一、前言
    能源，是人類社會賴以生存的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。幾百年前，人類利用的能源土要足水力、風(fēng)能、柴薪等傳統(tǒng)的可再生能源。自工業(yè)業(yè)革命以后，煤炭、石油、天然氣等化石能源快速發(fā)展，逐漸成為生產(chǎn)生活的主導(dǎo)能源。目前，全球每年能源消費總量已經(jīng)超過150億噸標準煤，其中90%左右是化石能源�？勺�，化石能源儲量有限，小可再生。按現(xiàn)用能消耗水平預(yù)測，到下世紀中葉全球主要化石能源資源將枯竭。同時，大規(guī)模開發(fā)和利用化石能源也帶來環(huán)境污染，惡化生態(tài)環(huán)境，直接威脅著人類社會的可持續(xù)發(fā)展。
    生物質(zhì)能作為自然界的第四人能源，資源分布廣，可以持續(xù)利用。自上個世紀七十年代石油危機以來，再可生能源的開發(fā)利用日益受到世界各國的高度重視，許多國家都制定了相應(yīng)的發(fā)展計劃，形成了各具特色的產(chǎn)品。產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴人、技術(shù)水平，日趨成熟，成為世界能源領(lǐng)域的一大亮點。
    北歐等發(fā)達國家已擁有較為成熟的生物質(zhì)能發(fā)電技術(shù)，生物質(zhì)能發(fā)電量在電力總量中所占比重逐年上升，其中瑞典的生物質(zhì)能源利用率已占其能源消費總量的16%左右。丹麥生物質(zhì)能燃燒提供的能源占到總能源的20%以上，瑞典占到15%。據(jù)悉，北毆的秸稈直燃發(fā)電名列前茅，僅丹麥就建起了幾十家秸稈電廠或熱電廠。以秸稈為原料的發(fā)電廠效率達到30%左右，熱電廠的效率接近90%。秸稈電廠的煙氣排放均達到歐盟規(guī)定的排放標準；排放的灰渣，富含鉀、鎂、磷和鈣，全部作為肥料還田。
    生物質(zhì)燃燒主要有生物質(zhì)氣化和生物質(zhì)直接燃燒兩種。氣化模式的發(fā)電功率均比較小，最大的1000kW左右；生物質(zhì)直燃電。的發(fā)電功率可以做到25MW。生物質(zhì)直燃發(fā)電足我國利用生物質(zhì)燃燒發(fā)電的主要形式。
二、秸稈直燃發(fā)電
    秸稈是一種極具開發(fā)、規(guī)模利用的綠色可再生能源。我國每年農(nóng)作物秸稈年產(chǎn)量約為6.5億噸，預(yù)計到2010年將達到7. 26億噸，相當于3.5億噸標準煤；薪柴和林業(yè)廢棄物資源量中，可開發(fā)量每年達到6億噸以上。在我國建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會的背景下，生物質(zhì)能
的利用再次被重視，恰逢其時。況且，發(fā)展秸稈發(fā)電也是T業(yè)反哺農(nóng)業(yè)的重要支農(nóng)項目。
1、秸稈直燃發(fā)電項目
    秸稈直燃發(fā)電在我國快速興起。我院就國產(chǎn)秸稈示范項目的技術(shù)路線開展了廣泛的調(diào)研和論證。2005年10月，由我院牽頭，邀請國內(nèi)鍋爐設(shè)計、傳熱及燃燒等方面的資深專家，召開了秸稈焚燒發(fā)電關(guān)鍵設(shè)備技術(shù)方案論證會，認為：國內(nèi)生物質(zhì)燃燒發(fā)電技術(shù)已實施了多年，高水分、低熱值的城市生活垃圾焚燒技術(shù)方面也積累了豐富的實踐經(jīng)驗，研發(fā)生物質(zhì)能鍋爐要結(jié)含國情，在吸收國外先進技術(shù)的前提下，走自主創(chuàng)新的道路。實踐證明：田內(nèi)自主設(shè)計的65t/h秸稈直燃鍋爐運行是成功的，可以作為第一代國產(chǎn)秸稈鍋爐推向市場。從常規(guī)熱力循環(huán)的系統(tǒng)而言，提高機組熱效率的措施就是提高蒸汽參數(shù)等級，合理規(guī)劃供熱用戶，降低秸稈燃料的運行成本。
