1、概述
生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)是將生物質(zhì)能源轉(zhuǎn)化為電能的新型技術(shù)，主要采用農(nóng)作物秸稈和林業(yè)廢棄物作為發(fā)電燃料。中國(guó)生物質(zhì)資源非常豐富，具有大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用的物質(zhì)基礎(chǔ)，生物發(fā)電可節(jié)約礦物能源，符合國(guó)家能源產(chǎn)業(yè)政策，是一項(xiàng)新型的綠色環(huán)保項(xiàng)目，還可以增加農(nóng)民收入，有利于農(nóng)村和諧社會(huì)的建設(shè)，具有深遠(yuǎn)的社會(huì)意義。
目前，世界各國(guó)尤其是發(fā)達(dá)國(guó)家，都在致力于開(kāi)發(fā)高效、無(wú)污染的生物質(zhì)能利用技術(shù)，以達(dá)到保護(hù)礦產(chǎn)資源、保障國(guó)家能源安全、實(shí)現(xiàn)C02減排、保持國(guó)家經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的目的。2008年1月1日正式實(shí)施的《可再生能源法》明確鼓勵(lì)清潔、高效地開(kāi)發(fā)利用生物質(zhì)燃料，國(guó)家做出了可再生能源發(fā)電“爭(zhēng)取到2020年建成20 000 MW”的初步規(guī)劃，政府陸續(xù)出臺(tái)了一系列鼓勵(lì)可再生能源發(fā)展的鼓勵(lì)政策。西班牙、瑞典、丹麥等發(fā)達(dá)國(guó)家的生物發(fā)電起步較早，已有比較成熟的經(jīng)驗(yàn)，值得我們借鑒。
目前，我國(guó)可再生能源的利用率極低，生物發(fā)電尚處于起步階段，但發(fā)展勢(shì)頭比較迅猛，今后發(fā)展生物質(zhì)發(fā)電已是大勢(shì)所趨，有著廣闊的前景，因此，對(duì)生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)的研究是非常必要的。
山東電力工程咨詢?cè)河邢薰旧孀闵锇l(fā)電研究較早，并率先完成了國(guó)內(nèi)第1個(gè)生物質(zhì)發(fā)電示范項(xiàng)目——山東單縣lx25MW生物發(fā)電示范項(xiàng)目，積累了一些經(jīng)驗(yàn)，但仍有許多難題，特別是黃色燃料的收集運(yùn)輸、廠內(nèi)輸送方面有待研究。
2、生物發(fā)電技術(shù)遇到的難題
燃燒生物燃料獲取電能和燃燒煤等礦石燃料所使用的技術(shù)是基本相同的，最大的不同點(diǎn)是燃料不一樣，生物發(fā)電技術(shù)主要采用農(nóng)作物秸稈和林業(yè)廢棄物作為發(fā)電燃料，變廢為寶。兇此，也將生物發(fā)電通稱為秸稈發(fā)電。生物發(fā)電技術(shù)除燃料和鍋爐與常規(guī)火力發(fā)電廠有較大區(qū)別外，其他系統(tǒng)類似，沒(méi)有本質(zhì)的區(qū)別。
2.1生物發(fā)電鍋爐
鍋爐制造部分是推廣秸稈發(fā)電技術(shù)的主要難點(diǎn)之一，目前還是以引進(jìn)技術(shù)、國(guó)內(nèi)制造為主。針對(duì)鍋爐遇到的若干難題，引進(jìn)了丹麥BWE公司的秸稈生物發(fā)電技術(shù)，成功地解決了腐蝕、結(jié)焦、提高機(jī)組效率等問(wèn)題，參數(shù)是高溫高壓，采用振動(dòng)爐排技術(shù)，該型鍋爐在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用比較廣泛，雖然價(jià)格較高，但是運(yùn)行可靠。
2.2秸稈燃料的收集運(yùn)輸
