中國秸稈直燃發(fā)電技術(shù)現(xiàn)狀

李廉明，余春江，柏繼松

（浙江大學能源清潔利用國家重點實驗室，浙江杭州310027）

　　摘要：生物質(zhì)直燃發(fā)電技術(shù)日益受到關(guān)注。秸稈是我國生物質(zhì)資源的主體。本文主要介紹國內(nèi)秸稈直燃發(fā)電主要技術(shù)，發(fā)展狀況，存在的問題以及產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景。秸稈爐排爐燃燒技術(shù)和秸稈循環(huán)流化床燃燒技術(shù)是國內(nèi)主要秸稈直燃發(fā)電技術(shù)。但是由于我國生物質(zhì)發(fā)電產(chǎn)業(yè)處于起步階段，燃燒設(shè)備、燃料系統(tǒng)以及政策方面都存在著問題。自主開發(fā)是解決生物質(zhì)發(fā)電產(chǎn)業(yè)問題和生物質(zhì)發(fā)電產(chǎn)業(yè)不斷前進的關(guān)鍵。總體來說，生物質(zhì)發(fā)電產(chǎn)業(yè)在我國有著廣闊的前景。

　　隨著世界經(jīng)濟的不斷發(fā)展，煤、石油、天然氣等化石燃料的消耗量日益增加，而且已經(jīng)接近枯竭。生物質(zhì)作為一種重要的可再生能源，已經(jīng)引起世界各國重視。

　　世界石油危機后，歐美發(fā)達國家不斷提高可再生能源在整個能源結(jié)構(gòu)中的地位，并且采取政府補貼、發(fā)布能源新計劃等措施來促進扶持新能源產(chǎn)業(yè)。生物質(zhì)直燃發(fā)電產(chǎn)業(yè)也得到大力發(fā)展。據(jù)資料顯示，目前在丹麥、荷蘭、瑞典、芬蘭等歐洲國家，利用植物秸稈作為燃料發(fā)電的機組已有300多臺[1]。

　　我國是一個農(nóng)業(yè)大國，生物質(zhì)資源比較豐富，主要生物質(zhì)資源類型有農(nóng)作物秸稈、農(nóng)業(yè)加工殘余物、薪材及林業(yè)加工剩余物、禽畜糞便、城市生活垃圾，這些生物質(zhì)資源折合成標準煤分別為每年34億噸、4.2億噸、10億噸、9億噸、8億噸。顯然，農(nóng)作物秸稈和薪材及林業(yè)加工剩余物構(gòu)成了我國生物質(zhì)的主體。

　　我國的生物質(zhì)發(fā)電行業(yè)還處于起步階段。截止到2006年，生物質(zhì)發(fā)電裝機容量在2000MW左右，包括1700MW的甘蔗渣發(fā)電、燃燒200萬噸的城市生活垃圾發(fā)電以及一些氣化和沼氣發(fā)電[2]，幾乎沒有利用農(nóng)林廢棄物進行發(fā)電。2006年1月1日，《可再生能源法》制定后，我國的生物質(zhì)發(fā)電行業(yè)開始了迅速發(fā)展。根據(jù)國家可再生能源中長期項目計劃，生物質(zhì)發(fā)電在2010年達到5.5GW，在2020年更要達到30GW。

　　目前生物質(zhì)發(fā)電主要技術(shù)途徑有直燃發(fā)電、氣化發(fā)電、沼氣發(fā)電。就發(fā)電規(guī)模而言，氣化發(fā)電和沼氣發(fā)電相對較小，而直燃發(fā)電相對較大[3-5]，單機容量一般能達到15MW。因此，從中國生物質(zhì)資源儲量、發(fā)電規(guī)模以及產(chǎn)業(yè)化前景等方面考慮，在眾多發(fā)電技術(shù)中，直接燃燒發(fā)電是生物質(zhì)發(fā)電的主要途徑。

　　1生物質(zhì)直燃發(fā)電技術(shù)

　　生物質(zhì)直接燃燒發(fā)電的技術(shù)核心在于燃燒設(shè)備。生物質(zhì)發(fā)電從技術(shù)上可以分為生物質(zhì)純燒發(fā)電技術(shù)和生物質(zhì)混燒發(fā)電技術(shù)兩大類。生物質(zhì)純燒發(fā)電技術(shù)根據(jù)燃料性質(zhì)的不同可以分為兩類：一類是歐美國家針對木質(zhì)生物質(zhì)燃料的燃燒技術(shù)。我國早期的蔗渣爐和稻殼爐也也屬于這一類。另一類是秸稈燃燒技術(shù)，由于燃料本身特性，這類技術(shù)難度較大，設(shè)計思路與前一類也不同。國內(nèi)的生物質(zhì)發(fā)電主要以生物質(zhì)純燒發(fā)電技術(shù)為主。考慮到我國生物質(zhì)資源以秸稈為主體的特性，必須考慮秸稈類生物質(zhì)的燃用。鑒于此，國內(nèi)生物質(zhì)燃燒技術(shù)的研究主要集中在秸稈燃燒技術(shù)上。

