0、前言
能源是現(xiàn)代社會賴以生存和發(fā)展的基礎(chǔ)，也是制約國民經(jīng)濟發(fā)展的重要因素。人類正面臨著巨大的能源與環(huán)境壓力。從全球范圍看，化石能源正在日益耗盡，當今人類對于化石能源的極大依賴，不僅給環(huán)境帶來了嚴重的污染，而且由于這種能源逐漸匱乏，將成為未來社會的潛在危機。中國化石能源非常短缺，從環(huán)境保護和能源可持續(xù)發(fā)展方面看，發(fā)展可再生能源具有長遠意義。秸稈是農(nóng)林生物質(zhì)的一種，中國是典型的農(nóng)業(yè)大國，秸稈資源豐富，秸稈產(chǎn)量約占全世界秸稈總量的30%，每年農(nóng)作物秸稈資源量約占中國生物質(zhì)能資源量的近一半。秸稈的大規(guī)模能源化利用是未來的發(fā)展趨勢。
1、生物質(zhì)秸稈發(fā)電現(xiàn)狀及環(huán)保性能
1.1現(xiàn)狀
1.1.1 國際方面
秸稈資源是重要的可再生能源，既可以通過鍋爐直接燃燒發(fā)電和供熱，也可以轉(zhuǎn)化為液體燃料代替汽油和柴油。因此，歐洲國家都把秸稈資源作為優(yōu)先發(fā)展的可再生能源予以高度重視并給予政策和資金的大力支持。近幾年，世界各國開始高度重視秸稈發(fā)電項目的開發(fā)，將其作為21世紀發(fā)展可再生能源的戰(zhàn)略重點和具備發(fā)展?jié)摿Φ膽?zhàn)略性產(chǎn)業(yè)。
農(nóng)作物秸稈其實也是一種很好的資源，如果可以其中回收經(jīng)
秸稈粉碎機粉碎然后再經(jīng)過
秸稈壓塊機、
秸稈顆粒機、飼料顆粒機壓制成生物質(zhì)燃料飼料供燃燒和牲畜食用不是也是一個兩全其美的方法么，而且，如果拿到外面銷售老百姓也可以增加收入。
丹麥在農(nóng)作物秸稈和農(nóng)林廢棄物直燃發(fā)電方面成績顯著，對于農(nóng)作物秸稈和農(nóng)林廢棄物資源的利用則傾向于直燃熱電聯(lián)供。只有500萬人口、43萬km2土地的丹麥，秸稈發(fā)電等可再生能源占了全國能源消費的24%以上。丹麥于1988年建成了世界上第一座秸稈直接燃燒發(fā)電廠，BWE公司率先研發(fā)秸稈原料燃燒發(fā)電技術(shù)，迄今在這一領(lǐng)域仍保持世界最高水平。丹麥南部的洛蘭島馬里博秸稈發(fā)電廠就是一個直接燃燒發(fā)電很成功的例子，其裝機容量1.2萬kW。瑞典、芬蘭、西班牙等多個歐洲國家也建成了秸稈發(fā)電廠，其中位于英國坎貝斯的農(nóng)作物秸稈和農(nóng)林廢棄物發(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。混合燃燒具有很大的潛力，可以迅速減少二氧化碳的排放量，該技術(shù)在斯堪的納維亞半島和北美地區(qū)使用相當普遍。在美國，有300多家發(fā)電廠采用生物質(zhì)能與煤炭混燃技術(shù)，裝機容量達6 000 MWo對于氣化發(fā)電來說，小型生物質(zhì)氣化發(fā)電主要集中在非洲的一些國家，以及印度和中國等東南亞國家，而在美國以及歐洲的一些發(fā)達國家只有少數(shù)供研究用的實驗裝置；中型生物質(zhì)氣化發(fā)電目前在歐洲僅有少量幾個項目；大型生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)在國際上遠未成熟，主要的應用仍停留在示范和研究階段。其中生物質(zhì)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電方式(IGCC)作為先進的生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)，能耗比常規(guī)系統(tǒng)低，總體效率可達40%。
1.1.2國內(nèi)方面
中國對生物質(zhì)能源利用極為重視，隨著《可再生能源法>的實施和與之配套的政策措施的出臺，已經(jīng)催生一批秸稈發(fā)電項目。2004年國家發(fā)改委核準了江蘇如東、山東單縣和河北晉州3個秸稈發(fā)電項目，此后，全國各地如安徽、湖北、湖南、河南等省份的縣市也正積極調(diào)研籌備，積極申請秸稈發(fā)電項目。目前，在河北、山東、江蘇、安徽、貴州、河南、黑龍江等省份均有秸稈發(fā)電項目。
