0、前言
能源是現(xiàn)代社會(huì)賴以生存和發(fā)展的基礎(chǔ)，也是制約國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素。人類正面臨著巨大的能源與環(huán)境壓力。從全球范圍看，化石能源正在日益耗盡，當(dāng)今人類對(duì)于化石能源的極大依賴，不僅給環(huán)境帶來了嚴(yán)重的污染，而且由于這種能源逐漸匱乏，將成為未來社會(huì)的潛在危機(jī)。中國(guó)化石能源非常短缺，從環(huán)境保護(hù)和能源可持續(xù)發(fā)展方面看，發(fā)展可再生能源具有長(zhǎng)遠(yuǎn)意義。秸稈是農(nóng)林生物質(zhì)的一種，中國(guó)是典型的農(nóng)業(yè)大國(guó)，秸稈資源豐富，秸稈產(chǎn)量約占全世界秸稈總量的30%，每年農(nóng)作物秸稈資源量約占中國(guó)生物質(zhì)能資源量的近一半。秸稈的大規(guī)模能源化利用是未來的發(fā)展趨勢(shì)。
1、生物質(zhì)秸稈發(fā)電現(xiàn)狀及環(huán)保性能
1.1現(xiàn)狀
1.1.1 國(guó)際方面
秸稈資源是重要的可再生能源，既可以通過鍋爐直接燃燒發(fā)電和供熱，也可以轉(zhuǎn)化為液體燃料代替汽油和柴油。因此，歐洲國(guó)家都把秸稈資源作為優(yōu)先發(fā)展的可再生能源予以高度重視并給予政策和資金的大力支持。近幾年，世界各國(guó)開始高度重視秸稈發(fā)電項(xiàng)目的開發(fā)，將其作為21世紀(jì)發(fā)展可再生能源的戰(zhàn)略重點(diǎn)和具備發(fā)展?jié)摿Φ膽?zhàn)略性產(chǎn)業(yè)。
農(nóng)作物秸稈其實(shí)也是一種很好的資源，如果可以其中回收經(jīng)
秸稈粉碎機(jī)粉碎然后再經(jīng)過
秸稈壓塊機(jī)、
秸稈顆粒機(jī)、飼料顆粒機(jī)壓制成生物質(zhì)燃料飼料供燃燒和牲畜食用不是也是一個(gè)兩全其美的方法么，而且，如果拿到外面銷售老百姓也可以增加收入。
丹麥在農(nóng)作物秸稈和農(nóng)林廢棄物直燃發(fā)電方面成績(jī)顯著，對(duì)于農(nóng)作物秸稈和農(nóng)林廢棄物資源的利用則傾向于直燃熱電聯(lián)供。只有500萬人口、43萬km2土地的丹麥，秸稈發(fā)電等可再生能源占了全國(guó)能源消費(fèi)的24%以上。丹麥于1988年建成了世界上第一座秸稈直接燃燒發(fā)電廠，BWE公司率先研發(fā)秸稈原料燃燒發(fā)電技術(shù)，迄今在這一領(lǐng)域仍保持世界最高水平。丹麥南部的洛蘭島馬里博秸稈發(fā)電廠就是一個(gè)直接燃燒發(fā)電很成功的例子，其裝機(jī)容量1.2萬kW。瑞典、芬蘭、西班牙等多個(gè)歐洲國(guó)家也建成了秸稈發(fā)電廠，其中位于英國(guó)坎貝斯的農(nóng)作物秸稈和農(nóng)林廢棄物發(fā)電廠是目前世界上最大的秸稈發(fā)電廠，裝機(jī)容量3.8萬kW�；旌先紵哂泻艽蟮臐摿�，可以迅速減少二氧化碳的排放量，該技術(shù)在斯堪的納維亞半島和北美地區(qū)使用相當(dāng)普遍。在美國(guó)，有300多家發(fā)電廠采用生物質(zhì)能與煤炭混燃技術(shù)，裝機(jī)容量達(dá)6 000 MWo對(duì)于氣化發(fā)電來說，小型生物質(zhì)氣化發(fā)電主要集中在非洲的一些國(guó)家，以及印度和中國(guó)等東南亞國(guó)家，而在美國(guó)以及歐洲的一些發(fā)達(dá)國(guó)家只有少數(shù)供研究用的實(shí)驗(yàn)裝置；中型生物質(zhì)氣化發(fā)電目前在歐洲僅有少量幾個(gè)項(xiàng)目；大型生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)在國(guó)際上遠(yuǎn)未成熟，主要的應(yīng)用仍停留在示范和研究階段。其中生物質(zhì)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電方式(IGCC)作為先進(jìn)的生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)，能耗比常規(guī)系統(tǒng)低，總體效率可達(dá)40%。