　　國內(nèi)生物質(zhì)直接燃燒發(fā)電的鍋爐主要有兩種：秸稈爐排爐、秸稈循環(huán)流化床鍋爐。

　　1.1秸稈爐排爐

　　國內(nèi)的秸稈爐排爐主要是國能生物質(zhì)發(fā)電公司引進丹麥BWE公司研發(fā)的秸稈生物質(zhì)燃燒發(fā)電技術(shù)以及國內(nèi)鍋爐廠家根據(jù)丹麥技術(shù)進行的改進技術(shù)。

　　丹麥開發(fā)的水冷振動爐排技術(shù)主要針對麥稈。麥稈收割后要打包成0.5噸左右的麥稈捆，儲存，最后由皮帶輸送到爐前。秸稈進爐燃燒一般有兩種方式[6]：一種是麥稈捆進入爐膛采用“雪茄式燃燒”，同時將破碎的秸稈以拋撒或者風力輸送的方式送入爐膛燃燒。燃燒后散落或者未燃盡的麥稈、半焦等在爐排上繼續(xù)燃燒。另一種是爐前破碎后入爐燃燒，國內(nèi)一般多采用這種模式。為了防止結(jié)渣產(chǎn)生并提高燃燒效率，爐排采用水冷振動爐排，這也是丹麥技術(shù)的獨特之處。丹麥技術(shù)示意圖見圖1。

　　另外，國內(nèi)鍋爐廠家根據(jù)我國生物質(zhì)發(fā)電實際情況對引進的丹麥技術(shù)進行了改進。這些技術(shù)基本采用水冷振動爐排的形式，并自主開發(fā)了燃料預處理系統(tǒng)、給料系統(tǒng)以及排渣系統(tǒng)。

　　1.2秸稈循環(huán)流化床鍋爐

　　在國外，歐美國家在流化床燃燒生物質(zhì)技術(shù)方面具有較高的水平，燃料主要是林業(yè)加工廢棄物等低堿類生物質(zhì)，以秸稈為燃料的流化床鍋爐很少。

　　在國內(nèi)，浙江大學循環(huán)流化床燃燒技術(shù)方案已經(jīng)在中節(jié)能投資的宿遷生物質(zhì)發(fā)電廠實施應用，這是世界上第一臺具有自主知識產(chǎn)權(quán)的純燒秸稈的循環(huán)流化床鍋爐。宿遷生物質(zhì)發(fā)電廠于2007年初并網(wǎng)發(fā)電并成功運行。除了浙江大學以外，國內(nèi)還有一些機構(gòu)進行生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的研發(fā)，如哈爾濱工業(yè)大學就與長沙鍋爐廠合作研制了多臺生物質(zhì)流化床鍋爐，可以適用于甘蔗渣、稻殼、碎木屑等多種生物質(zhì)；武漢凱迪控股有限公司自主開發(fā)了生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐；中科院和濟南鍋爐廠也在合作開發(fā)燃用生物質(zhì)的循環(huán)流化床鍋爐；另外，太原鍋爐廠、泰安鍋爐廠都已自主開發(fā)了生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐。

　　1.3兩種燃燒技術(shù)的比較

　　水冷振動爐排是典型的層燃燃燒，燃料的大部分燃燒發(fā)生在爐排上，少部分燃燒發(fā)生在爐膛上部空間。因此為了保證揮發(fā)份和細碳粒的完全燃燒，爐膛上部空間應該合理布置二次風系統(tǒng)。

　　在燃燒溫度方面，爐排爐燃燒溫度要明顯高于循環(huán)流化床燃燒溫度，這就容易造成對流受熱面沉積、高溫受熱面金屬腐蝕以及爐膛的熔渣現(xiàn)象。而循環(huán)流化床爐膛內(nèi)有大量惰性床料，床料和燃料的混合能夠使燃燒放出的熱量均勻釋放，所以在爐膛內(nèi)溫度要低于爐排爐，更適合燃燒高堿生物質(zhì)，同時也能夠有效減少受熱面沉積和高溫受熱面腐蝕，降低結(jié)渣和聚團形成速度。而且流化床中強烈的顆粒運動，對于燃燒生物質(zhì)燃料來說，在防止爐膛內(nèi)水冷壁上出現(xiàn)熔渣等方面具有積極作用。此外，較低的燃燒溫度也可以保證燃料中水溶性鉀較多的轉(zhuǎn)入固相飛灰中，并且維持原有水溶性狀態(tài)，這對飛灰的肥用價值具有重要意義。

