综合利用农作物秸秆发电国内外情况浅谈

综合利用农作物秸秆发国内外电情况浅谈

一、 概述

随着全球工业化的快速发展，石油、煤炭、天然气等能源消耗量不断增加。人类为了自身的生存和发展，不断寻找新的能源，以减少或替代这些一次性能源的消耗。但由于受到技术发展和自然环境的影响以及受到经济发展水平的限制，到目前为止，一次性能源的消耗仍占有相当大的比重。为改变这一现状，世界各国都在积极进行再生能源的开发和利用工作。

作为再生能源中的一部分，目前，生物质能源的研究与开发已经成为世界各国政府和科学家研究的诸多热门课题之一。将生物质能转化为高品位能源在国外已具有相当可观的规模，我国是一个人口大国，也是一个最大的发展中国家，农林作物十分丰富，特别是农作物秸秆年产量巨大。但由于受种种条件限制，大量的农作物秸秆被农民一把火烧掉，既浪费了资源也严重污染了空气。因此，研究并大力推广秸秆发电技术，可以有效把秸秆转化为电能，减少一次性能源消耗，保障我国能源安全，并且对保护环境非常有利，还可为农民增收增加一条途径。

二、 秸秆发电技术及其重要意义

秸秆发电，就是以农作物秸秆为主要燃料的一种发电方式，又分为秸秆气化发电和秸秆燃烧发电。秸秆气化发电是将秸秆在缺氧状态下燃烧，发生化学反应，生成高品位、易输送、利用效率高的气体，利用这些产生的气体再进行发电。但秸秆气化发电工艺过程复杂，难以适应大规模应用，主要用于较小规模的发电项目。秸秆直接燃烧发电是目前实现规模化应用唯一现实的途径。 1. 秸秆发电现状介绍

秸秆发电在欧洲，尤其是北欧的一些国家已经有10余年的历史。20世纪70年代爆发世界第一次石油危机后，能源一直依赖进口的丹麦，在大力推广节能措施的同时，积极开发生物质能和风能等清洁可再生能源。其中丹麦BWE公司率先研发秸秆生物燃烧发电技术，并在1988年投运了世界上第一座秸秆生物燃烧发电厂（Haslev，5MW），此后BWE公司在西欧设计并建造了大量的生物发电厂，其中最大的发电厂是英国的Elyan发电厂，装机容量为38MW，现在以秸秆发电等可再生能源已经占丹麦能源消耗的24%以上。

我国秸秆发电起步晚，目前仍属起步阶段。2005年，我国首个秸秆生物燃烧发电厂在河北省晋州市开工建设，该项目引进了丹麦的秸秆发电设备，建成后每年处理秸秆20万吨，发电量为1.2亿度，年可节约煤炭16万吨，减少二氧化硫排放量60多吨，减少烟尘排放量400吨。按照每吨秸秆100元的收购价测算，通过收购秸秆，每年可使当地农民增收2000万元。河南省目前已经有多个秸秆发电项目，主要分为两种模式，一种是新建项目，目前主要有鹤壁、浚县、南阳、周口、鹿邑等，大多采用进口技术，散装运储上料，适用于麦秸秆；另一种是小火电改造，已实施

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的有长葛和新密，大多采用常温固化技术，即压块和造粒，适用于玉米秸秆。 2. 秸秆发电具有的重要意义

秸秆已经被认为是新能源中最具开发利用规模的一种绿色可再生能源，推广秸秆发电，将具有重要意义：

（1）农作物秸秆量大，覆盖面广，燃料来源充足。表1中列出了中国农业部／美国能源部项目专家组编制的《中国生物质资源可获得性评价》中2000年秸秆资源分布及2010年的预计可获得量数据。从表中我们可以看出，2000年我国秸秆总产量可达6.4亿吨，其中有54.3%即3.5亿吨可用作能源，到2010年，预计总产量可达7.26亿吨，可用作能源的有3.76亿吨。

（2）秸秆含硫量很低。国际能源机构的有关研究表明，秸秆的平均含硫量只有千分之3.8，而煤的平均含硫量约达百分之一。且低温燃烧产生的氮氧化物较少，所以除尘后的烟气不进行脱硫，烟气可直接通过烟囱排入大气。丹麦等国家的运行试验表明秸秆锅炉经除尘后的烟气不加其他净化措施完全能够满足环保要求。所以秸秆发电不仅具有较好的经济效益，还有良好的生态效益和社会效益。

（3）各类作物秸秆发热量略有区别（各种秸秆的热值见表1所示），但经测定，秸秆热值约为15000KJ/Kg，相当于标准煤的50%。其中麦秸秆、玉米秸秆的发热量在农作物秸秆中为最小，低位发热量也有14.4MJ/kg，相当0.492kg标准煤。使用秸秆发电，可降低煤炭消耗。 表1 不同秸秆热值表（单位：千焦） 麦类 14650 稻类 12560 玉米 15490 大豆 15900 薯类 14230 杂粮类 14230 油料 15490 棉花 15900 （4）秸秆通常含有3%~5%的灰分，这种灰以锅炉飞灰和灰渣/炉底灰的形式被收集，含有丰富的营养成分如钾、镁、磷和钙，可用作高效农业肥料。

