[科普中国]-农作物秸秆发电的潜力及趋势

生物质发电技术可分为直接燃烧、气化燃烧和混合燃烧发电等几种技术类型。生物质燃烧发电(包括城市固体废物发电)技术类似燃煤技术，燃烧产生的蒸气通过汽轮机或蒸汽机系统驱动发电机发电，基本达到成熟阶段，且风险最小，已经进入商业化应用阶段。混合燃烧是生物质利用现有电厂的设备，部分替代传统化石燃料进行利用的一种形式，分为直接混合燃烧、间接混合燃烧和并联燃烧三种方式，都已在示范或商业化项目中得到应用。发展秸秆发电，不仅可以有效减少由于在田间地头大量焚烧秸秆所造成的环境污染，变废为宝，化害为利，而且对增加农民收入，推进社会主义新农村建设都具有积极的作用。建设一个2．5万千瓦的秸秆发电厂，每年需要消耗秸秆20万吨，按每吨秸秆收购价200元计算，可为当地农民增加收入约4 000万元，惠及的农户数量将近5万户，年人均增收约200元。(一)国内外技术研发现状1．国外技术研发现状 1973年的石油危机，促使丹麦等发达国家开始研究生物质秸秆燃烧发电技术。在BWE公司的技术支撑下，1988年诞生了世界上第一个生物质秸秆燃烧发电厂。如今已有130家秸秆发电厂遍及丹麦，秸秆发电等可再生能源占到全国能源消费量的24％以上，丹麦靠新兴替代能源由石油进口国一跃成为石油出口国。现在秸秆发电技术从丹麦走向了世界，并被联合国列为重点推广项目。据资料显示，目前在丹麦、荷兰、瑞典、芬兰等欧洲国家，利用秸秆作为燃料发电的机组已有300多台。丹麦开发了一种专门燃烧打捆秸秆的燃烧炉，利用液压式活塞将打捆秸秆通过输入通道连续地输送至水冷的移动炉排。由于秸秆灰熔点较低，通过水冷炉墙或烟气循环的方式来控制燃烧室的温度，使其不能超过900℃。目前，丹麦已建立10几家秸秆发电厂，还有约lOO多家以秸秆或林木为燃料的供热厂。丹麦已成为全世界秸秆直燃发电的领先者。混合燃烧在美国发展良好，约有300多家发电厂采用生物质与煤混合燃烧技术，装机容量达6000兆瓦，预计还有更多的发电厂将有可能采用此技术；在挪威、瑞典也得到一定的应用。荷兰Gelderland电厂是欧洲在大容量锅炉进行混合燃烧最重要的示范项目之一，以废木材为燃料，锅炉机组选用635兆瓦煤粉炉。木材燃烧系统独立于燃煤系统，对锅炉运行状态没有影响。系统于1995年投入使用，现已商业化运行。每年平均消耗约6万吨木材(干重)，相当于锅炉热量输入的3％～4％，替代燃煤约4．5万吨，输出电力20兆瓦，为未来混合燃烧项目提供了直接经验。但是，秸秆等生物质发电如果失去了国家政策的扶持是很难生存的。以丹麦为例，秸秆发电企业除了免缴能源税、CO2税等环境税，并且优先调用秸秆产生的电、热，由政府保证最低上网电价、热价。政府还对各发电运营商提出明确要求，各发电公司必须有一定比例的可再生能源容量。2．我国技术研发现状 2006年12月1日，我国第一个国家级生物发电示范项目——山东省单县秸秆直燃发电项目投产发电。单县秸秆发电项目是国家发展和改革委员会核准的第一个秸秆直燃发电示范项目，以棉花秸秆和林业废弃物为燃料，装机容量2.5万千瓦，设计年发电量约1.6亿千瓦时，年消耗秸秆15万多吨。该项目由国家电网公司控股的国能生物质发电有限公司投资建设，电站采用丹麦BWE公司先进的生物质锅炉技术——高温高压水冷振动炉排燃烧技术，锅炉由济南锅炉厂制造，汽轮机和发电机均由国内企业生产。国能生物质发电有限公司在电厂周边50千米半径范围内建设了8个秸秆收集站，每年可为当地农民增加约3 000万元的收入。与同等规模燃煤电厂相比，一年可节约标准煤7万余吨，减少C02排放10万吨。江苏宿迁秸秆直燃发电示范项目于2006年12月20日点火运行。这是我国建成的第一个采用国产设备和技术的秸秆直燃发电项目。国内相关机构也正在开展生物质与煤混合燃烧项目。清华大学热能工程系与秦皇岛福电集团在75吨／时燃煤循环流化床锅炉上进行了混燃发电试验，试验表明，混燃比在20％以内，燃煤锅炉无须任何改进即可稳定运行。2005年12月16日，我国首个秸秆与煤粉混烧发电项目在十里泉发电厂竣工投产，标志着我国生物质发电技术取得了新的重大进展。十里泉发电厂位于山东省枣庄市，是华电集团下属的华电国际电力股份有限公司的主力电厂之一，总装机容量约130万千瓦，其中30万千瓦机组2台，14万千瓦机组4台，12.5万千瓦机组1台。秸秆与煤粉混烧发电技术是国际上比较先进的发电技术之一。自2003年下半年开始，华电国际在北京龙基电力公司的协助下，对常规燃煤锅炉掺烧秸秆发电的可行性进行了充分的调研，引进了丹麦BWE公司的技术设备，对十里泉发电厂1台14万千瓦机组的锅炉(400吨／时)燃烧器进行了秸秆与煤粉混烧技术改造。(二)发展潜力及趋势2006年1月1日正式实施的《中华人民共和国可再生能源法》，以及根据该法颁布实施的《可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法》，为我国可再生能源发电提供了发展的社会空间和经济基础。当前，国家对秸秆发电等可再生能源发电实行优惠电价政策，上网电价可高出燃煤发电的电价0.25元／千瓦时，并且还可以享受税收减免等一系列政策。今后，随着配套政策的完善、发电技术和装备的进步，以及原料收集和贮运体系的形成，我国秸秆发电产业必将取得稳步发展。煤粉秸秆混燃技术的成功应用，为我国大批面临关停的小火电机组提供了改造发展的新机遇。据统计，我国尚有总装机容量约1亿千瓦的小火电厂，平均每千瓦时发电煤耗在400克标准煤以上，有的甚至超过500克标准煤，高于大型先进发电机组煤耗30％～40％。十里泉发电厂秸秆混烧发电项目的成功，为我国小火电机组的技术改造和再利用开辟了一条新的途径。编辑：张琳霞审核专家：省农业生态环境建设总站研究员 刘文涌