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(jī)組年平均運(yùn)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(hù)措施下發(fā)展秸稈發(fā)電，會(huì)大大地改善環(huán)境質(zhì)量，對(duì)環(huán)境保護(hù)非常有利。在農(nóng)村推廣實(shí)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(diǎn)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(jī)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(bǔ)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(jìn)程。隨著我國國民經(jīng)濟(jì)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(jì)、社會(huì)效益，又能保護(hù)環(huán)境的秸稈發(fā)電技術(shù)的利用前景將會(huì)越來越廣闊。 根據(jù)國家對(duì)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(jià)經(jīng)當(dāng)?shù)厥≌畠r(jià)格主管部門按現(xiàn)行電價(jià)政策提出上報(bào)國家發(fā)展和改革委員會(huì)核批后，一般在0.50～0.60元左右；進(jìn)口設(shè)備的關(guān)稅和進(jìn)口環(huán)節(jié)增值稅全免，同時(shí)，各地方省市還因地制宜地制定了其它的補(bǔ)貼政策。這些政策的出臺(tái)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(jī)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(jìn)入推廣階段，這種技術(shù)在規(guī)?；闆r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(dòng)汽輪機(jī)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?xì)怏w，經(jīng)過凈化，供給內(nèi)燃機(jī)或小型燃?xì)廨啓C(jī)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)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(dú)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(xiàng)測試由安裝在自動(dòng)起重機(jī)上的紅外傳感器來實(shí)現(xiàn)。在國內(nèi)，可以手動(dòng)將探測器插入每一個(gè)秸稈捆中測試水分，該探測器能存儲(chǔ)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(jì)算機(jī)。然后使用叉車卸貨，并將運(yùn)輸貨車的空車重量輸入計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)可根據(jù)前后的重量以及含水量計(jì)算出秸稈的凈重。 貨車卸貨時(shí)，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(jìn)料輸送機(jī)上；進(jìn)料輸送機(jī)有一個(gè)緩沖臺(tái)，可保留秸稈5分鐘；秸稈從進(jìn)料臺(tái)通過帶密封閘門（防火）的進(jìn)料輸送機(jī)傳送至進(jìn)料系統(tǒng)；秸稈包被推壓到兩個(gè)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(dòng)給料機(jī)，通過給料機(jī)將秸稈壓入密封的進(jìn)料通道，然后輸送到爐床。爐床為水冷式振動(dòng)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(jí)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(duì)較高，因此，煙氣在高溫時(shí)（450℃以上）具有較高的腐蝕性。此外，飛灰的熔點(diǎn)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(yùn)行中就很難清除，就會(huì)阻礙管道中從煙氣至蒸汽的熱量傳輸。嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)耆氯麩煔馔ǖ?，將煙氣堵在鍋爐中。由于存在這些問題，因此，專門設(shè)計(jì)了過熱器系統(tǒng)。　 3.3 汽輪機(jī)系統(tǒng) 汽輪機(jī)和鍋爐必須在啟動(dòng)、部分負(fù)荷和停止操作等方面保持一致，協(xié)調(diào)鍋爐、汽輪機(jī)和凝汽器的工作非常重要。 3.4 環(huán)境保護(hù)系統(tǒng) 在濕法煙氣凈化系統(tǒng)之后，安裝一個(gè)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25 mg/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(xiàng)目介紹 4.1 項(xiàng)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(tuán)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(jì)開發(fā)區(qū)（省級(jí)經(jīng)濟(jì)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(jī)規(guī)模是2×15MW機(jī)組配2臺(tái)75t/h燃秸稈固定振動(dòng)爐排中溫中壓鍋爐，發(fā)電機(jī)組為1臺(tái)15MW中溫中壓凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組及1臺(tái)15MW中溫中壓抽氣凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組。 