摘要：生物質(zhì)能發(fā)電技術(shù)是一項很有發(fā)展前景的發(fā)電技術(shù)。文章主要對生物質(zhì)能發(fā)電技術(shù)中的秸稈發(fā)電技術(shù)和對秸稈發(fā)電未來的展望作出了詳細的報告。

關(guān)鍵詞：秸稈發(fā)電；江蘇國信淮安楚州生物質(zhì)秸稈發(fā)電廠；綜述

中圖分類號：F426.61文獻標(biāo)識碼：A

Biomasspowergenerationtechnology

WangJinhui

(ChengduUniversityofEngineeringandTechnology,SichuanLeshan,614007)

Abstract:Thebiomasspowergenerationtechnologyisapromisingpowergenerationtechnology.Papermainlystrawbiomasspowergenerationtechnologyinpowergenerationtechnologyandfutureprospectsofstrawtomakeadetailedreport.

Keywords:strawpowergeneration;JiangsuGuoxinBiomassPowerPlantHuai'anChuzhou;Summary

1概述

我國生物質(zhì)能資源非常豐富，農(nóng)作物秸稈資源量超過7.2億t，其中6.04億t可作能源使用。秸稈資源是新能源中最具開發(fā)利用規(guī)模的一種綠色可再生能源，如果將這些秸稈資源用于發(fā)電，相當(dāng)于0.9億kw火電機組年平均運行5000h，年發(fā)電量為4500億kWh。秸稈為低碳燃料，且硫含量、灰含量均比目前大量使用的煤炭低，是一種較為“清潔”的燃料，在有效的排污保護措施下發(fā)展秸稈發(fā)電，會大大地改善環(huán)境質(zhì)量，對環(huán)境保護非常有利。在農(nóng)村推廣實施秸稈發(fā)電技術(shù)，在節(jié)省不可再生資源、緩解電力供應(yīng)緊張等方面都具有特別重要意義。

1.1我國利用秸稈發(fā)電的市場分析

目前生物質(zhì)能秸稈發(fā)電技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用，已引起世界各國政府和科學(xué)家的關(guān)注。它們都將生物質(zhì)能秸稈發(fā)電技術(shù)作為21世紀(jì)發(fā)展可再生能源戰(zhàn)略的重點工程。根據(jù)我國新能源和可再生能源發(fā)展綱要提出的目標(biāo)，至2010年，我國生物質(zhì)能發(fā)電裝機容量要超過：300萬kw。因此，從中央到地方政府都制定了一系列補貼政策支持生物質(zhì)能技術(shù)的發(fā)展，加快了技術(shù)商業(yè)化的進程。隨著我國國民經(jīng)濟的高速發(fā)展和城鄉(xiāng)人民生活水平的不斷提高，既有經(jīng)濟、社會效益，又能保護環(huán)境的秸稈發(fā)電技術(shù)的利用前景將會越來越廣闊。

根據(jù)國家對可再生能源發(fā)電的一系列優(yōu)惠政策，秸稈發(fā)電廠所發(fā)電量由電網(wǎng)全額收購；上網(wǎng)電價經(jīng)當(dāng)?shù)厥≌畠r格主管部門按現(xiàn)行電價政策提出上報國家發(fā)展和改革委員會核批后，一般在0.50～0.60元左右；進口設(shè)備的關(guān)稅和進口環(huán)節(jié)增值稅全免，同時，各地方省市還因地制宜地制定了其它的補貼政策。這些政策的出臺為秸稈發(fā)電在農(nóng)村的推廣利用提供了有力的保障。

可以預(yù)見，在我國農(nóng)村推廣生物質(zhì)能秸稈發(fā)電技術(shù)市場廣闊，前景光明。

2．生物質(zhì)秸稈發(fā)電秸稈燃燒方式：

2.1秸稈直接燃燒發(fā)電

直接燃燒發(fā)電的過程是：生物質(zhì)與過量空氣在鍋爐中燃燒，產(chǎn)生的熱煙氣和鍋爐的熱交換部件換熱，產(chǎn)生出的高溫高壓蒸汽在蒸汽輪機中膨脹做功發(fā)出電能。

秸稈直接燃燒發(fā)電技術(shù)已基本成熟，進入推廣階段，這種技術(shù)在規(guī)模化情況下，效率較高，單位投資也較合理；但受原料供應(yīng)及工藝限制，發(fā)電規(guī)模不宜過大，一般不超過30MW。

