生物質直燃發電技術在我國的使用

2021-04-27 ryder

彭永軍，謝東升

(國能生物發電廠，內蒙古赤峰024000)

摘要：解析了生物質直燃發電技術的工藝流程，通過對生物質直燃發電技術在美國、瑞典和丹麥等國的使用情況分解，闡述了生物質直燃發電技術在我國使用的意義以及經濟效益和社會效益。

1前言

我國是一個農業大國，生物質資源十分豐富，各種農作物每年萌生秸稈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，開發潛力將十分巨大。但是，目前這些珍貴的生物質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，不僅浪費了珍貴的能源資源，還污染了環境，干擾公路交通和飛機起降，對人們的加工、生活萌生了不利影響。針對我國的自然情況說明了隨著國民經濟的發展和人民生活水平的提高，生物質直燃發電技術在國內使用的前景和效益。

2現狀和發展趨勢

目前，生物質能技術的研究與開發已成為世界重大熱門課題之一，受到世界各國政府與科學家的關注。許多國家都制定了相應的開發研究計劃，如日本的陽光計劃、印度的綠色能源工程、美國的能源農場和巴西的酒精能源計劃等，其中生物質能源的開發利用占有相當大的比重。而且國外的生物質能技術和裝置多已達到商業化使用程度，實現了規模化產業經營，以美國、瑞典和丹麥三國為例，生物質轉化為高品位能源利用已具有相當可觀的規模，分別占該國一次能源消耗量的4%、16%和24%。

在美國，生物質能發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解決站投資2000萬美元，采用濕法解決垃圾，回收沼氣用于發電，同時加工肥料。巴西是乙醇燃料開發使用最有特色的國家，實行了世界上規模最大的乙醇開發計劃，目前乙醇燃料已占該國汽車燃料消費量的50%以上。美國開發出利用纖維素廢料加工酒精的技術，建立了lMW的稻殼發電示范工程，年產酒精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，并形成了各具特色的生物質能源研究與開發體系，擁有各自的技術優點。20世紀70年代爆發世界第一次石油危機后，能源一直依靠進口的丹麥，在大力推廣節能措施的同時，積極開發生物質能等清潔可再生能源，今朝秸稈發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電廠設備研發、制造企業之一，長期以來在熱電、生物發電廠鍋爐范疇處于全球領先地位。丹麥BWE公司率先研發的秸稈生物燃燒發電技術，迄今在這一范疇仍是世界最高水平的保持者。而在我國，生物質直燃發電尚處于起步階段。

3生物質直燃發電技術使用的意義

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

b.眾多糧食、木材、茶葉、果類等出產廠，每天都有大量的谷殼、鋸末、木屑、果殼等廢棄物產出堆放，利用生物質直燃發電技術將其轉換成高品位的電能，從而實現變廢為寶，可謂一舉兩得。

c.我國的邊遠地區，生物質資源豐富，且多屬于缺電、少電地區，可利用生物質直燃發電技術就地取材，加工出電能和熱能滿足當地取暖和用電的需要。

d.生物質能發電技術之所以具有廣闊的將來方向，其優點在于可再生能源中，生物質能以實物形式存在，具有可儲存、可運輸、資源分布廣、環境影響小、可以繼續利用等特點，受到世界各國的酷愛。生物質能是目前使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，并且在將來可繼續能源系統中占有緊要地位。

開發利用可再生能源特別是生物質直燃發電，符合科學發展觀，符合實現可繼續發展的要求。政府對開發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月正式實行。今朝，國家已將開發利用生物質能作為發展現代農業、建設社會主義新農村和建設資源節約型、環境友好型社會的緊要政策和措施之一。我國在國民經濟和社會發展第十一個五年規劃中，明確提出建設生物質發電550萬kW裝機容量的發展目標。在《可再生能源中長期發展規劃》中，又進一步提出到2020年生物質發電裝機容量達到3000萬kW，生物質能利用量占到一次能源消費量4%的目標。

4工藝流程

生物質燃料通過上料系統在生物質電站鍋爐筆直進行燃燒，將生物質能轉化為熱能并通過汽輪機做功萌活力械能，帶動發電機發出電能。整套系統主要由汽輪發電機、生物質直燃鍋爐、給料系統、上料系統、除塵、除渣裝置等組成。生物質直燃發電與燃煤發電十分相近，兩者都是燃料在鍋爐內燃燒萌生蒸汽、汽輪機將蒸汽的熱能轉化為機械能、發電機再將機械能轉化為電能的過程。但由于燃料的特性不同，這兩種發電方式也有區別，主要是生物質燃料具有高氯、高堿、揮發份高、灰熔點低等特點，燃燒時易腐蝕鍋爐，并萌生結渣、結焦等，因此，對生物質直燃鍋爐的設計有特殊的技術要求。生物質直燃發電工藝成熟，整套生物質發電系統可以穩定而連續的運行，并能夠高效率、大規模地解決多種廢棄生物質，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模推廣。

在我國，生物質原料數量雖然巨大，但來源較為分散，與西方農場化耕作模式有較大的差別，為適合我國的國情，需要建立一套科學合理的收集體系。生物質燃料的原料主要是農林業廢棄物，存在著季節性強，收集運輸困難的問題。農業加工分布在面積廣闊的農田上，農作物收割后秸稈廣泛的分布在農村地區，且秸稈體積大，不便于運輸;樹枝等林業廢棄物絕大部分分布在山區，交通不便，收集工作量大。因此，要怎么樣建立科學穩定收、儲、運體系是保證生物質直燃電廠穩步發展、安全供應的物質基礎。技術使用路線見圖1

。

5效益分解

5.1經濟效益

以一臺12MW機組為例，工程投資約16000萬元，機組年發電量8500萬kW?h，按上網電價0.585元/kW?h計算(生物質發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.可有效改善農村經濟結構，增加農民收入。

生物質電廠的建設，使生物質資源變廢為寶。據測算，1×12MW的發電項目建成投產后，每年收購生物質資源費用約為3000萬元

，可提供就業崗位80多個，還可提供一定數量的臨時用工機會，增加了當地農民的收入，為農村經濟帶來新的生機，在一定程度上改善了農村的經濟結構。

b.可以從根本上處理秸稈在田間筆直焚燒問題，減少大氣污染，減少煙霧對交通和環境的影響。

c.能夠有效杜絕秸稈的隨地堆放，促使農村文明建設，減少火災隱患。

d.生物質燃料燃盡后的產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成分如鉀、鎂、磷和鈣，可用作高效農業肥。

e.生物質直燃發電對減少溫室氣體排放，減緩氣候變暖具有緊要作用。是我國應對氣候變化、維護國家環境與發展利益，樹立負責任的大國形象的緊要措施。