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自中国第一个秸秆燃烧发电厂在省晋州市建成以来,各地(如、等地)也在纷纷上马秸秆发电项目。
水/蒸汽循环
20世纪90年代后,以煤为代表的化石燃料发电技术的飞速发展,使整个发电厂的发电效率,蒸汽的温度和压力得到了大幅提高。
对于秸杆燃烧发电设备,也同样取得了很大发展。
但是,相对与燃煤设备,秸秆燃烧发电设备的设计建设经验相对较少。
而且秸杆还具有独特的特性,使其很难达到较高的蒸汽参数。
尤其是秸杆中氯化物含量较高,增加了锅炉在高蒸汽压力下腐蚀的可能性。
多数秸杆燃
烧发电厂的发电效率只能达到30%左右。
一般而言,秸秆发电厂在发电的同时都
供热,以提高整个电厂的效率。
[2]
秸杆的处理、输送和燃烧(发电厂)
发电厂建设两个独立的秸杆仓库。
每个仓库都有大门,运输货车可从大门驶入,
然后停在地磅上称重,秸杆同时要测试含水量。
任何一包秸杆的含水量超过25%,
则为不合格。
在欧洲的发电厂中,这项测试由安装在自动起重机上的红外传感器来实现。
在中国,可以手动将探测器插入每一个秸杆捆中测试水分,该探测器能存储99组测量
值,测量完所有秸杆捆之后,测量结果可以存入连接至地磅的计算机。
然后使用叉车卸货,并将运输货车的空车重量输入计算机。
计算机可根据前后的重量以及含水量计算出秸杆的净重。
货车卸货时,叉车将秸杆包放入预先确定的位置;
在仓库的另一端,叉车将秸杆
包放在进料输送机上;
进料输送机有一个缓冲台,可保留秸杆5分钟;
秸杆从进
料台通过带密封闸门(防火)的进料输送机传送至进料系统;
秸杆包被推压到两个立式螺杆上,通过螺杆的旋转扯碎秸杆,然后将秸杆传送给螺旋自动给料机,通过给料机将秸杆压入密封的进料通道,然后达到炉床。
炉床为水冷式振动炉床,是专门为秸杆燃烧发电厂而开发的设备。
锅炉系统
锅炉采用自然循环的汽包锅炉,过热器分两级布置在烟道中,烟道尾部布置省煤器和空气预热器。
由于秸杆灰中碱金属的含量相对较高,因此,烟气在高温时
(450C以上)具有较高的腐蚀性。
此外,飞灰的熔点较低,易产生结渣的问题。
如果灰分变成固体和半流体,运行中就很难清除,就会阻碍管道中从烟气至蒸汽的热量传输。
严重时甚至会完全堵塞烟气通道,将烟气堵在锅炉中。
由于存在这些问题,因此,专门设计了过热器系统,并在国际上的大多数秸杆发电厂中得到运用。
汽轮机系统
涡轮机和锅炉必须在启动、部分负荷和停止操作等方面保持一致,协调锅炉、汽轮机和空冷凝汽器的工作非常重要。
空冷凝汽器
丹麦的所有发电厂都是海水冷却的,西班牙的Sanguesa发电厂是河水冷却,英国
的Ely发电厂装有空气冷凝器。
在中国,空气冷凝器是一种很成熟的产品,可以在秸秆发电厂中采用。
环境保护系统
在湿法烟气净化系统之后,安装一个布袋除尘器,以便收集烟气中的飞灰。
布袋除尘器的排放低于25mg/Nmb布袋除尘器为脉动喷射式,容器由压缩空气脉冲清洁。
副产物
秸杆通常含有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,这
种灰分含有丰富的营养成分如钾、镁、磷和钙,可用作高效农业肥料。
[3]
主要优势
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:
[4]
1、农作物秸秆量大,覆盖面广,燃料来源充足。
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2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。
4、秸秆通常含有3%~5%勺灰分,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。
效益分析
生态效益
有利于环境的改善。
长期以来,农作物秸秆基本上是被作为废品处理。
