秸秆发电厂知识介绍(情况说明)-绿色电力.doc

1、秸秆发电情况说明 今后 15 年,我国在生物质能方面将重点发展农林生物质发电、生物液体燃料、沼气及沼气发电、生物固体成型燃料技术四大领域,开拓农村发展新型产业,为农村提供高效清洁的生活燃料,并为替代石油开辟新的渠道. 根据可再生能源中长期发展规划确定的主要发展目标,到 2010 年,生物质发电达到 550 万千瓦,生物液体燃料达到 200 万吨,沼气年利用量达到 190 亿立方米,生物固体成型燃料达到 100 万吨, 生物质能年利用量占到一次能源消费量的 1%;到 2020 年,生物质发电装机达到 3000 万千瓦 ,生物液体燃料达到 1000 万吨,沼气年利用量达到 400 亿立方米, 生物

2、固体成型燃料达到 5000 万吨,生物质能年利用量占到一次能源消费量的 4%. 自贡东方锅炉工业集团有限公司自主研发的生物质发电锅炉技术将落户江苏洪泽县,在洪泽生物质发电项目中充当主力. 20 世纪 70 年代的世界石油危机, 促使一直依赖石油作为惟一能源的丹麦推行能源多样化政策.丹麦 BWE 公司率先研发秸秆生物燃烧发电技术 ,在这家欧洲著名能源研发企业的努力下,丹麦于 1988 年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 130 家秸秆发电厂, 秸秆发电等可再生能源占到全国能源消费量的 24%以上.秸秆发电技术现已走向世界,被联合国列为重点推广项目. 瑞典、芬兰、西班牙等多

3、个欧洲国家由 BWE 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 万千瓦, 总投资约 5 亿丹麦克朗. 秸秆包括玉米秸秆、小麦秆、稻草、油料作物秸秆、豆麦作物秸秆、杂粮秸秆、棉花秆等,是仅次于煤炭、石油和天然气的第四大能源, 在世界能源总消费量中占 14%.国际能源机构的有关研究表明,农作物秸秆为低碳燃料, 且硫含量、灰含量均比目前大量使用的煤炭低, 是一种很好的清洁可再生能源. 每两吨秸秆的热值相当于一吨煤,而且其平均含硫量只有 38,远远低于煤 1%的平均含硫量. 随着生物质能发电投资迅速升温,国家电网以及五大发电集

4、团的成员, 中电投、华电集团、大唐集团等摩拳擦掌,纷纷在全国范围内跑马圈地, 抢占优质秸秆发电资源. 国家电网公司担任大股东的国能生物发电有限公司目前已经有 19 个秸秆发电项目得到主管部门的核准. 大唐安徽分公司大唐淮北发电厂 8 月在蒙城的秸秆发电项目选址成功,初步拟定一期建设 21.5 万千瓦发电机组,投资约 2.5 亿至 3 亿元人民币 . 华电集团位于安徽宿州市的 22.5 万千瓦秸秆发电项目 8 月获得国家发改委的批准. 国电集团投资 2.5 亿元在山东德州上马一个秸秆直燃发电项目. 中电国际投资 1.31 亿元在江苏洪泽正式启动了其首个秸秆发电项目中电洪泽生物质热电项目. 河北、

5、山东、江苏、安徽、贵州、河南、黑龙江等省份,多个令人兴奋的农作物秸秆燃烧发电项目或立项,或动工 ,或投产.生物质能大规模地转化成电能,正面临前所未有的发展良机: 一方面,石油、煤炭等不可再生化石能源价格飞涨;另一方面,各地政府顶着“节能降耗20%”军令状 ,对落实和扶持生物质能发电也有了相当的默契和热情 . 2006 年 9 月 17 日,国电集团与山东德州所属的陵县签署投资协议,将在该地投资 2.5亿元上马一个秸秆直燃发电项目. 这已是德州引进的第三个秸秆发电项目.此前,国家电网公司接连在德州签下夏津、临邑二县两个秸秆发电大单,总投资高达 10 多亿元.作为国家电网公司投资秸秆发电项目的载体

6、,2005 年 7 月 7 日,国能生物在北京正式成立,注册资本 5 亿元,其中国家电网直属的深圳国电科技发展有限公司占股 55%,龙基电力有限公司占其余 45%股份.国能生物被寄予了厚望.国家电网公司总经理刘振亚亲自出任这个三级公司的董事长,龙基电力公司此前已开展的生物发电项目也全部转入该公司.2004 年年底,龙基电力曾在山东单县开工建设了国家第一个秸秆发电项目单县龙基生物发电有限公司,现在,随着投资方的转换,这个示范工程已经易名为国能单县生物发电有限公司.“我们的目标很明确,利用3 年的时间实现在建和投产装机容量 150 万千瓦,完成对全国优质生物发电资源的占有,并在2007 年实现上市