2006年底，由國家發(fā)改委和各省發(fā)改委核準的生物質(zhì)發(fā)電項目近50個，總裝機容量超過1500 MW。其中2006年核準39個，總裝機容量為128.4萬kW，總投資100.3億元，7個建成并網(wǎng)發(fā)電。截至2008年底，國家發(fā)改委已審批170余項生物質(zhì)發(fā)電項目，總裝機460萬kW;已投產(chǎn)50項，裝機110萬kW。考慮到中國的國情及耕作現(xiàn)實，在中國進行秸稈發(fā)電，一般裝機容量不宜超過30MW。
1.1.3江蘇省
江蘇十分重視可再生能源的發(fā)展。近年來，在生物質(zhì)能的開發(fā)利用及產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面具有明顯的優(yōu)勢，規(guī)模化發(fā)展形勢很好。在《江蘇沿海地區(qū)發(fā)展規(guī)劃>中明確制訂了江蘇沿海地區(qū)生物質(zhì)能源發(fā)展工作目標：強化如東、射陽等秸稈發(fā)電項目的示范效應，到2020年，秸稈發(fā)電裝機容量達到40萬kW．建設(shè)一批生物質(zhì)能成型燃料、生物質(zhì)集中燃氣等示范工程。
據(jù)不完全統(tǒng)計，全省各類農(nóng)作物秸稈年產(chǎn)量近3 000萬t，按熱值折算約1 300—1400萬t標準煤；這一資源相當可觀，江蘇擬選用秸稈焚燒發(fā)電和生物質(zhì)氣化發(fā)電為推進生物質(zhì)能發(fā)電的主要形式。在年產(chǎn)農(nóng)作物秸稈50萬t以上的縣或縣級市建設(shè)l一2個發(fā)電項目，30萬t以上的縣建設(shè)1個發(fā)電項目，30萬t以下的縣條件允許可建設(shè)適當規(guī)模的秸稈發(fā)電項。江蘇省已經(jīng)投產(chǎn)或在建的生物質(zhì)秸稈發(fā)電項目，大都引進了國外(丹麥BWE)秸稈直燃發(fā)電技術(shù)，采用了秸稈直燃發(fā)電的技術(shù)路線，主要分布在鹽城、連云港、宿遷、南通等蘇北農(nóng)作物秸稈豐富的地區(qū)。據(jù)統(tǒng)計，2005年至2008年，江蘇省環(huán)保廳共批復秸稈發(fā)電項目36個，其中鹽城地區(qū)11個，連云港5個，淮安、南通、宿遷各4個，徐州3個，泰州2個，無錫、揚州、鎮(zhèn)江各1個。2006年以來，已有17家生物質(zhì)發(fā)電項目獲得核準，總裝機容量415 MW。截止2010年，蘇北已有11家秸稈發(fā)電廠投產(chǎn)，總裝機容量達280 MW，其中淮安楚州秸稈電廠2009年年利用小時為6 036小時，超出環(huán)評報告里的6 000小時，運行狀況良好，是秸稈發(fā)電廠的典范。
1.2秸稈發(fā)電環(huán)保性能
1. 2.1 污染物控制技術(shù)分析
1.2.1.1煙塵
依靠改善燃燒技術(shù)無法大幅度提高煙塵的脫除率，需要通過凈化裝置去除大部分煙塵。目前秸稈發(fā)電最常用的除塵器是袋式除塵器，對粒徑微米的細微塵粒除塵效率為99. 8%～99. 9%．具有適應性強、使用靈活、結(jié)構(gòu)簡單、工作穩(wěn)定等優(yōu)點，但是它的應用范圍受濾料的耐溫、耐腐蝕等性能限制，也不宜用于粘性強或是吸濕性強的粉末。對于袋式除塵器，清灰系統(tǒng)非常重要，如果清灰不暢，則除塵器阻力上升，影響到系統(tǒng)阻力，給設(shè)備運行帶來障礙。
1.2.1.2 NOx
秸稈燃燒過程中產(chǎn)生的NOx主要為NO和N02。對其控制方法一般有：燃燒控制和煙氣凈化，其中燃燒控制方法包括降低燃燒溫度，防止局部產(chǎn)生高溫；采用多級送風，低氧燃燒和流化床燃燒等。煙氣凈化則無需脫硫脫硝處理，只需除塵裝置。
1. 2.1.3 S02