2.2秸稈混燃發(fā)電

混合燃燒發(fā)電包括：直接混合燃燒發(fā)電、間接混合燃燒發(fā)電和并聯(lián)混合燃燒發(fā)電，其中直接混合燃燒發(fā)電是主要的應(yīng)用方式。直接混合燃燒發(fā)電是將秸稈燃料與化石燃燒在同一鍋爐內(nèi)混合燃燒產(chǎn)生蒸汽，帶動汽輪機發(fā)電。

2.3氣化發(fā)電

氣化發(fā)電是在氣化爐中將秸稈原料氣化，生成可燃氣體，經(jīng)過凈化，供給內(nèi)燃機或小型燃氣輪機，帶動發(fā)電機發(fā)電。一般規(guī)模較小，多數(shù)不大于6MW。

3.生物質(zhì)能秸稈發(fā)電的工藝流程

3.1秸稈的處理、輸送和燃燒

發(fā)電廠內(nèi)建設(shè)獨立的秸稈倉庫，秸稈要測試含水量。任何一包秸稈的含水量超過25％，則為不合格。在歐洲的發(fā)電廠中，這項測試由安裝在自動起重機上的紅外傳感器來實現(xiàn)。在國內(nèi)，可以手動將探測器插入每一個秸稈捆中測試水分，該探測器能存儲99組測量值，測量完所有秸稈捆之后，測量結(jié)果可以存入連接至地磅的計算機。然后使用叉車卸貨，并將運輸貨車的空車重量輸入計算機。計算機可根據(jù)前后的重量以及含水量計算出秸稈的凈重。

貨車卸貨時，叉車將秸稈包放入預(yù)先確定的位置；在倉庫的另一端，叉車將秸稈包放在進料輸送機上；進料輸送機有一個緩沖臺，可保留秸稈5分鐘；秸稈從進料臺通過帶密封閘門（防火）的進料輸送機傳送至進料系統(tǒng)；秸稈包被推壓到兩個立式螺桿上，通過螺桿的旋轉(zhuǎn)扯碎秸稈，然后將秸稈傳送給螺旋自動給料機，通過給料機將秸稈壓入密封的進料通道，然后輸送到爐床。爐床為水冷式振動爐，是專門為秸稈燃燒發(fā)電廠而開發(fā)的設(shè)備。

3.2鍋爐系統(tǒng)

采用自然循環(huán)的汽包鍋爐，過熱器分兩級布置在煙道中，煙道尾部布置省煤器和空氣預(yù)熱器。由于秸稈灰中堿金屬的含量相對較高，因此，煙氣在高溫時（450℃以上）具有較高的腐蝕性。此外，飛灰的熔點較低，易產(chǎn)生結(jié)渣的問題。如果灰分變成固體和半流體，運行中就很難清除，就會阻礙管道中從煙氣至蒸汽的熱量傳輸。嚴(yán)重時甚至?xí)耆氯麩煔馔ǖ溃瑢煔舛略阱仩t中。由于存在這些問題，因此，專門設(shè)計了過熱器系統(tǒng)。

3.3汽輪機系統(tǒng)

汽輪機和鍋爐必須在啟動、部分負荷和停止操作等方面保持一致，協(xié)調(diào)鍋爐、汽輪機和凝汽器的工作非常重要。

3.4環(huán)境保護系統(tǒng)

在濕法煙氣凈化系統(tǒng)之后，安裝一個布袋除塵器，以便收集煙氣中的飛灰。布袋除塵器的排放低于25mg/Nm3，大大低于中國燒煤發(fā)電廠的煙灰排放水平。

3.5副產(chǎn)物

秸稈通常含有3％～5％的灰分。這種灰以鍋爐飛灰和灰渣/爐底灰的形式被收集，這種灰分含有豐富的營養(yǎng)成分如鉀、鎂、磷和鈣，可用作高效農(nóng)業(yè)肥料。

4.江蘇國信淮安楚州生物質(zhì)秸稈發(fā)電項目介紹

4.1項目概況

淮安市楚州秸稈發(fā)電廠是由江蘇國信資產(chǎn)投資管理集團有限公司和江蘇省新能源開發(fā)有限公司共同投資建設(shè)的電廠，淮安市楚州秸稈發(fā)電廠位于淮安楚州經(jīng)濟開發(fā)區(qū)（省級經(jīng)濟開發(fā)區(qū)）B區(qū)的西北角，廠址南面距離新長鐵路500m，西距京滬告訴公路650m。裝機規(guī)模是2×15MW機組配2臺75t/h燃秸稈固定振動爐排中溫中壓鍋爐，發(fā)電機組為1臺15MW中溫中壓凝汽式汽輪發(fā)電機組及1臺15MW中溫中壓抽氣凝汽式汽輪發(fā)電機組。