7、;到“十一五” 末建成约 200 座生物燃料发电厂, 装机容量达到 500 万千瓦,成为世界上最大的生物质发电企业.”国能生物的一位高层告诉记者,具体来说,2006 年要完成布点 50 个,核准 25 个,2007 年也要争取有 30 个项目得到核准 . “国能生物的底气源自其两大股东的实力.”一位业内人士分析,由于有国家电网公司做后盾, 国能生物可以获得充足的发电量保证, 具有独特的市场优势;此外,其另外一家股东龙基电力, 是丹麦 BWE 公司“秸秆发电 ”等核心技术、锅炉设备等进入中国的惟一平台.后者拥有世界最先进秸秆发电技术,在设备的效率、寿命等方面具有明显的领先优势. 2006 年 9

8、 月 20 日,在 2006 亚太总裁与省市长国际合作峰会上发表演讲时,中电国际(2380.HK)CEO 李小琳说,该公司刚刚在江苏洪泽正式启动了第一个秸秆发电项目 投资 1.31 亿元的中电洪泽生物质热电项目. 李小琳还透露,作为中电投集团在港上市的旗舰企业,中电国际已经启动了新能源发展规划, 并成立了中电新能源公司,目标是要投资 100 亿元左右, 建设 7080 家秸秆发电企业 . 国电集团则以国电科技环保集团(简称国电科环)为平台在秸秆发电领域进行扩张.“我们已经做了大量前期工作, 掌握了一批资源丰富、厂址综合条件优越的项目点,计划今年开工 1-2 个示范项目进行实践探索 .我们的最终

9、目标是形成新的秸秆发电产业集群.”该公司有关人士说. 仅仅在 9 月份, 国电科环就在山东德州、淄博两地拿下两个秸秆发电项目.此前,其位于黑龙江汤原和山东无棣的两个 21.5 万千瓦秸秆发电项目已经通过了主管部门的审核,正在进行招标. 作为五大发电集团之一的中国国电集团的子公司,国电科环把生物质发电纳为七大主业之一 . 华电集团在秸秆发电领域也蓄势待发.从 2005 年开始,华电下属的山东枣庄十里泉电厂就根据所在地区秸秆资源丰富的实际,在 5 号机组大修中安装了我国首台煤粉秸秆混燃发电机组.今年 8 月份,华电集团位于安徽宿州市的 22.5 万千瓦秸秆发电项目也又获得了国家发改委的批准. 大唐

10、集团对秸秆发电的布局主要由各地分公司进行操盘.去年 12 月,大唐吉林发电公司决定在辽源上马秸秆发电项目, 规模为 21.2 万千瓦; 今年 8 月份,大唐安徽分公司大唐淮北发电厂在蒙城的秸秆发电项目也选址成功,初步拟定一期建设 21.5 万千瓦发电机组,投资约 2.5 亿至 3 亿元人民币. 在五大发电集团中,华能集团是目前惟一尚未有秸秆发电项目的公司, 但在其最近的一份内部文件中也提到,“在具备条件的地区, 将扶持发展秸秆发电,为新农村建设提供能源支持”. 2004 年,国家发改委在对生物发电的初步规划中提出,“争取到 2020 年建成 2000 万千瓦”.如果这一目标得以实现,每年不但可

11、以替代 7500 万吨煤, 而且仅出售秸秆一项即可给农民带来 200-300 多亿元的收入. 而今年 1 月 1 日开始实施的 可再生能源法更是给众多秸秆发电项目注入强心针.该法明确规定, 秸秆发电厂所发电量将由电网全额收购;进口设备的关税和进口环节增值税全免, 同时, 各地方省市还可因地制宜地制定其它的补贴政策.这些措施为秸秆发电提供了一个极好的市场切入点.来自国能的一份内部资料显示,以其单县项目的一台 2.5 万千瓦生物发电机组为例,动态总投资 3.02 亿元, 投资回收年限为 10.88 年,投资利润率约为 6.39%.此外,国家将降耗指标分解到各单位也是五大发电集团积极参与秸秆发电的动

