农作物秸秆发电项目调研报告

农作物秸秆发电项目研究报告

全球经济发展迅速,煤炭、石油、天然气等一次性能源的消耗量不断增加,终有枯竭的一天,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一次性能源的消耗。由于生物质秸秆能源具有热值含量高、易获得、清洁等优势,生物质秸秆发电近年来不断发展,成为一项利用可再生能源的新技术,被越来越多的国家研究和利用。

秸秆发电的历史和现状

秸秆发电在欧洲,尤其是北欧的一些国家已有20

多年的历史。随着一次性能源的逐渐减少及人们对环境质量的进一步要求,开发新能源和可再生能源在发达国家已方兴未艾。1973

年的石油危机,促使丹麦开始研究生物质能秸秆发电技术。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

Ely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。瑞典、芬兰、西班牙等国由丹麦BWE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“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。欧美国家把秸秆资源作为优先发展的可再生能源并予以高度重视并给予政策和资金的大力支持。欧洲国家秸秆利用技术成熟,政策较为完善。

《可再生能源中长期发展规划》确定了2020年生物质发电装机

3000万千瓦的发展目标。秸秆直接燃烧技术的研究在我国起步较晚,缺乏合适的技术和规模2003年以来,国家发改委先后批复江苏如东、山东单县和河北晋州3

个国家级秸秆发电示范项目,拉开了我国秸秆发电建设的序幕。2004

年,国家发改委批准河北省晋州市秸秆发电厂建设项目,这是我国第一个完全利用秸

秆燃烧发电的发电厂。2006

年,宿迁秸秆直燃发电示范项目在江苏宿迁正式投产。这是我国投入点火运行的首个拥有自主知识产权的国产化秸秆直燃发电示范项目。近年来,全国各地生物质能电厂蓬勃发展。

无论在国内还是国外,秸秆的收集和储存都是一个难以忽略的问题。由于国内秸秆市场体系还不够健全和完善,导致目前秸秆发电项目燃料成本过高,这是制约目前我国秸秆发电产业进一步发展的障碍。但是从长远来看,秸秆发电项目仍将因其

在减少二氧化碳排放、保护环境、可再生等方面的优越性而获得足够的发展空间。客观地讲,我国的秸秆发电产业发展初期走得并不顺利,在最初的热情和兴奋过去之后,秸秆发电行业暴露出关键设备运行效果不好、运行经营难度大、现有扶持力度下效益不佳等诸多问题。即便是那些早期介入、采用相对成熟的引进技术的大公司也在频频抱怨秸秆电厂的运行和经营困难。秸秆电站该如何发展,成了当下国内各秸秆电厂都面临的一个难题。

秸秆发电的技术分析

秸秆可以通过锅炉直接燃烧发电和供热,也可以气化之后再发电,从技术上说,气化发电虽然效率更高,但尚有不少技术难题未能完全解决,建设成本较高,实用性较差。相比而言,直接燃烧发电和供热更加方便可行。

秸秆发电与普通的燃煤电站发电原理相同,都分为給料系统、锅炉系统、汽轮机系统、空气冷凝器和环境保护系统。相比燃煤电站,秸秆的收集和处理是秸秆电站遇到的主要问题之一,秸秆的进料和退料系统都需要进行专门的设计。此外,秸秆发电会造成比较严重的结渣问题以及腐蚀问题,这些问题都对秸秆电站的锅炉提出了更高的要求。

1、秸杆的给料系统

发电厂内建设独立的秸杆仓库。运输货车送来的秸杆需要测试含水量。任何一包秸杆的含水量不能超过25%,否则为不合格。

秸秆粉碎压块儿成品在欧洲的发电厂中,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,现在常用手动探测器插入每一个秸杆捆中测试水分。货车卸货时,叉车将秸杆包放入预先确定的位臵;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。

2、锅炉系统

秸秆电站的锅炉一般采用自然循环的汽包锅炉,过热器分两级布臵在烟道中,烟道尾部布臵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(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。

3、汽轮机系统

工艺流程图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。

4、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。

5、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。

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布袋除尘器的排放低于25mg/Nm。

欧洲各国由于利用生物质能时间较早,经过几十年的研究与实践,在农作物秸秆

和农林废弃物在整个能源总量中占较大的比重。丹麦在秸秆和农林废弃物直燃发电领域处于世界顶尖水平,1986年丹麦政府通过了一项能源政策,规定在1995

年之前,将建造利用丹麦国内燃料(秸秆、木屑、垃圾、沼气和天然气总发电功率为45 0MW

的分布式热电厂。1990年丹麦政府又通过另一项有关增加使用天然气和农作物秸秆和农林废弃物的政策,主要通过新建热电厂和将现有燃煤和燃油区域供热系统

转为实用天然气和秸秆和农林废弃物燃料热电厂来实现。丹麦已建立了130

多家秸秆发电厂,2002

年,丹麦可再生能源占全国能源总消耗量的12%,其中,秸秆和农林废弃物占其中的81%。丹麦的秸秆发电技术已经成熟,并且向世界各国出口。

德国的秸秆发电技术也已相当成熟,其可再生能源发电总量比例已经从1998

年的4.7%提升到2003年的8%,政府计划到2020

年达到20%。德国在秸秆和农林废弃物直燃发电、发电机组配套涡轮机、生物质预处理等方面技术都已成熟,其经过预处理的生物质密度和热值大幅提高,基本接近于劣

质煤碳,便于运输和储存。

我国在生物质能利用方面起步较晚,秸秆发电技术尚不太成熟。表1

列举了我国现运行的5家秸秆电厂的运行现状。

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。