綜合利用農(nóng)作物秸稈發(fā)電國內(nèi)外情況淺談

1、綜合利用農(nóng)作物秸稈發(fā)國內(nèi)外電情況淺談一、 概述隨著全球工業(yè)化的快速發(fā)展,石油、煤炭、天然氣等能源消耗量不斷增加。人 類為了自身的生存和發(fā)展,不斷尋找新的能源,以減少或替代這些一次性能源的消 耗。但由于受到技術(shù)發(fā)展和自然環(huán)境的影響以及受到經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的限制,到目前 為止,一次性能源的消耗仍占有相當(dāng)大的比重。為改變這一現(xiàn)狀,世界各國都在積 極進(jìn)行再生能源的開發(fā)和利用工作。作為再生能源中的一部分,目前,生物質(zhì)能源的研究與開發(fā)已經(jīng)成為世界各國 政府和科學(xué)家研究的諸多熱門課題之一。將生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化為高品位能源在國外已具 有相當(dāng)可觀的規(guī)模,我國是一個人口大國,也是一個最大的發(fā)展中國家,農(nóng)林作物 十分豐富,特

2、別是農(nóng)作物秸稈年產(chǎn)量巨大。但由于受種種條件限制,大量的農(nóng)作物 秸稈被農(nóng)民一把火燒掉,既浪費了資源也嚴(yán)重污染了空氣。因此,研究并大力推廣 秸稈發(fā)電技術(shù),可以有效把秸稈轉(zhuǎn)化為電能,減少一次性能源消耗,保障我國能源 安全,并且對保護(hù)環(huán)境非常有利,還可為農(nóng)民增收增加一條途徑。二、 秸稈發(fā)電技術(shù)及其重要意義秸稈發(fā)電,就是以農(nóng)作物秸稈為主要燃料的一種發(fā)電方式,又分為秸稈氣化發(fā) 電和秸稈燃燒發(fā)電。秸稈氣化發(fā)電是將秸稈在缺氧狀態(tài)下燃燒,發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生 成高品位、易輸送、利用效率高的氣體,利用這些產(chǎn)生的氣體再進(jìn)行發(fā)電。但秸稈 氣化發(fā)電工藝過程復(fù)雜,難以適應(yīng)大規(guī)模應(yīng)用,主要用于較小規(guī)模的發(fā)電項目。秸 稈直接燃燒

3、發(fā)電是目前實現(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用唯一現(xiàn)實的途徑。1. 秸稈發(fā)電現(xiàn)狀介紹秸稈發(fā)電在歐洲,尤其是北歐的一些國家已經(jīng)有 10余年的歷史。 20世紀(jì) 70年 代爆發(fā)世界第一次石油危機后,能源一直依賴進(jìn)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(zhì)能和風(fēng)能等清潔可再生能源。其中丹麥 BWE 公司率先研發(fā)秸 稈生物燃燒發(fā)電技術(shù),并在 1988年投運了世界上第一座秸稈生物燃燒發(fā)電廠 (Haslev , 5MW ,此后 BWE 公司在西歐設(shè)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 ,現(xiàn)在以秸稈發(fā)電等可再生能源 已經(jīng)占丹麥能源消耗的 24%以上。我國秸稈發(fā)電

4、起步晚,目前仍屬起步階段。 2005年,我國首個秸稈生物燃燒發(fā) 電廠在河北省晉州市開工建設(shè),該項目引進(jìn)了丹麥的秸稈發(fā)電設(shè)備,建成后每年處 理秸稈 20萬噸,發(fā)電量為 1.2億度,年可節(jié)約煤炭 16萬噸,減少二氧化硫排放量 60多噸,減少煙塵排放量 400噸。按照每噸秸稈 100元的收購價測算,通過收購秸 稈, 每年可使當(dāng)?shù)剞r(nóng)民增收 2000萬元。 河南省目前已經(jīng)有多個秸稈發(fā)電項目, 主要 分為兩種模式,一種是新建項目,目前主要有鶴壁、?？h、南陽、周口、鹿邑等, 大多采用進(jìn)口技術(shù),散裝運儲上料,適用于麥秸稈;另一種是小火電改造,已實施的有長葛和新密,大多采用常溫固化技術(shù),即壓塊和造粒,適用于玉米