12、因之一.今年 9 月份, 中电投确定,“十一五” 期间要将万元工业增加值能耗降低 30%,解决的路径之一就是发展可再生能源,“在具备条件的农业大县, 开发单机容量 1.5 万千瓦及以上的秸秆发电”. 据介绍,目前秸秆发电面临着三大难题 :一是秸秆收集.秸秆的容重比小,单位体积的重量小, 热容量比煤炭小,这些造成了秸秆收集和运输的不方便 ;二是锅炉上料.无棣项目锅炉为12MW,每小时需要上料 75 吨 ,怎么把 75 吨的秸秆燃料放进锅炉是一个很大的难题 ;第三,锅炉技术,即如何让原料充分燃烧 .目前锅炉技术被丹麦 BWE 公司垄断,国内还没有一个厂家有自主成熟的秸秆发电锅炉设备. 无锡华光股份

13、(600475)在河北省建设投资公司河北晋州秸秆热电厂项目 2 台 75t/h 秸秆直燃锅炉及配套系统设备的招标中中标,中标价格为 4122 万元.华光股份中标的单台秸秆发电锅炉是我国首台具有自主知识产权的国产化产品.作为 “十一五”规划发展重点之一,河北晋州秸秆热电工程是“十一五 ”规划中三个国家级示范性工程之一 ,也是第一个采用国产化秸秆直燃锅炉的项目,同时也是我国第一批生物燃烧发电项目之一.由河北省建设投资公司与北京龙基电力有限责任公司、香港中国生物发电集团有限公司于 2004 年 3 月 23 日签署协议合资投建.该项目将引进欧洲著名能源研发企业丹麦 BWE 公司的世界最先进秸秆发电技

14、术.这就涉及到决定我国秸秆发电前景的重要因素秸秆发电技术和锅炉设备的自主研发能力. 作为一项崭新的技术,目前我国的秸秆发电技术和设备还需要从国外引进,导致项目投入成本必然高于传统发电行业, 而我国目前的电力定价机制是竞价上网机制,因此一旦参与竞价, 秸秆发电与传统电业在价格上相比就明显处于劣势.虽然自 2006 年 1 月 1 日起施行的可再生能源法规定,鼓励传统电力企业并购生物质发电项目,并对生物质发电项目免于网上定价,但解决成本问题的根本还在于核心技术和核心设备的国产化.一旦获得了自主知识产权,降低了建设和运营成本 ,秸秆发电对传统电业的优势就会凸显,秸秆燃烧发电在我国,特别是农村地区将具

15、有广阔的前景.据测算, 每两吨秸秆的发电量相当于一吨煤.以河北晋州秸秆热电厂项目为例,预计该发电厂每年可燃烧秸秆 20 多万吨 ,发电 1.2 亿千瓦时,相当于节省 10 万吨标准煤.我国每年农作物秸秆年产量约为 6.5 亿吨 ,预计到 2010 年将达到 7.26 亿吨,相当于节省 3.5 亿吨煤.不仅如此 ,秸秆还是一种煤无法媲美的清洁能源.环境国际能源机构的研究表明,秸秆是一种很好的清洁可再生能源, 其平均含硫量只有 3.8,而煤的平均含硫量约达 1%.除了具有较好的经济效益和生态效益, 秸秆发电还具有可观的社会效益 .按照每吨秸秆 100 元的收购价测算,一座河北晋州秸秆发电厂将带动农

16、户增收 2000 多万元,同时还可以提供 100 万平方米的采暖供热.“利用秸秆发电可以把解决能源短缺、环保和农民增收三大问题很好地结合起来.”河北省省长季允石说. 1 生物质能秸秆发电的工艺流程 农作物秸秆在很久以前就开始作为燃料,直至 1973 年第一次石油危机时丹麦开始研究利用秸秆作为发电燃料.在这个领域丹麦 BWE 公司是世界领先者,第一家秸秆燃烧发电厂于 1998 年投入运行(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. 1.1 秸秆的处理、输送和燃烧 发电厂内建设两个独立的秸秆仓

17、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,秸秆同时要测试含水量. 任何一包秸秆的含水量超过 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.在国内,可以手动将探测器插入每一个秸秆捆中测试水分, 该探测器能存储 99 组测量值 ,测量完所有秸秆捆之后,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秆的净重 . 货车卸货时,叉车将秸秆包放入预先确定的位置 ;在仓库的另一端 ,叉车将秸秆包放在进料输送机上;进料输送机有一个缓冲台, 可保留秸秆 5 分钟

18、;秸秆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 ;秸秆包被推压到两个立式螺杆上,通过螺杆的旋转扯碎秸秆,然后将秸秆传送给螺旋自动给料机, 通过给料机将秸秆压入密封的进料通道,然后输送到炉床. 炉床为水冷式振动炉,是专门为秸秆燃烧发电厂而开发的设备. 1.2 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.由于秸秆灰中碱金属的含量相对较高, 因此,烟气在高温时(450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