全部項目建成后，年消耗秸稈20余萬噸，發(fā)電量約2億度，銷售收入上億元，利稅近千萬余元，秸稈燃燒后的灰渣可綜合利用。該項目的建設(shè)對于促進地方經(jīng)濟建設(shè),改善農(nóng)村能源結(jié)構(gòu),保護生態(tài)環(huán)境，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟具有一定推動作用。

4.2主要設(shè)備配置

淮安市楚州秸稈發(fā)電廠是國內(nèi)第一家完全采用稻秸稈為燃料的生物質(zhì)發(fā)電廠。鍋爐采用無錫華光鍋爐廠75t/h燃秸稈固定振動爐排中溫中壓鍋爐，汽機用的青島捷能汽輪機廠1臺15MW中溫中壓凝汽式汽輪機和1臺15MW中溫中壓抽氣凝汽式汽輪機。

每臺鍋爐的底部設(shè)一套水冷套筒式螺旋輸渣機或滾筒式冷渣器配鏈斗式輸送機，將鍋爐底渣送入渣倉，以備裝車外運；布袋除塵器收集的飛灰，可采用正壓濃相氣力集中系統(tǒng)，通過管道直接將飛灰輸送到廠區(qū)灰?guī)�，不設(shè)中間環(huán)節(jié)，灰?guī)烊萘繛?00m3，灰?guī)斓挠行莘e可滿足儲存1周的全部灰量，為更好地滿足綜合利用的要求，灰?guī)斓撞吭O(shè)有兩種卸料方式：其一是由干式散裝機裝入罐式汽車，供干灰用戶；其二是設(shè)濕式攪拌機，干灰經(jīng)加水調(diào)濕后裝車外運。煙塵采用高效布袋除塵器除塵，除塵效率達99.99%。

生活污水經(jīng)過地埋式生活污水處理系統(tǒng)處理后用于廠區(qū)綠化；循環(huán)水排污水，部分回收用于調(diào)濕灰用水、水力除渣用水和主廠房雜用水，剩余部分水量外排入楚州開發(fā)區(qū)污水處理廠；鍋爐排污水與多余的循環(huán)排污水混合后排入楚州開發(fā)區(qū)污水處理廠；化學(xué)酸堿廢水中和達標(biāo)處理后楚州開發(fā)區(qū)污水處理廠。

主要設(shè)備一覽表

序號及設(shè)備

1鍋爐無錫華光鍋爐廠

2汽機青島捷能汽輪機廠

2鏈板張家港保稅區(qū)方圓機械有限公司

2破碎機宜興巨龍環(huán)保設(shè)備廠

2大傾角皮帶張家港保稅區(qū)方圓機械有限公司

2分料螺旋輸送機山東山礦機械有限公司

2給料螺旋輸送機鍋爐廠自配

4.3上料燃燒系統(tǒng)設(shè)備和工藝流程

由于鍋爐以軟秸稈為主，其燃料輸送和燃燒系統(tǒng)與常規(guī)電廠不同。

電廠所用秸稈采用公路運輸；配備秸稈儲倉1座，有效面積約4000m2，體積大于50000m3。秸稈倉庫采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土柱、鋼屋架形成的排架結(jié)構(gòu)，秸稈需要堆放整齊方便抓斗機操作。

楚州秸稈發(fā)電秸稈包裝尺寸要求：1700x1000x900（長x高x寬）（mm）；秸稈包的密度：250kg/m3，秸稈進破碎機需要手動解包，為防止堵塞和摩擦起火秸稈包里面不能泥土、鐵絲、鐵塊等雜物。

秸稈進入爐膛流程：

A1過渡鏈板輸送機→A2喂料鏈板輸送機→A破碎機

1A分包平臺

B1過渡鏈板輸送機→B2喂料鏈板輸送機→B破碎機

抓斗機大傾角皮帶→

C1過渡鏈板輸送機→C2喂料鏈板輸送機→C破碎機

1B分包平臺

D1過渡鏈板輸送機→D2喂料鏈板輸送機→D破碎機

A1、A2、A3分料螺旋輸送機→A1、A2給料螺旋輸送機

料倉爐膛

B1、B2、B3分料螺旋輸送機→B1、B2給料螺旋輸送機

抓斗機和分包平臺由北京起重運輸機械研究所提供并負責(zé)這一塊的控制，分包平臺后的設(shè)備由DCS控制，DCS與分包平臺存在接口，單臺爐單套輸送線硬接線信號如下：

