生物質(zhì)直燃發(fā)電技術(shù)在我國的應(yīng)用

介紹了生物質(zhì)直燃發(fā)電技術(shù)的工藝流程，通過對生物質(zhì)直燃發(fā)電技術(shù)在美國、瑞典和丹麥等國的應(yīng)用情況分析，闡述了生物質(zhì)直燃發(fā)電技術(shù)在我國應(yīng)用的意義以及經(jīng)濟效益和社會效益。

1 前言

我國是一個農(nóng)業(yè)大國，生物質(zhì)資源十分豐富，各種農(nóng)作物每年產(chǎn)生秸稈6億多t，其中可以作為能源使用的約4億t，全國林木總生物量約190億t，可獲得量為9億t，可作為能源利用的總量約為3億t。如加以有效利用，開發(fā)潛力將十分巨大。但是，目前這些寶貴的生物質(zhì)資源并沒有被很好地利用，每年都有大量的秸稈被廢棄或就地焚燒，不僅浪費了寶貴的能源資源，還污染了環(huán)境，干擾公路交通和飛機起降，對人們的生產(chǎn)、生活產(chǎn)生了不利影響。針對我國的自然情況說明了隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，生物質(zhì)直燃發(fā)電技術(shù)在國內(nèi)應(yīng)用的前景和效益。

2 現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

目前，生物質(zhì)能技術(shù)的研究與開發(fā)已成為世界重大熱門課題之一，受到世界各國政府與科學(xué)家的關(guān)注。許多國家都制定了相應(yīng)的開發(fā)研究計劃，如日本的陽光計劃、印度的綠色能源工程、美國的能源農(nóng)場和巴西的酒精能源計劃等，其中生物質(zhì)能源的開發(fā)利用占有相當(dāng)大的比重。而且國外的生物質(zhì)能技術(shù)和裝置多已達到商業(yè)化應(yīng)用程度，實現(xiàn)了規(guī)模化產(chǎn)業(yè)經(jīng)營，以美國、瑞典和丹麥三國為例，生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為高品位能源利用已具有相當(dāng)可觀的規(guī)模，分別占該國一次能源消耗量的4%、16%和24%。

在美國，生物質(zhì)能發(fā)電的總裝機容量已超過10000MW，單機容量達10～25MW;美國紐約的斯塔藤垃圾處理站投資2000萬美元，采用濕法處理垃圾，回收沼氣用于發(fā)電，同時生產(chǎn)肥料。巴西是乙醇燃料開發(fā)應(yīng)用最有特色的國家，實施了世界上規(guī)模最大的乙醇開發(fā)計劃，目前乙醇燃料已占該國汽車燃料消費量的50%以上。美國開發(fā)出利用纖維素廢料生產(chǎn)酒精的技術(shù)，建立了lMW的稻殼發(fā)電示范工程，年產(chǎn)酒精2500t。

其它諸如奧地利、荷蘭、德國、法國、加拿大、芬蘭等國，多年來一直在進行各自的研究與開發(fā)，并形成了各具特色的生物質(zhì)能源研究與開發(fā)體系，擁有各自的技術(shù)優(yōu)勢。20世紀(jì)70年代爆發(fā)世界第一次石油危機后，能源一直依賴進口的丹麥，在大力推廣節(jié)能措施的同時，積極開發(fā)生物質(zhì)能等清潔可再生能源，現(xiàn)在秸稈發(fā)電等可再生能源已占丹麥能源消費量的24%以上。丹麥BWE公司是亨譽世界的發(fā)電廠設(shè)備研發(fā)、制造企業(yè)之一，長期以來在熱電、生物發(fā)電廠鍋爐領(lǐng)域處于全球領(lǐng)先地位。丹麥BWE公司率先研發(fā)的秸稈生物燃燒發(fā)電技術(shù)，迄今在這一領(lǐng)域仍是世界最高水平的保持者。而在我國，生物質(zhì)直燃發(fā)電尚處于起步階段。

3 生物質(zhì)直燃發(fā)電技術(shù)應(yīng)用的意義

a.目前，絕大部分農(nóng)作物秸稈因得不到有效利用而就地焚燒于農(nóng)田，不僅浪費了大量的能源，還造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染，給社會生活和經(jīng)濟發(fā)展帶來了一定程度的負面影響。

b.眾多糧食、木材、茶葉、果類等加工廠，每天都有大量的谷殼、鋸末、木屑、果殼等廢棄物產(chǎn)出堆放，利用生物質(zhì)直燃發(fā)電技術(shù)將其轉(zhuǎn)換成高品位的電能，從而實現(xiàn)變廢為寶，可謂一舉兩得。

c.我國的邊遠地區(qū)，生物質(zhì)資源豐富，且多屬于缺電、少電地區(qū)，可利用生物質(zhì)直燃發(fā)電技術(shù)就地取材，生產(chǎn)出電能和熱能滿足當(dāng)?shù)厝∨陀秒姷男枰?/p>

d.生物質(zhì)能發(fā)電技術(shù)之所以具有廣闊的市場前景，其優(yōu)勢在于可再生能源中，生物質(zhì)能以實物形式存在，具有可儲存、可運輸、資源分布廣、環(huán)境影響小、可以持續(xù)利用等特點，受到世界各國的青睞。生物質(zhì)能是目前應(yīng)用最為廣泛的可再生能源，其消費總量僅次于煤炭、石油、天然氣，位居第四位，并且在未來可持續(xù)能源系統(tǒng)中占有重要地位。