19、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, 已经用在最新的发电厂中. 1.3 汽轮机系统 1.3.1 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,汽轮机和锅炉, 协调锅炉、汽轮机和空冷凝汽器的工作非常重要. 1.3.2 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. 1.4 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 25

20、mg/Nm3,大大低于中国烧煤发电厂的烟灰排放水平.布袋除尘器为脉动喷射式,容器由压缩空气脉冲清洁. 1.5 副产物 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 ,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. 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“阳光计划”,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,我国生物质能发电装机容量

21、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.随着我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.我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.根据我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.小麦在我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

22、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.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范成功,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, 我国启动实施秸

23、秆发电的示范工程引起了国内外业界的极大关注. 由中国龙基电力科技有限公司与北京德源投资有限公司共同合作经营的龙基电力有限公司,是 BWE 公司“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 BWE 公司在中国电力领域的项目发展公司和窗口公司,龙基电力有限公司将在中国境内投资生产世界先进的发电厂设备,逐步把 BWE 公司的生物质能发电技术引入中国,在国内生产 BWE 公司的生物质能发电锅炉及全部配套设备.目前,国家发展和改革委员会已正式批准将河北晋州和山东单县的生物质能秸秆发电工程列为国家级示范项目(发改能源20042017 号文件和发改

24、能源20042018 号文件),旨在示范中完善技术, 规范和培育市场,形成新的产业.这正式将秸秆发电技术在国内的推广驶上了一条农村能源全新利用的快车道.河北晋州 (125MW)和山东单县(124MW)两个示范项目都将引进丹麦 BWE 公司的世界先进秸秆发电技术 ,龙基电力有限公司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 BWE 先进技术的基础上 ,开创出一条符合中国国情的新路.两个示范项目如能成功 ,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,如河北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

25、,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 l0 万多 tce. 在一些经济发达地区,秸秆就成了 “废物”,特别是产粮区, 出现了焚烧秸秆现象.目前, 这一问题有了以下几个特点: 1. 区域上的不均衡性.焚烧秸秆主要集中在产粮区 ,特别是一年两季或三季耕作的产粮区,如山东、河北、河南、四川、安徽等省份. 那里人多地少 ,没有闲置土地,必须尽快“处理”掉秸秆而不影响下一季耕作, 只好就地焚烧掉. 2.时间上的不均衡性.焚烧秸秆发生在收获期与下一个播种期之间,时间短,处理量大,有的地方必须在几天之内把秸秆“ 处理” 掉, 满山遍野的秸秆只有付之一炬 . 3.

26、焚烧秸秆地区,经济比较发达 ,农民生活水平高, 已经扔掉了烧火棍,宁肯跑几十里、几百里去买液化气也不愿用秸秆做燃料. 4. 城乡结合部和农村规划小区的秸秆废弃问题尤为严重.这里的农民不愿意“室内现代化,室外脏乱差”,再不愿意使用秸秆作燃料 . 秸秆就其物质属性来说,是属于很好的可利用物质 ,从古至今 ,被广泛利用,可归纳为“五料”,即燃料、饲料、肥料、基料、原材料. 目前,就全国来说, 秸秆仍然主要用于作燃料,占全国秸秆产量的 50%以上,做肥料所消耗的秸秆量占全国秸秆产生量 15%左右. 关于秸秆收集和运输问题,只要形成了大规模应用 ,收集和运输也将随之形成专业化行业.我国煤炭的运输半径在

27、800km 以上, 且在运输中易产生粉尘污染.而秸秆的运输半径比煤小得多,且不会产生污染. 上海电气是全国火电设备的生产大户,在秸秆发电设备领域还是个“新手”.技术人员介绍,面对这一新兴市场,上海电气长江公司和上海电气四方锅炉厂携手,开始燃烧秸秆锅炉的研发. 与燃煤锅炉不一样,秸秆的灰熔点较低,可碱金属较高, 燃烧后容易产生二氧化硅,因而在炉膛容积、防腐蚀等方面有特殊的要求.上海电气技术人员通过自主开发,已基本掌握了核心技术,预计在今年年底能完成两台燃烧秸秆锅炉的生产,到明年春天,改造后的恒光热电有限公司就可以开始烧秸秆发电了. 据了解, 若是采用丹麦等国的进口设备,其单位造价一般为每千瓦 1

