摘要：根据我国目前能源紧缺和秸秆资源利用水平低的现状，介绍了国内秸秆发电技术的研究和应用情况。分别阐述了秸秆直接燃烧发电、秸秆与煤混合燃烧发电和秸秆气化发电3种发电形式的技术原理、工艺流程和工程应用情况。结合工程实践经验，分析了秸秆发电技术应用中存在的问题，从秸秆收集、技术改进、国家配套政策等3个方面提出了建议，指出我国秸秆发电技术和产业将进入一个快速发展时期。
0、引言
我国是一个农业大国，秸秆资源十分丰富，每年产生的农作物秸秆总量超过6亿t，其中可以作为能源利用的在3亿t以上。近年来，随着农村经济的发展和农民生活水平的提高，大部分农村地区把煤炭、液化气等常规能源作为炊事取暖用能的首选。大量的剩余秸秆被遗弃在田间地头付之一炬，既浪费资源又污染环境。随着生物质能利用技术的发展，秸秆发电技术也日趋成熟，秸秆大规模能源化利用成为大势所趋。
利用生物质能已成为国家解决能源短缺问题的重要举措之一。根据我国中长期能源规划，到2010年，生物质发电装机600万kW，约占全国发电总装机容量的1%；到2020年，生物质发电装机2000万kW，约占全国总发电装机容量的2%。自2006年1月1日起施行的《可再生能源法》从法律上明确了可再生能源的战略地位。国家发改委《可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法》规定：生物质发电项目上网电价由传统上网电价加补贴电价组成，补贴电价标准为0. 25元/kW·h。秸秆发电技术和产业的发展迎来了最佳时机。
1、秸秆发电技术及应用
秸秆发电技术经过多年的发展已日趋成熟，按照原料利用方式的不同主要分为3类：秸秆直接燃烧发电、秸秆与煤混合燃烧发电和秸秆气化发电。
国内秸秆直接燃烧发电工程的技术基本是从国外引进的，此类发电项目装机容量一般在25MW左右。秸秆与煤混合燃烧发电的关键技术也是从国外引进，一般在原有燃煤机组的基础上进行改造。秸秆气化发电技术具有完全的自主知识产权，已进入应用示范阶段，装机容量一般在5MW以下。
1.1秸秆直接燃烧发电
秸秆原料送入锅炉中直接燃烧，产出的高压过热蒸汽，通过汽轮机的涡轮膨胀做功，驱动发电机发电，这种发电方式称为秸秆直燃发电。秸秆直燃发电和燃煤发电并没有本质上的区别，只是在原料的理化性质方面，与煤相比，一般的秸秆原料具有“两小两多”的特点，即热值小、密度�。患睾慷�、挥发分多。所以，燃秸秆锅炉的燃烧室、受热部件、供风系统，特别是进料系统在结构上都要与秸秆的这些特性相适应。
秸秆直燃发电工程建设以丹麦BWE公司为代表，采用水冷式振动炉床燃烧技术，较好地适应了秸秆类燃料“两小两多”的特点。在该技术工艺中，秸秆首先由螺旋进料器输送到固定炉排上，挥发分在此迅速析出燃烧。而后焦炭在连续进料的推动下移动到固定炉排的上方振动炉排上进行燃烧，在炉排振动的作用下，焦炭不断移动位置，这就克服了传统炉床燃烧技术中燃料分布不均匀、燃烧效率低的缺点。水冷可以保护炉排以免烧坏，同时也减少了结渣现象。尾部的过热器也都根据烟气中碱金属含量高易产生高温腐蚀的特点进行了针对性设计。
BWE公司已在丹麦、瑞典、芬兰、西班牙等国建设了数十个秸秆发电站。我国同能生物发电有限公司引进丹麦BWE技术在国内建设的第一座生物质发电厂一山东单县秸秆发电厂，已于2006年12月1日正式投产，燃料以粉碎的棉花秸秆为主，设计负荷为25MW，每年可消耗棉秆20万t。由该公司投资建设的威县、成安、高唐、垦利、射阳5个以棉秆和林木废弃物等灰色秸秆为主要燃料的生物质发电项目和浚县、望奎、鹿邑、辽源4个以玉米秆、小麦秆等黄色秸秆为主要燃料的项目也相继投产运行。截至目前，该公司已有10个生物质直燃发电项目实现并网发电，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kW。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个多。