　　和循環(huán)流化床鍋爐相比，爐排爐更適合燃燒單一穩(wěn)定的燃料，在燃料適應性方面較差，燃料品種和性質(zhì)的改變就可能造成鍋爐效率的下降。較好的燃料適應性是循環(huán)流化床鍋爐的一個特點。對低質(zhì)量的燃料，比如高堿、高含水量、高灰分、較差的預處理的燃料，循環(huán)流化床鍋爐都能夠很好的適應。

　　另外，循環(huán)流化床鍋爐更能適應在變負荷情況下運行，并能夠保持較高的效率。流化床運行中最大的問題是存在聚團問題，必須在設(shè)計中予以重視和考慮。

　　2國內(nèi)生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)發(fā)展狀況

　　2.1純燒生物質(zhì)燃料發(fā)電技術(shù)

　　2.1.1丹麥技術(shù)

　　國能生物發(fā)電集團有限公司是從事生物質(zhì)能綜合開發(fā)利用的專業(yè)化公司，通過引進國外技術(shù)，充分利用國內(nèi)生物質(zhì)資源，該公司已在國內(nèi)投資建設(shè)了大量生物質(zhì)發(fā)電廠。

　　丹麥BWE公司研發(fā)的水冷振動爐排技術(shù)是由國能生物發(fā)電集團有限公司引進并進行推廣。由于丹麥國土面積小，農(nóng)作物品種單一，秸稈主要以麥稈為主。根據(jù)燃料特性劃分，麥稈屬于高堿生物質(zhì)，可以說丹麥水冷振動爐排技術(shù)是專門為高堿生物質(zhì)設(shè)計的。由于采用了水冷振動爐排，該技術(shù)可以保證爐排上生物質(zhì)的燃盡以及灰渣的排盡。另外，爐膛和對流受熱面的設(shè)計也充分考慮了結(jié)渣、沉積以及高溫金屬腐蝕等問題。

　　目前，國能公司已取得核準項目40個，遍布山東、河北、河南、江蘇、黑龍江、吉林、遼寧、內(nèi)蒙古、新疆、湖北、安徽、陜西等省和自治區(qū)。其中，已投產(chǎn)項目16個，發(fā)電裝機容量360MW。截止2008年底，國能威縣、成安、高唐、墾利、射陽、望奎、遼源、浚縣、鹿邑9臺機組相繼建成投產(chǎn)；另外，國能扶溝、巨野、阿瓦提、黑山、赤峰、巴楚、通遼、昌圖、梅河口9個項目也已開工建設(shè)，2008年完成吉林德惠、公主嶺、扶余、永吉，內(nèi)蒙古翁牛特、開魯，江蘇大豐，陜西富平，黑龍江綏濱、巴彥，河北吳橋11個項目核準工作，完成河北南宮等19個項目可研工作，完成新疆沙灣等9個項目框架協(xié)議簽訂工作，完成山東惠民等27個項目初步布點工作。

　　國能投資建設(shè)的第一個國家級生物質(zhì)直燃發(fā)電示范項目——山東單縣生物質(zhì)發(fā)電工程1×30MW機組于2006年12月1日正式投產(chǎn)（如圖2），設(shè)計年發(fā)電能力1.6億千瓦時，主要燃料為棉花桿以及林業(yè)廢棄物。該項目投資費用較高，鍋爐運行情況基本穩(wěn)定。在投產(chǎn)初期，由于國內(nèi)生物質(zhì)燃料品質(zhì)較低，給料系統(tǒng)存在一些問題，但是改進后問題已經(jīng)得到解決。另外，只有保證燃料品質(zhì)的前提下，鍋爐的效率才能保證，而且鍋爐對燃料和運行工況的變化的適應能力較差，這主要體現(xiàn)在鍋爐結(jié)渣情況嚴重和效率低兩個方面（如圖3）。

