村能源2010年第8期生物質(zhì)能的利用技術(shù)樊沖汪軍(上海理工大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院,上海200093)摘要:發(fā)展生物質(zhì)能是解決當(dāng)今社會(huì)能源危機(jī)的一種有效方式。秸稈作為一種典型的生物質(zhì)能,在我國(guó)儲(chǔ)量巨大,發(fā)展秸稈發(fā)電技術(shù)能夠帶來(lái)很大的經(jīng)濟(jì)效益并同時(shí)降低溫室效應(yīng)關(guān)鍵詞:生物質(zhì)能;秸桿;發(fā)電生物質(zhì)能,又稱為綠色能源,是地球上最廣泛存在的23生物質(zhì)能具有普遍性、易取性的特點(diǎn)物質(zhì)是一種古老的可再生能源。目前,全球生物質(zhì)能消耗生物質(zhì)能存在于世界上所有國(guó)家和地區(qū),而且廉價(jià)、易量?jī)H次于煤、石油、天然氣,位居第4位。根據(jù)生物學(xué)家估取,生產(chǎn)過(guò)程十分簡(jiǎn)單算,地球上每年生長(zhǎng)的生物質(zhì)能總量約1400~1800億t,24生物質(zhì)能可儲(chǔ)存和運(yùn)輸相當(dāng)于目前世界總能耗的10倍。我國(guó)生物質(zhì)能也極為豐在可再生能源中,生物質(zhì)能是唯一可以儲(chǔ)存與運(yùn)輸?shù)母?現(xiàn)在每年農(nóng)業(yè)剩余物量約為650億t,2010年將達(dá)到能源,對(duì)其加工轉(zhuǎn)換與連續(xù)使用提供方便7.26億t,相當(dāng)于5億t標(biāo)煤。如果考慮日益增多的城市垃2.5生物質(zhì)能揮發(fā)組分高,炭活性高,易燃圾和生活污水、禽獸糞便等其他生物質(zhì)資源,我國(guó)每年的在400℃左右的溫度下,生物質(zhì)能源大部分揮發(fā)組分生物質(zhì)資源達(dá)6億t標(biāo)煤以上,扣除一部分做飼料和其他可釋出將其轉(zhuǎn)化為氣體燃料比較容易實(shí)現(xiàn)。原料,可開(kāi)發(fā)為能源的生物質(zhì)資源達(dá)3億多噸標(biāo)煤3生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)1生物質(zhì)能的概念31生物質(zhì)能的利用技術(shù)據(jù)IEA國(guó)際能源署的定義,生物質(zhì)能分為固體生物生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化利用途徑主要包括燃燒、熱化學(xué)法、生物質(zhì)木炭城市固體廢棄物、生物液態(tài)燃料和沼氣等,其直化學(xué)法物理化學(xué)法等,可轉(zhuǎn)化為二次能源分別為熱量或接或間接地來(lái)源于綠色植物的光合作用,可轉(zhuǎn)化為常規(guī)的電力生物質(zhì)燃?xì)?、生物原油或木炭液化油、沼氣、氫氣和固體燃料、液體燃料和氣體燃料。依據(jù)是否能大規(guī)模代替成型燃料等。生物質(zhì)發(fā)電是利用農(nóng)作物秸稈、果樹(shù)枝、林業(yè)常規(guī)化石能源,而將生物質(zhì)能分為傳統(tǒng)生物質(zhì)能和現(xiàn)代生加工廢棄物、城市和工業(yè)有機(jī)廢棄物、禽畜糞便等燃燒發(fā)電物質(zhì)能。傳統(tǒng)生物質(zhì)能主要包括農(nóng)村生活用途:薪柴秸的技術(shù)。生物質(zhì)發(fā)電一共有四個(gè)主要過(guò)程莊稼生長(zhǎng),收獲稈、稻草、稻殼和其它農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的廢棄物和畜禽糞便等;傳并獲得廢料,運(yùn)輸廢料燃燒廢料。第一,植物通光合作用利統(tǒng)生物質(zhì)能主要限于發(fā)展中國(guó)家,廣義來(lái)說(shuō)它包括所有小用陽(yáng)光和二氧化碳進(jìn)行生長(zhǎng)。第二,莊稼收獲然后獲得生規(guī)模使用的生物質(zhì)能。現(xiàn)代生物質(zhì)能是指那些可以大規(guī)模物廢料。第三收集這些生物廢料并運(yùn)輸?shù)缴锇l(fā)電廠。第用于代替常規(guī)能源即礦物類固體、液體和氣體燃料的各種四,生物發(fā)電廠燃燒這些生物廢料發(fā)電釋放CO2,并產(chǎn)生生物能。肥料灰。據(jù)測(cè)算運(yùn)營(yíng)1臺(tái)250萬(wàn)kW的生物質(zhì)發(fā)電機(jī)組,2生物質(zhì)能的特點(diǎn)與同類型火電機(jī)組相比,每年可減少CO2排放約10萬(wàn)t每生物質(zhì)能作為優(yōu)質(zhì)的可再生能源,與傳統(tǒng)的化石能源年燃燒后產(chǎn)生的約8000灰粉,可作為高品質(zhì)的鉀肥直接相比具有很多優(yōu)點(diǎn),這也是生物質(zhì)能越來(lái)越被人們重視的還田。