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一、前言
    能源，是人類社會(huì)賴以生存的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。幾百年前，人類利用的能源土要足水力、風(fēng)能、柴薪等傳統(tǒng)的可再生能源。自工業(yè)業(yè)革命以后，煤炭、石油、天然氣等化石能源快速發(fā)展，逐漸成為生產(chǎn)生活的主導(dǎo)能源。目前，全球每年能源消費(fèi)總量已經(jīng)超過150億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，其中90%左右是化石能源。可足，化石能源儲(chǔ)量有限，小可再生。按現(xiàn)用能消耗水平預(yù)測(cè)，到下世紀(jì)中葉全球主要化石能源資源將枯竭。同時(shí)，大規(guī)模開發(fā)和利用化石能源也帶來環(huán)境污染，惡化生態(tài)環(huán)境，直接威脅著人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。
    生物質(zhì)能作為自然界的第四人能源，資源分布廣，可以持續(xù)利用。自上個(gè)世紀(jì)七十年代石油危機(jī)以來，再可生能源的開發(fā)利用日益受到世界各國的高度重視，許多國家都制定了相應(yīng)的發(fā)展計(jì)劃，形成了各具特色的產(chǎn)品。產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)人、技術(shù)水平，日趨成熟，成為世界能源領(lǐng)域的一大亮點(diǎn)。
    北歐等發(fā)達(dá)國家已擁有較為成熟的生物質(zhì)能發(fā)電技術(shù)，生物質(zhì)能發(fā)電量在電力總量中所占比重逐年上升，其中瑞典的生物質(zhì)能源利用率已占其能源消費(fèi)總量的16%左右。丹麥生物質(zhì)能燃燒提供的能源占到總能源的20%以上，瑞典占到15%。據(jù)悉，北毆的秸稈直燃發(fā)電名列前茅，僅丹麥就建起了幾十家秸稈電廠或熱電廠。以秸稈為原料的發(fā)電廠效率達(dá)到30%左右，熱電廠的效率接近90%。秸稈電廠的煙氣排放均達(dá)到歐盟規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)；排放的灰渣，富含鉀、鎂、磷和鈣，全部作為肥料還田。
    生物質(zhì)燃燒主要有生物質(zhì)氣化和生物質(zhì)直接燃燒兩種。氣化模式的發(fā)電功率均比較小，最大的1000kW左右；生物質(zhì)直燃電。的發(fā)電功率可以做到25MW。生物質(zhì)直燃發(fā)電足我國利用生物質(zhì)燃燒發(fā)電的主要形式。
二、秸稈直燃發(fā)電
    秸稈是一種極具開發(fā)、規(guī)模利用的綠色可再生能源。我國每年農(nóng)作物秸稈年產(chǎn)量約為6.5億噸，預(yù)計(jì)到2010年將達(dá)到7. 26億噸，相當(dāng)于3.5億噸標(biāo)準(zhǔn)煤；薪柴和林業(yè)廢棄物資源量中，可開發(fā)量每年達(dá)到6億噸以上。在我國建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會(huì)的背景下，生物質(zhì)能
的利用再次被重視，恰逢其時(shí)。況且，發(fā)展秸稈發(fā)電也是T業(yè)反哺農(nóng)業(yè)的重要支農(nóng)項(xiàng)目。
1、秸稈直燃發(fā)電項(xiàng)目
    秸稈直燃發(fā)電在我國快速興起。我院就國產(chǎn)秸稈示范項(xiàng)目的技術(shù)路線開展了廣泛的調(diào)研和論證。2005年10月，由我院牽頭，邀請(qǐng)國內(nèi)鍋爐設(shè)計(jì)、傳熱及燃燒等方面的資深專家，召開了秸稈焚燒發(fā)電關(guān)鍵設(shè)備技術(shù)方案論證會(huì)，認(rèn)為：國內(nèi)生物質(zhì)燃燒發(fā)電技術(shù)已實(shí)施了多年，高水分、低熱值的城市生活垃圾焚燒技術(shù)方面也積累了豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，研發(fā)生物質(zhì)能鍋爐要結(jié)含國情，在吸收國外先進(jìn)技術(shù)的前提下，走自主創(chuàng)新的道路。實(shí)踐證明：田內(nèi)自主設(shè)計(jì)的65t/h秸稈直燃鍋爐運(yùn)行是成功的，可以作為第一代國產(chǎn)秸稈鍋爐推向市場(chǎng)。從常規(guī)熱力循環(huán)的系統(tǒng)而言，提高機(jī)組熱效率的措施就是提高蒸汽參數(shù)等級(jí)，合理規(guī)劃供熱用戶，降低秸稈燃料的運(yùn)行成本。