1.1.2國(guó)內(nèi)方面
中國(guó)對(duì)生物質(zhì)能源利用極為重視，隨著《可再生能源法>的實(shí)施和與之配套的政策措施的出臺(tái)，已經(jīng)催生一批秸稈發(fā)電項(xiàng)目。2004年國(guó)家發(fā)改委核準(zhǔn)了江蘇如東、山東單縣和河北晉州3個(gè)秸稈發(fā)電項(xiàng)目，此后，全國(guó)各地如安徽、湖北、湖南、河南等省份的縣市也正積極調(diào)研籌備，積極申請(qǐng)秸稈發(fā)電項(xiàng)目。目前，在河北、山東、江蘇、安徽、貴州、河南、黑龍江等省份均有秸稈發(fā)電項(xiàng)目。
2006年底，由國(guó)家發(fā)改委和各省發(fā)改委核準(zhǔn)的生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目近50個(gè)，總裝機(jī)容量超過1500 MW。其中2006年核準(zhǔn)39個(gè)，總裝機(jī)容量為128.4萬kW，總投資100.3億元，7個(gè)建成并網(wǎng)發(fā)電。截至2008年底，國(guó)家發(fā)改委已審批170余項(xiàng)生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目，總裝機(jī)460萬kW;已投產(chǎn)50項(xiàng)，裝機(jī)110萬kW�？紤]到中國(guó)的國(guó)情及耕作現(xiàn)實(shí)，在中國(guó)進(jìn)行秸稈發(fā)電，一般裝機(jī)容量不宜超過30MW。
1.1.3江蘇省
江蘇十分重視可再生能源的發(fā)展。近年來，在生物質(zhì)能的開發(fā)利用及產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)，規(guī)�；l(fā)展形勢(shì)很好。在《江蘇沿海地區(qū)發(fā)展規(guī)劃>中明確制訂了江蘇沿海地區(qū)生物質(zhì)能源發(fā)展工作目標(biāo)：強(qiáng)化如東、射陽(yáng)等秸稈發(fā)電項(xiàng)目的示范效應(yīng)，到2020年，秸稈發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到40萬kW．建設(shè)一批生物質(zhì)能成型燃料、生物質(zhì)集中燃?xì)獾仁痉豆こ獭?br />
據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全省各類農(nóng)作物秸稈年產(chǎn)量近3 000萬t，按熱值折算約1 300—1400萬t標(biāo)準(zhǔn)煤；這一資源相當(dāng)可觀，江蘇擬選用秸稈焚燒發(fā)電和生物質(zhì)氣化發(fā)電為推進(jìn)生物質(zhì)能發(fā)電的主要形式。在年產(chǎn)農(nóng)作物秸稈50萬t以上的縣或縣級(jí)市建設(shè)l一2個(gè)發(fā)電項(xiàng)目，30萬t以上的縣建設(shè)1個(gè)發(fā)電項(xiàng)目，30萬t以下的縣條件允許可建設(shè)適當(dāng)規(guī)模的秸稈發(fā)電項(xiàng)。江蘇省已經(jīng)投產(chǎn)或在建的生物質(zhì)秸稈發(fā)電項(xiàng)目，大都引進(jìn)了國(guó)外(丹麥BWE)秸稈直燃發(fā)電技術(shù)，采用了秸稈直燃發(fā)電的技術(shù)路線，主要分布在鹽城、連云港、宿遷、南通等蘇北農(nóng)作物秸稈豐富的地區(qū)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2005年至2008年，江蘇省環(huán)保廳共批復(fù)秸稈發(fā)電項(xiàng)目36個(gè)，其中鹽城地區(qū)11個(gè)，連云港5個(gè)，淮安、南通、宿遷各4個(gè)，徐州3個(gè)，泰州2個(gè)，無錫、揚(yáng)州、鎮(zhèn)江各1個(gè)。