秸秆发电

　　秸秆是一种很好的清洁可再生能源，是最具开发利用潜力的新能源之一，具有较好的经济、生态和社会效益。每两吨秸秆的热值就相当于一吨标准煤，而且其平均含硫量只有3.8‰，而煤的平均含硫量约达1％。在生物质的再生利用过程中，排放的CO2 与生物质再生时吸收的CO2 达到碳平衡，具有CO2零排放的作用，对缓解和最终解决温室效应问题具有潜在的贡献价值。

　　秸秆发电，就是以农作物秸秆为主要燃料的一种发电方式，又分为秸秆气化发电和秸秆燃烧发电。秸秆气化发电是将秸秆在缺氧状态下燃烧，发生化学反应，生成高品位、易输送、利用效率高的气体，利用这些产生的气体再进行发电。但秸秆气化发电工艺过程复杂，难以适应大规模应用，主要用于较小规模的发电项目。秸秆直接燃烧发电是21世纪初期实现规模化应用唯一现实的途径

　　水/蒸汽循环

　　20世纪90年代后，以煤为代表的化石燃料发电技术的飞速发展，使整个发电厂的发电效率，蒸汽的温度和压力得到了大幅提高。对于秸杆燃烧发电设备，也同样取得了很大发展。但是，相对与燃煤设备，秸秆燃烧发电设备的设计建设经验相对较少。而且秸杆还具有独特的特性，使其很难达到较高的蒸汽参数。尤其是秸杆中氯化物含量较高，增加了锅炉在高蒸汽压力下腐蚀的可能性。多数秸杆燃烧发电厂的发电效率只能达到30%左右。一般而言，秸秆发电厂在发电的同时都供热，以提高整个电厂的效率。

　　秸杆的处理、输送和燃烧（发电厂内）

　　发电厂内建设两个独立的秸杆仓库。每个仓库都有大门，运输货车可从大门驶入，然后停在地磅上称重，秸杆同时要测试含水量。任何一包秸杆的含水量超过25%，则为不合格。

　　在欧洲的发电厂中，这项测试由安装在自动起重机上的红外传感器来实现。在中国，可以手动将探测器插入每一个秸杆捆中测试水分，该探测器能存储99组测量值，测量完所有秸杆捆之后，测量结果可以存入连接至地磅的计算机。然后使用叉车卸货，并将运输货车的空车重量输入计算机。计算机可根据前后的重量以及含水量计算出秸杆的净重。

　　货车卸货时，叉车将秸杆包放入预先确定的位置；在仓库的另一端，叉车将秸杆包放在进料输送机上；进料输送机有一个缓冲台，可保留秸杆5分钟；秸杆从进料台通过带密封闸门（防火）的进料输送机传送至进料系统；秸杆包被推压到两个立式螺杆上，通过螺杆的旋转扯碎秸杆，然后将秸杆传送给螺旋自动给料机，通过给料机将秸杆压入密封的进料通道，然后达到炉床。炉床为水冷式振动炉床，是专门为秸杆燃烧发电厂而开发的设备。

　　锅炉系统

　　锅炉采用自然循环的汽包锅炉，过热器分两级布置在烟道中，烟道尾部布置省煤器和空气预热器。由于秸杆灰中碱金属的含量相对较高，因此，烟气在高温时（450℃以上）具有较高的腐蚀性。此外，飞灰的熔点较低，易产生结渣的问题。如果灰分变成固体和半流体，运行中就很难清除，就会阻碍管道中从烟气至蒸汽的热量传输。严重时甚至会完全堵塞烟气通道，将烟气堵在锅炉中。由于存在这些问题，因此，专门设计了过热器系统，并在国际上的大多数秸杆发电厂中得到运用。

