生物质秸秆发电技术介绍

1．概述

我国生物质能资源非常丰富，农作物秸秆资源量超过7.2亿t，其中6.04亿t可作能源使用。秸秆资源是新能源中最具开发利用规模的一种绿色可再生能源，如果将这些秸秆资源用于发电，相当于0.9亿kw火电机组年平均运行5000h，年发电量为4500亿kWh。秸秆为低碳燃料，且硫含量、灰含量均比目前大量使用的煤炭低，是一种较为“清洁”的燃料，在有效的排污保护措施下发展秸秆发电，会大大地改善环境质量，对环境保护非常有利。在农村推广实施秸秆发电技术，在节省不可再生资源、缓解电力供应紧张等方面都具有特别重要意义。

1.1 我国利用秸秆发电的市场分析

目前生物质能秸秆发电技术的开发和应用，已引起世界各国政府和科学家的关注。它们都将生物质能秸秆发电技术作为21世纪发展可再生能源战略的重点工程。根据我国新能源和可再生能源发展纲要提出的目标，至2010年，我国生物质能发电装机容量要超过：300万kw。因此，从中央到地方政府都制定了一系列补贴政策支持生物质能技术的发展，加快了技术商业化的进程。随着我国国民经济的高速发展和城乡人民生活水平的不断提高，既有经济、社会效益，又能保护环境的秸秆发电技术的利用前景将会越来越广阔。

根据国家对可再生能源发电的一系列优惠政策，秸秆发电厂所发电量由电网全额收购；上网电价经当地省政府价格主管部门按现行电价政策提出上报国家发展和改革委员会核批后，一般在0.50～0.60元左右；进口设备的关税和进口环节增值税全免，同时，各地方省市还因地制宜地制定了其它的补贴政策。这些政策的出台为秸秆发电在农村的推广利用提供了有力的保障。

可以预见，在我国农村推广生物质能秸秆发电技术市场广阔，前景光明。

2．生物质秸秆发电秸秆燃烧方式：

2.1秸秆直接燃烧发电

直接燃烧发电的过程是：生物质与过量空气在锅炉中燃烧，产生的热烟气和锅炉的热交换部件换热，产生出的高温高压蒸汽在蒸汽轮机中膨胀做功发出电能。

秸秆直接燃烧发电技术已基本成熟，进入推广阶段，这种技术在规模化情况下，效率较高，单位投资也较合理；但受原料供应及工艺限制，发电规模不宜过大，一般不超过30MW。

2.2 秸秆混燃发电

混合燃烧发电包括：直接混合燃烧发电、间接混合燃烧发电和并联混合燃烧发电，其中直接混合燃烧发电是主要的应用方式。直接混合燃烧发电是将秸秆燃料与化石燃烧在同一锅炉内混合燃烧产生蒸汽，带动汽轮机发电。

2.3 气化发电

气化发电是在气化炉中将秸秆原料气化，生成可燃气体，经过净化，供给内燃机或小型燃气轮机，带动发电机发电。一般规模较小，多数不大于6MW。

3. 生物质能秸秆发电的工艺流程

3.1 秸秆的处理、输送和燃烧

发电厂内建设独立的秸秆仓库，秸秆要测试含水量。任何一包秸秆的含水量超过25％，则为不合格。在欧洲的发电厂中，这项测试由安装在自动起重机上的红外传感器来实现。在国内，可以手动将探测器插入每一个秸秆捆中测试水分，该探测器能存储99组测量值，测量完所有秸秆捆之后，测量结果可以存入连接至地磅的计算机。然后使用叉车卸货，并将运输货车的空车重量输入计算机。计算机可根据前后的重量以及含水量计算出秸秆的净重。

　　货车卸货时，叉车将秸秆包放入预先确定的位置；在仓库的另一端，叉车将秸秆包放在进料输送机上；进料输送机有一个缓冲台，可保留秸秆5分钟；秸秆从进料台通过带密封闸门(防火)的进料输送机传送至进料系统；秸秆包被推压到两个立式螺杆上，通过螺杆的旋转扯碎秸秆，然后将秸秆传送给螺旋自动给料机，通过给料机将秸秆压入密封的进料通道，然后输送到炉床。炉床为水冷式振动炉，是专门为秸秆燃烧发电厂而开发的设备。

3.2 锅炉系统

采用自然循环的汽包锅炉，过热器分两级布置在烟道中，烟道尾部布置省煤器和空气预热器。由于秸秆灰中碱金属的含量相对较高，因此，烟气在高温时(450℃以上)具有较高的腐蚀性。此外，飞灰的熔点较低，易产生结渣的问题。如果灰分变成固体和半流体，运行中就很难清除，就会阻碍管道中从烟气至蒸汽的热量传输。严重时甚至会完全堵塞烟气通道，将烟气堵在锅炉中。由于存在这些问题，因此，专门设计了过热器系统。　

