談綠色環(huán)保農(nóng)林生物質(zhì)發(fā)電

1、談綠色環(huán)保農(nóng)林生物質(zhì)發(fā)電    近年來，我國經(jīng)濟發(fā)展迅速，而作為經(jīng)濟發(fā)展的基礎(chǔ)，能源消耗需求增長極其明顯，煤炭供求關(guān)系緊張。同時，農(nóng)村秸稈資源沒有得到充分利用，不僅浪費了資源，同時也造成嚴(yán)重的空氣污染。為此，國家將逐步關(guān)停能耗高、效率低、污染大的小火電機組。根據(jù)第一批關(guān)停計劃，到2010年前，要關(guān)停裝機規(guī)模534.55萬千瓦的小火電機組?？稍偕茉捶ǖ谑臈l規(guī)定：電網(wǎng)企業(yè)應(yīng)當(dāng)與依法取得行政許可或者報送備案的可再生能源發(fā)電企業(yè)簽訂并網(wǎng)協(xié)議，全額收購其電網(wǎng)覆蓋范圍內(nèi)可再生能源并網(wǎng)發(fā)電項目的上網(wǎng)電量，并為可再生能源發(fā)電提供上網(wǎng)服務(wù)。一、農(nóng)林生物質(zhì)資源存量和發(fā)展

2、前景（一）農(nóng)業(yè)資源構(gòu)成。農(nóng)業(yè)生物質(zhì)資源是指農(nóng)業(yè)作物（包括能源植物），主要有以下兩個部分構(gòu)成：農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的廢棄物，如農(nóng)作物秸稈（玉米秸高粱秸麥秸豆秸棉稈和稻草等）；農(nóng)業(yè)加工業(yè)的廢棄物，如稻殼、玉米芯、甘蔗渣、花生殼等。我國是一個農(nóng)業(yè)大國，可以利用的主要有兩個方面：秸稈和農(nóng)業(yè)加工廢棄物。其中，秸稈的產(chǎn)量約為每年6.5億噸，折合約3億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。稻殼重量約在稻谷重量的20%以上，由此可以推算出2005年我國谷物（包括稻谷、小麥、玉米）產(chǎn)量為37428.7萬噸，其中稻谷產(chǎn)量為16065.6萬噸，稻殼產(chǎn)量為3213.2萬噸。另外，稻殼的熱值為1256014650kJ/kg。所以，稻殼在每年谷物處理過程中是一

3、種不可忽視的能源。我國玉米的主要產(chǎn)區(qū)（2000千公頃以上）有河北、吉林、黑龍江、山東、河南。2005年玉米的產(chǎn)量為11583萬噸，玉米芯的平均熱值為14400kJ/kg。（二）林業(yè)資源的構(gòu)成。林業(yè)生物質(zhì)資源包括森林生長和林業(yè)生產(chǎn)加工資源中所提供的能源，主要有以下三個部分構(gòu)成：碳薪林、在森林撫育和間伐過程中的零散木材、殘留的樹枝、樹葉和木屑等；木材采運和加工過程中的枝丫、鋸末、木屑等；林業(yè)副產(chǎn)品的廢棄物（如果殼和果核等）。林業(yè)生物質(zhì)資源在我國農(nóng)村能源中具有重要地位。林業(yè)生物質(zhì)資源占農(nóng)村能源總消費的21.2%，在丘陵、山區(qū)和林區(qū)等區(qū)域，這個比例高達50%以上。在2005年我國農(nóng)村消耗林業(yè)生物質(zhì)資源

4、約為1.66億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。在林業(yè)生產(chǎn)過程中，碳薪林是一種產(chǎn)量高而生長期短的生物質(zhì)能資源，它主要可以緩解農(nóng)村的燃料需求，減少對自然林木的砍伐從而減少對環(huán)境的破壞。我國幅員遼闊，有許多種不同的氣候，因此我國樹種資源也十分豐富，適合我國的碳薪林種類比較多。林木伐區(qū)剩余物包括經(jīng)過采伐、集材后遺留在地上的枝杈、梢頭、灌木、枯倒木、被砸傷的樹木、不夠木材標(biāo)準(zhǔn)的遺棄材等。據(jù)不完全統(tǒng)計，每采伐100立方米的木材，剩余物約占30%，若利用率按55%計算，將會有1000多萬立方米的剩余物可供加工利用，這也將會緩解我國森林資源緊缺和木材供需矛盾。我國目前的水平，木材綜合出材率（由立木到原木）為65%，我國的木材利用率

5、（由原木到成品）為60%左右。故我國每年可以利用的林業(yè)生物質(zhì)資源是巨大的。利用好這一塊能源也具有很大的潛力。（三）我國生物質(zhì)壓縮成型替代煤的前景。由于生物質(zhì)通過氣化、液化、固化可以轉(zhuǎn)化為二次能源，分別為熱量或電力、固體燃料（木炭或成型燃料）、液體燃料（生物柴油、生物原油、甲醇、乙醇和植物油等）和氣體燃料（氫氣、生物質(zhì)燃?xì)夂驼託獾龋Ｉ镔|(zhì)壓縮成型替代煤是利用木質(zhì)素充當(dāng)黏合劑將農(nóng)業(yè)和林業(yè)生產(chǎn)中的廢棄物壓縮為成型燃料，提高其能源密度，是生物質(zhì)預(yù)處理的一種方式。將松散的秸稈、樹枝和木屑等農(nóng)林廢棄物擠壓成固體燃料，能源密度相當(dāng)于中等煙煤，可明顯改善燃燒特性。在該領(lǐng)域中我國已擁有世界領(lǐng)先技術(shù)，為大規(guī)模燃