　　國能投資建設(shè)的黑龍江望奎項目（1×25MW），是世界上第一個以玉米秸稈為主要燃料的生物質(zhì)發(fā)電項目，于2007年11月16日正式建成投產(chǎn)[7]。此項目的投產(chǎn)為我國玉米稈等黃色秸稈生物質(zhì)能的開發(fā)利用探索出一條可行之路。我國是世界第二大玉米生產(chǎn)國，產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的1/5左右，玉米秸稈資源豐富，開發(fā)潛力巨大。但是，以玉米稈等黃色秸稈為燃料的生物質(zhì)直燃發(fā)電機組要比以灰色秸稈為燃料的生物質(zhì)發(fā)電機組技術(shù)復雜程度和難度大得多。

　　2.1.2國產(chǎn)技術(shù)

　　國產(chǎn)爐排爐生物質(zhì)燃燒技術(shù)主要是在丹麥BWE基礎(chǔ)上進行改進。無錫華光鍋爐有限公司、北京藍昆力行生物技術(shù)有限公司、上海四方鍋爐廠，中國西部電力工業(yè)集團有限公司。

　　由于是自主開發(fā)的技術(shù)，設(shè)備上的花費較低。在設(shè)計初期，鍋爐運行還存在很多問題，包括給料、鍋爐結(jié)構(gòu)、機械拖動、燃燒組織以及灰渣的清理，需要進一步改進。雖然在運行效率上已經(jīng)慢慢接近國外技術(shù)，但是離技術(shù)上成熟還有一段距離。在保證燃料質(zhì)量的前提下，鍋爐效率不低于正常水平，但是仍然低于引進的丹麥技術(shù)。

　　河北省建設(shè)投資公司投資建設(shè)的錦州生物質(zhì)發(fā)電廠采用無錫華光鍋爐有限公司生產(chǎn)兩臺75噸水冷振動爐排爐；江蘇淮安熱電公司和連云港協(xié)鑫環(huán)保熱電有限公司都采用了無錫華光鍋爐有限公司生產(chǎn)的水冷振動爐排爐。

　　北京藍昆力行生物技術(shù)有限公司隸屬于中國國電公司，專門從事生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)研發(fā)。由龍源電力集團公司投資的東海生物質(zhì)電廠采用藍昆研發(fā)的水冷振動爐排爐，并已于2008年1月投產(chǎn)運行。

　　中電國際投資的洪澤生物質(zhì)熱電項目，采用中國西部電力工業(yè)集團有限公司生產(chǎn)的鍋爐，已于2007年6月投產(chǎn)。

　　上海電氣集團下屬的上海地方鍋爐廠專門從事鍋爐和壓力容器的生產(chǎn)加工。長葛恒光熱電公司投資的長葛生物質(zhì)發(fā)電廠（2×12MW）采用上海四方鍋爐廠生產(chǎn)的鍋爐。安陽靈銳熱電有限責任公司投資的安陽生物質(zhì)電廠（2×12MW）正在建設(shè)中。

　　2.1.3循環(huán)流化床技術(shù)

　　國內(nèi)生物質(zhì)發(fā)電行業(yè)所采用的循環(huán)流化床技術(shù)以國產(chǎn)為主，其中主要包括浙江大學、東南大學、哈爾濱工業(yè)大學、太原鍋爐廠、泰安鍋爐廠、武漢凱迪。

　　浙江大學一直致力于生物質(zhì)循環(huán)流化床燃燒技術(shù)的研究，在經(jīng)過小型試驗研究和中試試驗之后成功走向工程實際應用。中節(jié)能投資建設(shè)的江蘇宿遷生物質(zhì)發(fā)電廠（如圖4），是我國第一個全部采用國產(chǎn)技術(shù)建成的秸稈發(fā)電示范項目，裝機容量2×12MW，鍋爐采用浙江大學設(shè)計的2×75t/h循環(huán)流化床鍋爐[8]。該項目運行至今，表現(xiàn)出以下特性。

　?。?）具有良好的燃料適應性。鍋爐設(shè)計燃料為50%稻草摻燒50%麥草。但是根據(jù)燃料收集的實際情況，稻殼、花生殼、樹皮、棉花桿等生物質(zhì)也都作為發(fā)電燃料。對于各種不同燃料，鍋爐的效率都能保證，實際運行效率達到90%以上。飛灰含碳量一直低于4%。

　　（2）鍋爐普遍適用性較強，維修費用低。該技術(shù)能夠很好的處理燃燒高堿生物質(zhì)存在的堿金屬問題。鍋爐運行半年后，水冷壁、高溫輻射受熱面和對流換熱面結(jié)渣沉積較少（如圖5），實現(xiàn)了預期設(shè)計目標。由于高溫燃燒，燃燒高堿生物質(zhì)后爐排爐結(jié)渣沉積現(xiàn)象嚴重。

