基本介紹
- 中文名：秸稈發電
- 原料：秸稈
- 實質：一種發電方式
- 分類：秸稈氣化發電和秸稈燃燒發電
簡介,背景,工藝流程,蒸汽循環,燃燒發電,鍋爐系統,運作系統,發電裝置,清潔系統,副產物,流程圖,主要優勢,效益分析,生態效益,經濟效益,社會效益,阻力因素,成本高,技術缺陷,儲運不便,能源意義,發展情況,全球現狀,中國現狀,意義,
簡介
秸稈是一種很好的清潔可再生能源，是最具開發利用潛力的新能源之一，具有較好的經濟、生態和社會效益在生物質的再生利用過程中，排放的CO2 與生物質再生時吸收的CO2 達到碳平衡，具有CO2零排放的作用，對緩解和最終解決溫室效應問題具有潛在的貢獻價值。
秸稈發電機組
秸稈發電機組秸稈發電，就是以農作物秸稈為主要燃料的一種發電方式，又分為秸稈氣化發電和秸稈燃燒發電。秸稈氣化發電是將秸稈在缺氧狀態下燃燒，發生化學反應，生成高品位、易輸送、利用效率高的氣體，利用這些產生的氣體再進行發電。但秸稈氣化發電工藝過程複雜，難以適應大規模套用，主要用於較小規模的發電項目。秸稈直接燃燒發電是21世紀初期實現規模化套用唯一現實的途徑。
秸稈發電是秸稈最佳化利用的最主要形式之一。隨著《可再生能源法》和《可再生能源發電價格和費用分攤管理試行辦法》等的出台，秸稈發電備受關注，秸稈發電呈快速增長趨勢。秸稈是一種很好的清潔可再生能源，每兩噸秸稈的熱值就相當於一噸標準煤，而且其平均含硫量只有3.8‰，而煤的平均含硫量約達1%。在生物質的再生利用過程中，對緩解和最終解決溫室效應問題將具有重要貢獻。
背景
在經濟社會高速發展的今天，能源和生態問題越來越引起人們的重視。沒有能源，經濟發展就失去了動力；生態破壞，人們生存空間就受到了限制。於是，選擇新型再生能源，減少環境污染，就成了人們刻意追求的一個主要目標，而利用新型秸稈能源就是其中一項重要內容。
秸稈發電新能源
秸稈發電新能源秸稈是農作物通過採摘脫粒後留下來的莖葉。主要有玉米、小麥、水稻、高粱、大豆等秸稈品種。秸稈發電，是大力發展循環經濟、利用可再生資源來轉變經濟成長方式的重要戰略舉措。有關數據顯示，中國農作物秸稈年產量約為7億噸左右，列世界之首，每年收穫的秸稈除去用於造紙、飼料、造肥還田及收集損失的1.09億噸外，可作為能源加以利用的秸稈總量達3.76億噸。
農作物秸桿在很久以前就開始作為燃料，直至1973年第一次石油危機時丹麥開始在研究利用秸桿作為發電燃料，在這個領域丹麥BIOENER ApS公司是世界領先者，第一家秸桿燃燒發電廠於1989年投入運行（Haslev，5Mwe）。此後，BIOENER ApS公司在西歐設計並建造了大量的生物發電廠，其中最大的發電廠是英國的Elyan發電廠，裝機容量為38Mwe。
《國民經濟和社會發展第十一個五年規劃》綱要中，在加強農村基礎設施方面，提出要積極發展沼氣、秸稈發電、小水電、太陽能、風能等可再生能源，完善農村電網。自中國第一個秸稈燃燒發電廠在河北省晉州市建成以來，各地（如安徽、江蘇等地）也在紛紛上馬秸稈發電項目。
工藝流程
蒸汽循環
秸稈粉碎壓塊兒作業現場燃燒發電
發電廠內建設兩個獨立的秸桿倉庫。每個倉庫都有大門，運輸貨車可從大門駛入，然後停在地磅上稱重，秸桿同時要測試含水量。任何一包秸桿的含水量超過25%，則為不合格。
在歐洲的發電廠中，這項測試由安裝在自動起重機上的紅外感測器來實現。在中國，可以手動將探測器插入每一個秸桿捆中測試水分，該探測器能存儲99組測量值，測量完所有秸桿捆之後，測量結果可以存入連線至地磅的計算機。然後使用叉車卸貨，並將運輸貨車的空車重量輸入計算機。計算機可根據前後的重量以及含水量計算出秸桿的淨重。
秸稈粉碎壓塊兒成品