28、.5 万元左右 ,而上海电气国产设备的单位造价大约在每千瓦 7000 元左右,有明显价格优势.目前河南 700 万千瓦机组的小火电, 按照国家政策要求,在未来三年内有一半要被淘汰和改造,把它们改造成烧秸秆的机组是最好的 “变身法”. 记者深入到一些掺烧生物质发电的企业了解到:江苏宝应协鑫生物质环保热电公司掺烧稻壳、锯末和树皮等生物质发电,一年消耗 83 万吨,约占燃煤总热值的 40%;在浙江富春江环保热电厂,主要掺烧生活垃圾发电, 年处理垃圾 26 万吨; 在南京协鑫热电厂竟然掺烧生活污泥来发电. 虽然国家已出台生物质发电补贴 025 元/千瓦时的政策,但仍缺乏具体的实施细则和协调机制;对于农

29、林废弃物混燃量小于总热值 80%的情况, 国家规定不给予补贴,限制了混燃技术的推广应用.”他进一步解释道, 中国生物质发电尚处于示范项目阶段,示范项从立项、建设、发电上网到验收,尚无专门的管理办法, 大大影响示范项目的进度,也影响 投资者的积极性.“示范项目需要国家在政策、财税、科技投入和管理方面给予积极关注、支持 . 经济性:“先天不足”后天补.生物质能发电从经济性的角度来讲,主要包括投入和产出两部分. 投资成本巨大、产业门槛过高是妨碍生物质能发电向基层推广的一个重要原因.“建设一个 25 兆瓦燃用秸秆的电站, 前期投资需要 5 亿元左右, 是常规火电站的 4 倍;每年燃用生物质秸秆 16

30、万吨,约是 30 万亩地的全部秸秆 ;原料输送距离达 90 公里,集中过程本身就需要耗费大量的能源.” 中国工程院院士倪维斗提醒有关企业要考虑生产成本.投资偏高的主要原因是进口设备价格高,若要大规模地降低投资, 大规模发展秸秆发电,就必须实现整套设备的国产化.技术国产化的途径有两条: 一是国家加大对生物质原料秸秆发电技术的研发力度,尽快生产出自己的示范设备, 并达到商业化、规模化. 其次 ,可以通过引进当前国际上最先进的秸秆发电技术,以实现设计、制造的国产化. 据中国电力工程顾问集团公司的专家介绍:当前,国内生物质秸秆直燃发电项目无一例外采用丹麦 BWE 公司的技术,单位投资高达 10000元

31、/千瓦左右.以从事清洁能源技术的引进开发和清洁能源发电设备的生产为主营业务的中港合资企业龙基电力有限公司已与 BWE 公司签订了生物质能发电技术的合作协议,但协议是排他的,不利于有序竞争 .其实,我国从 1987 年就开始进行生物质能小型气化发电技术研制工作.1996 年,1 兆瓦生物质能循环流化床气化发电系统被列入科技部 “九五”重点攻关项目. 大型生物质能气化发电产业化关键技术研究被列为科技部“十五”重点攻关项目.生物质能气化发电优化系统及其示范工程被列为科技部“十五”863 重大课题.中国科学院广州能源研究所的“ 生物质气化发电新技术 ”就是在这种背景下研发成功的 .1998 年在福建莆

32、田建成了国内首个 1 兆瓦谷壳气化发电示范工程并投入运行,1999 年在海南三亚木材厂建成 1 兆瓦木屑气化发电示范工程并投入运行,2000 年在河北邯郸建成了 6 兆瓦秸秆气化发电示范工程并投入运行.但是,由于“生物质能循环流化床气化发电系统”没有解决以秸秆为主的生物质能的利用问题,也没有解决秸秆的收集系统问题 ,因此,该技术被排除在国家首批示范项目之外.虽然“生物质能循环流化床气化发电”技术目前还存在着一些有待解决的问题,但是在技术上并不存在不可逾越的障碍.通过技术创新和改造解决这些问题, 我国的“ 生物质能循环流化床气化发电”完全可能成为今后生物质能发展的方向之一从产出上讲,秸秆发电企业

33、的电能因投资成本较高在“竞价上网 ”的市场中负重而行. 仍以一个 25 兆瓦燃用秸秆的电站为例,按照内部收益率 8.0%测算,含税上网电价基本上都在 0.7 元 /千瓦时左右.7 毛的电价水平对于燃煤电厂是相当高的.但是在这方面 ,可再生能源法鼎力相助 :在生物质发电项目运行满15 年内,国家给予每度电 0.25 元的电价补贴,所发电量电网全额收购,这使生物质能发电企业在一定时间内可以无忧销路了. 生物质能秸秆发电就其经济性而言有“先天不足”,但在政府的有力扶持下,已可在激烈的市场竞争中占据一席之地. 秸秆供应:众人拾柴火焰高.秸秆的连续稳定供应是秸秆直燃发电项目发展的另外一个瓶颈. 在秸秆发