6、燒利用生物質(zhì)打下基礎(chǔ)。二、國內(nèi)利用秸稈發(fā)電現(xiàn)況國內(nèi)利用秸稈發(fā)電情況大致分為秸稈摻燒發(fā)電、純秸稈發(fā)電、利用城市垃圾和包括秸稈在內(nèi)的農(nóng)林廢棄物發(fā)電三種情況。目前已開始啟動的廠家、項目有江蘇寶應(yīng)協(xié)鑫生物質(zhì)環(huán)保熱電工程、華電國際十里泉發(fā)電廠、江蘇國信新能源開發(fā)有限公司、鹽城垃圾焚燒發(fā)電項目、晉州摻燒發(fā)電廠改造工程等。據(jù)了解這些單位依傍不同優(yōu)勢而摻燒不同材質(zhì)的生物質(zhì)，由于是自己摸索，雖已經(jīng)過了一段時間的實際摻燒，但各自存在一些問題，正向深層次摸索。目前，真正利用秸稈壓縮發(fā)電的國內(nèi)還沒有。筆者走訪了香港協(xié)鑫集團下屬的江蘇寶應(yīng)協(xié)鑫生物質(zhì)發(fā)電廠和鹽城阜寧協(xié)鑫環(huán)保發(fā)電廠。這兩家都已進行摻燒試驗，試驗證明秸稈摻燒

7、對鍋爐燃燒未產(chǎn)生不良影響，對鍋爐效率，除塵器效率、飛灰可燃物、煙氣排放未造成不良影響。三、秸稈摻燒的技術(shù)可行性筆者在秦皇島及附近地區(qū)采集了10種生物質(zhì)燃料，其編號見表1，壓縮成型燃料的秸稈來自定州，并委托清華大學(xué)煤燃燒工程研究中心，對生物質(zhì)秸稈壓縮成型燃料的燃燒特性、污染物控制等進行研究。（表1）試驗結(jié)果表明：秸稈的發(fā)熱量為36703890大卡，玉米骨子的發(fā)熱量為3700大卡，果木枝條的發(fā)熱量為4170大卡。各種生物質(zhì)無論產(chǎn)自何地，幾乎其成分和熱值基本相近，發(fā)熱量相當(dāng)于中等煙煤。清華大學(xué)得出這樣的技術(shù)結(jié)論：1、從實驗數(shù)據(jù)來看，單一生物質(zhì)燃燒主要集中于燃燒前期；而煤燃燒主要集中于燃燒后期。生物質(zhì)

8、與煤混燒的情況下，燃燒過程明顯地分成兩個燃燒階段。在煤中摻入生物質(zhì)后，可以改善煤的著火性能。在煤中加入生物質(zhì)后，燃燒的最大速率有前移的趨勢，同時可以獲得更好的燃盡特性。生物質(zhì)在燃燒過程中放熱比較均勻。在煤中加入生物質(zhì)后，可改善燃燒放熱的分布狀況，對燃燒前期的放熱有增進作用。煤中加入生物質(zhì)后，使得煤的燃燒最大速率有所增加，生物質(zhì)的燃燒特性普遍較好。2、通過不同比例的摻混成型秸稈燃燒，對于試驗范圍內(nèi)，燃燒溫度提高到1050OC時，均未發(fā)生結(jié)焦。3、摻混10%20%的成型秸稈的混合燃料，SO2排放較低，在不添加石灰石情況下，SO2排放可以控制在200ppm以內(nèi)。4、摻混10%20%的成型秸稈的混合燃

9、料，NOx排放可以控制在200ppm以內(nèi)?？傊?，在目前的循環(huán)流化床鍋爐設(shè)備中，無需經(jīng)過過多改動，利用秸稈壓縮發(fā)電摻燒比例可達到20%在技術(shù)上是完全可行的。不僅可以減少煤的使用量降低燃料成本，摻燒生物質(zhì)還可以起到助燃作用，提高鍋爐燃燒室的溫度，從而提高鍋爐的熱效率（北山電廠鍋爐熱效率在74%77%），同時在降低飛灰可燃物（摻燒前為27%）、減少排渣帶走的熱損失（摻燒前為700大卡）上都能發(fā)揮效能。四、經(jīng)濟可行性預(yù)測1、摻燒對底渣物理熱損失、未完全燃燒損失的改善以及對飛灰未完全燃燒損失的改善，以摻燒秸稈量為Xo=20%（重量比）考慮，效率總體可提高?濁=2.49%。2、考慮秸稈的熱值Q1為3550

10、3800kcal/kg，煤的熱值為Qo=3200kcal/kg（未考慮爐前煤損失），以及對效率的影響摻燒20%的秸稈，可以替代22.19%25.64%的煤量。3、秸稈壓縮后到廠價格每噸可控制在150元（根據(jù)我們收集的數(shù)據(jù)按秸稈50元/噸、電費25元/噸、半徑50公里的運費40元/噸、人工15元/噸、利潤20元/噸計算），3200大卡原煤的到廠價格全年平均價格約為186元/噸。國家已經(jīng)明確提出了要構(gòu)建節(jié)約型社會、節(jié)約型經(jīng)濟，轉(zhuǎn)變實現(xiàn)增長方式。由于利用農(nóng)、林廢棄物發(fā)電屬國家再利用資源目錄范圍，屆時該項目可以在政府補貼、上網(wǎng)電價、稅收等方面享受相關(guān)優(yōu)惠政策，也使得秸稈摻燒項目更具發(fā)展前景。    相關(guān)論文    ·