　　此外，采用浙江大學循環(huán)流化床技術(shù)的黑龍江慶安生物質(zhì)電廠（2×12MW）已于2008年9月運行，設(shè)計燃料為50%稻殼摻燒50%稻草；湖南澧縣生物質(zhì)電廠（2×12MW）已于2009年并網(wǎng)發(fā)電，設(shè)計燃料為秸稈、稻殼、棉花桿以及木下腳料；廣西柳城生物質(zhì)電廠（2×12MW）也于2010年投產(chǎn)發(fā)電，廣東粵電湛江生物質(zhì)電廠（2×50MW）正處于建設(shè)階段。

　　2.2生物質(zhì)混燒發(fā)電技術(shù)

　　生物質(zhì)混燒發(fā)電是指在燃煤電廠基礎(chǔ)上輔以生物質(zhì)燃料進行發(fā)電的技術(shù)。從燃燒技術(shù)上劃分，生物質(zhì)燒發(fā)電技術(shù)可以分為直接混合燃燒、間接混合燃燒和并聯(lián)燃燒三種。直接混合燃燒是指直接將生物質(zhì)燃料送入爐內(nèi)進行燃燒發(fā)電；間接混合燃燒是指將生物質(zhì)氣化所得燃氣送入爐內(nèi)進行燃燒發(fā)電；并聯(lián)燃燒是指生物質(zhì)獨立燃燒發(fā)電[9]。國內(nèi)應用的技術(shù)主要是直接混合燃燒，后兩種技術(shù)在國內(nèi)還沒有運行記錄。因此本文僅介紹直接混合燃燒在國內(nèi)的應用情況。

　　生物質(zhì)直接混合燃燒有四種模式：①將生物質(zhì)與煤混合之后進入磨煤機，然后由磨煤機將混合燃料分配到粉煤燃燒器；②將生物質(zhì)燃料與煤分開處理后送入配煤通道或者燃燒器；③將生物質(zhì)燃料處理后送到專門的燃燒器進行燃燒；④將生物質(zhì)作為再燃燃料[9]。

　　由于計量、監(jiān)管和落實生物質(zhì)發(fā)電補貼政策的困難，國家對生物質(zhì)混燒發(fā)電的政策扶持較少，這就導致國內(nèi)生物質(zhì)混燒發(fā)電廠只有少數(shù)幾個。

　　華電國際的十里泉電廠是國內(nèi)第一個生物質(zhì)混燒類型的示范電廠，該電廠在原有煤粉鍋爐的基礎(chǔ)上進行混燒改造。改造采用添加專門生物質(zhì)燃燒器模式，增添了秸稈預處理系統(tǒng)和專門燃燒器。

　　雖然由于經(jīng)濟和技術(shù)上的一些原因，示范工程并沒有穩(wěn)定長期進行，但是工程仍然取得了不可多得的經(jīng)驗。

　　該模式一般在大型電站鍋爐上進行，改造的技術(shù)要求和資金要求都比較大，且為了確保生產(chǎn)穩(wěn)定，生物質(zhì)的摻燒份額通常在20%以下，其突出的優(yōu)點就是摻入的生物質(zhì)燃料能夠以相當高的效率被利用。

　　一般來說，混燒發(fā)電具有建設(shè)周期短，投資少的特點。在摻燒率較低（20%以下）的情況下，生物質(zhì)燃料的轉(zhuǎn)化效率相當高。另外混燒發(fā)電的燃料組織比較自由，可以根據(jù)燃料的成本以及供求狀況進行調(diào)整，這也從一定程度上保證了燃料供應的可靠性[10]。與煤相比，生物質(zhì)氮、硫含量低，和煤混合燃燒后能夠有效降低污染氣體排放量。

　　鑒于這些優(yōu)勢，混燒發(fā)電是一種值得推廣的發(fā)電技術(shù)。國內(nèi)主要以直接混燒發(fā)電為主，但是在國內(nèi)政策沒有向混燒發(fā)電傾斜的前提下，在大型電站鍋爐上進行混燒技術(shù)推廣是不合時宜的。因為技術(shù)改造和資金的要求太大。因此在較小機組上進行類似混燒改造，一方面可以自由組織燃料，節(jié)約成本；另一方面也可以較好地利用生物質(zhì)能，對可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