34、电的工业化运行时 ,秸秆的消耗量很大.欧美等国秸秆发电运用比较广泛的地区,多为大规模农场,农作物品种单一,机械化程度高, 农户从收割、打捆、储存到运输已经形成非常正规的产业链,电厂内只设 23 天的存储量.但我国农村多为农民个体耕作,存在单户耕作面积小、农作物秸秆品种多, 秸秆晾晒所需场地、时间有限,机械化、自动化程度低,乡村道路、运输工具等不够先进等问题,所以秸秆的收购、储存、运输、质量等问题都要复杂得多、困难得多.但是这个问题 ,各大电力公司与当地政府密切合作,已经得到了较好的解决.在江苏如东县秸秆收购站打包现场,记者看到堆积如山的麦秆 ,经过输送带,源源不断地被秸秆打包机“ 吞” 了进去

35、,不一会功夫 ,一捆体积 2.4 立方米、重 500 公斤的麦秆又从秸秆打包机内“溜” 了出来.据江苏国信新能源开发有限公司的一位负责人介绍 ,如东现场有两台秸秆打包机,一台是他们与江苏华实科技股份有限公司共同研制的,一台是他们与南通金冠液压设备厂共同研制的,每台的造价仅有 10 多万元,仅仅是西欧进口设备价格的 1/10.打包整齐的秸秆被运送到电厂周围的 15 个秸秆储存仓库, 这些仓库的“ 存货 ”足够电厂用一年.我国的生物质秸秆发电目前还处在起步阶段, 各项技术仍处在开发、研制、引进阶段,相信不久,我国通过自主开发或者引进、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,完

36、全可以解决制约因素,如约实现国家发改委对未来 15 年生物质能源产业的三步发展规划 . 生物质能的规划不完整、生物质产品缺乏标准和投入严重不足已成为制约我国生物质能发展的主要瓶颈. 国家发改委最近就我国生物燃料产业发展作出三个阶段的统筹安排:“十一五”实现技术产业化,“ 十二五”实现产业规模化 ,2015 年以后大发展.预计到 2020 年,我国生物燃料消费量将占到全部交通燃料的 15%左右, 建立起具有国际竞争力的生物燃料产业.为实现“三步走” 目标,国家发改委建议近期抓紧开展四项工作: 一是开展可利用土地资源调查评估和能源作物种植规划;二是建设规模化非粮食生物燃料试点示范项目;三是建立健全

37、生物燃料收购流通体系和相关政策;四是加强生物燃料技术研发和产业体系建设 .可以预见,未来能源作物会像粮食作物一样,在国家相关政策支持下生产、收购和流通. 全球石化类能源的可开采年限分别为 石油 39 年、天然气 60 年、煤 211 年,而其分布主要在美国、加拿大、俄罗斯和中东地区.我国是石油资源相对贫乏的国家.有专家测算,我国石油稳定供给不会超过 20 年, 很可能在我们实现“ 全面小康 ”的 2020 年,就是石油供给丧失平衡的“ 拐点年”.生物质能源是我国仅次于煤与石油的第三大能源 . 农业部副部长尹成杰提出我国生物质能开发利用的四个重点领域:一是大力普及农村沼气. 规划到 2010 年

38、全国农村户用沼气达到 4000 万户,适宜农户普及率达到 28.4%,到2020 年力争使适宜农户普及率达到 70%,基本普及农村沼气 .到 2010 年新建大中型畜禽养殖场沼气工程 4000 处.二是积极推广农作物秸秆生物气化和固体成型燃料 .有条件的地区要继续发展秸秆生物气化技术, 为农户提供清洁能源. 秸秆固体成型近期要以农村居民炊事和取暖为重点,加快试点示范 ,逐步解决农村基本能源需要 ,改变农村用能方式,提高资源转换效率. 三是试点发展生物液体燃料 .根据我国土地资源、农业生产特点,利用荒山、荒坡及盐碱地等土地资源,稳步发展甜高粱、甘蔗和木薯等非粮食能源作物,建设能源基地,生产燃料乙

39、醇. 四是稳步推进秸秆发电 .借鉴欧美等发达国家的做法 ,深入调研和总结江苏、山东、河北、吉林等地秸秆发电利用的经验,开展适度规模的秸秆发电 . 我国生物质资源十分丰富.著名农业科学家、中国科学院院士、中国工程院院士石元春算了一笔账:我国的农林等有机废弃物年产出实物量为 20.29 亿吨,可用量是资源总量的65%;后备土地资源面积 8874 万公顷, 可用于能源生产的面积为 6432 万公顷,可年产能 2.38亿吨标煤;现有能源林地面积 5176 万公顷,可年产能 1.76 亿吨标煤.此外,我国已经拥有了一批可以产业化生产的能源植物, 如南方的薯类和甘蔗, 北京的甜高粱和旱生灌木,以及在我国广