秸稈粉碎壓塊兒成品貨車卸貨時，叉車將秸桿包放入預先確定的位置；在倉庫的另一端，叉車將秸桿包放在進料輸送機上；進料輸送機有一個緩衝台，可保留秸桿5分鐘；秸桿從進料台通過帶密封閘門（防火）的進料輸送機傳送至進料系統；秸桿包被推壓到兩個立式螺桿上，通過螺桿的旋轉扯碎秸桿，然後將秸桿傳送給螺旋自動給料機，通過給料機將秸桿壓入密封的進料通道，然後達到爐床。爐床為水冷式振動爐床，是專門為秸桿燃燒發電廠而開發的設備。
鍋爐系統
鍋爐採用自然循環的汽包鍋爐，過熱器分兩級布置在煙道中，煙道尾部布置省煤器和空氣預熱器。由於秸桿灰中鹼金屬的含量相對較高，因此，煙氣在高溫時（450℃以上）具有較高的腐蝕性。此外，飛灰的熔點較低，易產生結渣的問題。如果灰分變成固體和半流體，運行中就很難清除，就會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，將煙氣堵在鍋爐中。由於存在這些問題，因此，專門設計了過熱器系統，並在國際上的大多數秸桿發電廠中得到運用。
運作系統
渦輪機和鍋爐必須在啟動、部分負荷和停止操作等方面保持一致，協調鍋爐、汽輪機和空冷凝汽器的工作非常重要。
工藝流程圖
工藝流程圖發電裝置
清潔系統
副產物
秸桿通常含有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，這種灰分含有豐富的營養成分如鉀、鎂、磷和鈣，可用作高效農業肥料。
流程圖
秸稈燃氣發電項目流程圖：
秸稈燃氣發電流程圖主要優勢
秸稈已經被認為是新能源中最具開發利用規模的一種綠色可再生能源，推廣秸稈發電，將具有重要意義：
收集秸稈供發電
收集秸稈供發電1、農作物秸稈量大，覆蓋面廣，燃料來源充足。
4、秸稈通常含有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，含有豐富的營養成分如鉀、鎂、磷和鈣，可用作高效農業肥料。
5、作為燃料，煤炭開採具有一定的危險性，特別是礦井開採，管理難度大。農作物秸稈與其相比，則危險性小，易管理，且屬於廢棄物利用。
效益分析
生態效益
有利於環境的改善。長期以來，農作物秸稈基本上是被作為廢品處理。每到收穫季節，大部分地區都會出現“村村點火，處處冒煙，秸稈遍地，烽煙四起”的局面，對生態環境造成極大危害。而將這些秸稈變廢為寶，可以減少這些不必要的大氣污染。另外，秸稈發電是國際上已開發國家普遍推行的CDM（清潔發展機制）項目，裝機容量為12MW機組的生物質發電機組年減排當量CO2約3.85萬噸，可大幅降低全球溫室氣體排放，比燃煤火電清潔得多，極少有污染物（特別是SO2）排放。可以說，秸稈發電使傳統的單向線性經濟“資源——產品——污染排放”轉化為“資源——產品——再生資源”的循環經濟。
經濟效益
有利於增加農民收入。生物質發電使生物秸稈變廢為寶，根據有關人員調查，內地一個百萬人口的縣，可年產小麥、玉米、棉花及水稻等農作物秸稈100多萬噸，約相當於50萬噸標煤。1個裝機容量為25MW的機組年耗生物質秸稈30萬噸以上，若按150元/噸的價格計算，則當地農民年收入約4500萬元，再加上生物質秸稈的收、儲、運工作，可給當地提供大量新的就業崗位。
社會效益
改善能源結構。中國的能源結構以煤炭為主，約占70%左右，燃煤嚴重污染環境，急需增加清潔能源比重，才能建成資源節約型、環境友好型的和諧社會。秸稈發電項目在處理環境接受不了的秸稈以及減少直接燃燒秸稈產生大氣污染的情況下，成為清潔能源的一個有效補充。隨著其在全國的推廣套用，不但可以解決我國能源危機，改善能源結構，而且對污染控制、緩解環境壓力、減排溫室氣體。
阻力因素
成本高
秸稈發電是一個全新的事物，對於價格水平，國內還沒有參照係數。從實踐的情況看，與其它一次性能源相比，秸稈能源的成本投入上也還存在很大的差距。據有關權威部門測算，在現有的技術水平下，生物質發電成本遠高於常規燃煤發電成本，約為煤電的1.5倍，主要體現在：一是起動資金高。生物質發電單位投資約10000元/KW；二是機組熱效率低於常規火電機組，新建常規火電機組容量一般都在600MW及以上，而國內可建的生物質發電機組容量一般只有12~25MW左右；三是燃料成本較高，由於生物質秸稈燃料低位熱值一般在8000KJ/kg，大大低於煤炭，再加上秸稈比重輕、密度小，體積大，運輸成本巨大，這些都將導致燃料成本偏高。