　　汽轮机系统

　　〖汽轮机系统〗

　　涡轮机和锅炉必须在启动、部分负荷和停止操作等方面保持一致，协调锅炉、汽轮机和空冷凝汽器的工作非常重要。

　　〖空冷凝汽器〗

　　丹麦的所有发电厂都是海水冷却的，西班牙的Sanguesa发电厂是河水冷却，英国的Ely发电厂装有空气冷凝器。在中国，空气冷凝器是一种很成熟的产品，可以在秸秆发电厂中采用。

　　环境保护系统

　　在湿法烟气净化系统之后，安装一个布袋除尘器，以便收集烟气中的飞灰。布袋除尘器的排放低于25mg/Nm。布袋除尘器为脉动喷射式，容器由压缩空气脉冲清洁。

　　副产物

　　秸杆通常含有3-5%的灰分。这种灰以锅炉飞灰和灰渣/炉底灰的形式被收集，这种灰分含有丰富的营养成分如钾、镁、磷和钙，可用作高效农业肥料。

　　秸秆已经被认为是新能源中最具开发利用规模的一种绿色可再生能源，推广秸秆发电，将具有重要意义：

　　1、农作物秸秆量大，覆盖面广，燃料来源充足。

　　2、秸秆含硫量很低。国际能源机构的有关研究表明，秸秆的平均含硫量只有千分之3.8，而煤的平均含硫量约达百分之一。且低温燃烧产生的氮氧化物较少，所以除尘后的烟气不进行脱硫，烟气可直接通过烟囱排入大气。丹麦等国家的运行试验表明秸秆锅炉经除尘后的烟气不加其他净化措施完全能够满足环保要求。所以秸秆发电不仅具有较好的经济效益，还有良好的生态效益和社会效益。

　　3、各类作物秸秆发热量略有区别（各种秸秆的热值见表2所示），但经测定，秸秆热值约为15000KJ/Kg，相当于标准煤的50%。其中麦秸秆、玉米秸秆的发热量在农作物秸秆中为最小，低位发热量也有14.4MJ/kg，相当0.492kg标准煤。使用秸秆发电，可降低煤炭消耗。

　　4、秸秆通常含有3%~5%的灰分，这种灰以锅炉飞灰和灰渣/炉底灰的形式被收集，含有丰富的营养成分如钾、镁、磷和钙，可用作高效农业肥料。

　　5、作为燃料，煤炭开采具有一定的危险性，特别是矿井开采，管理难度大。农作物秸秆与其相比，则危险性小，易管理，且属于废弃物利用。

有利于环境的改善。长期以来，农作物秸秆基本上是被作为废品处理。每到收获季节，大部分地区都会出现“村村点火，处处冒烟，秸秆遍地，烽烟四起”的局面，对生态环境造成极大危害。而将这些秸秆变废为宝，可以减少这些不必要的大气污染。另外，秸秆发电是国际上发达国家普遍推行的CDM（清洁发展机制）项目，装机容量为12MW机组的生物质发电机组年减排当量CO2约3.85万吨，可大幅降低全球温室气体排放，比燃煤火电清洁得多，极少有污染物（特别是SO2）排放。可以说，秸秆发电使传统的单向线性经济“资源——产品——污染排放”转化为“资源——产品——再生资源”的循环经济。^[1]

有利于增加农民收入。生物质发电使生物秸秆变废为宝，根据有关人员调查，内地一个百万人口的县，可年产小麦、玉米、棉花及水稻等农作物秸秆100多万吨，约相当于50万吨标煤。1个装机容量为25MW的机组年耗生物质秸秆30万吨以上，若按150元/吨的价格计算，则当地农民年收入约4500万元，再加上生物质秸秆的收、储、运工作，可给当地提供大量新的就业岗位。

改善能源结构。中国的能源结构以煤炭为主，约占70%左右，燃煤严重污染环境，急需增加清洁能源比重，才能建成资源节约型、环境友好型的和谐社会。秸秆发电项目在处理环境接受不了的秸秆以及减少直接燃烧秸秆产生大气污染的情况下，成为清洁能源的一个有效补充。随着其在全国的推广应用，不但可以解决我国能源危机，改善能源结构，而且对污染控制、缓解环境压力、减排温室气体。