開發(fā)利用可再生能源特別是生物質(zhì)直燃發(fā)電，符合科學(xué)發(fā)展觀，符合實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的要求。政府對開發(fā)和利用可再生能源給予有力的法律、政策支持。2005年2月全國人大通過了《中華人民共和國可再生能源法》，2006年1月正式實施?，F(xiàn)在，國家已將開發(fā)利用生物質(zhì)能作為發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、建設(shè)社會主義新農(nóng)村和建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的重要政策和措施之一。我國在國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十一個五年規(guī)劃中，明確提出建設(shè)生物質(zhì)發(fā)電550萬kW裝機容量的發(fā)展目標(biāo)。在《可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃》中，又進一步提出到2020年生物質(zhì)發(fā)電裝機容量達到3000萬kW，生物質(zhì)能利用量占到一次能源消費量4%的目標(biāo)。

4 工藝流程

生物質(zhì)燃料通過上料系統(tǒng)在生物質(zhì)電站鍋爐直接進行燃燒，將生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化為熱能并通過汽輪機做功產(chǎn)生機械能，帶動發(fā)電機發(fā)出電能。整套系統(tǒng)主要由汽輪發(fā)電機、生物質(zhì)直燃鍋爐、給料系統(tǒng)、上料系統(tǒng)、除塵、除渣裝置等組成。生物質(zhì)直燃發(fā)電與燃煤發(fā)電十分相似，兩者都是燃料在鍋爐內(nèi)燃燒產(chǎn)生蒸汽、汽輪機將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)化為機械能、發(fā)電機再將機械能轉(zhuǎn)化為電能的過程。但由于燃料的特性不同，這兩種發(fā)電方式也有區(qū)別，主要是生物質(zhì)燃料具有高氯、高堿、揮發(fā)份高、灰熔點低等特點，燃燒時易腐蝕鍋爐，并產(chǎn)生結(jié)渣、結(jié)焦等，因此，對生物質(zhì)直燃鍋爐的設(shè)計有特殊的技術(shù)要求。生物質(zhì)直燃發(fā)電工藝成熟，整套生物質(zhì)發(fā)電系統(tǒng)可以穩(wěn)定而連續(xù)的運行，并能夠高效率、大規(guī)模地處理多種廢棄生物質(zhì)，并且原料易于就地收集且運營維護成本相對較低，因此非常適合在我國進行大規(guī)模推廣。

在我國，生物質(zhì)原料數(shù)量雖然巨大，但來源較為分散，與西方農(nóng)場化耕作模式有較大的差別，為適合我國的國情，需要建立一套科學(xué)合理的收集體系。生物質(zhì)燃料的原料主要是農(nóng)林業(yè)廢棄物，存在著季節(jié)性強，收集運輸困難的問題。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)分布在面積廣闊的農(nóng)田上，農(nóng)作物收割后秸稈廣泛的分布在農(nóng)村地區(qū)，且秸稈體積大，不便于運輸;樹枝等林業(yè)廢棄物絕大部分分布在山區(qū)，交通不便，收集工作量大。因此，如何建立科學(xué)穩(wěn)定收、儲、運體系是保證生物質(zhì)直燃電廠穩(wěn)步發(fā)展、安全供應(yīng)的物質(zhì)基礎(chǔ)。技術(shù)應(yīng)用路線見圖1

5 效益分析

5.1經(jīng)濟效益

以一臺12MW機組為例，工程投資約16000萬元，機組年發(fā)電量8500萬kW?h，按上網(wǎng)電價0.585元/kW?h計算(生物質(zhì)發(fā)電高于脫硫機組電價0.25元/kW?h)，銷售收入可達5000萬元，實現(xiàn)利潤350萬元。利用稅后利潤和折舊每年償還貸款1200萬元，14年便可收回投資。

5.2社會效益

a.可有效改善農(nóng)村經(jīng)濟結(jié)構(gòu)，增加農(nóng)民收入。

生物質(zhì)電廠的建設(shè)，使生物質(zhì)資源變廢為寶。據(jù)測算，1×12MW的發(fā)電項目建成投產(chǎn)后，每年收購生物質(zhì)資源費用約為3000萬元，可提供就業(yè)崗位80多個，還可提供一定數(shù)量的臨時用工機會，增加了當(dāng)?shù)剞r(nóng)民的收入，為農(nóng)村經(jīng)濟帶來新的活力，在一定程度上改善了農(nóng)村的經(jīng)濟結(jié)構(gòu)。

b.可以從根本上解決秸稈在田間直接焚燒問題，減少大氣污染，減少煙霧對交通和環(huán)境的影響。

c.能夠有效杜絕秸稈的隨地堆放，促進農(nóng)村文明建設(shè)，減少火災(zāi)隱患。

d.生物質(zhì)燃料燃盡后的產(chǎn)物以飛灰和灰渣的存在形式被收集利用，這種灰分含有豐富的營養(yǎng)成分如鉀、鎂、磷和鈣，可用作高效農(nóng)業(yè)肥。

e.生物質(zhì)直燃發(fā)電對減少溫室氣體排放，減緩氣候變暖具有重要作用。是我國應(yīng)對氣候變化、維護國家環(huán)境與發(fā)展利益，樹立負責(zé)任的大國形象的重要措施。

6 結(jié)束語

在我國對可再生能源制定的政策引導(dǎo)下，生物質(zhì)直燃發(fā)電技術(shù)一定會得到積極的推廣，生物質(zhì)發(fā)電產(chǎn)業(yè)也一定會蓬勃的發(fā)展和壯大，為實現(xiàn)工業(yè)反哺農(nóng)業(yè)，解決“三農(nóng)”問題，建設(shè)社會主義新農(nóng)村，建設(shè)生態(tài)文明做出更大貢獻。