2006年以來，已有17家生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目獲得核準(zhǔn)，總裝機(jī)容量415 MW。截止2010年，蘇北已有11家秸稈發(fā)電廠投產(chǎn)，總裝機(jī)容量達(dá)280 MW，其中淮安楚州秸稈電廠2009年年利用小時(shí)為6 036小時(shí)，超出環(huán)評(píng)報(bào)告里的6 000小時(shí)，運(yùn)行狀況良好，是秸稈發(fā)電廠的典范。
1.2秸稈發(fā)電環(huán)保性能
1. 2.1 污染物控制技術(shù)分析
1.2.1.1煙塵
依靠改善燃燒技術(shù)無法大幅度提高煙塵的脫除率，需要通過凈化裝置去除大部分煙塵。目前秸稈發(fā)電最常用的除塵器是袋式除塵器，對(duì)粒徑微米的細(xì)微塵粒除塵效率為99. 8%～99. 9%．具有適應(yīng)性強(qiáng)、使用靈活、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，但是它的應(yīng)用范圍受濾料的耐溫、耐腐蝕等性能限制，也不宜用于粘性強(qiáng)或是吸濕性強(qiáng)的粉末。對(duì)于袋式除塵器，清灰系統(tǒng)非常重要，如果清灰不暢，則除塵器阻力上升，影響到系統(tǒng)阻力，給設(shè)備運(yùn)行帶來障礙。
1.2.1.2 NOx
秸稈燃燒過程中產(chǎn)生的NOx主要為NO和N02。對(duì)其控制方法一般有：燃燒控制和煙氣凈化，其中燃燒控制方法包括降低燃燒溫度，防止局部產(chǎn)生高溫；采用多級(jí)送風(fēng)，低氧燃燒和流化床燃燒等。煙氣凈化則無需脫硫脫硝處理，只需除塵裝置。
1. 2.1.3 S02
生物質(zhì)秸稈中含硫量大多都少于0. 20%，所以燃燒時(shí)不必設(shè)置煙氣脫硫裝置。將秸稈與煤混燃能夠有效減少SO2的排放量，有關(guān)資料‘151表明SO：減排的效果因共燃秸稈和煤種硫含量的不同而不同。同時(shí)，多數(shù)秸稈灰分中含有大量堿金屬或堿土金屬的氧化物，能夠與S02反應(yīng)生成硫酸鹽，起到固硫劑的作用。Spliethoft認(rèn)為當(dāng)生物質(zhì)與煤混燒時(shí)，煙氣中S02的排放大大降低而被有效地吸附在顆粒物之中。Bengt和Johan等學(xué)者認(rèn)為燃料中的硫元素更易與Ca、Mg等堿土金屬結(jié)合以硫酸鹽的形式通過汽化凝結(jié)富集在亞微米顆粒上。這些研究都表明燃燒秸稈排放S02相對(duì)于是傳統(tǒng)能源是很少的一部分。
1.2.2與傳統(tǒng)能源對(duì)比分析秸稈發(fā)電環(huán)保性能
1.2. 2.1與燃煤對(duì)比
表l是一般生物質(zhì)燃料與煤炭的各成分對(duì)比分析，表2是具體的一個(gè)實(shí)例分析。如表1和表2所示：生物質(zhì)燃料含碳量相對(duì)較少，由于其在燃燒過程中排放出的C02與其生長(zhǎng)過程中所吸收的一樣多，燃燒過程中C02視為零排放；生物質(zhì)燃料含氧量較高，含氫量稍多，揮發(fā)分也明顯較多；生物質(zhì)燃料含硫量低，燃燒時(shí)不必設(shè)置煙氣脫硫裝置；而煤炭的熱值明顯大于生物質(zhì)燃料。
以某秸稈直燃（二臺(tái)爐）技改工程為例，以新建兩臺(tái)直燃秸稈燃燒爐燃燒產(chǎn)生的熱量為計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)，如兩臺(tái)爐燃秸稈量為214 500 t/a，一年產(chǎn)生相同的熱量所需煤量與燃燒煤排放的污染物對(duì)比分析情況見表3。從表3中可以看出，相對(duì)于煤的燃燒，秸稈燃燒產(chǎn)生CO2的排放量為零，減排量為447 745 t/a．S02減排量為1885 t/a，同等熱值的秸稈燃燒產(chǎn)生的煙塵量比煤要少很多，減排量達(dá)22 654 t/a，灰渣減排量達(dá)39 098 t/a。表明采用秸稈作為燃料減少了污染物的實(shí)際排放量，不僅省去了脫硫裝置，降低成本，而且從根本上減輕了對(duì)環(huán)境的污染。