技術缺陷
就現實而言，中國用來秸稈發電的鍋爐及燃料輸送系統的技術和設備絕大部分依靠進口，由於與國外生產運輸方式、工作習慣和文化的差異，很可能在技術和設備引進以後造成消化不良，使機組無法安全、穩定、滿發運行。另外，由於缺乏核心技術，投產後生物質發電企業很有可能將長期受制於國外企業。
儲運不便
與國外相比，中國實行的是家庭聯產承包制，生物質秸稈的收購和組織面對的是千萬家的小農戶，無成熟的模式或經驗可循，比較困難。一是收購難。農民多年來都是把秸稈作為生活燃料的主要來源，出售秸稈的意識不強。特別是一些發達地區的農戶，因秸稈收購價達不到他們的期望值，積極性不高。加之農作物秸稈的收購往往在農村大忙季節，收集秸稈的力量不足；二是儲存難。秸稈收購具有很強的季節性，無法均衡收購，要維持企業的正常運轉，必須有半年的儲存量。因秸稈比重輕，體積大，堆入存儲場地廣大，還需一系列的防雨、防潮、防火等配套設備，投資建設和維護費用大。
能源意義
中國生物質能資源非常豐富，農作物秸稈資源量超過7.2億t，其中6.04億t可作能源使用。國家通過引進、消化、吸收國外先進技術，嫁接商品化、集約化、規模化的管理經驗，結合中國國情，在農村推廣實施秸稈發電技術，在節省不可再生資源、緩解電力供應緊張等方面都具有特別重要的意義。
秸稈資源是新能源中最具開發利用規模的一種綠色可再生能源秸稈為低碳燃料，且硫含量、灰含量均比大量使用的煤炭低，是一種較為“清潔”的燃料，在有效的排污保護措施下發展秸稈發電，會大大地改善環境質量，對環境保護非常有利。
秸稈資源是新能源中最具開發利用規模的一種綠色可再生能源。據有關部門統計數據，中國在用作能源的農作物秸稈中，其中用於畜牧飼料為1.45億t，還田肥料0.91億t，工業原料0.14億t，作為農民傳統的生活燃料的秸稈為2.8億t，分別占總量的24%、15%、2.3%和40%。除了上述用途外，還有18.7%約1.13億t剩餘秸稈沒有任何用途，成為真正的廢棄物，大部分被農民或農場主在田野焚燒了，這不僅嚴重污染環境，影響交通，而且造成生物質能源的極大浪費。
發展情況
全球現狀
以秸稈發電等可再生能源已占丹麥能源消費量的24%以上。丹麥BWE公司是亨譽世界的發電廠設備研發、製造企業之一，長期以來在熱電、生物發電廠鍋爐領域處於全球領先地位。丹麥BWE公司率先研發的秸稈生物燃燒發電技術，迄今在這一領域仍是世界最高水平的保持者。在這家歐洲菩名能源研發企業的技術支撐下，l988年丹麥誕生了世界上第一座秸稈生物燃燒發電廠。
丹麥已建立了13家秸稈發電廠，還有一部分燒木屑或垃圾的發電廠也能兼燒秸稈。BWE公司的秸稈發電技術已走向世界。瑞典、芬蘭、西班牙等國由BWE公司提供技術設備建成了秸稈發電廠，其中位於英國坎貝斯的生物質能發電廠是目前世界上最大的秸稈發電廠，裝機容量3.8萬kW。
到2006年，秸稈發電在歐洲，尤其是北歐的一些國家已有近20年的歷史。20世紀70年代爆發世界第一次石油危機後，能源一直依賴進口的丹麥，在大力推廣節能措施的同時，積極開發生物質能和風能等清潔可再生能源，到2006年，秸稈發電等可再生能源已占丹麥能源消費量的24%以上。《聯合國氣候變化框架公約》及《京都議定書》分別於1992年和l997年出台後，為了建立清潔發展機制，減少溫室氣體排放，丹麥進一步加大了生物質能和其他清潔可再生能源的研發利用力度。丹麥BWE公司是亨譽世界的發電廠設備研發、製造企業，長期以來在熱電、生物發電廠鍋爐領域處於全球領先地位，丹麥BWE公司率先研發的秸稈生物燃燒發電技術，一直到21世紀初期，在這一領域仍是世界最高水平的保持者。在這家歐洲著名能源研發企業的技術支撐下，l988年丹麥誕生了世界上第一座秸稈生物燃燒發電廠。