5、秸稈。 2. 秸稈發(fā)電具有的重要意義秸稈已經(jīng)被認(rèn)為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,推廣秸 稈發(fā)電,將具有重要意義:(1農(nóng)作物秸稈量大,覆蓋面廣,燃料來源充足。表 1中列出了中國農(nóng)業(yè)部/美國能源部項目專家組編制的 中國生物質(zhì)資源可獲得性評價 中 2000年秸稈資源 分布及 2010年的預(yù)計可獲得量數(shù)據(jù)。從表中我們可以看出, 2000年我國秸稈總產(chǎn) 量可達(dá) 6.4億噸,其中有 54.3%即 3.5億噸可用作能源,到 2010年,預(yù)計總產(chǎn)量可 達(dá) 7.26億噸,可用作能源的有 3.76億噸。(2秸稈含硫量很低。國際能源機構(gòu)的有關(guān)研究表明,秸稈的平均含硫量只有 千分之 3.8,而煤的平

6、均含硫量約達(dá)百分之一。且低溫燃燒產(chǎn)生的氮氧化物較少, 所以除塵后的煙氣不進(jìn)行脫硫,煙氣可直接通過煙囪排入大氣。丹麥等國家的運行 試驗表明秸稈鍋爐經(jīng)除塵后的煙氣不加其他凈化措施完全能夠滿足環(huán)保要求。所以 秸稈發(fā)電不僅具有較好的經(jīng)濟(jì)效益,還有良好的生態(tài)效益和社會效益。(3各類作物秸稈發(fā)熱量略有區(qū)別(各種秸稈的熱值見表 1所示,但經(jīng)測定, 秸稈熱值約為 15000KJ/Kg,相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)煤的 50%。其中麥秸稈、玉米秸稈的發(fā)熱量 在農(nóng)作物秸稈中為最小,低位發(fā)熱量也有 14.4MJ/kg,相當(dāng) 0.492kg 標(biāo)準(zhǔn)煤。使用 秸稈發(fā)電,可降低煤炭消耗。表 1 不同秸稈熱值表(單位:千焦 (4秸稈通常含有

7、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,含有豐富的營養(yǎng)成分如鉀、鎂、磷和鈣,可用作高效農(nóng)業(yè)肥料。(5作為燃料,煤炭開采具有一定的危險性,特別是礦井開采,管理難度大。 農(nóng)作物秸稈與其相比,則危險性小,易管理,且屬于廢棄物利用,符合國家能源發(fā) 展產(chǎn)業(yè)政策。三、 秸稈發(fā)電關(guān)鍵問題對于目前采用的秸稈燃燒發(fā)電,其燃料的生產(chǎn)工藝技術(shù)又稱生物質(zhì)常溫固化成 型技術(shù), 簡稱 CZSN 技術(shù)。 它是把秸稈、 雜草灌木條乃至果殼果皮等農(nóng)林廢棄物在常 溫下壓縮成熱值達(dá) 2850至 4500大卡的高密度燃料棒或顆粒,這種顆粒比傳統(tǒng)的燃 燒效率高 4倍,其燃燒方式、熱值均接近煤炭卻基本無污染物排放

8、。這種發(fā)電方式 與常規(guī)的火力發(fā)電相似,但又有所不同,其中的關(guān)鍵問題是秸稈發(fā)電中涉及到的燃 料制備、儲存以及鍋爐技術(shù)。1. 秸稈燃料的制備和儲存在世界范圍內(nèi),生物質(zhì)能應(yīng)用的瓶頸主要是收集、儲運、壓縮成本過高。農(nóng)作物秸稈體積大、組織蓬松,必須曬干打捆后才便于儲存。國外現(xiàn)行的技術(shù)一種是簡 單地將秸稈等生物質(zhì)材料打包后燃料,我國正在大量引進(jìn)的丹麥 BWE 秸稈發(fā)電技術(shù) 就是這種,因為壓縮比例小,仍未解決原材料的收集半徑問題;另一種是瑞典、美 國等國的熱成型技術(shù),是把粉碎后的生物質(zhì)在攝氏 170度至 220度的高溫高壓下壓 縮成每立方米 625公斤的高密度成型燃料,極大降低了燃料的儲運成本。目前我國國內(nèi)