1.2.2.2技術(shù)改造前后對(duì)比
對(duì)燃煤電廠進(jìn)行技術(shù)改造，可以減輕對(duì)環(huán)境的污染。以中國(guó)山東十里泉發(fā)電廠為例‘19]，主要是對(duì)該電廠的5號(hào)機(jī)組(140 MW)進(jìn)行秸稈發(fā)電技術(shù)改造，增加兩臺(tái)輸入熱量為30 MW的秸稈燃燒器，改造后鍋爐可單獨(dú)燃燒秸稈或單獨(dú)燃燒煤粉，也可以兩種燃料同時(shí)混燒。改造后對(duì)環(huán)境的影響主要表現(xiàn)在：秸稈燃燒改造項(xiàng)目投產(chǎn)后，5號(hào)爐S02排放量削減1197.3t/a；由于電廠采用的除塵器效率為99%，且秸稈灰分含量遠(yuǎn)小于燃煤中灰分含量，因此也大幅度降低了煙塵排放量。又由于秸稈燃燒量只占鍋爐燃燒很小部分，秸稈燃燒后產(chǎn)生的炭灰在鍋爐灰中所占比例極低，因此秸稈灰對(duì)粉煤灰性能的影響較小。
以某秸稈直燃（二臺(tái)爐）技術(shù)改造工程為例，該技改工程拆除原l號(hào)和2號(hào)JG75 -5.29/48> -M型次高壓循環(huán)流化床鍋爐，新建2臺(tái)75 t/h秸稈直燃水冷振動(dòng)爐排鍋爐（次高溫次高壓）及相應(yīng)輔助設(shè)施。技改后，新增的秸稈燃燒鍋爐在無需增加脫硫裝置的情況下，S02的排放量與經(jīng)脫硫裝置脫硫后的燃煤鍋爐S02的排放量相當(dāng)，省去了脫硫裝置的費(fèi)用，而煙塵削減量為158 t/a，NOx削減量為92t/a。從實(shí)例中可以看出，秸稈發(fā)電相對(duì)于傳統(tǒng)能源發(fā)電有很明顯的環(huán)保優(yōu)勢(shì)。
2、存在問題及發(fā)展前景
雖然生物質(zhì)資源具有很多方面的優(yōu)勢(shì)，但是目前的發(fā)展現(xiàn)狀不是很樂觀，電廠虧損的現(xiàn)象普遍存在，也存在停運(yùn)或改燒傳統(tǒng)能源的現(xiàn)象。目前存在的主要問題有：成本問題、核心技術(shù)問題和環(huán)保問題。
2.1成本問題
原材料成本問題主要是原材料和設(shè)備兩方面，主要由以下因素引起：周圍生物質(zhì)發(fā)電廠家的競(jìng)爭(zhēng)導(dǎo)致原材料日益緊缺并且供應(yīng)時(shí)間不均衡；農(nóng)戶的認(rèn)識(shí)意識(shí)不強(qiáng)，積極性不高；土地養(yǎng)護(hù)保育需求影響秸稈的收購(gòu)成本；缺少原料收購(gòu)、運(yùn)輸?shù)膶I(yè)經(jīng)營(yíng)者；原材料缺乏必要的質(zhì)量保證機(jī)制等。缺乏專門制造燃用農(nóng)林廢棄物的鍋爐，大量關(guān)鍵發(fā)電設(shè)備需靠進(jìn)口和企業(yè)長(zhǎng)期負(fù)擔(dān)接網(wǎng)設(shè)備的維護(hù)成本也加大了發(fā)電的成本。而且目前中國(guó)對(duì)可再生能源實(shí)行同樣的標(biāo)桿電價(jià)、貸款、稅收等政策，這是不合理的；雖然有電價(jià)補(bǔ)貼政策，但也沒有落實(shí)到位；結(jié)合中國(guó)實(shí)際情況，秸稈發(fā)電廠春節(jié)期間普遍存在停產(chǎn)7—20天的現(xiàn)象，虧損在80～200萬，這些在無形中也是增加了發(fā)電成本，總體上看成本過高，不利于競(jìng)價(jià)上網(wǎng)。2010年7月18日，發(fā)改委發(fā)布了《關(guān)于完善農(nóng)林生物質(zhì)發(fā)電價(jià)格政策的通知》，出臺(tái)了全國(guó)統(tǒng)一的農(nóng)林生物質(zhì)發(fā)電標(biāo)桿上網(wǎng)電價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，通知規(guī)定，未采用招標(biāo)確定投資人的新建農(nóng)林生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目，統(tǒng)一執(zhí)行標(biāo)桿上網(wǎng)電價(jià)每千瓦時(shí)0. 75元（含稅），降低發(fā)電成本會(huì)更好地推動(dòng)秸稈發(fā)電的發(fā)展。