每到收获季节,大部分地区都会出现“村村点火,处处冒烟,秸秆遍地,烽烟四起”的局面,对生态环境造成极大危害。
而将这些秸秆变废为宝,可以减少这些不必要的大气污染。
另外,秸秆发电是国际上发达国家普遍推行的CDM(清洁发展机制)
项目,装机容量为12MW机组的生物质发电机组年减排当量CO2约3.85万吨,可
大幅降低全球温室气体排放,比燃煤火电清洁得多,极少有污染物(特别是SO2)
排放。
可以说,秸秆发电使传统的单向线性经济“资源一一产品一一污染排放”转化为“资源一一产品一一再生资源”的循环经济。
经济效益
有利于增加农民收入。
生物质发电使生物秸秆变废为宝,根据有关人员调查,地一个百万人口的县,可年产小麦、玉米、棉花及水稻等农作物秸秆100多万吨,
约相当于50万吨标煤。
1个装机容量为25MW的机组年耗生物质秸秆30万吨以上,
若按150元/吨的价格计算,则当地农民年收入约4500万元,再加上生物质秸秆
的收、储、运工作,可给当地提供大量新的就业岗位。
社会效益
改善能源结构。
中国的能源结构以煤炭为主,约占70%左右,燃煤严重污染环境,
急需增加清洁能源比重,才能建成资源节约型、环境友好型的和谐社会。
秸秆发电项目在处理环境接受不了的秸秆以及减少直接燃烧秸秆产生大气污染的情况下,成为清洁能源的一个有效补充。
随着其在全国的推广应用,不但可以解决我国能源危机,改善能源结构,而且对污染控制、缓解环境压力、减排温室气体。
编辑本段阻力因素
成本局
秸秆发电是一个全新的事物,对于价格水平,国还没有参照系数。
从目前实践的情况看,与其它一次性能源相比,秸秆能源的成本投入上也还存在很大的差距。
据有关权威部门测算,在现有的技术水平下,生物质发电成本远高于常规燃煤发电成本,约为煤电的1.5倍,主要体现在:
一是起动资金高。
生物质发电单位投
资约10000元/KW;
二是机组热效率低于常规火电机组,现在新建常规火电机组容量一般都在60KW及以上,而国可建的生物质发电机组容量一般只有12~25KW左右;
三是燃料成本较高,由于生物质秸秆燃料低位热值一般在8000KJ/kg,大大低于
煤炭,再加上秸秆比重轻、密度小,体积大,运输成本巨大,这些都将导致燃料成本偏[Wj。
技术不成熟
就现实而言,中国用来秸秆发电的锅炉及燃料输送系统的技术和设备绝大部分依靠进口,由于与国外生产运输方式、工作习惯和文化的差异,很可能在技术和设备引进以后造成消化不良,使机组无法安全、稳定、满发运行。
另外,由于缺乏核心技术,投产后生物质发电企业很有可能将长期受制于国外企业。
秸秆储运组织困难
与国外相比,中国实行的是家庭联产承包制,生物质秸秆的收购和组织面对的是千万家的小农户,无成熟的模式或经验可循,比较困难。
一是收购难。
农民多年来都是把秸秆作为生活燃料的主要来源,出售秸秆的意识不强。
特别是一些发达地区的农户,因秸秆收购价达不到他们的期望值,积极性不高。
加之农作物秸秆的收购往往在农村大忙季节,收集秸秆的力量不足;
二是储存难。
秸秆收购具有很强的季节性,无法均衡收购,要维持企业的正常运转,必须有半年的储存量。
因秸秆比重轻,体积大,堆入存储场地广大,还需一系列的防雨、防潮、防火等配套设备,投资建设和维护费用大。
编辑本段能源意义
中国生物质能资源非常丰富,农作物秸秆资源量超过7.2亿t,其中6.04亿t可
作能源使用。
国家通过引进、消化、吸收国外先进技术,嫁接商品化、集约化、规模化的管理经验,结合中国国情,在农村推广实施秸秆发电技术,在节省不可再生资源、缓解电力供应紧等方面都具有特别重要的意义。
秸秆资源是新能源中最具开发利用规模的一种绿色可再生能源秸秆为低碳燃料,且硫含量、灰含量均比目前大量使用的煤炭低,是一种较为“清洁”的燃料,在有效的排污保护措施下发展秸秆发电,会大改善环境质量,对环境保护非常有利。
秸秆资源是新能源中最具开发利用规模的一种绿色可再生能源。