2、示范項目
    宿遷直燃發(fā)電示范項目究全采用我國自主研發(fā)設(shè)計和制造的秸稈直燃鍋爐技術(shù)，這不僅可以大大節(jié)約建設(shè)成本，同時還帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
  1)秸稈供應(yīng)是關(guān)鍵
    從幾個秸稈電廠投運情況來看，“燃燒技術(shù)與設(shè)備方面的問題小大，項目成功的關(guān)鍵在于秸稈資源的可供性”。秸稈直燃供熱、發(fā)電的最大問題是：我國農(nóng)村耕作模式、生產(chǎn)規(guī)模和農(nóng)民的生活水平與歐美國家家有很大差異；生物質(zhì)資源的局部產(chǎn)量不大，比較分散，收集困難，限制了該項技術(shù)的推廣應(yīng)用。
    宿遷項目中對秸稈相關(guān)技術(shù)進行仔細論證，實地考察蘇北典型農(nóng)業(yè)產(chǎn)區(qū)的資源，調(diào)杏資源可供性，并根據(jù)當?shù)刭Y源的實際可獲得量，確定了項日的建設(shè)規(guī)模。
    宿遷是蘇北傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)主產(chǎn)區(qū)，秸稈資源除了極少數(shù)農(nóng)民自用外，其余都足在田焚燒。為了保證原料收得上，示范項曰的收購環(huán)節(jié)采用了當?shù)卣�府搭臺市場化運作的模式，由專業(yè)化公司進行秸稈收購，同時準備把農(nóng)民交售秸稈和新型農(nóng)村合作醫(yī)療保險相結(jié)合，通過交售秸稈不僅可以解決部分困難群眾自身看病的問題，而且通過新型農(nóng)村合作醫(yī)療保險這個載體調(diào)動農(nóng)民交售秸稈的積極性。
2)項目投資與規(guī)�；�效益
    大力開發(fā)生物質(zhì)能，促進了我國自有知識產(chǎn)權(quán)的生物質(zhì)能技術(shù)產(chǎn)業(yè)化。不少單位將秸稈發(fā)電作為“十一五”期間的攻關(guān)重點。
    中國節(jié)能投資公司在兩個試點經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，做了一個發(fā)展規(guī)劃：
    近期擬在江蘇、黑龍江、河南、四川等農(nóng)業(yè)人省投資建設(shè)30個凝汽發(fā)電或熱電聯(lián)產(chǎn)示范項目，每個項目規(guī)模2.4萬千瓦，形成70多萬千瓦裝機規(guī)模，年消耗秸稈600萬噸左右，減排二氧化碳880萬噸／年，節(jié)約標煤400萬噸／年，可為農(nóng)民增加收入18億元／年。
    遠期規(guī)劃投資建設(shè)100個秸稈發(fā)電項目，形成240萬千瓦裝機規(guī)模，年消耗秸稈2000萬噸左右，節(jié)約標煤1000萬噸／年，可為農(nóng)民增加收入60億元／年，創(chuàng)造約3萬個農(nóng)村直接就業(yè)機會，明顯改善農(nóng)村生態(tài)環(huán)境。
三、輸運系統(tǒng)及其它
    生物質(zhì)直燃發(fā)電與常規(guī)的煤電廠最人區(qū)別是在燃料的倉儲、上料和出灰系統(tǒng)。其余設(shè)備與常規(guī)電廠相同。
1、倉儲方式
    倉儲方式要適應(yīng)生物質(zhì)原料的季節(jié)性特點。由于廠內(nèi)可用于儲存秸稈的場地較小，為方便集中收割季節(jié)收購和儲存，建立了多個中轉(zhuǎn)收購站，并在離主廠區(qū)較近地區(qū)建設(shè)一座中心收購站，即在廠外建設(shè)數(shù)個普通收購站和一個中心收購站。收購站功能之一是儲存功能，以75T/H鍋爐為例總儲量應(yīng)達50000噸以上。
    在收購站內(nèi)，松散的秸稈被壓縮打成捆。收購站內(nèi)采用國產(chǎn)的打包機，困內(nèi)打包機打出的秸稈捆的尺寸為1000×800×600mm，秸稈捆的密度在150、200kg/m3左右。