原因。生物質(zhì)能的特點(diǎn)如下:32秸稈發(fā)電技術(shù)的特點(diǎn)21生物質(zhì)能在燃燒的過(guò)程中,對(duì)環(huán)境污染危害很小在生物質(zhì)能中秸稈已經(jīng)被認(rèn)為是最具開(kāi)發(fā)利用規(guī)模生物質(zhì)能在燃燒過(guò)程中排放的CO2可被等量生長(zhǎng)的的一種綠色可再生能源,推廣秸稈發(fā)電,將具有重要意植物光合作用吸收,實(shí)現(xiàn)CO2零排放,這對(duì)減少大氣中義:的CO2含量以及降低溫室效應(yīng)極為有利。生物質(zhì)能含硫①農(nóng)作物秸稈量大覆蓋面廣,燃料來(lái)源充足。量很少,在利用過(guò)程中,相比化石能源能夠減少對(duì)環(huán)境②秸稈含硫量很低。國(guó)際能源機(jī)構(gòu)的有關(guān)研究表明秸的危害。稈的平均含硫量只有3.80‰,而煤的平均含硫量約達(dá)1%22生物質(zhì)能的含量十分巨大,而且屬于可再生能源且低溫燃燒產(chǎn)生的氮氧化物較少,所以除塵后的煙氣不進(jìn)只要有阻光存綠色植物的光合作用就不會(huì)停止生行脫磯中國(guó)煤化工丹麥等國(guó)家的運(yùn)行物質(zhì)能源就不會(huì)枯竭。大力提倡植樹(shù)種草等活動(dòng)不但植試驗(yàn)表CNMHG加其他凈化措施完全物會(huì)源源不斷的供給生物質(zhì)能原材料,而且還能改善生態(tài)能夠滿足環(huán)保要水。所以種種友電個(gè)僅具有較好的經(jīng)濟(jì)效環(huán)境。益,還有良好的生態(tài)效益和社會(huì)效益。農(nóng)量科技5信鬼2010年第8期村能源③各類作物秸稈發(fā)熱量略有區(qū)別但經(jīng)測(cè)定秸稈熱值工建設(shè)。該秸桿發(fā)電廠占地533hm2,引進(jìn)丹麥的秸稈發(fā)電約為15000/kg,相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)煤的50%。其中麥秸稈、玉米設(shè)備建成后年燒秸稈20萬(wàn)t發(fā)電量為120億度,每年可秸稈的發(fā)熱量在農(nóng)作物秸稈中為最小,低位發(fā)熱量也有節(jié)約煤炭16萬(wàn)t,減少SO2排放量60多t減少煙塵排放量1440mJ∧kg,相當(dāng)0.492kg標(biāo)準(zhǔn)煤。使用秸稈發(fā)電,可降低煤400。此外該廠消耗秸稈全部從農(nóng)民手中收購(gòu)而來(lái)。按照炭消耗。秸稈100元∧的收購(gòu)價(jià)測(cè)算,該廠通過(guò)收購(gòu)秸稈,每年就可④秸稈通常含有3%~5%的灰分,這種灰以鍋爐飛灰和使當(dāng)?shù)剞r(nóng)民增收2000萬(wàn)元灰渣爐底灰的形式被收集含有豐富的營(yíng)養(yǎng)成分如鉀、鎂、據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),到2006年底,全國(guó)在建農(nóng)作物秸稈發(fā)磷和鈣,可用作高效農(nóng)業(yè)肥料電項(xiàng)目34個(gè),分布在山東、吉林、江蘇、河南、黑龍江、遼寧作為燃料煤炭開(kāi)采具有一定的危險(xiǎn)性特別是礦井和新疆等省(區(qū)),總裝機(jī)容量約120萬(wàn)kW;山東單縣、江蘇開(kāi)采管理難度大。農(nóng)作物秸稈與其相比,則危險(xiǎn)性小,易管宿遷和河北威縣3座發(fā)電站已投產(chǎn)發(fā)電,總裝機(jī)容量8萬(wàn)理,且屬于廢棄物利用。kW。據(jù)國(guó)家“十一五”規(guī)劃綱要提出的發(fā)展目標(biāo),未來(lái)將建3.3國(guó)外的秸稈發(fā)電技術(shù)設(shè)生物質(zhì)發(fā)電550萬(wàn)kW裝機(jī)容量,已公布的《可再生能源目前國(guó)際上,丹麥在秸稈發(fā)電技術(shù)上較為先進(jìn),且得到中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》也確定了到2020年生物質(zhì)發(fā)電裝機(jī)3000了廣泛應(yīng)用。丹麥BWE公司是世界領(lǐng)先者第一家秸稈燃萬(wàn)kW的發(fā)展目標(biāo)。燒發(fā)電廠于1998年投入運(yùn)行。此后,BWE公司在西歐設(shè)計(jì)4中國(guó)生物質(zhì)能的前景并建造了大量的生物發(fā)電廠,其中最大的發(fā)電廠是英國(guó)的雖然我國(guó)在生物質(zhì)能開(kāi)發(fā)方面取得了很好成績(jī),但技Eyan發(fā)電廠裝機(jī)容量為38mW。