##61548;DCS至分包平臺：出料指令、故障停機；

##61548;分包平臺至DCS：出料請求信號、分包平臺故障信號

抓斗機從倉庫里抓秸稈包放到分包平臺上，分包平臺同時給后面兩個過渡鏈板分包，每次同時給兩條過渡鏈板各分5包秸稈包。兩條過渡鏈板的秸稈包全部送到喂料鏈板上后DCS發(fā)出料信號給分包平臺，分包平臺收到該指令后向過渡鏈板分包。

分包平臺分包速度可調(diào)范圍為3～10米/分鐘。

單臺爐各有兩套鏈板輸送線，每條鏈板輸送線設(shè)備包括一個分包平臺后的兩條過渡鏈板輸和兩條喂料鏈板，每條喂料鏈板對應(yīng)一臺破碎機。單臺爐共有8條鏈板和4臺破碎機，鏈板由張家港保稅區(qū)方圓機械有限公司供貨，破碎機由宜興巨龍環(huán)保設(shè)備廠供貨。

過渡鏈板速度可調(diào)范圍0.5～5米/分鐘，每條過渡鏈板安裝3只（前、中、后各一只）有料傳感器（光電式或機械式檢測裝置），三點同時檢測無料時DCS認為過渡鏈板無料。過渡鏈板有秸稈包的糾偏功能。

喂料鏈板正常速度是0.6米/分鐘（工頻轉(zhuǎn)速），最高時0.84米/分鐘，破碎機最大進包速度0.84米/分鐘，喂料鏈板的速度和破碎機的速度必須匹配，所以喂料鏈板速度一般低于破碎機的最大破碎速度，破碎機機阻力大時過渡鏈板和喂料鏈板同時自動反轉(zhuǎn)以保護破碎機。

上料系統(tǒng)是秸稈電廠的核心，破碎機是整個上料系統(tǒng)的核心，也是秸稈電廠比較大的用電設(shè)備，破碎機的運行好壞直接關(guān)系到秸稈電廠的運行和效益。每臺破碎機分成破碎部分和切碎部分，破碎部分設(shè)備包括下部主破碎機（132kW）和上部輔破碎機（75kW）；切碎部分包括3臺切碎電機（5kW，3臺）。破碎機進料口尺寸為1200x1000，（單位：mm），秸稈包從喂料鏈板進入破碎機先經(jīng)過兩臺破碎機破碎，然后再經(jīng)過位于破碎機下面的3臺切碎機切碎，基本上就形成的3～5（cm）長的秸稈碎料供鍋爐燃燒。

單條鏈板輸送破碎線上的所有設(shè)備（包括1個分包平臺、2條過渡鏈板、2條喂料鏈板、2套破碎機）都正常工作時，這條鏈板才算工作正常，單條鏈板輸送破碎線上的任一設(shè)備出現(xiàn)問題，這條線就是故障狀態(tài)。正常運行時兩臺鏈板輸送破碎線互為備用，一條線有故障必須立刻啟動另一條線，兩條線都故障只好停爐。

喂料鏈板轉(zhuǎn)速跟隨破碎機的破碎速度，過渡鏈板的轉(zhuǎn)速分包時跟隨分包平臺速度、分包結(jié)束后速度略高于喂料鏈板的速度。

大傾角皮帶由張家港保稅區(qū)方圓機械有限公司供貨，分料螺旋輸送機由山東山礦機械有限公司供貨，給料螺旋輸送機由鍋爐廠自配。大傾角皮帶長約150米，破碎機下來的料掉在皮帶上經(jīng)過150米的運送后進入料倉，秸稈料倉一般只作為中轉(zhuǎn)分配用不用于儲存秸稈燃料。楚州項目的料倉設(shè)計通過上部的擋板自動均勻分配秸稈進入料倉左右兩側(cè)，以保證兩側(cè)螺旋輸送機均勻給爐膛提供燃料。