　　當然，生物質(zhì)混燒發(fā)電是建立在對生物質(zhì)燃料預處理和燃燒特性深刻理解的基礎(chǔ)上的。就國內(nèi)目前生物質(zhì)直接燃燒發(fā)電產(chǎn)業(yè)狀況來看，離這一目標還有一段距離：國內(nèi)生物質(zhì)燃料的存儲、收集和預處理系統(tǒng)有待進一步完善；生物質(zhì)燃料的爐內(nèi)燃燒特性也有待進一步研究。此外，較高摻燒率的混燒發(fā)電在技術(shù)上還存在一定瓶頸。

　　從另一個角度來說，生物質(zhì)燃料的加入也給燃燒帶來了難題。高堿生物質(zhì)在高溫時易引起沉積和高溫腐蝕問題，而且生物質(zhì)對整個鍋爐的燃燒組織和煙氣處理系統(tǒng)都有不同程度的影響。同時，生物質(zhì)和煤混燒之后，一方面原有的燃煤灰渣特性發(fā)生了改變，原有的燃煤灰渣處理辦法不再適用；另一方面混燒灰渣也不能象生物質(zhì)灰渣那樣直接回用到土壤中?；鞜以奶幚硪彩腔鞜l(fā)電不得不面對的一個問題。

　　3生物質(zhì)發(fā)電產(chǎn)業(yè)存在的問題與解決措施

　　3.1存在的問題

　　從國內(nèi)生物質(zhì)電廠的建設(shè)和運行狀況可以看出，制約我國生物質(zhì)發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的因素主要有如下。

　?。?）燃燒設(shè)備以及其輔助系統(tǒng)（包括燃料的收集和儲存）需要較高的費用。

　　和傳統(tǒng)火電廠相比，生物質(zhì)發(fā)電廠需要更高的投資。目前，生物質(zhì)電廠單位造價為每千瓦1～1.5萬元，很大一部分原因是燃燒設(shè)備的高昂費用。與此同時，生物質(zhì)燃料所需的費用也很高。除了購買燃料本身需要花費以外，燃料的預加工、運輸和儲存費用也是生物質(zhì)燃料花費的一大部分。為了方便運輸和儲存，軟秸稈（比如稻草和麥草）要進行打包，見圖6。打包機的購買和運行都要需要較大的花費。由于生物質(zhì)本身能量密度較小，所以生物質(zhì)燃料占用的存儲空間很大。國能投資的單縣生物質(zhì)電廠有8個存儲場地，每個場地大約20～40畝，每天的存儲費用相當高。另外，生物質(zhì)電廠的稅務負擔很重。傳統(tǒng)火電廠的有效稅率大約在6%～8%，小水電的有效稅率大約在3%，而生物質(zhì)電廠的有效稅率為11%。

　?。?）燃料系統(tǒng)問題，包括生物質(zhì)的預處理和給料。

　　燃料的預處理對生物質(zhì)電廠運行來說很關(guān)鍵，也是一直困擾中國生物質(zhì)電廠的問題。燃料破碎系統(tǒng)和給料系統(tǒng)是最容易出問題的兩個環(huán)節(jié)。燃料破碎系統(tǒng)能耗高，磨損大，而且出力低，這種現(xiàn)象對稻草麥草等軟秸稈比較嚴重。燃料破碎不均勻往往造成給料系統(tǒng)的問題。而給料系統(tǒng)的穩(wěn)定與否直接影響著生物質(zhì)電廠的運行。無論是國內(nèi)技術(shù)還是國外技術(shù)，目前的設(shè)備運行小時數(shù)都偏短，主要是燃料處理上料系統(tǒng)問題（燃料品質(zhì)因數(shù)居多）和燃燒設(shè)備成熟度不高等因素造成的。目前國內(nèi)普遍采用螺旋給料裝置（如圖7），這種裝置能夠保證密封，但是由于生物質(zhì)燃料具有較強的纖維性、韌性，對旋轉(zhuǎn)的螺旋葉片容易纏繞，燃料在螺旋葉片與殼體之間容易擠塞，影響正常運行。國外技術(shù)普遍采用活底料倉，例如單縣電廠，但是這種技術(shù)適用灰色生物質(zhì)，對黃色生物質(zhì)并不適用。

