)1.3），載重量5—8t。裝載黃色秸稈的汽車進(jìn)廠后料包堆人儲料棚或露天儲料場。在儲料棚中設(shè)有秸稈捆自動抓斗起重機(jī)（跨度28.5 m，起重量2.5 t）和內(nèi)燃義車(堆高6m，起重量1t)卸料，秸稈捆自動抓斗起重機(jī)卸料時能自動測出每包秸稈的含水量，露天儲料場用叉車（堆高6m．起重量1t）進(jìn)行卸料。
3.2儲料設(shè)施
電廠內(nèi)設(shè)秸稈儲存棚1座，棚長100 m，寬60m，棚內(nèi)秸稈包堆成24垛，每垛長10m，寬13m，高7.2m，堆包320包（單包體積為1.5m×1.3mx1.2m，重500kg），整個儲存棚共能儲存黃色秸稈7680包，共計20000m3、3070t，可滿足鍋爐燃用4.75 d。
儲料棚內(nèi)設(shè)秸稈捆自動抓斗起重機(jī)，跨度28.5 m，起重量2.5t，共3臺。另設(shè)內(nèi)燃叉車，堆高6m，起重量1t，共4臺，與秸稈捆自動抓斗起重機(jī)一起完成存料、上料、整備等功能。
儲存棚除留有作業(yè)車輛進(jìn)出大門外四周封閉。棚內(nèi)設(shè)通風(fēng)、消防、照明等必要的設(shè)施。
露天儲料場建在儲料棚旁，可儲料2 880包，共計1150 t，能夠滿足鍋爐燃用1.79d。遇到雨雪天氣，露天儲料場用帆布或雨布遮蓋。
3.3上料系統(tǒng)
(1)秸稈捆抓斗起重機(jī)將秸稈包放至上料系統(tǒng)鏈板輸送機(jī)；抓料機(jī)每次抓料8包，雙排布置；
(2)鏈板輸送機(jī)將秸稈包送至物料分配器（期間需要進(jìn)行l(wèi)級分配，將緊靠的雙排秸稈包分開一定間隔，為進(jìn)入2級物料分配器做好準(zhǔn)備）；
(3)物料分配器將雙排秸稈包分成4路上料系統(tǒng)輸送，分別通過4路鏈板輸送機(jī)向鍋爐輸送；
(4)在爐前對秸稈包解包（利用刀具將捆繩自動割斷）；
(5)利用雙螺旋疏松機(jī)對秸稈松捆，便于向鍋爐輸送；
(6)通過螺旋輸送機(jī)將燃料送至鍋爐，鍋爐燃燒（振動爐排鍋爐不需要麥稈粉碎）。
3.4系統(tǒng)總結(jié)
黃色秸稈主要是玉米和小麥秸稈，自然堆積密度較小，運輸不方便。目前，黃色秸稈一般采用打包或者壓縮方式。國能鹿邑、浚縣生物發(fā)電廠在廠外燃料收購點將玉米和小麥秸稈打成1.5 m×1.3 mx1.2m，重約500 kg的包。在儲存棚內(nèi)主要考慮以秸稈捆自動抓斗起重機(jī)整包上料，并通過爐前雙螺旋疏松機(jī)解包后進(jìn)入鍋爐。
4、結(jié)論
生物發(fā)電工程中燃料輸送系統(tǒng)是一個極其重要的環(huán)節(jié)，由于煤與秸稈在物理特性方面有很大差異，而且在我國尚屬首例，在系統(tǒng)設(shè)計、設(shè)備選型上沒有成熟經(jīng)驗可以借鑒，因此，目前已經(jīng)完成的項目在國內(nèi)是具有開創(chuàng)性意義的。