中國現狀
中國是一個農業大國，生物質資源十分豐富，各種農作物每年產生秸稈6億多噸，其中可以作為能源使用的約4億噸，全國林木總生物量約190億噸，可獲得量為9億噸，可作為能源利用的總量約為3億噸。如加以有效利用，可為農民增收近1000億元，開發潛力將十分巨大。中國秸稈發電呈快速增長趨勢。
意義
秸稈發電是黨和國家惠民政策的具體體現
我國廣大的農村，特別是平原地區的農村，主要還是靠種糧，每年每季都產生出大量秸稈。過去農村燒火做飯全靠秸稈，燒地鍋，煙燻火燎，農民的廚房都是熏得黑黢黢的；隨著農村生活水平的逐漸提高，農民燒火做飯不再完全依賴秸稈，因此農村秸稈大量廢棄。農民種地為省事，乾脆收穫糧食後，一把火將秸稈就地焚燒。這樣在高速公路沿線或飛機場附近的農田，因為焚燒秸稈每每造成交通事故或飛行事故，造成很大的人身及財產損失。於是當地政府就出台政策，不準燒秸稈，燒一畝罰一萬。但這終究不是長遠之計，關鍵是得給秸稈找個出路。
2005年以來，國家相繼出台一系列政策，《中華人民共和國可再生資源法》，《電網企業全額收購可再生能源電量監管辦法》，《可再生能源發電價格和費用分攤管理試行辦法》等，大力推行可再生能源的開發利用。好啦，秸稈發電項目有了，農民的秸稈再也不愁沒有出路了。而且農民本來廢棄的秸稈，可以變成一項可靠的經濟收入。 建國後的30年，我們國家政策是以農輔工，我國農民為工業的發展作出了巨大的貢獻；1980年後，我國大搞經濟建設，工業得到了快速發展。進入二十一世紀，我國的工業發展已經大大超過了農業的發展，農民外出打工的收入已遠遠超過種地的收入。有人做過計算，一畝地種糧一年的淨收入不頂外出打工一個月的收入。國家提出，工業反哺農業。並出台一系列政策：減免農業稅，種糧補貼、農機具購置補貼等。使種糧農民確確實實得到實惠。農民們真是打心眼裡感激黨和國家這一屆領導人，甚至有農民自己出資鑄“免賦鼎”以做永世紀念。可見黨和國家的政策是深得人心。人們逐漸認識到：現搞秸稈發電項目也應該從“工業反哺農業”的角度去看待，也是黨和國家惠農政策的一方面體現。
秸稈發電是節約礦物資源的有力舉措
人們生活水平的提高，必然加劇對礦物資源的大量消耗。國際石油價格的大幅飆升就是一個很好的例證。短短3年時間，2004年從40$多/桶 上漲到90$/桶，曾一度超過100$/桶 大關。別以為我國地大物博，地下的石油和煤炭就取之不盡、用之不竭，我國已經成為石油進口第三大國。而煤炭我國還自給有餘，好像無後顧之憂，但是，且不可掉以輕心，僅從火力發電一項來說，2007年一年新增裝機容量達8158萬KW。我國火電裝機總容量是5.656億KW，如果全部滿負荷運轉，每天消耗的煤炭近500萬噸標媒。地球母親能夠提供給我們的礦物資源畢竟是有限的，我們不能在我們這一代就把資源采乾挖淨，是否應該給我們的子孫留下點？
聰明的美國人對能源危機的認識要比我們早。在二次世界大戰後，各國都在大力發展經濟，中東海灣國家更是大量開採地下石油出口換匯。美國人卻反其道而行之，他們不再開採本土的石油和煤炭（阿拉斯加州除外，因為這個州與美國本土不連線），而是把油田和煤礦都封存起來，大量進口中東阿拉伯國家廉價的石油和煤炭。試想到了中東石油采完的那一天，美國的石油可就彌足珍貴了。 煤炭看還不短缺，但是電煤價格從2004年的不足200元/T，已經上漲到超過400元/T（這是官方價格，但是這個價格買不到煤）；實際市場價格700元/T，火電廠發一度電虧一度電。看來煤炭價格超過1000元/T 已是指日可待了。而秸稈（以玉米為例），每公斤乾燥的玉米秸稈熱值可達3700大卡以上，每二噸秸稈就頂一噸煤炭。我國東部的平原農業縣，如果一個縣有200萬畝土地，每畝地一年產一噸秸稈計算，每年就是200萬噸秸稈。相當於一座年產100萬噸煤的煤礦。這么大的一部分資源如果廢棄掉豈不太可惜？！所以泰華就把農作物秸稈，以及各種可再生利用的生物資源充分利用起來，是大力節約我國礦物資源的有效途徑。