据有关部门统计数据,中国在用作能源的农作物秸秆中,其中用于畜牧饲料为1.45亿t,还田肥
料0.91亿t,工业原料0.14亿t,作为农民传统的生活燃料的秸秆为2.8亿t,
分别占总量的24%15%2.3%和40%除了上述用途外,还有18.7%约1.13亿t
剩余秸秆没有任何用途,成为真正的废弃物,大部分被农民或农场主在田野焚烧了,这不仅严重污染环境,影响交通,而且造成生物质能源的极大浪费。
编辑本段发展情况
世界秸秆发电的发展
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,现在以秸秆发电等可再生能源已占丹麦能源消费量的24%以上。
丹麦BW公司是亨誉世界的
发电厂设备研发、制造企业之一,长期以来在热电、生物发电厂锅炉领域处于全
球领先地位。
丹麦BWE公司率先研发的秸秆生物燃烧发电技术,迄今在这一领域仍是世界最高水平的保持者。
在这家欧洲菩名能源研发企业的技术支撑下,1988
年丹麦诞生了世界上第一座秸秆生物燃烧发电厂。
目前丹麦已建立了13家秸秆发电厂,还有一部分烧木屑或垃圾的发电厂也能兼烧
秸秆。
BW公司的秸秆发电技术已走向世界。
瑞典、芬兰、西班牙等国由BW公
司提供技术设备建成了秸秆发电厂,其中位于英国坎贝斯的生物质能发电厂是目前世界上最大的秸秆发电厂,装机容量3.8万k以
到2006年,秸秆发电在欧洲,尤其是北欧的一些国家已有近20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,至U2006年,秸秆发
电等可再生能源已占丹麦能源消费量的24%^上。
《联合国气候变化框架公约》
及《京都议定书》分别于1992年和1997年出台后,为了建立清洁发展机制,减
少温室气体排放,丹麦进一步加大了生物质能和其他清洁可再生能源的研发利用
力度。
丹麦BWE^司是亨誉世界的发电厂设备研发、制造企业,长期以来在热电、
生物发电厂锅炉领域处于全球领先地位,丹麦BWE公司率先研发的秸秆生物燃烧
发电技术,一直到21世纪初期,在这一领域仍是世界最高水平的保持者。
在这家欧洲著名能源研发企业的技术支撑下,1988年丹麦诞生了世界上第一座秸秆生物
燃烧发电厂。
到2006年,丹麦已建立了130家秸秆发电厂,还有一部分烧木屑或垃圾的发电厂也能兼烧秸秆。
BWE公司的秸秆发电技术已走向世界,被联合国列为重点推广项
目,瑞典、芬兰、西班牙等国由BW公司提供技术设备建成了秸秆发电厂,许多
国家还制定了相应的计划,如日本的“计划”,美国的“能源农场”,印度的“绿
色能源工厂”等,它们都将生物质能秸秆发电技术作为21世纪发展可再生能源战
略的重点工程。
其中位于英国坎贝斯的生物质能发电厂是世界上最大的秸秆发电
厂,装机容量3.8万千瓦,总投资约5亿丹麦克朗。
中国秸秆发电的发展
中国是一个农业大国,生物质资源十分丰富,各种农作物每年产生秸秆6亿多吨,
其中可以作为能源使用的约4亿吨,全国林木总生物量约190亿吨,可获得量为
9亿吨,可作为能源利用的总量约为3亿吨。
如加以有效利用,可为农民增收近
1000亿元,开发潜力将十分巨大。
随着《可再生能源法》和《可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法》等的出台,中国秸秆发电呈快速增长趋势。
为推动生物质发电技术的发展,2003年以来,国家先后核准批复了晋州、单县和
如东3个秸秆发电示项目,拉开了中国秸秆发电建设的序幕。
颁布了《可再生能源法》,并实施了生物质发电优惠上网电价等有关配套政策,从而使生物质发电,特别是秸秆发电迅速发展。
据不完全统计,到2006年底,全国在建农作物秸秆发电项目34个,分布在和等省(区),总装机容量约120万千瓦;
单县、
宿迁和威县三座发电站已投产发电,总装机容量8万千瓦。
2008年前后几年间,国家电网公司、五大发电集团等大型国有、民营以及外资企业纷纷投资参与中国生物质发电产业的建设运营。
