农作物秸秆燃烧

作为秸秆生产大国，我国耕地和淡水资源短缺，农作物秸秆，尤其是玉米秸秆、棉花秸秆、小麦秸秆和稻壳等极为珍贵，其总量和玉米、淀粉的总能量相当，其燃烧值约为标准煤的50％，每生产1吨玉米可生产2吨秸秆，3吨玉米秸秆就可以产出1吨蜂窝煤，可代替热值相当煤炭或液化气。

如果将我国每年产生的农作物秸秆全部用来燃烧，可折合约3亿吨标准煤的热值。

充分利用农作物秸秆生产秸秆生物质蜂窝煤，实现秸秆生物质蜂窝煤工厂化生产，并形成秸秆生物质蜂窝煤产业化，进而走向生物质蜂窝煤产业集群。

农作物秸秆生物质蜂窝煤主要由玉米秸秆、棉花秸秆、小麦秸秆和稻壳等作为原料经生物炭化制成。

产品易燃、即燃、无烟、无味、无污染、无残渣、不易破裂且形状规则，含炭量高达80％以上，热值高达4300至6100大卡，可以再生，燃烧时排放的SO2很少。

玉米秸秆的热值约为煤的0.7—0.8倍，即1.25吨的玉米秸秆炭化成型原料相当于1吨煤的热值。

玉米秸秆生物质蜂窝煤在配套的生物质燃烧炉中燃烧，其燃烧效率是燃煤炉的1.3—1.5倍，因而1吨玉米玉米秆生物质蜂窝煤的热量利用率与一吨煤的热量利用率相当。

炭化是提高秸秆生物质蜂窝煤使用价值的重要手段，炭化方式和炭化工艺直接决定了其机械强度、热值、生炭含量等主要性能指标。

秸秆生物质蜂窝煤主要特点在于摒弃了烧炭法和外热式两种炭化，而采用了内热式炭化方式，这种炭化方式比前两种优越：1、挥发物含量：12—18%；2、固定含碳量＞80%；3、炭粉：1.0—1.3%；4、色泽：断面有金属光泽；5、发热量（J/G）：＞31000；6、炭化得率30—50%；7、单炉炭化周期缩短：为8小时/炉，秸秆炭量均匀；8、环境污染情况：几乎无烟。

1、农作物秸秆生物质蜂窝煤是代替传统煤炭和液化气等高品们的“绿色”民用燃料。

2、原料炭化产生的尾气可制成秸秆醋液产品，用于养殖和公共场所除臭、抗禽流感、杀虫剂等。

3、炭化炉温度高达200—500度，要用循环管道采集后向住房提供暖气或热水。

4、工业中大量使用的化铁炉、锅炉，生火时而耗用大量劈柴点火，劈柴售价远比煤高。

用秸秆生物质蜂窝煤代替劈柴和煤较为经济。

5、秸秆生物质炭进一步处理为活性炭，可广泛应用于制药、化工等行业。

也可用于污水处理，随着环境保护的强化，净化废水、废气所需活性炭的用量会越来越大。

1、工艺流程原料粉碎—炭化—成型—入库。

2、原料来源及生产规模的确定
本产品由70%以上的秸秆炭粉与30%普通添加剂，混合搅拌后挤压成型。

原料为农村的玉米秸秆、棉花秸秆、小麦秸秆和稻壳、花生壳等。

该项目生产原料充沛，来源广泛。

3、产品基本颜色与规格
1) 秸秆蜂窝煤规格与煤炭产蜂窝煤相同，同为黑色；
2) 秸秆生物质燃料球，有乒乓球大小、为黑色；
3) 秸秆生物质燃料颗粒，比颗粒饲料略长些，也为黑色。

本项目利用农作物秸秆，尤其是玉米、棉花、小麦和花生壳等秸秆作为生产原料，生产秸秆生物质蜂窝煤这一高品位的民用燃料。

秸秆生物质蜂窝煤正在成为全球性的“绿金”产业，它正在逐步成为传统“黑金”能源的代用品。

美国于2000年开始实施“开发和推进生物质产品和生物能源”的法案，美国政府将用十亿吨的生物质能进行液化、炭化处理，替代传统的石油和煤炭。

我国有12亿多人口，绝大多数居住在农村和小城镇，其生活用能的主要方式是直接燃烧；中小企业和民营企业的快速兴起和发展，不仅带动农村经济的发展，而且加速了化石能源，尤其是煤的消费。

因此，开发秸秆生物质蜂窝煤代替燃烧是最佳选择。

国家发改编制的《可再生能源产业发展指导目录》中将“农作物秸秆制成固体成型燃料代替煤炭”列为“生物质固化成型燃料”项目。

目前市场上煤炭售价约700元/吨，用煤炭做的蜂窝煤掺有30%的黄土和石灰，每块售价在0.30—0.32元左右，需要用木柴才能点燃；而农作物生物质燃料炭加黏合剂成本约90元/吨，炭粉含量在80%以上，每吨秸秆炭可生产100×85mm 家用蜂窝炭3000块，每块可燃烧80—100分钟，且用报纸就能引燃，物美价廉，环保安全，在市场上具有极强的竞争力。

本项目以我国资源广大的玉米秸秆、棉花秸秆和小麦秸秆、花生壳等为原料，无论从生产成本还是从投资效果上与其它秸秆利用项目比较，生产秸秆生物质蜂窝煤，原料来源广、产品有市场、技术有保障、投资比较少、见效比较快、基本无风险。

如在一个乡镇建设1—2家秸秆生物质燃料炭厂，可以消化掉全镇1/3的玉米秸秆和棉花秸秆及部分小麦秸秆、花生壳等。

以生产秸秆生物质蜂窝煤为例，3-4人每天可生产4-6吨，每吨成本200元，按出厂价每吨700元计算（当前市场售价600-800元/吨，每吨3000块，每块售价在0.25-0.30元之间）。

每天纯利润在1500元以上。

是一种很好的清洁，是最具开发利用潜力的新能源之一，具有较好的经济、生态和社会效益。

每两吨秸秆的热值就相当于一吨标准煤，而且其平均含硫量只有3.8‰，而煤的平均含硫量约达1％。

在生物质的再生利用过程中，排放的CO2 与生物质再生时吸收的CO2 达到碳平衡，具有CO2零排放的作用，对缓解和最终解决问题具有潜在的贡献价值。

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，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21世纪初期实现规模化应用唯一现实的途径。

工艺流程
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。

秸杆的处理、输送和燃烧（发电厂内）
发电厂内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上的来实现。

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（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。

汽轮机系统
〖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/Nm。

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。

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：
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%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。

世界秸秆发电的发展
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。

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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，到2006年，秸秆发电等可再生能源已占丹麦能源消费量的24%以上。

《联合国气候变化框架公约》及《京
都议定书》分别于1992年和l997年出台后，为了建立，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公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，l988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。

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河北晋州、山东单县和江苏如东3个秸秆发电示范项目，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，分布在山东、吉林、江苏、河南、黑龙江、辽宁和新疆等省（区），总装机容量约120万千瓦；山东单县、江苏宿迁和河北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。