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浅谈农作物秸秆发电技术在我国应用

放大字体  缩小字体 发布日期:2017-09-22  浏览次数:12030
        中国秸秆网综合报道,随着石化燃料的日益短缺和石化燃料的利用所引起的环境问题日趋严重,大力开发利用可再生能源资源,实现能源资源利用的本地化成了解决我国能源问题的主要措施之一。秸秆作为一种可再生能源,相比太阳能和风能,具有储量丰富、投资利用风险低、收益高、不受气候条件影响等优点。我国作为农业大国,秸秆产量每年约7亿t,相当于3亿多tce。这些秸秆目前主要用于炊事、直接露天燃烧还田,不但利用率低下而且露天燃烧还污染环境。因此必须积极寻求先进的秸秆利用技术。 

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   自20世纪70年代的石油危机后,发达国家加快了生物质能利用技术的开发应用,秸秆发电技术应运而生。自丹麦1998年诞生了世界第1座秸秆生物质燃烧电站以来,秸秆发电技术得到了快速的发展,至2006年丹麦已建有130多座秸秆电站。我国的秸秆发电技术虽然起步较晚,但发展较快,在经过了成套引进、消化的阶段后,已走上了自主创新、开发的阶段。 
1、秸秆的预处理技术 
秸秆入炉前需经过预处理。秸秆体积大,组织疏松,必须经过晒晾打包才便于存储。秸秆入炉有打包入炉、粉碎入炉、压块(型煤)入炉3种。粉碎入炉成本较高,但适应性最强。秸秆的粉碎入炉主要包括秸秆的打包、存储、输送和破碎几个阶段。在农业机械化国家,秸秆的收割和打包可以通过机械化完成。而在我国农业生产的分散性和传统的耕作方式给秸秆的机械化收割和打包带来一定的困难。因此必须探索适合我国国情的秸秆收割打包方式,降低秸秆预处理成本,保证电站的连续供料。 
2、秸秆发电技术 
按秸秆利用方式的不同秸秆发电技术可分为秸秆气化发电技术、秸秆直燃发电技术。 
2.1秸秆气化发电技术 
秸秆气化发电技术主要是将秸秆在一定的压力和温度下,使秸秆与O2/H2O发生气化反应,产生CO、H2、CH4等可燃气体,这些可燃气体净化后送往燃气轮机发电。如果在燃轮机后面加装余热锅炉,还可以组成秸秆燃气-蒸汽联合循环发电技术。秸秆气化技术具有废气排量小、发电效率高等优点。但由于秸秆气化时产生了一定量的焦油,燃气飞灰混入焦油中,增加了焦油的脱除和回收利用成本。因此如何减小气化过程中的焦油成了发展这一技术的关键。 
目前,秸秆气化发电技术已进入了工业示范阶段。中科院广州能源研究所的“生物质气化发电新技术”,继“九五”期间分别在福建莆田建成了国内首个1MW生物质谷壳气化发电系统、海南三亚木材厂建成了以国内首个生物质木屑气化发电厂、在河北邯郸建成了秸秆为燃料的气化发电厂示范工程后,最后又与黑龙江农垦局签订了兴建20套农业固体废弃物谷壳、稻草的生物质气化发电系统的合同。该项目总投资4000多万元,年总发电量为7500万kw,年处理农业固体废弃物约10万吨。 
2.2 秸秆直燃发电技术 
秸秆直接燃烧发电技术是将秸秆直接送往锅炉中燃烧产生高温高压蒸汽推动蒸汽轮机做功发电,相比秸秆气化技术,具有结构简单、投资省、易于大型化等优点。与常规的燃煤电站相比,秸秆电站的汽机岛与常规燃煤电站的汽机岛几乎没有差别,其关键技术是秸秆燃烧技术。 
与煤粉的燃烧过程近似,秸秆的燃烧过程大致可以分为水分的析出阶段、挥发分的析出并着火阶段、焦炭的燃烧、燃尽4个阶段。但与电站用煤相比,秸秆具有水分和挥发分较高,灰分、热值、灰熔点较低等特点,因此与煤粉的燃烧不径相同。此外,由于秸秆中碱金属含量较高,某些秸秆如稻草中的氯离子含量较高,增加了烟气对受热面的腐蚀程度,组织秸秆燃烧时还必须考虑这些不利因素的影响。用于秸秆发电的燃烧技术主要有水冷式振动炉床燃烧技术和循环流化床燃烧技术。 
水冷式振动炉床燃烧技术是丹麦BWE公司开发主要用于燃烧生物质的燃烧技术。BWE公司的秸秆发电技术已经应用在丹麦、瑞典、芬兰、西班牙等国的秸秆电站。传统的炉床燃烧技术具有燃料分布不均匀、空气容易短路、燃烧效率低等缺点。水冷式振动炉床采用振动炉排,减小了秸秆在炉排上分布的不均匀性。秸秆燃烧后灰量较小,采用水冷可以保护炉排不被烧坏;尾部过热器采用3级和竖直烟道中的分开布置可以有效降低碱金属等对受热面的腐蚀。最近,河北、山东、江苏等地也正在与BWE公司合作,引进其技术筹建秸秆发电厂。为了降低成套引进的成本,国内的企业也积极与BWE公司合作,寻求振动炉床燃烧设备的国产化。 
循环流化床燃烧技术是一种先进的燃烧技术,也可用于秸秆的燃烧。循环流化床一般由炉膛、高温旋风分离器、返料器、换热器等几部分组成。流化床密相区的床料温度在800℃左右,热容量较高,即使秸秆的水分高达50%~60%,进入炉膛后也能稳定燃烧,加上密相区内燃料和空气接触良好,扰动剧烈,燃烧效率较高。相比炉床燃烧技术,流化床燃烧技术具有布风均匀、燃料与空气接触混合良好、SOX、NOX排放少等优点,更适应燃烧水分过高、低热值的秸秆。哈尔滨工业大学研制开发的流化床锅炉先后安装在泰国、马来西亚等地;浙江大学针对秸秆燃烧灰熔点低、易结渣等特点进行研究,不断改进循环流化床燃烧技术,通过采用特殊风分配及组织方式保证秸秆的流化燃烧和顺畅排渣,并优化受热面布置,降低碱金属的腐蚀,解决了一系列的难题,目前已处于工业化推广阶段。 
2.3 结语 
我国是世界上最大的农业国,也是秸秆资源最为丰富的国家之一。秸秆作为一种清洁可再生的能源在我国具有广阔的市场前景。秸秆燃烧产生的CO2与秸秆生长时所吸收的CO2大致相当,秸秆的平均含硫量只有0.38%,远低于电厂用煤的平均含硫量(1%)。因此,发展秸秆发电可以减少CO2和SO2的排放,保护我们赖以生存的地球环境。此外收购秸秆还可以增加农民收入,安置农村闲置劳动力,符合我国的“三农政策”。 
根据国家能源局规划,到2015年我国生物质发电装机将达1300万千瓦,较2010年增长160%。数据显示,2010年我国农村以秸秆为燃料的生物质发电装机突破500万千瓦。我国秸秆发电技术的前景广阔,发展秸秆发电有利于提高农民收入,改善环境,实施可持续发展战略和建设节约型、和谐型社会。 
 
 
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