　?。?）國家政策的限制。

　　雖然現(xiàn)存的法律和政策已經(jīng)給生物質(zhì)發(fā)電提供了一個有利的環(huán)境以及合法的保護，但是對于生物質(zhì)電廠來說，這些激勵政策和措施是不夠的。為了促進生物質(zhì)發(fā)電的發(fā)展，政府給出的生物質(zhì)發(fā)電上網(wǎng)電價是在脫硫煤上網(wǎng)電價基礎(chǔ)上，每度電補貼0.25元。但是這種補貼是在脫硫煤基礎(chǔ)上的，而生物質(zhì)燃料和煤是不同的，所以說這種政策是不合理的。同時，在生物質(zhì)電廠運行15年以后，就不能再享受這種補貼。而且2010年以后的可再生能源電廠所享受的補貼逐年遞減2%[11]。另外，財政部的“可再生能源專屬基金暫定措施”主要致力于風能、太陽能和海洋能源的普及發(fā)展，這其中并不包括生物質(zhì)能源。

　　3.2技術(shù)解決措施

　　對比國內(nèi)外技術(shù)，針對生物質(zhì)電廠普遍存在的問題，在技術(shù)上可以采取以下措施來減少生物質(zhì)電廠的投資運行費用，提高生物質(zhì)電廠的經(jīng)濟性，進而提高生物質(zhì)電廠的競爭能力和生存空間。

　　（1）大力發(fā)展具有自主知識產(chǎn)權(quán)的燃燒技術(shù)可以顯著減少投資費用。具有自主知識產(chǎn)權(quán)的燃燒技術(shù)避免了昂貴的技術(shù)許可費用。一般來說生物質(zhì)直燃發(fā)電采用進口技術(shù)30MW規(guī)模的電廠造價在每千瓦1.0～1.1萬元。而自有技術(shù)類似規(guī)模電廠造價可控制在8000/kW。同時鼓勵進口技術(shù)與國產(chǎn)技術(shù)進行合理有序競爭，形成良好的市場氛圍，避免壟斷的產(chǎn)生，也能減少投資費用。充分利用國內(nèi)日趨完善的制造業(yè)，避免進口產(chǎn)品技術(shù)所需的昂貴費用，也是減少投資的一個途徑。鍋爐設(shè)備和輔助設(shè)備上，進口設(shè)備要比國內(nèi)生產(chǎn)的造價高50%～100%。因地制宜，根據(jù)不同地域生物質(zhì)燃料的不同特點和燃燒特性，采用不同的燃料預處理技術(shù)和燃燒技術(shù)，無疑能夠減少運行和維修費用。國外成套引進的爐前給料設(shè)備和國內(nèi)自己技術(shù)的同類裝備相比差價也在5～8倍。

　　當然，國內(nèi)技術(shù)上還存在缺陷，主要是效率不高。國外丹麥秸稈鍋爐的設(shè)計效率92%～93%，國內(nèi)技術(shù)設(shè)計效率85%～91%，技術(shù)成熟度不高電廠的可能還達不到，也存在一些國內(nèi)技術(shù)的燃燒效率遠遠低于設(shè)計保證值。

　　（2）探索和改進農(nóng)村地區(qū)生物質(zhì)燃料收集系統(tǒng)。國內(nèi)農(nóng)村生物質(zhì)燃料的來源和收集情況和國外有很大不同，而且在國內(nèi)不同的地域，燃燒的來源和收集情況也是不同的。這就需要一個專門的體系來保證燃料的收集。事實上，在中國大范圍的生物質(zhì)收集是很難的并且缺乏實際操作經(jīng)驗。國內(nèi)生物質(zhì)直燃電廠一般到廠燃料價格約300元/噸，如果對燃料品質(zhì)規(guī)格要求較高的情況，價格還會升高。而且到廠燃料水分很少能控制在20%以內(nèi)，含灰土、雜質(zhì)和變質(zhì)情況更是普遍。國內(nèi)生物質(zhì)電廠收集范圍很多已經(jīng)擴大到100km范圍（特別是江蘇山東等布點密集的地區(qū)），理論上最佳的收集半徑30～50km。人力和運輸費用成為生物質(zhì)燃料成本提高的重要因素。生物質(zhì)收集的捆扎和運輸手段較落后，采用農(nóng)用車運輸，每車運載量小于5噸，人工和燃料損失較大，考慮農(nóng)用車沒有稅收養(yǎng)路費等成本，在山東和蘇北地區(qū)的一般情況，小于50km的運輸費用大約在30～40元/噸，但存在超高超寬等安全問題。因此，對整個生物質(zhì)燃料收集系統(tǒng)進行優(yōu)化設(shè)計能夠減少生物質(zhì)燃料成本。