全部項(xiàng)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(xiàng)目的建設(shè)對(duì)于促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)建設(shè),改善農(nóng)村能源結(jié)構(gòu), 保護(hù)生態(tài)環(huán)境，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)具有一定推動(dòng)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(dòng)爐排中溫中壓鍋爐，汽機(jī)用的青島捷能汽輪機(jī)廠1臺(tái)15MW中溫中壓凝汽式汽輪機(jī)和1臺(tái)15MW中溫中壓抽氣凝汽式汽輪機(jī)。 每臺(tái)鍋爐的底部設(shè)一套水冷套筒式螺旋輸渣機(jī)或滾筒式冷渣器配鏈斗式輸送機(jī)，將鍋爐底渣送入渣倉，以備裝車外運(yùn)；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(chǔ)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(jī)裝入罐式汽車，供干灰用戶；其二是設(shè)濕式攪拌機(jī)，干灰經(jīng)加水調(diào)濕后裝車外運(yùn)。煙塵采用高效布袋除塵器除塵，除塵效率達(dá)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(dá)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(hào) 設(shè)備名稱 生產(chǎn)廠商 1 鍋爐 無錫華光鍋爐廠 2 汽機(jī) 青島捷能汽輪機(jī)廠 2 鏈板 張家港保稅區(qū)方圓機(jī)械有限公司 2 破碎機(jī) 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(jī)械有限公司 2 分料螺旋輸送機(jī) 山東山礦機(jī)械有限公司 2 給料螺旋輸送機(jī) 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(yùn)輸；配備秸稈儲(chǔ)倉1座，有效面積約4000m2，體積大于50000 m3。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(jī)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(jìn)破碎機(jī)需要手動(dòng)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(jìn)入爐膛流程： A1過渡鏈板輸送機(jī)→A2喂料鏈板輸送機(jī)→A破碎機(jī) 1A分包平臺(tái) B1過渡鏈板輸送機(jī)→B2喂料鏈板輸送機(jī)→B破碎機(jī) 抓斗機(jī) 大傾角皮帶→ C1過渡鏈板輸送機(jī)→C2喂料鏈板輸送機(jī)→C破碎機(jī) 1B分包平臺(tái) D1過渡鏈板輸送機(jī)→D2喂料鏈板輸送機(jī)→D破碎機(jī) A1、A2、A3分料螺旋輸送機(jī)→A1、A2給料螺旋輸送機(jī) 料倉 爐膛 B1、B2、B3分料螺旋輸送機(jī)→B1、B2給料螺旋輸送機(jī) 抓斗機(jī)和分包平臺(tái)由北京起重運(yùn)輸機(jī)械研究所提供并負(fù)責(zé)這一塊的控制，分包平臺(tái)后的設(shè)備由DCS控制，DCS與分包平臺(tái)存在接口，單臺(tái)爐單套輸送線硬接線信號(hào)如下：  DCS至分包平臺(tái)：出料指令、故障停機(jī)；  分包平臺(tái)至DCS：出料請(qǐng)求信號(hào)、分包平臺(tái)故障信號(hào) 抓斗機(jī)從倉庫里抓秸稈包放到分包平臺(tái)上，分包平臺(tái)同時(shí)給后面兩個(gè)過渡鏈板分包，每次同時(shí)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(hào)給分包平臺(tái)，分包平臺(tái)收到該指令后向過渡鏈板分包。 分包平臺(tái)分包速度可調(diào)范圍為3～10米/分鐘。 單臺(tái)爐各有兩套鏈板輸送線，每條鏈板輸送線設(shè)備包括一個(gè)分包平臺(tái)后的兩條過渡鏈板輸和兩條喂料鏈板，每條喂料鏈板對(duì)應(yīng)一臺(tái)破碎機(jī)。單臺(tái)爐共有8條鏈板和4臺(tái)破碎機(jī)，鏈板由張家港保稅區(qū)方圓機(jī)械有限公司供貨，破碎機(jī)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(jī)械式檢測裝置），三點(diǎn)同時(shí)檢測無料時(shí)DCS認(rèn)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(shí)0.84米/分鐘，破碎機(jī)最大進(jìn)包速度0.84米/分鐘，喂料鏈板的速度和破碎機(jī)的速度必須匹配，所以喂料鏈板速度一般低于破碎機(jī)的最大破碎速度，破碎機(jī)機(jī)阻力大時(shí)過渡鏈板和喂料鏈板同時(shí)自動(dòng)反轉(zhuǎn)以保護(hù)破碎機(jī)。 上料系統(tǒng)是秸稈電廠的核心，破碎機(jī)是整個(gè)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(jī)的運(yùn)行好壞直接關(guān)系到秸稈電廠的運(yùn)行和效益。每臺(tái)破碎機(jī)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(jī)（132kW）和上部輔破碎機(jī)（75kW）；切碎部分包括3臺(tái)切碎電機(jī)（5kW，3臺(tái)）。