截至2007年底,国家和各省发
改委已核准项目87个,总装机规模220万千瓦。
全国已建成投产的生物质直燃发电项目超过15个,在建项目30多个。
可以看出,中国生物质发电产业的发展正在渐入佳境。
根据国家“十一五”规划纲要提出的发展目标,未来将建设生物质发电550万千
瓦装机容量,已公布的《可再生能源中长期发展规划》也确定了到2020年生物质
发电装机3000万千瓦的发展目标。
此外,国家已经决定,将安排资金支持可再生能源的技术研发、设备制造及检测认证等产业服务体系建设。
总的说来,生物质能发电行业有着广阔的发展前景。
中国秸秆发电迈出实质性步伐。
大力发展秸秆发电,不仅可以减少由于在田间地
头大量焚烧、废弃所造成的污染,变废为宝,化害为利,而且对解决“三农”问题,促进当地经济发展具有重要作用。
据估算,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
加约4000万元收入,惠及的农户数量将近5万户,是发展农村经济,增加农民收
入的重要举措。
中国对秸秆发电实行优惠电价政策,上网电价高出燃煤发电0.25元/千瓦时,并
且还可以享受税收减免等一系列政策。
随着中国有关配套政策的不断完善,以及秸秆发电技术的进步和原料收储运体系的形成,中国秸秆发电产业必将取得更快发展,为解决“三农”问题,建设社会主义新农村做出应有的贡献。
[5]
中国利用秸秆发电的市场广阔
目前生物质能秸秆发电技术的开发和应用,已引起世界各国政府和科学家的关注。
许多国家都制定了相应的计划,如日本的“计划”,美国的“能源农场”,印度的“绿色能源工厂”等,它们都将生物质能秸秆发电技术作为21世纪发展可再生
能源战略的重点工程。
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,中国生物质能发电装机容量要超过:
300万kw。
因此,从中央到地方政府都
制定了一系列补贴政策支持生物质能技术的发展,加快了技术商业化的进程。
随着中国国民经济的高速发展和城乡人民生活水平的不断提高,既有经济、社会效益,又能保护环境的秸秆发电技术的利用前景将会越来越广阔。
中国农村的秸秆资源相当丰富,主要的农作物种类有稻谷、小麦、玉米、豆类、薯类油料作物、棉花和甘蔗。
根据中国地理分布和气候条件,南方地区水域多、气温高,适合水稻、甘蔗、油料等农作物生产,北方地区四季温差大,适合玉米、豆类和薯类作物生长,故播种面积大于其他地区。
小麦在中国各地区都普遍种植,播种面积以华中、华东地区最多;
棉花产地主要是华东和华中地区,其次是华北和西部地区。
预计在2000年到2010年期间,我国每年秸秆资源的可获得量为3.5
亿〜3.7亿t,相当于1.7亿tce。
如果将这些秸秆资源用于发电,相当于0.9亿kw火电机组年平均运行5000h,年发电量为4500亿kWh。
中国开始引进世界先进技术,启动生物质能发电工程示项目的实施
农作物秸秆直接燃烧供热发电的利用方式,是一条将秸秆转化为生物质能源可行的工艺技术路线。
如果秸秆直接燃烧供热发电示成功,将成为中国最大的支农项目、最大的节能、环保项目,是我国最可能迅速大面积推广的可再生能源项目。
正是由于秸秆直燃发电项目拥有以上特点,同时它又可能解决目前许多企业面临的煤炭供应趋紧,价格持续上升的问题,中国启动实施秸秆发电的示工程引起了国外业界的极大关注。
中国大型企业与丹麦BME公司合资合作蓄势待发
由中国龙基电力科技与德源投资共同合作经营的龙基电力,是BWE^司“超超临
界锅炉”和“生物质能发电”等核心技术、锅炉设备相关技术及其更新技术进入中国的唯一平台。
作为BW公司在中国电力领域的项目发展公司和窗口公司,龙
基电力将在中国境投资生产世界先进的发电厂设备,逐步把BW公司的生物质能
发电技术引入中国,在国生产BWE^司的生物质能发电锅炉及全部配套设备。
生物质能发电工程已列入国家级示项目