1.2秸秆与煤混合燃烧发电
虽然秸秆原料与煤在物理化学性质上有很大的不同，但在现役的燃煤锅炉中掺烧15%（热量比）以下的秸秆对锅炉稳定运行影响不大，在技术上是可行的。实施时可在已有的燃料系统中混入秸秆，有以下两种方式：一是秸秆与煤混合均匀后与煤一起制粉后喷入炉膛燃烧；二是秸秆单独粉碎后再与煤粉共用燃烧器，或者是专用燃烧器喷人炉膛燃烧。国外进行的大量试验和工程实践表明：秸秆原料混烧的热量比例<2%时，无需对电厂原燃煤系统进行任何改造，电厂运行的安全性和经济性也不受影响；比例在5%和10%之间时，混烧技术的优势可以充分发挥出来，所引起的设备投资和运行费用的增加也可以从混燃的收益中得到补偿，目前国外的工程应用大多在此范围内；15%是目前生物质原料混烧热量比例的上限值，大于15%时，电厂的经济性和安全性将受到影响。
2005年，华电国际十里泉电厂从丹麦引进技术设备，对1台14万kW机组的锅炉燃烧器进行了秸秆混烧技术改造。该项技术改造总投资8300万元，改造后实现了秸秆与煤粉混烧，秸秆掺混质量比<20%，也可单独烧煤。
1.3秸秆气化发电
秸秆气化的基本原理是在不完全燃烧条件下，将秸秆中较高分子量的有机碳氢化合物裂解，变成较低分子量的CO，H2，CH4等可燃气体。该气体用于发电的方式主要有3种：一是将可燃气作为内燃机燃料，用内燃机带动发电机发电；二是将可燃气作为燃气轮机的燃料，用燃气轮机带动发电机发电；三是用燃气轮机和蒸汽轮机两级发电，即利用燃气轮机排出的高温废气把水加热成蒸汽，再推动蒸汽轮机带动发电机发电。我国目前主要是采用第1种方式。目前，国内秸秆发电工程中秸秆气化炉主要有同定床气化炉和流化床气化炉两种形式。
在传统的固定床气化技术中，原料的干燥、热解、氧化、还原等过程都在气化炉中完成，产生的可燃气体中焦油含量高，应用极为不便。山东省科学院能源研究所开发了两步法固定床气化技术，原料首先在裂解器中经过干燥和热解，再进入气化炉中完成氧化和还原，解决了以往技术中的焦油难题，较好地满足了内燃机的工作要求，形成了两步法生物质同定床气化发电技术。
其主要特点为：一是燃气清洁、焦油含量低。经过简单过滤和净化后，燃气中总杂质含量<20mg/Nm3．能够满足气体内燃机工作的要求。二是无二次污染。以前的固定床气化技术中，燃气中焦油一般通过水洗去除，焦油废水带来的二次污染问题无法解决。而在两步法气化工艺中燃气经过旋风分离器、织物过滤器除尘后进入水冷器间接换热，整个净化冷却过程都不和水直接接触，所以不存在二次污染问题。三是系统总效率高。气体内燃机的高温排气为秸秆原料裂解提供热源，充分利用了排气余热，使系统总效率得到提高。
山东省科学院能源研究所利用该项技术已经建成了一套生物质气化发电示范系统，目前该系统已实现稳定并网发电。系统的装机容量为200kW，年发电量约为140万kW·h；单位投资约7000元/kW，投资回收期为7年左右，具有较好的经济性。
流化床气化与固定床相比具有原料处理能力强、气化反应速度快、系统容易放大等优点。但较高的操作气速也会带来气体中含灰较多、后续除尘净化负担增加等问题。流化床气化炉在水分、热值方面对原料的种类适应性较广，但对原料的粒度要求较为严格，一般秸秆类原料要粉碎到20mm以下才能满足流化床对原料的流化性能要求。