破碎機(jī)進(jìn)料口尺寸為1200 x1000，（單位：mm），秸稈包從喂料鏈板進(jìn)入破碎機(jī)先經(jīng)過兩臺(tái)破碎機(jī)破碎，然后再經(jīng)過位于破碎機(jī)下面的3臺(tái)切碎機(jī)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(gè)分包平臺(tái)、2條過渡鏈板、2條喂料鏈板、2套破碎機(jī)）都正常工作時(shí)，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(yùn)行時(shí)兩臺(tái)鏈板輸送破碎線互為備用，一條線有故障必須立刻啟動(dòng)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(jī)的破碎速度，過渡鏈板的轉(zhuǎn)速分包時(shí)跟隨分包平臺(tái)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(jī)械有限公司供貨，分料螺旋輸送機(jī)由山東山礦機(jī)械有限公司供貨，給料螺旋輸送機(jī)由鍋爐廠自配。大傾角皮帶長約150米，破碎機(jī)下來的料掉在皮帶上經(jīng)過150米的運(yùn)送后進(jìn)入料倉，秸稈料倉一般只作為中轉(zhuǎn)分配用不用于儲(chǔ)存秸稈燃料。楚州項(xiàng)目的料倉設(shè)計(jì)通過上部的擋板自動(dòng)均勻分配秸稈進(jìn)入料倉左右兩側(cè)，以保證兩側(cè)螺旋輸送機(jī)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(jìn)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(shí)為保證爐膛受熱均勻一般要求兩路同時(shí)進(jìn)料。 分料螺旋位于料倉下部，每個(gè)分料螺旋輸送機(jī)有3臺(tái)螺旋組成，3臺(tái)螺旋分別由變頻器控制啟停，需要時(shí)可以差速運(yùn)轉(zhuǎn)。就地具備獨(dú)立啟停的功能。 每個(gè)給料螺旋有2臺(tái)螺旋組成，每個(gè)螺旋由一個(gè)變頻器控制，給料螺旋可以差速運(yùn)行。燃料經(jīng)過兩級(jí)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(shí)，系統(tǒng)配置1臺(tái)送風(fēng)機(jī)、1臺(tái)二次風(fēng)機(jī)、1臺(tái)引風(fēng)機(jī)，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(jìn)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(jī)、發(fā)電機(jī)及公用系統(tǒng)，整個(gè)DCS系統(tǒng)接近4000點(diǎn)。 DCS系統(tǒng)控制器配置為：鍋爐配置4對(duì)控制器：汽水和FSSS系統(tǒng)1對(duì)控制器、風(fēng)煙系統(tǒng)1對(duì)控制器、上料系統(tǒng)1對(duì)控制器，布袋除塵和鍋爐其他系統(tǒng)1對(duì)控制器；汽機(jī)配置2對(duì)控制器：主蒸汽高低加1對(duì)控制器、油系統(tǒng)#1廠用電1對(duì)控制器；公用、電氣系統(tǒng)共3對(duì)控制器。 人機(jī)接口配置為：6臺(tái)操作員，1臺(tái)值長站和1臺(tái)工程師站。 鍋爐主要正常運(yùn)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(diǎn) 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(yùn)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(jìn)如爐膛一倍。秸稈料倉只起中轉(zhuǎn)功能，不具備儲(chǔ)料功能，這么多的秸稈連續(xù)通過破碎機(jī)、螺旋機(jī)進(jìn)入爐膛，如何保證連續(xù)運(yùn)行是一個(gè)難點(diǎn)。 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(shí)際中由于秸稈打包比較亂，破碎機(jī)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(jī)下側(cè)加裝切碎電機(jī)，以進(jìn)一步改善秸稈破碎效果。 燃燒的控制是一個(gè)難點(diǎn)，爐溫爐壓的控制很麻煩，稻草秸稈很輕，進(jìn)入爐膛稍微風(fēng)量大了，給料量少了，秸稈就會(huì)亂飛，造成爐膛溫度的波動(dòng)，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(duì)燃燒的改進(jìn)和螺旋堵轉(zhuǎn)的情況都有一定幫助，花生殼可以帶動(dòng)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(yùn)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(lì)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(jià)上15年內(nèi)國家給與每度電0.25元的補(bǔ)貼。 我國是農(nóng)業(yè)大國，秸稈在農(nóng)田直接燃燒一方浪費(fèi)資源，另一方面造成大氣污染，對(duì)高速公路、飛機(jī)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(yùn)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(jī)組運(yùn)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(jī)組成功通過了72+24小時(shí)試運(yùn)行，國內(nèi)第一臺(tái)以稻秸稈為燃料的發(fā)電機(jī)組成功投入商業(yè)運(yùn)行。