目前,国家发展和改革委员会已正式批准将晋州和单县的生物质能秸秆发电工程列为国家级示项目(发改能源[2004]2017号文件和发改能源[2004]2018号文件),旨在示中完善技术,规和培育市场,形成新的产业。
这正式将秸秆发电技术在国的推广驶上了一条农村能源全新利用的快车道。
晋州(1X25MW和单县(1X24MW两个示项目都将引进丹麦BWE公司的世界先
进秸秆发电技术,龙基电力作为项目投资和项目实施单位,在当地做了大量的前期调研,力争在吸收丹麦BWEfc进技术的基础上,开创出一条符合中国国情的新
路。
两个示项目如能成功,将给我国广袤的农村带来前所未有的新能源革命和巨
大的经济效益,如晋州项目每年燃烧秸秆20多万t,发电1.38亿kWh。
按照每吨
秸秆100元的收购价测算,将带动农户增收2000多万元/年;
与同等规模的燃煤
火电厂相比,一年可节约10万多tce。
除上述两个示项目外,如东县、庆安县、平谷区等生物质能丰富的县(区)都在积极与龙基电力洽谈,着手筹建秸秆发电厂。
1)国产祜歼锅炉在振动炉排的帝封上设计不细,造成炉排玄封做果差,炉持血缺秸歼燃烧不充分,效率低:
2)给料均何性、炉排振动装置及振动毯果较差,轻常出g对铝炉稳定
燃烧影响很大=
3)没宙号虑列格秆燃烧的特点项及国内稽歼品秒的纪杂•性・前咽投诟的科秆钢炉没CT祓汁未燃.尽秸秆颗粒分埼装一置,再加卜一锅炉负压大,造成布转颇繁烧坏;
4)阵情系统的设备以及设计不成熟,
在鲤济性方血,我国现标的藕肝电厂存在M【下问题土
1)比投临界除B电厂以夕斡只它所fj的电厂比检赏挪在100M心干瓦以上,远高]一般火电厂6000-700。
元/「址的技黄:
2)燃料价格昂最:
队衣民手中的收咽价加上运输暧用加上中间人费用.每
帏秸杵的价Ift在300-400元之时导致了沉柬的成本员任
年利用时阊短,设计时间为§
500小时.怛由于燃料、故障答问题.实际
利用时间都在3000-4000小时之间,年发电量为B0C0*。
与干瓦时
4)由于沉面的成本倒桐以及由于齐种株因导致的找小的发电垦*我国大部分祐肝电厂都处于号损状态。
影响格秆电厂投究运营效益的主要因素有:
段设投资、燃料价格、机衍热效率以及上网山价政策M
江苏地区祐歼电厂的主力机型为1SMW和2SMW,工程建设的投资成本构成比例和煤电基本类似,设备购置顶用约占49%,建筑安装工程基约占35%其他费用约为16%科杆电厂的比投-10000元/kWh左右-i煤也的3000-4000TL/kWh.格杆电I项目造价高的原因主要小
1)设备造价高。
钢炉、稍杆破碎和卜一料等设备的设计和制造在我国尚处于不成熟阶段,加上祐杆中墉金属含鼠较高.容场,胸蚀金属表血,为防止粘歼锅炉的建热血服饰而人枝采用耐腐扯掴H:
2)燃料砧藏成本扁.且燃料易受潮.不容易保存:
3)秸秆电厂项目单位造价破5使共折旧贵和财务费用也相位较高.
秸歼的价恪对「祜秆电厂的彪响非常巨大,秸杆价恪高的原因主要足运输舫存成本高:
我国的南方农业机械化程度总差,旦祜秆都散溶在川间,不具备机械化收集的条件。
易秆体积大、易盗是、位存损杭大,而R,祜秆除了做燃舛之外.祐肝还田、饲料、造纸以及加匚板材箸综合利用水平不断提高.培加了篇藕肝的
需求。
此外,一旦一个地区出现距存较近的枯秆电厂,很容易出现争物秸秆的场血.更加增高了燃料成本。
考虑到秸秆这种燃料的特妹性.祐秆电厂的单机容量都较小.秸肝锅炉的实际运行效率很低。
同时,祐秆电厂的辅助设备比燃媒电厂多.厂用电率约为10%.远高于常燃燃煤电厂。
一般的祐歼电厂,热效率仅在15-2S%之间。
以上因室导致了私歼发电厂的成本居高不R
粘歼电厂的发电成本构成大致如下:
顼目<
ftk_
祜料发电
常短火电
燃料费
S8
56
折旧及推销费
14
13
辨修费
S
8
财务贽用
12
9
工资
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