秸秆发电是一个全新的事物，对于价格水平，国内还没有参照系数。从目前实践的情况看，与其它一次性能源相比，秸秆能源的成本投入上也还存在很大的差距。据有关权威部门测算，在现有的技术水平下，生物质发电成本远高于常规燃煤发电成本，约为煤电的1.5倍，主要体现在：一是起动资金高。生物质发电单位投资约10000元/KW；二是机组热效率低于常规火电机组，现在新建常规火电机组容量一般都在600MW及以上，而国内可建的生物质发电机组容量一般只有12~25MW左右；三是燃料成本较高，由于生物质秸秆燃料低位热值一般在8000KJ/kg，大大低于煤炭，再加上秸秆比重轻、密度小，体积大，运输成本巨大，这些都将导致燃料成本偏高。[1]

就现实而言，中国用来秸秆发电的锅炉及燃料输送系统的技术和设备绝大部分依靠进口，由于与国外生产运输方式、工作习惯和文化的差异，很可能在技术和设备引进以后造成消化不良，使机组无法安全、稳定、满发运行。另外，由于缺乏核心技术，投产后生物质发电企业很有可能将长期受制于国外企业。

与国外相比，中国实行的是家庭联产承包制，生物质秸秆的收购和组织面对的是千万家的小农户，无成熟的模式或经验可循，比较困难。一是收购难。农民多年来都是把秸秆作为生活燃料的主要来源，出售秸秆的意识不强。特别是一些发达地区的农户，因秸秆收购价达不到他们的期望值，积极性不高。加之农作物秸秆的收购往往在农村大忙季节，收集秸秆的力量不足；二是储存难。秸秆收购具有很强的季节性，无法均衡收购，要维持企业的正常运转，必须有半年的储存量。因秸秆比重轻，体积大，堆入存储场地广大，还需一系列的防雨、防潮、防火等配套设备，投资建设和维护费用大。[1]

中国生物质能资源非常丰富，农作物秸秆资源量超过7.2亿t，其中6.04亿t可作能源使用。国家通过引进、消化、吸收国外先进技术，嫁接商品化、集约化、规模化的管理经验，结合中国国情，在农村推广实施秸秆发电技术，在节省不可再生资源、缓解电力供应紧张等方面都具有特别重要的意义。

秸秆资源是新能源中最具开发利用规模的一种绿色可再生能源秸秆为低碳燃料，且硫含量、灰含量均比目前大量使用的煤炭低，是一种较为“清洁”的燃料，在有效的排污保护措施下发展秸秆发电，会大大地改善环境质量，对环境保护非常有利。

秸秆资源是新能源中最具开发利用规模的一种绿色可再生能源。据有关部门统计数据，中国在用作能源的农作物秸秆中，其中用于畜牧饲料为1.45亿t，还田肥料0.91亿t，工业原料0.14亿t，作为农民传统的生活燃料的秸秆为2.8亿t，分别占总量的24%、15%、2.3%和40%。除了上述用途外，还有18.7%约1.13亿t剩余秸秆没有任何用途，成为真正的废弃物，大部分被农民或农场主在田野焚烧了，这不仅严重污染环境，影响交通，而且造成生物质能源的极大浪费。

　　到2006年，秸秆发电在欧洲，尤其是北欧的一些国家已有近20年的历史。20世纪70年代爆发世界第一次石油危机后，能源一直依赖进口的丹麦，在大力推广节能措施的同时，积极开发生物质能和风能等清洁可再生能源，到2006年，秸秆发电等可再生能源已占丹麦能源消费量的24%以上。《联合国气候变化框架公约》及《京都议定书》分别于1992年和l997年出台后，为了建立清洁发展机制，减少温室气体排放，丹麦进一步加大了生物质能和其他清洁可再生能源的研发利用力度。丹麦BWE公司是亨誉世界的发电厂设备研发、制造企业，长期以来在热电、生物发电厂锅炉领域处于全球领先地位，丹麦BWE公司率先研发的秸秆生物燃烧发电技术，一直到21世纪初期，在这一领域仍是世界最高水平的保持者。在这家欧洲著名能源研发企业的技术支撑下，l988年丹麦诞生了世界上第一座秸秆生物燃烧发电厂。