燃料資源調(diào)查核實(shí)是選廠最重要的條件之一，建廠最大的風(fēng)險(xiǎn)也在于燃料是否能確保機(jī)組連續(xù)運(yùn)行，需要對(duì)此高度重視，必須以實(shí)事求是的態(tài)度對(duì)農(nóng)作物種植惰況、往年歷史資料、農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)、農(nóng)民對(duì)秸稈的利用情況等諸多問(wèn)題進(jìn)行非常認(rèn)真的調(diào)研和核實(shí)。裝機(jī)規(guī)模應(yīng)主要根據(jù)燃料資源供應(yīng)情況來(lái)確定，農(nóng)作物秸稈可以經(jīng)過(guò)
秸稈顆粒機(jī)、
秸稈壓塊機(jī)壓制成生物質(zhì)成型燃料。
秸稈燃料的收集運(yùn)輸、廠內(nèi)輸送環(huán)節(jié)非常復(fù)雜，是生物發(fā)電技術(shù)亟待解決的主要矛盾。在這方面我國(guó)尚缺乏足夠的經(jīng)驗(yàn)，由于我國(guó)與歐洲等發(fā)達(dá)同家的農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)不同，秸稈燃料的收集與國(guó)外也不盡相同，無(wú)法完全照搬同外的經(jīng)驗(yàn)，必須針對(duì)中國(guó)的國(guó)情探索符合同情的實(shí)施辦法。
該設(shè)計(jì)方案的基本思路是：在電廠25 km半徑范圍內(nèi)設(shè)置約5—10個(gè)秸桿收購(gòu)點(diǎn)，農(nóng)民將秸桿送至收購(gòu)點(diǎn)，然后打包或粉碎并儲(chǔ)存。收購(gòu)點(diǎn)的儲(chǔ)量要與農(nóng)作物的季節(jié)收獲情況相結(jié)合，一般應(yīng)考慮儲(chǔ)存4個(gè)月的鍋爐燃燒量，收購(gòu)點(diǎn)儲(chǔ)存的燃料再通過(guò)專用車輛運(yùn)輸?shù)綇S。廠內(nèi)儲(chǔ)量要根據(jù)收購(gòu)點(diǎn)的距離、交通運(yùn)輸情況、運(yùn)輸手段等確定，一般考慮不少于6d左右的儲(chǔ)量。
2.3廠內(nèi)燃料的輸送
生物質(zhì)燃料的物理特性與煤炭不同，因此廠內(nèi)燃料的輸送方案也有很大Ⅸ別。通常情況下，從燃料上來(lái)劃分有黃色秸稈和灰色秸稈2種。黃色秸稈主要是指玉米秸稈、小麥秸稈、稻草、樹(shù)葉等；灰色秸稈主要是指棉花秸稈、樹(shù)枝、荊條等木質(zhì)秸稈。由于黃色秸稈與灰色秸稈的物理特性、燃燒特性不同，因此其秸軒燃料的輸送也有很大區(qū)別。
灰色秸稈粉碎后其物理特性與煤炭有些類似，相對(duì)簡(jiǎn)單一些，可參照燃煤電廠的輸送方案，技術(shù)相對(duì)較為成熟。黃色秸稈比較松散，比重較小而體積較大，直接輸送難度很大，燃料輸送系統(tǒng)比較復(fù)雜，國(guó)外通常采用的燃料基本流程為：收購(gòu)一配送至收購(gòu)點(diǎn)-秸稈粉碎或打包一秸稈收購(gòu)點(diǎn)儲(chǔ)存一運(yùn)輸至電廠一廠內(nèi)儲(chǔ)存一燃料輸送一鍋爐燃燒。結(jié)合國(guó)外生物發(fā)電廠的情況，根據(jù)我國(guó)的國(guó)情以及燃料的特性，可將燃料輸送系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)化，減少燃料的中間轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程，形成最終的方案。
3、國(guó)能鹿邑、浚縣電廠簡(jiǎn)要介紹
發(fā)電廠的整個(gè)發(fā)電流程基本上是：黃色秸稈的收集、打包—儲(chǔ)存在田間地頭一汽車運(yùn)輸一秸稈儲(chǔ)存在電廠的倉(cāng)庫(kù)一并對(duì)秸稈的質(zhì)量進(jìn)行控制-燃燒秸稈發(fā)電上網(wǎng)一對(duì)發(fā)電過(guò)程中產(chǎn)生的未燃物和灰進(jìn)行開(kāi)發(fā)利用（主要是做為肥料直接還田）。