40、大地区可以发展的木本油料等油脂植物. 目前,丹麦生物质能燃烧提供的能源占到总能源的 20%以上,瑞典占到 15%.据悉,欧洲特别是北欧在秸秆直燃发电方面走在了前列,仅丹麦就建起了几十家秸秆电厂或热电厂. 以秸秆为原料的发电厂效率达到 30%左右,热电厂的效率接近 90%.所有秸秆电厂的烟气排放均达到欧盟规定的排放标准;排放的灰渣, 富含钾、镁、磷和钙 ,全部作为肥料还田 2005 年12 月 18 日和 20 日,中国节能投资公司投资建设的秸秆直燃发电示范项目在江苏宿迁、句容两市先后开工建设.两个示范项目投资额均为 3 亿元, 项目规模为 2.4 万千瓦, 年秸秆消耗量约 20 万吨,项目建成

41、后年用于购买当地农民秸秆的资金近 6000 万元,亩均可增收 40 元到50 元,农民人均受益近 140 元 .我国作为农业大国,每年农作物秸秆年产量约为 6.5 亿吨,预计到 2010 年将达到 7.26 亿吨,相当于 3.5 亿吨标准煤; 薪柴和林业废弃物资源量中,可开发量每年达到 6 亿吨以上. 在我国建设资源节约型社会和环境友好型社会的背景下 ,让秸秆在内的生物质能发挥其效益恰逢其时.况且, 发展秸秆发电也是工业反哺农业的重要支农项目 .鉴于绿色电价等有关政策措施陆续出台,作为国内唯一一家节能环保领域的国家级投资公司,中国节能投资公司领导班子经过研究,选择和确定秸秆直燃发电项目作为公司

42、规模化经营的重大示范工程之一. 国产技术“攻关”.秸秆直燃发电在我国还是新生事物 ,示范项目在技术路线选择上开展了广泛的调研和论证.2005 年 10 月, 由上海发电设备成套设计研究所牵头 ,邀请国内十余名锅炉设计、传热及燃烧等方面的资深专家,召开了秸秆焚烧发电关键设备技术方案论证会.与会专家一致认为,我国国内生物质能燃烧发电技术已实施了多年,成分更加复杂的城市有机垃圾焚烧技术也有了多年实施的基础和经验.在生物质能锅炉的研发中,要结合国情,走自主创新的道路.在吸收国外先进技术的前提下, 目前由国内自主设计的 65T/H 秸秆直燃锅炉设计技术方案用于秸秆直燃发电是基本合理和可行的,可以作为新一

43、代国产秸秆锅炉推向市场.宿迁、句容直燃发电示范项目将完全采用我国自主研发设计和制造的秸秆直燃锅炉技术,这不仅可以大大节约建设成本, 同时还可以促进我国相关产业的发展. 秸秆供应是关键.“技术设备方面的问题不大, 项目成功的关键在于秸秆资源的可供性.”有关业内人士分析说,秸秆直接燃烧供热发电技术在我国长期没能引进主要是由于中国农村耕作模式、生产规模和农民的生活水平都与欧美国家有很大差异,生物质能资源局部产量不大,比较分散,收集困难,限制了该项技术的推广应用 .据中国节能投资公司负责生物质能项目的副总李龙生介绍,他们对秸秆直燃发电项目和相关技术追踪论证达两年,完成了对华东、华北、东北、西北、西南等

44、典型农业产区的资源可供性调查.2005 年 9 月到 11 月间,对江苏省宿迁市和句容市秸秆资源进行深入调查,并根据当地资源的实际可获得量,确定了示范项目的建设规模.宿迁和句容是传统的农业主产区, 秸秆资源除了极少数农民自用外,其余都是在田焚烧.为了保证原料收得上 ,示范项目的收购环节采用了当地政府搭台市场化运作的模式,由专业化公司进行秸秆收购 ,同时准备把农民交售秸秆和新型农村合作医疗保险相结合,通过交售秸秆不仅可以解决部分困难群众自身看病的问题, 而且通过新型农村合作医疗保险这个载体调动农民交售秸秆的积极性. 中国节能投资公司总经理杨新成表示,大力开发生物质能,促进我国自有知识产权的生物质