為推動生物質發電技術的發展，2003年以來，國家先後核准批覆了河北晉州、山東單縣和江蘇如東3個秸稈發電示範項目，拉開了中國秸稈發電建設的序幕。頒布了《可再生能源法》，並實施了生物質發電優惠上網電價等有關配套政策，從而使生物質發電，特別是秸稈發電迅速發展。據不完全統計，到2006年底，全國在建農作物秸稈發電項目34個，分布在山東、吉林、江蘇、河南、黑龍江、遼寧和新疆等省（區），總裝機容量約120萬千瓦；山東單縣、江蘇宿遷和河北威縣三座發電站已投產發電，總裝機容量8萬千瓦。
2008年前後幾年間，國家電網公司、五大發電集團等大型國有、民營以及外資企業紛紛投資參與中國生物質發電產業的建設運營。截至2007年底，國家和各省發改委已核准項目87個，總裝機規模220萬千瓦。全國已建成投產的生物質直燃發電項目超過15個，在建項目30多個。可以看出，中國生物質發電產業的發展正在漸入佳境。
根據國家“十一五”規劃綱要提出的發展目標，未來將建設生物質發電550萬千瓦裝機容量，已公布的《可再生能源中長期發展規劃》也確定了到2020年生物質發電裝機3000萬千瓦的發展目標。此外，國家已經決定，將安排資金支持可再生能源的技術研發、設備製造及檢測認證等產業服務體系建設。總的說來，生物質能發電行業有著廣闊的發展前景。
中國秸稈發電邁出實質性步伐。 大力發展秸稈發電，不僅可以減少由於在田間地頭大量焚燒、廢棄所造成的污染，變廢為寶，化害為利，而且對解決“三農”問題，促進當地經濟發展具有重要作用。據估算，建設一個2.5萬千瓦的秸稈發電廠，每年需要消耗秸稈20萬噸，按每噸秸稈收購價200元計算，可為當地農民增加約4000萬元收入，惠及的農戶數量將近5萬戶，是發展農村經濟，增加農民收入的重要舉措。
中國對秸稈發電實行優惠電價政策，上網電價高出燃煤發電0.25元/千瓦時，並且還可以享受稅收減免等一系列政策。隨著中國有關配套政策的不斷完善，以及秸稈發電技術的進步和原料收儲運體系的形成，中國秸稈發電產業必將取得更快發展，為解決“三農”問題，建設社會主義新農村做出應有的貢獻。
中國利用秸稈發電的市場廣闊
中國開始引進世界先進技術，啟動生物質能發電工程示範項目的實施
農作物秸稈直接燃燒供熱發電的利用方式，是一條將秸稈轉化為生物質能源可行的工藝技術路線。如果秸稈直接燃燒供熱發電示範成功，將成為中國最大的支農項目、最大的節能、環保項目，是我國最可能迅速大面積推廣的可再生能源項目。正是由於秸稈直燃發電項目擁有以上特點，同時它又可能解決許多企業面臨的煤炭供應趨緊，價格持續上升的問題，中國啟動實施秸稈發電的示範工程引起了國內外業界的極大關注。
中國大型企業與丹麥BME公司合資合作蓄勢待發
由中國龍基電力科技有限公司與北京德源投資有限公司共同合作經營的龍基電力有限公司，是BWE公司“超超臨界鍋爐”和“生物質能發電”等核心技術、鍋爐設備相關技術及其更新技術進入中國的唯一平台。作為BWE公司在中國電力領域的項目發展公司和視窗公司，龍基電力有限公司將在中國境內投資生產世界先進的發電廠設備，逐步把BWE公司的生物質能發電技術引入中國，在國內生產BWE公司的生物質能發電鍋爐及全部配套設備。
生物質能發電工程已列入國家級示範項目
國家發展和改革委員會已正式批准將河北晉州和山東單縣的生物質能秸稈發電工程列為國家級示範項目（發改能源[2004]2017號檔案和發改能源[2004]2018號檔案），旨在示範中完善技術，規範和培育市場，形成新的產業。這正式將秸稈發電技術在國內的推廣駛上了一條農村能源全新利用的快車道。