2、示范項(xiàng)目
    宿遷直燃發(fā)電示范項(xiàng)目究全采用我國自主研發(fā)設(shè)計(jì)和制造的秸稈直燃鍋爐技術(shù)，這不僅可以大大節(jié)約建設(shè)成本，同時(shí)還帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
  1)秸稈供應(yīng)是關(guān)鍵
    從幾個(gè)秸稈電廠投運(yùn)情況來看，“燃燒技術(shù)與設(shè)備方面的問題小大，項(xiàng)目成功的關(guān)鍵在于秸稈資源的可供性”。秸稈直燃供熱、發(fā)電的最大問題是：我國農(nóng)村耕作模式、生產(chǎn)規(guī)模和農(nóng)民的生活水平與歐美國家家有很大差異；生物質(zhì)資源的局部產(chǎn)量不大，比較分散，收集困難，限制了該項(xiàng)技術(shù)的推廣應(yīng)用。
    宿遷項(xiàng)目中對(duì)秸稈相關(guān)技術(shù)進(jìn)行仔細(xì)論證，實(shí)地考察蘇北典型農(nóng)業(yè)產(chǎn)區(qū)的資源，調(diào)杏資源可供性，并根據(jù)當(dāng)?shù)刭Y源的實(shí)際可獲得量，確定了項(xiàng)日的建設(shè)規(guī)模。
    宿遷是蘇北傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)主產(chǎn)區(qū)，秸稈資源除了極少數(shù)農(nóng)民自用外，其余都足在田焚燒。為了保證原料收得上，示范項(xiàng)曰的收購環(huán)節(jié)采用了當(dāng)?shù)卣�府搭臺(tái)市場(chǎng)化運(yùn)作的模式，由專業(yè)化公司進(jìn)行秸稈收購，同時(shí)準(zhǔn)備把農(nóng)民交售秸稈和新型農(nóng)村合作醫(yī)療保險(xiǎn)相結(jié)合，通過交售秸稈不僅可以解決部分困難群眾自身看病的問題，而且通過新型農(nóng)村合作醫(yī)療保險(xiǎn)這個(gè)載體調(diào)動(dòng)農(nóng)民交售秸稈的積極性。
2)項(xiàng)目投資與規(guī)模化效益
    大力開發(fā)生物質(zhì)能，促進(jìn)了我國自有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的生物質(zhì)能技術(shù)產(chǎn)業(yè)化。不少單位將秸稈發(fā)電作為“十一五”期間的攻關(guān)重點(diǎn)。
    中國節(jié)能投資公司在兩個(gè)試點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，做了一個(gè)發(fā)展規(guī)劃：
    近期擬在江蘇、黑龍江、河南、四川等農(nóng)業(yè)人省投資建設(shè)30個(gè)凝汽發(fā)電或熱電聯(lián)產(chǎn)示范項(xiàng)目，每個(gè)項(xiàng)目規(guī)模2.4萬千瓦，形成70多萬千瓦裝機(jī)規(guī)模，年消耗秸稈600萬噸左右，減排二氧化碳880萬噸／年，節(jié)約標(biāo)煤400萬噸／年，可為農(nóng)民增加收入18億元／年。
    遠(yuǎn)期規(guī)劃投資建設(shè)100個(gè)秸稈發(fā)電項(xiàng)目，形成240萬千瓦裝機(jī)規(guī)模，年消耗秸稈2000萬噸左右，節(jié)約標(biāo)煤1000萬噸／年，可為農(nóng)民增加收入60億元／年，創(chuàng)造約3萬個(gè)農(nóng)村直接就業(yè)機(jī)會(huì)，明顯改善農(nóng)村生態(tài)環(huán)境。
三、輸運(yùn)系統(tǒng)及其它
    生物質(zhì)直燃發(fā)電與常規(guī)的煤電廠最人區(qū)別是在燃料的倉儲(chǔ)、上料和出灰系統(tǒng)。其余設(shè)備與常規(guī)電廠相同。