中国科学院广州能源研究所在循环流化床生物质气化发电技术上的研究和应用开发取得了较快进展。该技术工艺流程如图3所示。其原理为生物质原料进入流化床气化炉后被高温的惰性床料（河沙）迅速加热，在流化状态下发生一系列热解、氧化、还原反应。燃气中携带的焦炭被惯性除尘器分离后流回炉内继续反应；依次经过旋风分离器、文氏管除尘器后，燃气中的固体颗粒和微细粉尘基本被清洗干净；燃气中的焦油采用吸附和水洗的办法进行清除，主要设备是两个串联的喷淋洗气塔；清洁的燃气被送入内燃机带动发电机发电。广州能源研究所利用该项技术在全国建设了十几个生物质气化发电站，取得了较好的经济效益，为秸秆发电技术的产业化推广积累了宝贵的经验。
2、我国秸秆发电存在的问题
2.1秸秆收集成本过高
在发达国家，农场种植较为集中，农业生产自动化程度高，秸秆收集便利，这与国内情况有很大不同。我国农业生产分散，秸秆堆积密度小、收集费时费力、运输成本高，再加上农村留守劳动力短缺、换茬农时紧张，农户出售秸秆的意愿不高。现在秸秆发电项目的燃料来源主要依靠经纪人，这造成许多秸秆收不上来，形成了假性的供不应求局面，再加上一些经纪人故意囤积秸秆，大大抬高了电厂的燃料成本。
华电国际十里泉电厂混烧秸秆发电项目投产前预计秸秆收购价格为100元／t，运行后秸秆的收购价格高至400元／t。国能单县生物发电厂在全县范围内设有8个棉柴收购站，棉柴到站价格为180元／t，到厂价格约为230元／t。国能望奎生物发电厂玉米秸秆到厂价格为270元／t�？悸堑浇崭训娜戎到鲇忻旱�50%，所以在燃料价格上，秸秆与煤相比并无任何优势。这种局面给秸秆电厂运行带来很大的压力，也让潜在的投资秸秆发电的企业望而却步。
解决秸秆收集困难、价格高的问题应从以下两方面着手。首先，在秸秆发电产业发展初期，政府应积极配合做好引导、组织和政策支持，在广大农民朋友中宣传废物利用、节约能源等观念，使他们能够积极出售秸秆。其次，秸秆电厂应积极探索既适合当地实际情况又符合市场操作的秸秆收贮运模式，提高效率、降低收购成本。
2.2技术需进一步改进
我国建成的直燃发电项目核心设备都是从丹麦BWE公司引进的，基本解决了国产秸秆锅炉结焦、腐蚀和效率低等问题，但进口设备成本高昂。因此，应在消化吸收国外技术的基础上，加强自主研究开发，完成关键设备的国产化。
秸秆气化发电方面，应进一步优化工艺路线，提高系统效率，降低燃气净化除焦成本，提高发电机组运行稳定性，从而进一步提高秸秆气化发电系统的经济性和竞争力。
2.3国家配套政策不完善
秸秆发电项目的立项和审批手续复杂，国家政策细则实施不够，各级政府部门不清楚对此类项目如何操作管理，立项困难。特别是对于气化发电项目，由于装机容量较小，基本在用户侧接入，对大电网影响较少，并且环境友好，不宜也不需要完全套用常规发电项目的立项审批程序。建议国家相关部门针对可再生能源发电项目特点．制定科学、合理、可操作性强的立项管理办法，简化项目行政许可程序。
3、秸秆发电技术应用前景
时下油价高、煤炭短缺，而秸秆发电则充分利用了生物质废弃物，节约了能源，在缓解能源供给压力和�；せ肪沉礁龇矫娑寄芊⒒又匾饔谩Ｎ夜崭炎试捶岣�，秸秆发电产业具有较好的发展基础。随着越来越多的秸秆发电项目的建成和运行，秸秆收贮运喂、锅炉设备、气化设备、灰渣利用等一系列产业链逐步形成，秸秆发电产业的经济效益和社会效益逐渐显现。国家相关的优惠政策和建设标准相继出台、立项审批程序的规范和简化，这些因素都会吸引越来越多的技术力量和资金力量投入到秸秆发电领域，秸秆发电技术和产业必将进入一个快速发展时期。
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