9、采用的秸稈造粒技術(shù)主要有兩種方案:一是南京農(nóng)科院技術(shù),平 ?；钊?其加工成本 100元 /噸以內(nèi),擠壓顆粒密度不超過 1。另外一種是河南省 電力行協(xié)根據(jù)河北加工飼料機研制的旋模螺旋式,其加工成本 60元 /噸以內(nèi),擠壓 密度在 1.1-1.3,接近煤炭密度。2. 秸稈鍋爐的研究和設(shè)計目前國內(nèi)對秸稈鍋爐研究和設(shè)計采用的方式按燃燒方式分:一是層燃,即爐排 式,又分為鏈條爐排河水冷式振動爐排(丹麥技術(shù),也有層燃加懸浮等,也稱為 層燃。另一種是循環(huán)流化床燃燒。按燃料采集形式又可分為:一是分散裝打包利用新上料系統(tǒng),另外一種是秸稈 造粒技術(shù)。 對于秸稈造粒技術(shù), 無錫鍋爐廠已利用丹麥技術(shù)設(shè)計出了散裝打包

10、上料, 水冷式振動爐排秸稈鍋爐。該鍋爐特點,水冷式振動爐排是考慮秸稈揮發(fā)會很高, 進(jìn)爐膛燃燒輻射發(fā)熱比較快,避免燒壞爐排,又能讓燃料燃盡。為避免高溫過熱器 氯腐蝕,高溫過熱器采用特殊材料,低溫過熱器與高溫過熱器不在一個煙道,采用 三煙道布置,同時也采取措施預(yù)防結(jié)焦。而上海四方鍋爐廠則采取秸稈造粒上料方 式,鏈條爐排燃燒方式秸稈鍋爐,其特點比較適應(yīng)電廠改造,上料系統(tǒng)簡單,可以 采用原來設(shè)施,便于秸稈燃料儲存和運輸。四、 秸稈發(fā)電的可行性分析秸稈從粉碎到成型再到燃燒所需設(shè)備必須配套,才能在農(nóng)村、城鎮(zhèn)中形成產(chǎn)業(yè) 推廣應(yīng)用。從秸稈資源產(chǎn)量來看,近年來,隨著農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展,我國農(nóng)作物秸桿產(chǎn)量逐年 遞增,預(yù)

11、計我國秸稈總產(chǎn)量到 2010年可達(dá) 7.26億噸。就拿河南省來說,作為一個 農(nóng)業(yè)大省,秸稈產(chǎn)量豐富,據(jù)估算,年產(chǎn)量在 4000-5000萬噸之間,除用于氨化青 貯作飼料,生物食用菌、氣化作燃料、部分還田作肥料外,估計每年 2000多萬噸可 用來發(fā)電, 按 1個 2*1.2萬千瓦時機組年需秸稈 16萬噸計算, 可支持 100個左右這 樣的電廠。秸稈發(fā)電符合國家環(huán)保政策要求。為大力發(fā)展我國可再生能源,我國已在 2006年正式施行可再生能源法,國家發(fā)改委也先后下發(fā)了發(fā)改價格 20067號文和 國家發(fā)改委關(guān)于印發(fā)可再生能源價格和費用分?jǐn)偣芾碓囆修k法的通知,文中規(guī) 定對生物質(zhì)能發(fā)電每度電補 0.25元,

12、 并在全國范圍征收可再生能源基金, 用于補貼 秸稈發(fā)電行業(yè)。 根據(jù)我國新能源和可再生能源發(fā)展綱要提出的目標(biāo), 至 2010年, 我國生物質(zhì)能發(fā)電裝機容量要超過 300萬千瓦。因此從中央到地方政府都制定了一系 列優(yōu)惠政策,如秸稈發(fā)電廠所發(fā)電量由電網(wǎng)全額收購;上網(wǎng)電價經(jīng)當(dāng)?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 0.500.60元左右;進(jìn)口設(shè)備的關(guān)稅和進(jìn)口環(huán)節(jié)增值稅全免等,這些政策的出臺為 秸稈發(fā)電在我國的推廣提供了有力的保障。成本費用分析。生物質(zhì)能應(yīng)用的主要瓶頸是儲運成本的制約,如果秸稈燃料采 用散裝方式,不需太多加工過程,但是需要占用較大存儲場地,收集和存儲費用較 大, 噸成本在 260元 -400元之間, 并且壓縮比例小, 原材料收集半徑受到一定限制; 而采用造粒技術(shù),可以較好解決秸稈的運輸和儲存難題,估計噸成本在 300-400元 之間。 按照目前中溫中壓機組 350元 /噸秸稈計算, 其燃料成本大約在 0.45元左右, 電價如果按 0.59元計算,每度電有 0.14元空間。這種技術(shù)