1、倉儲(chǔ)方式
    倉儲(chǔ)方式要適應(yīng)生物質(zhì)原料的季節(jié)性特點(diǎn)。由于廠內(nèi)可用于儲(chǔ)存秸稈的場(chǎng)地較小，為方便集中收割季節(jié)收購和儲(chǔ)存，建立了多個(gè)中轉(zhuǎn)收購站，并在離主廠區(qū)較近地區(qū)建設(shè)一座中心收購站，即在廠外建設(shè)數(shù)個(gè)普通收購站和一個(gè)中心收購站。收購站功能之一是儲(chǔ)存功能，以75T/H鍋爐為例總儲(chǔ)量應(yīng)達(dá)50000噸以上。
    在收購站內(nèi)，松散的秸稈被壓縮打成捆。收購站內(nèi)采用國產(chǎn)的打包機(jī)，困內(nèi)打包機(jī)打出的秸稈捆的尺寸為1000×800×600mm，秸稈捆的密度在150、200kg/m3左右。
    根據(jù)普通收購站和中心收購站具體的分布情況，燃料直接用平板汽車和拖拉機(jī)從普通收購站運(yùn)入中心收購站內(nèi)，稱重后堆垛。
    秸稈捆可由統(tǒng)一管理和經(jīng)營的普通收購站和中心收購站打包，秸稈捆的規(guī)格可根據(jù)丁程選用的鍋爐和上料系統(tǒng)而定。
    廠內(nèi)設(shè)置秸稈庫，可不設(shè)露天堆場(chǎng)。秸稈捆在中心收購站用帶有特殊抓具的起重機(jī)來卸車和堆料。
2、機(jī)械設(shè)備
    世界上最大的秸稈電廠Elean電廠以及南歐生物質(zhì)能建設(shè)的里程碑西班牙EHN Sanguesa電廠積累許多運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，采用有效的機(jī)械設(shè)備。
    秸稈電廠采用一次能抓起12捆(捆的尺寸為2500x1200x800mm)（圖1）白q國外制造的秸稈捆起重機(jī)，抓具采用一次抓起12包秸稈捆的特殊抓具，根據(jù)我國國情，…般工程的秸稈捆比較小，可選用兩臺(tái)國產(chǎn)秸稈包橋式抓斗起重機(jī)作為卸車及堆垛的主要機(jī)械設(shè)備，用于卸料、堆垛以及上料，同時(shí)選用l輛國產(chǎn)鏟運(yùn)車作為上料的輔助機(jī)械．
    一般至少設(shè)自．兩臺(tái)切草機(jī)和-．臺(tái)鼓式削片機(jī)，為了滿足鍋爐對(duì)燃料的粒度的要求，需要對(duì)秸稈捆以及楊樹枝條進(jìn)行破碎．由于鍋爐對(duì)粒度的要求相對(duì)較高，在秸稈庫區(qū)內(nèi)設(shè)置一個(gè)破碎區(qū)，破碎區(qū)內(nèi)設(shè)置有2臺(tái)鏈板輸送機(jī)和2臺(tái)切草機(jī)以及1臺(tái)鼓式削片機(jī)．鏈板輸送機(jī)用來輸送秸稈捆，切草機(jī)主要用來切秸稈捆，鼓式削片機(jī)主要用來切枝條，切草機(jī)也可用來切枝條．
    由鏟運(yùn)機(jī)將秸稈捆直接放到傾斜的鏈板輸送機(jī)上．這樣很多捆秸稈被放到傾斜的鏈板輸送機(jī)上，疊在上面的秸稈捆靠自重下滑，使得秸稈捆較均勻地輸送到切草機(jī)的進(jìn)料皮帶上，然后進(jìn)入切草機(jī)被切碎。
    切草機(jī)其進(jìn)料和出料都是通過皮帶機(jī)來完成的．進(jìn)料口側(cè)面有進(jìn)料輥，可以讓秸稈捆更好地進(jìn)入，進(jìn)料口上面有壓料輥，用來壓實(shí)要切的秸稈。切料部分有4把飛刀，每小時(shí)可以處理20t/h的秸稈。切料部分到出料部分采用密封外殼，防止灰塵的外逸，在切料部分的上部設(shè)有一個(gè)吸風(fēng)口，可以用風(fēng)機(jī)通過管道來除塵，有效地防治環(huán)境的粉塵含量，單臺(tái)切草機(jī)可以滿足要求，切草機(jī)的刀片需要定期更換，換下的刀片可以重復(fù)利用，將其磨刀后就可以再次使用．為了系統(tǒng)的可靠安全地運(yùn)行，建議設(shè)有兩臺(tái)切草機(jī)，一用一備。
    削片機(jī)為了滿足鍋爐的多燃料的粒度的要求，需要對(duì)枝條進(jìn)行切割。枝條捆經(jīng)人工散包后，用起重機(jī)或鏟運(yùn)車直接將散料放到削片機(jī)進(jìn)料段。出力為15～20m3／h（實(shí)積），切碎后的楊樹枝條的密度為400～500kg/m3．按照400 kg/m'密度計(jì)算，則出力為6～8t/h。采用三班制運(yùn)行，每天運(yùn)時(shí)間為20小時(shí)，可以滿足摻燒20%樹枝條的要求。