（5）作为燃料，煤炭开采具有一定的危险性，特别是矿井开采，管理难度大。农作物秸秆与其相比，则危险性小，易管理，且属于废弃物利用，符合国家能源发展产业政策。 三、

秸秆发电关键问题

对于目前采用的秸秆燃烧发电，其燃料的生产工艺技术又称生物质常温固化成型技术，简称CZSN技术。它是把秸秆、杂草灌木条乃至果壳果皮等农林废弃物在常温下压缩成热值达2850至4500大卡的高密度燃料棒或颗粒，这种颗粒比传统的燃烧效率高4倍，其燃烧方式、热值均接近煤炭却基本无污染物排放。这种发电方式与常规的火力发电相似，但又有所不同，其中的关键问题是秸秆发电中涉及到的燃料制备、储存以及锅炉技术。 1.秸秆燃料的制备和储存

在世界范围内，生物质能应用的瓶颈主要是收集、储运、压缩成本过高。农作

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物秸秆体积大、组织蓬松，必须晒干打捆后才便于储存。国外现行的技术一种是简单地将秸秆等生物质材料打包后燃料，我国正在大量引进的丹麦BWE秸秆发电技术就是这种，因为压缩比例小，仍未解决原材料的收集半径问题；另一种是瑞典、美国等国的热成型技术，是把粉碎后的生物质在摄氏170度至220度的高温高压下压缩成每立方米625公斤的高密度成型燃料，极大降低了燃料的储运成本。

目前我国国内采用的秸秆造粒技术主要有两种方案：一是南京农科院技术，平模活塞式，其加工成本100元/吨以内，挤压颗粒密度不超过1。另外一种是河南省电力行协根据河北加工饲料机研制的旋模螺旋式，其加工成本60元/吨以内，挤压密度在1.1-1.3，接近煤炭密度。 2.秸秆锅炉的研究和设计

目前国内对秸秆锅炉研究和设计采用的方式按燃烧方式分：一是层燃，即炉排式，又分为链条炉排河水冷式振动炉排（丹麦技术），也有层燃加悬浮等，也称为层燃。另一种是循环流化床燃烧。

按燃料采集形式又可分为：一是分散装打包利用新上料系统，另外一种是秸秆造粒技术。对于秸秆造粒技术，无锡锅炉厂已利用丹麦技术设计出了散装打包上料，水冷式振动炉排秸秆锅炉。该锅炉特点，水冷式振动炉排是考虑秸秆挥发会很高，进炉膛燃烧辐射发热比较快，避免烧坏炉排，又能让燃料燃尽。为避免高温过热器氯腐蚀，高温过热器采用特殊材料，低温过热器与高温过热器不在一个烟道，采用三烟道布置，同时也采取措施预防结焦。而上海四方锅炉厂则采取秸秆造粒上料方式，链条炉排燃烧方式秸秆锅炉，其特点比较适应电厂改造，上料系统简单，可以采用原来设施，便于秸秆燃料储存和运输。

四、 秸秆发电的可行性分析

秸秆从粉碎到成型再到燃烧所需设备必须配套，才能在农村、城镇中形成产业推广应用。

从秸秆资源产量来看，近年来，随着农村经济发展，我国农作物秸杆产量逐年递增，预计我国秸秆总产量到2010年可达7.26亿吨。就拿河南省来说，作为一个农业大省，秸秆产量丰富，据估算，年产量在4000-5000万吨之间，除用于氨化青贮作饲料，生物食用菌、气化作燃料、部分还田作肥料外，估计每年2000多万吨可用来发电，按1个2*1.2万千瓦时机组年需秸秆16万吨计算，可支持100个左右这样的电厂。

秸秆发电符合国家环保政策要求。为大力发展我国可再生能源，我国已在2006年正式施行《可再生能源法》，国家发改委也先后下发了发改价格[2006]7号文和国家发改委关于印发《可再生能源价格和费用分摊管理试行办法》的通知，文中规定对生物质能发电每度电补0.25元，并在全国范围征收可再生能源基金，用于补贴秸秆发电行业。根据我国新能源和可再生能源发展纲要提出的目标，至2010年，我

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绿色化学与生物质的化学加工

国生物质能发电装机容量要超过300万千瓦。因此从中央到地方政府都制定了一系列优惠政策，如秸秆发电厂所发电量由电网全额收购；上网电价经当地省政府价格主管部门按现行电价政策提出上报国家发展和改革委员会核批后，一般在0.50~0.60元左右；进口设备的关税和进口环节增值税全免等，这些政策的出台为秸秆发电在我国的推广提供了有力的保障。

成本费用分析。生物质能应用的主要瓶颈是储运成本的制约，如果秸秆燃料采用散装方式，不需太多加工过程，但是需要占用较大存储场地，收集和存储费用较大，吨成本在260元-400元之间，并且压缩比例小，原材料收集半径受到一定限制；而采用造粒技术，可以较好解决秸秆的运输和储存难题，估计吨成本在300-400元之间。按照目前中温中压机组350元/吨秸秆计算，其燃料成本大约在0.45元左右，电价如果按0.59元计算，每度电有0.14元空间。这种技术可节约大量土地资源和其它资源，又能解决小火电关停问题，也可大大降低发电成本，所以在河南适于发展秸秆造粒技术。

五、 结束语

推广秸秆发电技术，符合国家环保政策，是一项增加农民收入和社会效益俱佳的双赢战略。因此，发展生物质能利用技术，实现能源与环境的协调发展，任重道远，前景远大。

参考文献：

1.《绿色化学与生物质的化学加工》 夏代宽 四川大学化工学院； 2.《中国生物质资源可获得性评价》 中国农业部.

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