3.3 汽轮机系统

汽轮机和锅炉必须在启动、部分负荷和停止操作等方面保持一致，协调锅炉、汽轮机和凝汽器的工作非常重要。

3.4 环境保护系统

在湿法烟气净化系统之后，安装一个布袋除尘器，以便收集烟气中的飞灰。布袋除尘器的排放低于25 mg/Nm3，大大低于中国烧煤发电厂的烟灰排放水平。

3.5 副产物

　　秸秆通常含有3％～5％的灰分。这种灰以锅炉飞灰和灰渣/炉底灰的形式被收集，这种灰分含有丰富的营养成分如钾、镁、磷和钙，可用作高效农业肥料。

4. 江苏国信淮安楚州生物质秸秆发电项目介绍

4.1 项目概况

淮安市楚州秸秆发电厂是由江苏国信资产投资管理集团有限公司和江苏省新能源开发有限公司共同投资建设的电厂，淮安市楚州秸秆发电厂位于淮安楚州经济开发区（省级经济开发区）B区的西北角，厂址南面距离新长铁路500m，西距京沪告诉公路650m。装机规模是2×15MW机组配2台75t/h燃秸秆固定振动炉排中温中压锅炉，发电机组为1台15MW中温中压凝汽式汽轮发电机组及1台15MW中温中压抽气凝汽式汽轮发电机组。

全部项目建成后，年消耗秸秆20余万吨，发电量约2亿度，销售收入上亿元，利税近千万余元，秸秆燃烧后的灰渣可综合利用。该项目的建设对于促进地方经济建设,改善农村能源结构, 保护生态环境，发展循环经济具有一定推动作用。

4.2 主要设备配置

淮安市楚州秸秆发电厂是国内第一家完全采用稻秸秆为燃料的生物质发电厂。锅炉采用无锡华光锅炉厂75t/h燃秸秆固定振动炉排中温中压锅炉，汽机用的青岛捷能汽轮机厂1台15MW中温中压凝汽式汽轮机和1台15MW中温中压抽气凝汽式汽轮机。

每台锅炉的底部设一套水冷套筒式螺旋输渣机或滚筒式冷渣器配链斗式输送机，将锅炉底渣送入渣仓，以备装车外运；布袋除尘器收集的飞灰，可采用正压浓相气力集中系统，通过管道直接将飞灰输送到厂区灰库，不设中间环节，灰库容量为600m3，灰库的有效容积可满足储存1周的全部灰量，为更好地满足综合利用的要求，灰库底部设有两种卸料方式：其一是由干式散装机装入罐式汽车，供干灰用户；其二是设湿式搅拌机，干灰经加水调湿后装车外运。
烟尘采用高效布袋除尘器除尘，除尘效率达99.99%。

生活污水经过地埋式生活污水处理系统处理后用于厂区绿化；循环水排污水，部分回收用于调湿灰用水、水力除渣用水和主厂房杂用水，剩余部分水量外排入楚州开发区污水处理厂；锅炉排污水与多余的循环排污水混合后排入楚州开发区污水处理厂；化学酸碱废水中和达标处理后楚州开发区污水处理厂。

主要设备一览表

序号 设备名称 生产厂商
1 锅炉 无锡华光锅炉厂
2 汽机 青岛捷能汽轮机厂
2 链板 张家港保税区方圆机械有限公司
2 破碎机 宜兴巨龙环保设备厂
2 大倾角皮带 张家港保税区方圆机械有限公司
2 分料螺旋输送机 山东山矿机械有限公司
2 给料螺旋输送机 锅炉厂自配

4.3上料燃烧系统设备和工艺流程

由于锅炉以软秸秆为主，其燃料输送和燃烧系统与常规电厂不同。
电厂所用秸秆采用公路运输；配备秸秆储仓1座，有效面积约4000m2，体积大于50000 m3。秸秆仓库采用现浇钢筋混凝土柱、钢屋架形成的排架结构，秸秆需要堆放整齐方便抓斗机操作。
楚州秸秆发电秸秆包装尺寸要求：1700x1000x900（长x高x宽）（mm）；秸秆包的密度：250kg/m3，秸秆进破碎机需要手动解包，为防止堵塞和摩擦起火秸秆包里面不能泥土、铁丝、铁块等杂物。

秸秆进入炉膛流程：
A1过渡链板输送机→A2喂料链板输送机→A破碎机
1A分包平台
B1过渡链板输送机→B2喂料链板输送机→B破碎机
抓斗机 大倾角皮带→
C1过渡链板输送机→C2喂料链板输送机→C破碎机
1B分包平台
D1过渡链板输送机→D2喂料链板输送机→D破碎机
A1、A2、A3分料螺旋输送机→A1、A2给料螺旋输送机
料仓 炉膛
B1、B2、B3分料螺旋输送机→B1、B2给料螺旋输送机
抓斗机和分包平台由北京起重运输机械研究所提供并负责这一块的控制，分包平台后的设备由DCS控制，DCS与分包平台存在接口，单台炉单套输送线硬接线信号如下：
 DCS至分包平台：出料指令、故障停机；
 分包平台至DCS：出料请求信号、分包平台故障信号
抓斗机从仓库里抓秸秆包放到分包平台上，分包平台同时给后面两个过渡链板分包，每次同时给两条过渡链板各分5包秸秆包。两条过渡链板的秸秆包全部送到喂料链板上后DCS发出料信号给分包平台，分包平台收到该指令后向过渡链板分包。
分包平台分包速度可调范围为3~10米/分钟。

单台炉各有两套链板输送线，每条链板输送线设备包括一个分包平台后的两条过渡链板输和两条喂料链板，每条喂料链板对应一台破碎机。单台炉共有8条链板和4台破碎机，链板由张家港保税区方圆机械有限公司供货，破碎机由宜兴巨龙环保设备厂供货。
过渡链板速度可调范围0.5~5米/分钟，每条过渡链板安装3