    廠內(nèi)輸送系統(tǒng)采用皮帶輸送。切草機(jī)的碎料通過尾部出料皮帶機(jī)輸送的；鼓式削片機(jī)碎枝條也是由底部出料的，參考《小型火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50049-94)．可選用帶式輸送機(jī)來輸送碎秸稈。帶式輸送機(jī)是比較成熟的產(chǎn)品，無故障連續(xù)運(yùn)行時(shí)間較長，可采用單路帶式輸送機(jī)輸送方式，將破碎后的秸稈燃料送入秸稈庫或直接送到主廠房的轉(zhuǎn)運(yùn)間．
3、其它設(shè)施
    秸稈鍋爐毆有爐前料倉，可以存儲(chǔ)1個(gè)小時(shí)左右的鍋爐的燃料．如果前面的破碎和輸送系統(tǒng)出現(xiàn)故障，可以保證鍋爐的1個(gè)小時(shí)左右的燃料供應(yīng)，不至于由于燃料供應(yīng)的問題而停爐，從而提高整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的安全可靠性．有爐前料倉的系統(tǒng)很容易滿足鍋爐變負(fù)荷運(yùn)行要求。
    生物質(zhì)鍋爐的煙氣凈化一般采用布袋除塵器，可滿足環(huán)保的要求。布袋除塵器收集的干灰，落入下方的灰斗后，經(jīng)蝶旋輸送機(jī)，輸送全濕式攪拌機(jī)，經(jīng)過加濕處理，直接裝車外運(yùn)，綜合利用．考慮到設(shè)備故障及檢修問題，布袋除塵器灰斗需有8小時(shí)的容灰量。同時(shí)，當(dāng)外運(yùn)車子出問題時(shí)，灰可以運(yùn)至臨時(shí)堆渣場(chǎng)，可在廠內(nèi)建一處堆渣場(chǎng)，面積為2000m2，可以容納約15天的灰渣量。電廠的其他系統(tǒng)均與常規(guī)熱力電廠相同，圖2為汽輪機(jī)車問實(shí)況。
四、建立秸稈燃料的管理體系
1、秸稈燃料可供性
  綜合利用器類秸稈資源是繁榮農(nóng)村經(jīng)濟(jì)和增加農(nóng)民收入的必然選擇，符合減量化、資源化和物料再利用的循環(huán)經(jīng)濟(jì)原則，實(shí)現(xiàn)低消耗、低排放和高效率的目標(biāo)。除了合理分配地區(qū)的秸稈綜合利用外，剩余秸稈就是直燃發(fā)電機(jī)組的燃料。
    為此地方政府要加強(qiáng)對(duì)秸稈利用的組織和管理。由于農(nóng)作物秸稈是集中收獲，全年消費(fèi)和利用，要建立健全相應(yīng)的秸稈儲(chǔ)備辦法，解決存不下、放不住、易發(fā)生火災(zāi)等安全問題，保證秸稈均衡供應(yīng)，促進(jìn)秸稈產(chǎn)業(yè)穩(wěn)步發(fā)展。
2、秸稈燃料產(chǎn)業(yè)化
    制定和完善秸稈利用政策。采取有力措施，重視和發(fā)展秸稈產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)定產(chǎn)量，在優(yōu)化農(nóng)作物的種植結(jié)構(gòu)過程中，要兼顧秸稈的質(zhì)量和產(chǎn)量，進(jìn)行合理的秸稈生產(chǎn)布局。使秸稈燃料產(chǎn)業(yè)化。
  3、秸稈生產(chǎn)與用戶的利益掛鉤
    制定合理的秸稈收購利用政策，使農(nóng)民獲得合理收益，調(diào)動(dòng)和保護(hù)農(nóng)民利用秸稈的積極性。從根本上解決秸稈密度低、收獲季節(jié)性強(qiáng)，收集和儲(chǔ)存比較困難的難題，建立秸稈收集、儲(chǔ)存、運(yùn)輸管理的產(chǎn)業(yè)化機(jī)制，保證秸稈數(shù)量和質(zhì)量。制定地方政府、秸稈用廣和農(nóng)民之間的多贏政策。
四、總結(jié)
    綜上所述，秸稈直燃發(fā)電發(fā)展的方向就足要提高機(jī)組熱效率如提高小容量鍋爐蒸汽參數(shù)等級(jí)，合理規(guī)劃供熱用戶，降低秸稈燃料的運(yùn)行成本。
    隨著國內(nèi)生物質(zhì)直燃電J一的發(fā)展，必然帶動(dòng)秸稈燃料的產(chǎn)業(yè)化。通過建立有效的秸稈管理機(jī)制，使秸稈質(zhì)量、產(chǎn)量處在穩(wěn)定的水平，提高秸稈電廠燃料的可供性。也就是使秸稈電廠的企業(yè)效益、社會(huì)效益真正有了保證。