45、能技术产业化是中国节能投资公司“十一五” 期间的攻关重点 ,在两个试点取得经验的基础上, 近期还拟在江苏、黑龙江、河南、四川等农业大省投资建设 30 个凝汽发电或热电联产示范项目,每个项目规模 2.4 万千瓦, 形成 70 多万千瓦装机规模 ,年消耗秸秆 600 万吨左右,减排二氧化碳 880 万吨/年,节约标煤 400 万吨/年, 可为农民增加收入 18 亿元/年.远期规划投资建设 100 个示范项目,形成 240 万千瓦装机规模, 年消耗秸秆 2000 万吨左右,节约标煤1000 万吨 /年,可为农民增加收入 60 亿元/ 年,创造约 3 万个农村直接就业机会,明显改善农村生态环境. 生物

46、质直燃锅炉发电设备 1、技术工艺 该技术已经以“生物质发电机组 ”为名申报了国家发明专利 .发明专利申请号:200510135164.2.其工艺特点是通过直接燃烧将生物质能转化为热能和电能 .工艺设备主要由燃烧炉、送料器、送料带、汽轮发电机、热循环装置、洗尘池及控制系统等组成.送料器从燃烧炉底部送料,生物质经一次燃烧、二次燃烧和喷水加速传递热量从而实现向热能的充分转化,并以蒸汽形式驱动汽轮发电机发电. 该技术设备可连续进料及发电,能够高效率、大规模地处理多种废弃生物质, 如秸秆、树枝、垃圾、粪便(晾干) 等. 2、国内外发展现状 1)在国际上,生物质能(秸秆等)发电主要有两条工艺技术路线,即气

47、化发电和直接燃烧发电. 前者工艺过程复杂,难以适应大规模应用,主要用于较小规模的发电项目.生物质直接燃烧发电是目前实现规模化应用唯一现实的途径.丹麦等国建造的生物质燃烧发电厂已经达到了相当的规模,其中位于英国坎贝斯的生物质能发电厂装机容量达 3.8 万 KW,是目前世界上最大的秸秆发电厂. 2)我国对生物质能发电技术的研究起步较晚,近年来开发建设了一批秸秆发电工程, 但主要是一些小规模的秸秆气化发电项目.秸秆直接燃烧发电总体上在国内还处在初步开发阶段.目前,国内一些单位开始与丹麦等国进行合作,着手引进其秸秆直燃发电技术.采用进口的秸秆直燃发电技术,单位投资成本大致在 1.5 万元/KW 左右.

48、 据有关资料介绍,目前河北、山东、江苏、湖南等地均在筹备建造秸秆直燃发电厂,总数多达数十家,装机容量 2 万 KW30万 KW 不等.国外秸秆直燃发电机技术虽然开发较早 ,但直到目前,其技术设备仍远未达到完善的程度,如热效率不足、焦油处理困难、烟尘二次污染重、使用寿命短等问题,仍然有待进一步解决.一些有识之士指出 ,借鉴国外技术,研发自己的生物质能利用技术,走自主创新之路,已成为目前的当务之急. 生物质(秸秆等) 直燃发电的关键技术在于燃烧炉设备.国内外已有的生物质燃烧炉,所采用的都是传统的炉体结构, 其燃烧室与热吸收装置混为一体,因此导致燃烧不充分,热效率低、烟尘二次污染严重和使用寿命短的问

49、题,难以适应大规模稳定发电的要求. 3)新型生物质燃烧炉采用分室燃烧的全新结构,可确保生物质进行充分燃烧, 从而有效消减了烟气排放,大大提高了热转换效率; 该炉内设有燃烧台和耐火层,高温燃烧区内不直接设置吸热元件,使得炉体吸热元件的寿命大大延长; 该燃烧炉可连续大量进料,适合大规模处理秸秆等废弃生物质;与燃烧炉匹配的汽轮发电机选用国产的常规标准化产品,可充分满足规模化稳定发电的要求.根据设计参数, 使用该生物质直燃发电机组,处理 1KG 生物质即可生产 1KWh 电能 ,设备功率可满足 10000KW 以上各种规模的需要 .每千瓦发电能力设备投资仅约 1 万元,每度电生产成本仅约 0.35 元.与现有同类产品相比,其结构科学,性能优越,具有独特的技术先进性和创造性. 该项技术成果为实现大规模、低成本、高效率进行生物质直燃发电创造了有利的条件. 人类目前使用的主要能源有原油、天然气和煤炭三种.根据国际能源机构的统计, 地球上这三种能源能供人类开采的年限,分别只有 40 年、50 年和 240 年.这个数字触目惊心.在中国, 随着石油、天然气和煤炭大量的消耗和使用, 许多城市的空气质量状况较差,严重威胁着城市的