目前丹麥建立了13家秸術(shù)水平與發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍存在一定差距;在我國(guó)現(xiàn)實(shí)社會(huì)稈發(fā)電廠,還有一部分燒木屑或垃圾的發(fā)電廠也兼燒秸稈,經(jīng)濟(jì)環(huán)境中還存在一些消極因素制約并阻礙著生物質(zhì)能利秸稈發(fā)電等可再生能源占到全國(guó)能源消費(fèi)量的24%以上。用技術(shù)的發(fā)展推廣和應(yīng)用。我國(guó)生物質(zhì)能利用技術(shù)的研BWE公司的秸稈發(fā)電技術(shù)已走向世界被聯(lián)合國(guó)列為重點(diǎn)究與開(kāi)發(fā)有必要借鑒發(fā)達(dá)國(guó)家的經(jīng)驗(yàn),積極尋求國(guó)際合作推廣項(xiàng)目瑞典、芬蘭西班牙等國(guó)由BWE公司提供技術(shù)設(shè)的機(jī)會(huì)引進(jìn)國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)與裝備,爭(zhēng)取國(guó)際組織或發(fā)達(dá)備建成了秸稈發(fā)電廠,許多國(guó)家還制定了相應(yīng)的計(jì)劃,如日國(guó)家的援助或資助,建立具有規(guī)模效益的新技術(shù)實(shí)驗(yàn)示范本的“陽(yáng)光計(jì)劃”,美國(guó)的“能源農(nóng)場(chǎng)”,印度的“綠色能源工工程,加大開(kāi)發(fā)與應(yīng)用力度,加快我國(guó)生物質(zhì)能利用技術(shù)的廠”等它們都將秸稈發(fā)電技術(shù)作為2世紀(jì)發(fā)展可再生能發(fā)展進(jìn)程。Ⅲ源戰(zhàn)略的重點(diǎn)工程爭(zhēng)考文獻(xiàn)德國(guó)在20世紀(jì)8年代提出的控制No3排放的燃料,油表靜種位務(wù)靜燒的研素驗(yàn)明201)分級(jí)燃燒技術(shù),也可用于秸稈-煤粉混燒。試驗(yàn)證明,對(duì)于113固體和液體燃料,再燃燃料的揮發(fā)分越高,則再燃效果越吳根白梅等生物質(zhì)種化能技術(shù)的發(fā)展觀軟及趨勢(shì)探討壞境科學(xué)與管理,2D0好。在固體燃料中稻秸的揮發(fā)分為75%,為最佳再燃燃料慶紅,丁曉紅等世界能源形勢(shì)和前錄固M北家:地質(zhì)出版杜,20034中國(guó)的秸稈發(fā)電技術(shù)我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)國(guó)家,農(nóng)村人口占總?cè)丝诘?0%以上生物質(zhì)能一直是農(nóng)村的主要能源之一,在國(guó)家能源構(gòu)成中防些辣椒界褻五玦竅也占有重要地位,我國(guó)政府及有關(guān)部們對(duì)生物質(zhì)能利用極①水肥供應(yīng)及時(shí)。辣椒采收后應(yīng)及時(shí)補(bǔ)允肥料每為重視已連續(xù)四個(gè)“五年計(jì)劃”將生物質(zhì)能利用技術(shù)的研|6m施磷酸二銨12kg施肥前先將磷酸二銨溶解在水中究與應(yīng)用列為重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目,開(kāi)展了生物質(zhì)能利用新灌在辣椒秧根部。技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)并取得了多項(xiàng)科研成果。②注意防治病蟲(chóng)害。辣椒最常見(jiàn)的是炭疽病,可用代204年12月在山東棗莊的十里泉發(fā)電廠建成投產(chǎn)森銨50倍液噴施。每10噴1次的我國(guó)首臺(tái)“煤粉-秸稈混燃”發(fā)電機(jī)組,從丹麥BWE公③適時(shí)采收。以果實(shí)開(kāi)始變紅時(shí)采收為宜,遲收會(huì)加司引進(jìn)秸稈發(fā)電技術(shù),每年將燃用1050萬(wàn)多t秸稈,相當(dāng)劇養(yǎng)分消耗還會(huì)導(dǎo)致植株衰老。于減少756萬(wàn)t原煤消耗,與改造前單純?nèi)济喊l(fā)電相比,防止徒長(zhǎng)。第一茬辣椒采收后,植株已處于歇枝階利用開(kāi)-煤粉混燒發(fā)電技術(shù)改造后的這臺(tái)機(jī)組每年可段此中國(guó)煤化工減少安業(yè)減少s92排放150,有效減少了有害氣體及懸浮顆粒對(duì)|養(yǎng)分CNMHG大氣的污染。wn”要及204年我國(guó)首個(gè)秸稈燃燒發(fā)電廠在河北省晉州市開(kāi)時(shí)摘除,以防止病害的傳播與蔓延農(nóng)業(yè)利技5信復(fù)塑