生物質(zhì)秸稈中含硫量大多都少于0. 20%，所以燃燒時不必設(shè)置煙氣脫硫裝置。將秸稈與煤混燃能夠有效減少SO2的排放量，有關(guān)資料‘151表明SO：減排的效果因共燃秸稈和煤種硫含量的不同而不同。同時，多數(shù)秸稈灰分中含有大量堿金屬或堿土金屬的氧化物，能夠與S02反應生成硫酸鹽，起到固硫劑的作用。Spliethoft認為當生物質(zhì)與煤混燒時，煙氣中S02的排放大大降低而被有效地吸附在顆粒物之中。Bengt和Johan等學者認為燃料中的硫元素更易與Ca、Mg等堿土金屬結(jié)合以硫酸鹽的形式通過汽化凝結(jié)富集在亞微米顆粒上。這些研究都表明燃燒秸稈排放S02相對于是傳統(tǒng)能源是很少的一部分。
1.2.2與傳統(tǒng)能源對比分析秸稈發(fā)電環(huán)保性能
1.2. 2.1與燃煤對比
表l是一般生物質(zhì)燃料與煤炭的各成分對比分析，表2是具體的一個實例分析。如表1和表2所示：生物質(zhì)燃料含碳量相對較少，由于其在燃燒過程中排放出的C02與其生長過程中所吸收的一樣多，燃燒過程中C02視為零排放；生物質(zhì)燃料含氧量較高，含氫量稍多，揮發(fā)分也明顯較多；生物質(zhì)燃料含硫量低，燃燒時不必設(shè)置煙氣脫硫裝置；而煤炭的熱值明顯大于生物質(zhì)燃料。
以某秸稈直燃（二臺爐）技改工程為例，以新建兩臺直燃秸稈燃燒爐燃燒產(chǎn)生的熱量為計算標準，如兩臺爐燃秸稈量為214 500 t/a，一年產(chǎn)生相同的熱量所需煤量與燃燒煤排放的污染物對比分析情況見表3。從表3中可以看出，相對于煤的燃燒，秸稈燃燒產(chǎn)生CO2的排放量為零，減排量為447 745 t/a．S02減排量為1885 t/a，同等熱值的秸稈燃燒產(chǎn)生的煙塵量比煤要少很多，減排量達22 654 t/a，灰渣減排量達39 098 t/a。表明采用秸稈作為燃料減少了污染物的實際排放量，不僅省去了脫硫裝置，降低成本，而且從根本上減輕了對環(huán)境的污染。
1.2.2.2技術(shù)改造前后對比
對燃煤電廠進行技術(shù)改造，可以減輕對環(huán)境的污染。以中國山東十里泉發(fā)電廠為例‘19]，主要是對該電廠的5號機組(140 MW)進行秸稈發(fā)電技術(shù)改造，增加兩臺輸入熱量為30 MW的秸稈燃燒器，改造后鍋爐可單獨燃燒秸稈或單獨燃燒煤粉，也可以兩種燃料同時混燒。改造后對環(huán)境的影響主要表現(xiàn)在：秸稈燃燒改造項目投產(chǎn)后，5號爐S02排放量削減1197.3t/a；由于電廠采用的除塵器效率為99%，且秸稈灰分含量遠小于燃煤中灰分含量，因此也大幅度降低了煙塵排放量。又由于秸稈燃燒量只占鍋爐燃燒很小部分，秸稈燃燒后產(chǎn)生的炭灰在鍋爐灰中所占比例極低，因此秸稈灰對粉煤灰性能的影響較小。
以某秸稈直燃（二臺爐）技術(shù)改造工程為例，該技改工程拆除原l號和2號JG75 -5.29/48> -M型次高壓循環(huán)流化床鍋爐，新建2臺75 t/h秸稈直燃水冷振動爐排鍋爐（次高溫次高壓）及相應輔助設(shè)施。技改后，新增的秸稈燃燒鍋爐在無需增加脫硫裝置的情況下，S02的排放量與經(jīng)脫硫裝置脫硫后的燃煤鍋爐S02的排放量相當，省去了脫硫裝置的費用，而煙塵削減量為158 t/a，NOx削減量為92t/a。從實例中可以看出，秸稈發(fā)電相對于傳統(tǒng)能源發(fā)電有很明顯的環(huán)保優(yōu)勢。
2、存在問題及發(fā)展前景
雖然生物質(zhì)資源具有很多方面的優(yōu)勢，但是目前的發(fā)展現(xiàn)狀不是很樂觀，電廠虧損的現(xiàn)象普遍存在，也存在停運或改燒傳統(tǒng)能源的現(xiàn)象。目前存在的主要問題有：成本問題、核心技術(shù)問題和環(huán)保問題。
2.1成本問題