3.1卸料系統(tǒng)
該工程日進(jìn)車量約130 - 170輛（考慮來(lái)車不均衡系數(shù)1.3），載重量5—8t。裝載黃色秸稈的汽車進(jìn)廠后料包堆人儲(chǔ)料棚或露天儲(chǔ)料場(chǎng)。在儲(chǔ)料棚中設(shè)有秸稈捆自動(dòng)抓斗起重機(jī)（跨度28.5 m，起重量2.5 t）和內(nèi)燃義車(堆高6m，起重量1t)卸料，秸稈捆自動(dòng)抓斗起重機(jī)卸料時(shí)能自動(dòng)測(cè)出每包秸稈的含水量，露天儲(chǔ)料場(chǎng)用叉車（堆高6m．起重量1t）進(jìn)行卸料。
3.2儲(chǔ)料設(shè)施
電廠內(nèi)設(shè)秸稈儲(chǔ)存棚1座，棚長(zhǎng)100 m，寬60m，棚內(nèi)秸稈包堆成24垛，每垛長(zhǎng)10m，寬13m，高7.2m，堆包320包（單包體積為1.5m×1.3mx1.2m，重500kg），整個(gè)儲(chǔ)存棚共能儲(chǔ)存黃色秸稈7680包，共計(jì)20000m3、3070t，可滿足鍋爐燃用4.75 d。
儲(chǔ)料棚內(nèi)設(shè)秸稈捆自動(dòng)抓斗起重機(jī)，跨度28.5 m，起重量2.5t，共3臺(tái)。另設(shè)內(nèi)燃叉車，堆高6m，起重量1t，共4臺(tái)，與秸稈捆自動(dòng)抓斗起重機(jī)一起完成存料、上料、整備等功能。
儲(chǔ)存棚除留有作業(yè)車輛進(jìn)出大門外四周封閉。棚內(nèi)設(shè)通風(fēng)、消防、照明等必要的設(shè)施。
露天儲(chǔ)料場(chǎng)建在儲(chǔ)料棚旁，可儲(chǔ)料2 880包，共計(jì)1150 t，能夠滿足鍋爐燃用1.79d。遇到雨雪天氣，露天儲(chǔ)料場(chǎng)用帆布或雨布遮蓋。
3.3上料系統(tǒng)
(1)秸稈捆抓斗起重機(jī)將秸稈包放至上料系統(tǒng)鏈板輸送機(jī)；抓料機(jī)每次抓料8包，雙排布置；
(2)鏈板輸送機(jī)將秸稈包送至物料分配器（期間需要進(jìn)行l(wèi)級(jí)分配，將緊靠的雙排秸稈包分開(kāi)一定間隔，為進(jìn)入2級(jí)物料分配器做好準(zhǔn)備）；
(3)物料分配器將雙排秸稈包分成4路上料系統(tǒng)輸送，分別通過(guò)4路鏈板輸送機(jī)向鍋爐輸送；
(4)在爐前對(duì)秸稈包解包（利用刀具將捆繩自動(dòng)割斷）；
(5)利用雙螺旋疏松機(jī)對(duì)秸稈松捆，便于向鍋爐輸送；
(6)通過(guò)螺旋輸送機(jī)將燃料送至鍋爐，鍋爐燃燒（振動(dòng)爐排鍋爐不需要麥稈粉碎）。
3.4系統(tǒng)總結(jié)
黃色秸稈主要是玉米和小麥秸稈，自然堆積密度較小，運(yùn)輸不方便。目前，黃色秸稈一般采用打包或者壓縮方式。國(guó)能鹿邑、浚縣生物發(fā)電廠在廠外燃料收購(gòu)點(diǎn)將玉米和小麥秸稈打成1.5 m×1.3 mx1.2m，重約500 kg的包。在儲(chǔ)存棚內(nèi)主要考慮以秸稈捆自動(dòng)抓斗起重機(jī)整包上料，并通過(guò)爐前雙螺旋疏松機(jī)解包后進(jìn)入鍋爐。
4、結(jié)論
生物發(fā)電工程中燃料輸送系統(tǒng)是一個(gè)極其重要的環(huán)節(jié)，由于煤與秸稈在物理特性方面有很大差異，而且在我國(guó)尚屬首例，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、設(shè)備選型上沒(méi)有成熟經(jīng)驗(yàn)可以借鑒，因此，目前已經(jīng)完成的項(xiàng)目在國(guó)內(nèi)是具有開(kāi)創(chuàng)性意義的。