　?。?）開發(fā)合適的生物質(zhì)預處理（包括破碎機構(gòu)）和給料系統(tǒng)。目前生物質(zhì)電廠采用的預處理系統(tǒng)普遍問題是能耗太高，出力少，而且可靠性差。生物質(zhì)電廠廠內(nèi)破碎出力電耗過大，特別是對于軟秸稈的破碎電耗過大，260kW功率的破碎機械出力不到15噸。加上廠內(nèi)轉(zhuǎn)運上料等環(huán)節(jié)電廠的自用電率較高（25MW級別），整個生物質(zhì)電廠的能耗過多。因此，開發(fā)能耗低并且出力多，特別是對軟秸稈的破碎效率高的預處理系統(tǒng)顯得尤為迫切。而國內(nèi)設(shè)備首先價格上具有絕對優(yōu)勢，在此基礎(chǔ)上進行改進可以節(jié)約成本。國外進口的生物質(zhì)破碎裝置，價格是國內(nèi)同規(guī)格設(shè)備的10倍，例如國外每小時20噸出力的秸稈破碎機械300～400萬元人民幣；國內(nèi)只需30～40萬元，但是目前性能不能保證，有待完善。給料系統(tǒng)的設(shè)計應該本著這樣的原則：結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，較好的燃料適應性，成本低，自動化。

　　4產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢與展望

　　就國內(nèi)生物質(zhì)發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀來看，技術(shù)引進和自主開發(fā)已經(jīng)成為中國生物質(zhì)直燃發(fā)電的主旋律。但是要清楚地認識到努力走自主開發(fā)之路才是中國生物質(zhì)直燃發(fā)電的最終出路，而且不斷完善的國產(chǎn)技術(shù)將最終主導中國市場。

　　鑒于中國生物質(zhì)燃料的特點以及循環(huán)流化床燃燒技術(shù)獨一無二的優(yōu)勢，循環(huán)流化床對于秸稈燃燒來說是一個不錯的選擇。循環(huán)流化床必將成為中國未來生物質(zhì)直燃發(fā)電的市場上的主導技術(shù)。

　　配套輔助系統(tǒng)的開發(fā)、成熟和完善是生物質(zhì)直燃發(fā)電事業(yè)不斷發(fā)展關(guān)鍵。而國內(nèi)相關(guān)系統(tǒng)，比如收集、儲存、運輸、預處理和給料系統(tǒng)等，都存在一定問題。這些系統(tǒng)的完善成熟與否將決定著中國生物質(zhì)發(fā)電事業(yè)的發(fā)展方向。

　　另外，生物質(zhì)電廠的選址布局一定要合理，避免出現(xiàn)燃料供給不足的現(xiàn)象。同時也要充分考慮生物質(zhì)電廠對周邊生態(tài)環(huán)境的影響，特別是生物質(zhì)電廠灰渣的處理，這將是生物質(zhì)電廠發(fā)展必須面臨的一個問題。

　　參考文獻

　　[1]王風雷.生物質(zhì)能發(fā)電發(fā)展狀況及爐前備料系統(tǒng)[J].起重運輸機械，2007（5）：4-7.

　　[2]顏涌捷，許慶利.生物質(zhì)能：清潔理想的可再生資源[N].中國建設(shè)報，北京：2009-02-09.

　　[3]馬志剛，吳樹志，白云峰.生物質(zhì)能利用技術(shù)現(xiàn)狀及進展[J].能源工程，2008（5）：21-27.

　　[4]駱仲泱，周勁松.中國生物質(zhì)能利用技術(shù)評價[J].中國能源，2004（9）：39-42.

　　[5]孫永明，袁振宏，孫振鈞.中國生物質(zhì)能源與生物質(zhì)利用現(xiàn)狀與展望[J].可再生能源.2006（2）：78-82.

　　[6]秦建光.秸稈類生物質(zhì)流態(tài)化燃燒特性研究[D].杭州：浙江大學，2009.

　　[7]國能生物發(fā)電有限公司.http：//baike.baidu.com/view/1888690.htm.

　　[8]秦建光，余春江，王勤輝，等.流化床秸稈燃燒技術(shù)與開發(fā)[J].水利電力機械.2006（12）：70-75.

　　[9]范魯，克佩耶.生物質(zhì)燃燒與混合燃燒技術(shù)手冊[M].田宜水，姚向君譯.北京：化學工業(yè)出版社，2008：116-118.

　　[10]馬文超，陳冠益，顏蓓蓓，等.生物質(zhì)燃燒技術(shù)綜述[J].生物質(zhì)化學工程，2007（1）：43-48.

　　[11]周應華.我國發(fā)展生物質(zhì)能的思路與政策[J].中國熱帶農(nóng)業(yè)，2006（5）：7-8.