2.2核心技術(shù)問題
核心技術(shù)的缺乏制約著秸稈發(fā)電的發(fā)展，下面從三種燃燒方式分別說明存在的一些技術(shù)問題：秸稈直燃發(fā)電的核心技術(shù)有秸稈的預(yù)處理，灰渣沉淀堵塞管道和煙氣高溫腐蝕鍋爐設(shè)備。從淮安楚州秸稈電廠實(shí)際情況看，秸稈粉碎混合過程中，人工機(jī)械混合優(yōu)于設(shè)備自動(dòng)混合，前期燃料混合設(shè)備處于閑置狀態(tài)。由于秸稈灰中K、Na等堿金屬的含量相對(duì)較高，煙氣在高溫時(shí)（450C以上）具有較高的腐蝕性。此外，秸稈的飛灰熔點(diǎn)較低，易產(chǎn)生結(jié)渣的問題，灰分變成固體和半流體，運(yùn)行中很難清除，阻礙管道中從煙氣至蒸汽的熱量傳輸，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)耆氯麩煔馔ǖ�。秸稈／煤混燃發(fā)電的核心技術(shù)同樣有上述的問題，由于秸稈與煤的燃燒特性不同，可能造成鍋爐效率的下降，以及鍋爐運(yùn)行的不穩(wěn)定。一般，秸稈的熱輸入量不得超過鍋爐總熱輸入量的20%。從寶應(yīng)協(xié)鑫生物質(zhì)環(huán)保熱電有限公司摻燒秸稈的實(shí)踐情況來看，目前摻燒量可達(dá)30% ~40%，連續(xù)運(yùn)行經(jīng)熱力試驗(yàn)，測(cè)試結(jié)果表明：秸稈摻燒量30%時(shí)，鍋爐各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)基本正常，鍋爐效率為88. 93%，比純?nèi)济簳r(shí)鍋爐效率下降1.43%。雖然與傳統(tǒng)的燃煤電廠相比，混燃的大氣污染物（S02以及NOx）的排放量有所減少，但是其產(chǎn)生的污染排放物還是相當(dāng)可觀，有必要進(jìn)行脫硫處理。生物質(zhì)氣化發(fā)電的核心技術(shù)包括：生物質(zhì)預(yù)處理、可燃?xì)獾某龎m脫焦技術(shù)、燃?xì)獍l(fā)電技術(shù)以及廢水處理問題，這些都是推廣氣化發(fā)電技術(shù)的障礙。加大對(duì)核心技術(shù)的開發(fā)投資與研究，解決實(shí)際問題，推動(dòng)秸稈發(fā)電的健康發(fā)展。
2.3環(huán)保問題
雖然相對(duì)于傳統(tǒng)能源的燃燒發(fā)電，秸稈有很大的環(huán)境保護(hù)優(yōu)勢(shì)，但是最終還是有污染物排放，雖然整體上C02零排放；秸稈單獨(dú)燃燒時(shí)，無需脫硫裝置，S02的排放也符合標(biāo)準(zhǔn)，但是混合燃燒時(shí)還是需要進(jìn)行脫硫處理；秸稈切割過程中產(chǎn)生的粉塵和燃燒過程中產(chǎn)生的灰渣也不容忽視，對(duì)產(chǎn)生的灰渣進(jìn)行綜合利用是解決問題的一個(gè)有效辦法，目前主要的處理方式有：用作建筑材料，也可作為廢棄礦山礦井的填充材料，還可以應(yīng)用于交通工程，一般秸稈燃燒發(fā)電產(chǎn)生的灰渣中鈣質(zhì)比較豐富，可以替代鈣肥施加于酸性土壤中，起到增產(chǎn)作用。淮安楚州秸稈電廠的灰主要由運(yùn)輸秸稈的車輛直接返還給需要還田的農(nóng)戶，渣則主要是作填埋處理�；以鼏栴}對(duì)秸稈發(fā)電發(fā)展十分重要，其綜合利用是一個(gè)世界性難題。
三門峽富通新能源生產(chǎn)銷售
顆粒機(jī)、飼料顆粒機(jī)、
秸稈壓塊機(jī)等生物質(zhì)燃料飼料成型機(jī)械設(shè)備。同時(shí)我們還有大量的生物質(zhì)顆粒燃料出售。