原材料成本問題主要是原材料和設(shè)備兩方面，主要由以下因素引起：周圍生物質(zhì)發(fā)電廠家的競爭導致原材料日益緊缺并且供應時間不均衡；農(nóng)戶的認識意識不強，積極性不高；土地養(yǎng)護保育需求影響秸稈的收購成本；缺少原料收購、運輸?shù)膶I(yè)經(jīng)營者；原材料缺乏必要的質(zhì)量保證機制等。缺乏專門制造燃用農(nóng)林廢棄物的鍋爐，大量關(guān)鍵發(fā)電設(shè)備需靠進口和企業(yè)長期負擔接網(wǎng)設(shè)備的維護成本也加大了發(fā)電的成本。而且目前中國對可再生能源實行同樣的標桿電價、貸款、稅收等政策，這是不合理的；雖然有電價補貼政策，但也沒有落實到位；結(jié)合中國實際情況，秸稈發(fā)電廠春節(jié)期間普遍存在停產(chǎn)7—20天的現(xiàn)象，虧損在80～200萬，這些在無形中也是增加了發(fā)電成本，總體上看成本過高，不利于競價上網(wǎng)。2010年7月18日，發(fā)改委發(fā)布了《關(guān)于完善農(nóng)林生物質(zhì)發(fā)電價格政策的通知》，出臺了全國統(tǒng)一的農(nóng)林生物質(zhì)發(fā)電標桿上網(wǎng)電價標準，通知規(guī)定，未采用招標確定投資人的新建農(nóng)林生物質(zhì)發(fā)電項目，統(tǒng)一執(zhí)行標桿上網(wǎng)電價每千瓦時0. 75元（含稅），降低發(fā)電成本會更好地推動秸稈發(fā)電的發(fā)展。
2.2核心技術(shù)問題
核心技術(shù)的缺乏制約著秸稈發(fā)電的發(fā)展，下面從三種燃燒方式分別說明存在的一些技術(shù)問題：秸稈直燃發(fā)電的核心技術(shù)有秸稈的預處理，灰渣沉淀堵塞管道和煙氣高溫腐蝕鍋爐設(shè)備。從淮安楚州秸稈電廠實際情況看，秸稈粉碎混合過程中，人工機械混合優(yōu)于設(shè)備自動混合，前期燃料混合設(shè)備處于閑置狀態(tài)。由于秸稈灰中K、Na等堿金屬的含量相對較高，煙氣在高溫時（450C以上）具有較高的腐蝕性。此外，秸稈的飛灰熔點較低，易產(chǎn)生結(jié)渣的問題，灰分變成固體和半流體，運行中很難清除，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。秸稈／煤混燃發(fā)電的核心技術(shù)同樣有上述的問題，由于秸稈與煤的燃燒特性不同，可能造成鍋爐效率的下降，以及鍋爐運行的不穩(wěn)定。一般，秸稈的熱輸入量不得超過鍋爐總熱輸入量的20%。從寶應協(xié)鑫生物質(zhì)環(huán)保熱電有限公司摻燒秸稈的實踐情況來看，目前摻燒量可達30% ~40%，連續(xù)運行經(jīng)熱力試驗，測試結(jié)果表明：秸稈摻燒量30%時，鍋爐各項運行參數(shù)基本正常，鍋爐效率為88. 93%，比純?nèi)济簳r鍋爐效率下降1.43%。雖然與傳統(tǒng)的燃煤電廠相比，混燃的大氣污染物（S02以及NOx）的排放量有所減少，但是其產(chǎn)生的污染排放物還是相當可觀，有必要進行脫硫處理。生物質(zhì)氣化發(fā)電的核心技術(shù)包括：生物質(zhì)預處理、可燃氣的除塵脫焦技術(shù)、燃氣發(fā)電技術(shù)以及廢水處理問題，這些都是推廣氣化發(fā)電技術(shù)的障礙。加大對核心技術(shù)的開發(fā)投資與研究，解決實際問題，推動秸稈發(fā)電的健康發(fā)展。
2.3環(huán)保問題
雖然相對于傳統(tǒng)能源的燃燒發(fā)電，秸稈有很大的環(huán)境保護優(yōu)勢，但是最終還是有污染物排放，雖然整體上C02零排放；秸稈單獨燃燒時，無需脫硫裝置，S02的排放也符合標準，但是混合燃燒時還是需要進行脫硫處理；秸稈切割過程中產(chǎn)生的粉塵和燃燒過程中產(chǎn)生的灰渣也不容忽視，對產(chǎn)生的灰渣進行綜合利用是解決問題的一個有效辦法，目前主要的處理方式有：用作建筑材料，也可作為廢棄礦山礦井的填充材料，還可以應用于交通工程，一般秸稈燃燒發(fā)電產(chǎn)生的灰渣中鈣質(zhì)比較豐富，可以替代鈣肥施加于酸性土壤中，起到增產(chǎn)作用。淮安楚州秸稈電廠的灰主要由運輸秸稈的車輛直接返還給需要還田的農(nóng)戶，渣則主要是作填埋處理。灰渣問題對秸稈發(fā)電發(fā)展十分重要，其綜合利用是一個世界性難題。
三門峽富通新能源生產(chǎn)銷售
顆粒機、飼料顆粒機、
秸稈壓塊機等生物質(zhì)燃料飼料成型機械設(shè)備。同時我們還有大量的生物質(zhì)顆粒燃料出售。
