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(jì)發(fā)展迅速，而作為經(jīng)濟(jì)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(shí)，農(nóng)村秸稈資源沒有得到充分利用，不僅 浪費(fèi)了資源，同時(shí)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(jī)組。 根據(jù)第一批關(guān)停計(jì)劃，到2010年前，要關(guān)停裝機(jī)規(guī)模534.55萬千瓦的小火電機(jī)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(bào) 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(xiàng)目的上網(wǎng)、農(nóng)林生物質(zhì)資源存量和發(fā)展前景（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

2、以下兩個(gè)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(gè)農(nóng)業(yè)大國，可以利用的主要有兩個(gè)方: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12560 14650kj/kg。所 以，稻殼在每年谷物處理過程中是一種不可忽視的能sb源。我國玉米的主要產(chǎn)區(qū)（ 200

3、0千公頃以上）有河北、吉林、黑龍江、山東、河南o 2005年玉米的產(chǎn)量為11583萬噸，玉米芯的平均熱值為14400kj/kgo（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(gè)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(yùn)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(fèi)的21.2%,在 丘陵、山區(qū)和林區(qū)等區(qū)域，這個(gè)比例高達(dá)50%以上。 在2005年我國農(nóng)村消耗林業(yè)生物質(zhì)資源約為1. 66億 噸標(biāo)準(zhǔn)煤。

4、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(duì)自然林木的砍伐從而減少對(duì)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(jì)，每采伐100 立方米的木材，剩余物約占30%,若利用率按55%計(jì)算, 將會(huì)有1000多萬立方米的剩余物可供加工利用，這也 將會(huì)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（由

5、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)

6、先技術(shù)，為大規(guī)模燃燒利用 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(dòng)的廠家、項(xiàng)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(xiàng)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(shì)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(shí)間的實(shí)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(tuán)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。

7、這兩家都已 進(jìn)行摻燒試驗(yàn)，試驗(yàn)證明秸稈摻燒對(duì)鍋爐燃燒未產(chǎn)生 不良影響，對(duì)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(hào)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(duì)生物質(zhì)秸稈壓縮成型燃料的燃燒特性、污染物控制等進(jìn)行研究。 （表1）試驗(yàn)結(jié)果表明：秸稈的發(fā)熱量為3670 - 3890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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來看，單

8、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)與 煤混燒的情況下，燃燒過程明顯地分成兩個(gè)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(shì)，同 時(shí)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(duì)燃燒前期的放熱有增進(jìn)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(duì)于試驗(yàn) 范圍內(nèi)，燃燒溫度提高到10500c時(shí)，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

9、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(dòng)，利用秸稈壓縮發(fā)電摻燒比例可達(dá)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(shí)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(jì)可行性預(yù)測(cè)考慮到秸稈的采購、儲(chǔ)運(yùn)、安全等方面因素，我 們準(zhǔn)備采取將粉碎、壓縮設(shè)備分散到農(nóng)

10、戶手中，由農(nóng) 民將秸稈壓縮成型后再送到廠里摻燒的辦法。以河北 秦皇島北山電廠擁有的一臺(tái)裝機(jī)容量為2.5萬千瓦、 二臺(tái)1. 22. 5萬千瓦的凝汽式火力發(fā)電機(jī)組為例：1、摻燒對(duì)底渣物理熱損失、未完全燃燒損失的改 善以及對(duì)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，效率總體可提高厶？濁 =2. 49%。2、考慮秸稈的熱值q1為3550 3800kcal/kg, 煤的熱值為qo=3200kcal/kg （未考慮爐前煤損失）,以及對(duì)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(jià)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(fèi)25元/噸、 半徑50公里的運(yùn)費(fèi)40元