　　到2006年，丹麦已建立了130家秸秆发电厂，还有一部分烧木屑或垃圾的发电厂也能兼烧秸秆。BWE公司的秸秆发电技术已走向世界，被联合国列为重点推广项目，瑞典、芬兰、西班牙等国由BWE公司提供技术设备建成了秸秆发电厂，许多国家还制定了相应的计划，如日本的“阳光计划”，美国的“能源农场”，印度的“绿色能源工厂”等，它们都将生物质能秸秆发电技术作为21世纪发展可再生能源战略的重点工程。其中位于英国坎贝斯的生物质能发电厂是世界上最大的秸秆发电厂，装机容量3.8万千瓦，总投资约5亿丹麦克朗

        中国是一个农业大国，生物质资源十分丰富，各种农作物每年产生秸秆6亿多吨，其中可以作为能源使用的约4亿吨，全国林木总生物量约190亿吨，可获得量为9亿吨，可作为能源利用的总量约为3亿吨。如加以有效利用，可为农民增收近1000亿元，开发潜力将十分巨大。随着《可再生能源法》和《可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法》等的出台，中国秸秆发电呈快速增长趋势。

　　为推动生物质发电技术的发展，2003年以来，国家先后核准批复了河北晋州、山东单县和江苏如东3个秸秆发电示范项目，拉开了中国秸秆发电建设的序幕。颁布了《可再生能源法》，并实施了生物质发电优惠上网电价等有关配套政策，从而使生物质发电，特别是秸秆发电迅速发展。据不完全统计，到2006年底，全国在建农作物秸秆发电项目34个，分布在山东、吉林、江苏、河南、黑龙江、辽宁和新疆等省（区），总装机容量约120万千瓦；山东单县、江苏宿迁和河北威县三座发电站已投产发电，总装机容量8万千瓦。

　　2008年前后几年间，国家电网公司、五大发电集团等大型国有、民营以及外资企业纷纷投资参与中国生物质发电产业的建设运营。截至2007年底，国家和各省发改委已核准项目87个，总装机规模220万千瓦。全国已建成投产的生物质直燃发电项目超过15个，在建项目30多个。可以看出，中国生物质发电产业的发展正在渐入佳境。

　　根据国家“十一五”规划纲要提出的发展目标，未来将建设生物质发电550万千瓦装机容量，已公布的《可再生能源中长期发展规划》也确定了到2020年生物质发电装机3000万千瓦的发展目标。此外，国家已经决定，将安排资金支持可再生能源的技术研发、设备制造及检测认证等产业服务体系建设。总的说来，生物质能发电行业有着广阔的发展前景。

　　中国秸秆发电迈出实质性步伐。 大力发展秸秆发电，不仅可以减少由于在田间地头大量焚烧、废弃所造成的污染，变废为宝，化害为利，而且对解决“三农”问题，促进当地经济发展具有重要作用。据估算，建设一个2.5万千瓦的秸秆发电厂，每年需要消耗秸秆20万吨，按每吨秸秆收购价200元计算，可为当地农民增加约4000万元收入，惠及的农户数量将近5万户，是发展农村经济，增加农民收入的重要举措。

　　中国对秸秆发电实行优惠电价政策，上网电价高出燃煤发电0.25元/千瓦时，并且还可以享受税收减免等一系列政策。随着中国有关配套政策的不断完善，以及秸秆发电技术的进步和原料收储运体系的形成，中国秸秆发电产业必将取得更快发展，为解决“三农”问题，建设社会主义新农村做出应有的贡献。