燃料從料倉下來先經(jīng)過分料螺旋再經(jīng)過給料螺旋進入鍋爐，分料螺旋和給料螺旋之間設(shè)有防火門以保證料倉的安全。

楚州秸稈電廠有兩條螺旋輸送線，爐膛燃燒時為保證爐膛受熱均勻一般要求兩路同時進料。

分料螺旋位于料倉下部，每個分料螺旋輸送機有3臺螺旋組成，3臺螺旋分別由變頻器控制啟停，需要時可以差速運轉(zhuǎn)。就地具備獨立啟停的功能。

每個給料螺旋有2臺螺旋組成，每個螺旋由一個變頻器控制，給料螺旋可以差速運行。燃料經(jīng)過兩級螺旋后落入爐膛燃燒。

風(fēng)路和煙路方面和傳統(tǒng)的循環(huán)硫化床爐有些類時，系統(tǒng)配置1臺送風(fēng)機、1臺二次風(fēng)機、1臺引風(fēng)機，二次風(fēng)管接在空預(yù)器后加過熱的一次風(fēng)管上，一次風(fēng)從爐床下方把燃料吹起來，二次風(fēng)在爐膛腰部位置進風(fēng)，起助燃作用。

4.4控制系統(tǒng)配置

控制系統(tǒng)控制范圍包括上料系統(tǒng)、鍋爐、汽機、發(fā)電機及公用系統(tǒng)，整個DCS系統(tǒng)接近4000點。

DCS系統(tǒng)控制器配置為：鍋爐配置4對控制器：汽水和FSSS系統(tǒng)1對控制器、風(fēng)煙系統(tǒng)1對控制器、上料系統(tǒng)1對控制器，布袋除塵和鍋爐其他系統(tǒng)1對控制器；汽機配置2對控制器：主蒸汽高低加1對控制器、油系統(tǒng)#1廠用電1對控制器；公用、電氣系統(tǒng)共3對控制器。

人機接口配置為：6臺操作員，1臺值長站和1臺工程師站。

鍋爐主要正常運行參數(shù)：鍋爐主汽壓力3.45Mpa，主汽溫度450℃，爐膛出口煙氣溫度270℃。

4.5秸稈電廠的難點

做為國內(nèi)第一家（也有可能是世界第一家）以軟秸稈（稻秸稈）為燃料的生物質(zhì)電廠，江蘇國信淮安生物質(zhì)電廠在調(diào)試和試運行期間遇到了很多困難。

秸稈的發(fā)熱量只有煤的一半，同樣75噸鍋爐，光重量而言秸稈就必須比煤多進如爐膛一倍。秸稈料倉只起中轉(zhuǎn)功能，不具備儲料功能，這么多的秸稈連續(xù)通過破碎機、螺旋機進入爐膛，如何保證連續(xù)運行是一個難點。

稻秸稈比較軟，為了不在螺旋上纏繞，所以需要破碎到4-5cm長度，但是實際中由于秸稈打包比較亂，破碎機很難把秸稈破碎在4-5cm長度，所以楚州秸稈電廠準(zhǔn)備在破碎機下側(cè)加裝切碎電機，以進一步改善秸稈破碎效果。

燃燒的控制是一個難點，爐溫爐壓的控制很麻煩，稻草秸稈很輕，進入爐膛稍微風(fēng)量大了，給料量少了，秸稈就會亂飛，造成爐膛溫度的波動，一般為了溫度燃燒，可以在燃料中增加適當(dāng)比例的花生殼，花生殼比稻草重，對燃燒的改進和螺旋堵轉(zhuǎn)的情況都有一定幫助，花生殼可以帶動稻草落在爐床上，穩(wěn)定燃燒。

可以說解決了上料系統(tǒng)，秸稈電廠就能成功運行。

4.6電廠的前景

秸稈電廠只要辦好了，前景很廣闊。在國家政策上，國家大力鼓勵使用綠色、可再生能源，秸稈電廠使用秸稈這種可再生能源作為燃料，國家是大力支持的。在上網(wǎng)電價上15年內(nèi)國家給與每度電0.25元的補貼。

我國是農(nóng)業(yè)大國，秸稈在農(nóng)田直接燃燒一方浪費資源，另一方面造成大氣污染，對高速公路、飛機起飛降落都造成過干擾，所以國家現(xiàn)在明令禁止農(nóng)田燃燒秸稈，從原料上講，秸稈電廠的燃料取之不盡，在楚州，方圓90公里之內(nèi)的秸稈就能滿足楚州秸稈電廠的運行。從另一方面講秸稈電廠處理了農(nóng)民的秸稈問題，增加了農(nóng)民的收入。

秸稈出廠的灰渣含流量少，是一種很好的肥料，可以賣給農(nóng)民回田。秸稈電廠是綠色電廠，無污染電廠。

4.7機組運行情況

2007年11月5日14：30至2007年11月9日14：30，江蘇國信淮安生物質(zhì)發(fā)電有限公司#1機組成功通過了7224小時試運行，國內(nèi)第一臺以稻秸稈為燃料的發(fā)電機組成功投入商業(yè)運行。

參考文獻

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