我国农作物秸秆发电技术概述

秸秆发电

        
    在经济社会高速发展的今天，能源和生态问题越来越引起人们的重视。没有能源，经济发展就失去了动力；生态破坏，人们生存空间就受到了限制。于是，选择新型再生能源，减少环境污染，就成了人们刻意追求的一个主要目标，而利用新型秸秆能源就是其中一项重要内容。

秸秆是农作物通过采摘脱粒后留下来的茎叶。主要有玉米、小麦、水稻、高粱、大豆等秸秆品种。秸秆发电，是大力发展循环经济、利用可再生资源来转变经济增长方式的重要战略举措。有关数据显示，中国农作物秸秆年产量约为7亿吨左右，列世界之首，每年收获的秸秆除去用于造纸、饲料、造肥还田及收集损失的1.09亿吨外，可作为能源加以利用的秸秆总量达3.76亿吨。

《国民经济和社会发展第十一个五年规划》纲要中，在加强农村基础设施方面，提出要积极发展沼气、秸秆发电、小水电、太阳能、风能等可再生能源，完善农村电网。自中国第一个秸秆燃烧发电厂在河北省晋州市建成以来，各地（如安徽、江苏等地）也在纷纷上马秸秆发电项目。

 工艺流程/秸秆发电 编辑

工艺流程图

农作物秸杆在很久以前就开始作为燃料，直至1973年第一次石油危机时丹麦开始在研究利用秸杆作为发电燃料，在这个领域丹麦BIOENER ApS公司是世界领先者，第一家秸杆燃烧发电厂于1989年投入运行（Haslev，5Mwe）。此后，BIOENER ApS公司在西欧设计并建造了大量的生物发电厂，其中最大的发电厂是英国的Elyan发电厂，装机容量为38Mwe。

水/蒸汽机系统

以煤为代表的化石燃料发电技术近年来取得了飞速的发展，为提高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。

目前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。

秸秆的处理、输送和燃烧

发电厂内建设两个独立的秸秆仓库。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，秸秆同时要测试含水量。任何一包秸秆的含水量超过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。在国内，可以手动将探测器插入每一个秸秆捆中测试水分，该探测器能存储99组测量值，测量完所有秸秆捆之后，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秆的净重。
　　
货车卸货时，叉车将秸秆包放入预先确定的位置；在仓库的另一端，叉车将秸秆包放在进料输送机上；进料输送机有一个缓冲台，可保留秸秆5分钟；秸秆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；秸秆包被推压到两个立式螺杆上，通过螺杆的旋转扯碎秸秆，然后将秸秆传送给螺旋自动给料机，通过给料机将秸秆压入密封的进料通道，然后输送到炉床。炉床为水冷式振动炉，是专门为秸秆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。由于秸秆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，已经用在最新的发电厂中。
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，汽轮机和锅炉，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25 mg/Nm3，大大低于中国烧煤发电厂的烟灰排放水平。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，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。 　　

 效益分析/秸秆发电 编辑

设备

秸秆发电将本来可能废弃的植物秸秆，经收集处理后送到发电站的仓库，然后送进燃烧炉（炉床为水冷式振动炉，是专门为秸秆燃烧发电厂而开发的设备），产生电能，并入电网，最后进入千家万户。发电后产生的秸秆灰烬中含有丰富的钾、镁、磷和钙等化学成分，可作为高效农业肥料还田利用，也可运到钢铁公司，作为防止钢花飞溅灼伤的材料。秸秆发电的污染小，秸秆中硫的质量分数平均只有千分之三点八，远低于煤中硫的平均质量分数百分之一，而且秸秆的碳灰质高，产生的热能较大。秸秆发电产生一系列的经济、生态和社会效益。

（一）生态效益：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。

（二）经济效益：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。

（三）社会效益：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。

 阻力因素/秸秆发电 编辑

秸秆发电

中国的秸秆发电技术还处于示范、探索阶段，还存在许多的阻力因素，如：关键的技术还需要从国外引进，成本较高，上网电价难以支撑秸秆发电厂的正常运营，国家和地方政府出台的可再生能源政策的可操作性还不强，补贴渠道还不畅通等等。这些因素具体表现在：

（一）成本高。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60KW及以上，而国内可建的生物质发电机组容量一般只有12~25KW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。

（二）技术不成熟。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。

（三）秸秆储运组织困难。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。