    根據(jù)普通收購站和中心收購站具體的分布情況，燃料直接用平板汽車和拖拉機從普通收購站運入中心收購站內(nèi)，稱重后堆垛。
    秸稈捆可由統(tǒng)一管理和經(jīng)營的普通收購站和中心收購站打包，秸稈捆的規(guī)格可根據(jù)丁程選用的鍋爐和上料系統(tǒng)而定。
    廠內(nèi)設(shè)置秸稈庫，可不設(shè)露天堆場。秸稈捆在中心收購站用帶有特殊抓具的起重機來卸車和堆料。
2、機械設(shè)備
    世界上最大的秸稈電廠Elean電廠以及南歐生物質(zhì)能建設(shè)的里程碑西班牙EHN Sanguesa電廠積累許多運行經(jīng)驗，采用有效的機械設(shè)備。
    秸稈電廠采用一次能抓起12捆(捆的尺寸為2500x1200x800mm)（圖1）白q國外制造的秸稈捆起重機，抓具采用一次抓起12包秸稈捆的特殊抓具，根據(jù)我國國情，…般工程的秸稈捆比較小，可選用兩臺國產(chǎn)秸稈包橋式抓斗起重機作為卸車及堆垛的主要機械設(shè)備，用于卸料、堆垛以及上料，同時選用l輛國產(chǎn)鏟運車作為上料的輔助機械．
    一般至少設(shè)自．兩臺切草機和-．臺鼓式削片機，為了滿足鍋爐對燃料的粒度的要求，需要對秸稈捆以及楊樹枝條進行破碎．由于鍋爐對粒度的要求相對較高，在秸稈庫區(qū)內(nèi)設(shè)置一個破碎區(qū)，破碎區(qū)內(nèi)設(shè)置有2臺鏈板輸送機和2臺切草機以及1臺鼓式削片機．鏈板輸送機用來輸送秸稈捆，切草機主要用來切秸稈捆，鼓式削片機主要用來切枝條，切草機也可用來切枝條．
    由鏟運機將秸稈捆直接放到傾斜的鏈板輸送機上．這樣很多捆秸稈被放到傾斜的鏈板輸送機上，疊在上面的秸稈捆靠自重下滑，使得秸稈捆較均勻地輸送到切草機的進料皮帶上，然后進入切草機被切碎。
    切草機其進料和出料都是通過皮帶機來完成的．進料口側(cè)面有進料輥，可以讓秸稈捆更好地進入，進料口上面有壓料輥，用來壓實要切的秸稈。切料部分有4把飛刀，每小時可以處理20t/h的秸稈。切料部分到出料部分采用密封外殼，防止灰塵的外逸，在切料部分的上部設(shè)有一個吸風(fēng)口，可以用風(fēng)機通過管道來除塵，有效地防治環(huán)境的粉塵含量，單臺切草機可以滿足要求，切草機的刀片需要定期更換，換下的刀片可以重復(fù)利用，將其磨刀后就可以再次使用．為了系統(tǒng)的可靠安全地運行，建議設(shè)有兩臺切草機，一用一備。
    削片機為了滿足鍋爐的多燃料的粒度的要求，需要對枝條進行切割。枝條捆經(jīng)人工散包后，用起重機或鏟運車直接將散料放到削片機進料段。出力為15～20m3／h（實積），切碎后的楊樹枝條的密度為400～500kg/m3．按照400 kg/m'密度計算，則出力為6～8t/h。采用三班制運行，每天運時間為20小時，可以滿足摻燒20%樹枝條的要求。
    廠內(nèi)輸送系統(tǒng)采用皮帶輸送。切草機的碎料通過尾部出料皮帶機輸送的；鼓式削片機碎枝條也是由底部出料的，參考《小型火力發(fā)電廠設(shè)計規(guī)范》(GB50049-94)．可選用帶式輸送機來輸送碎秸稈。帶式輸送機是比較成熟的產(chǎn)品，無故障連續(xù)運行時間較長，可采用單路帶式輸送機輸送方式，將破碎后的秸稈燃料送入秸稈庫或直接送到主廠房的轉(zhuǎn)運間．
3、其它設(shè)施
    秸稈鍋爐毆有爐前料倉，可以存儲1個小時左右的鍋爐的燃料．如果前面的破碎和輸送系統(tǒng)出現(xiàn)故障，可以保證鍋爐的1個小時左右的燃料供應(yīng)，不至于由于燃料供應(yīng)的問題而停爐，從而提高整個系統(tǒng)運行的安全可靠性．有爐前料倉的系統(tǒng)很容易滿足鍋爐變負荷運行要求。
    生物質(zhì)鍋爐的煙氣凈化一般采用布袋除塵器，可滿足環(huán)保的要求。布袋除塵器收集的干灰，落入下方的灰斗后，經(jīng)蝶旋輸送機，輸送全濕式攪拌機，經(jīng)過加濕處理，直接裝車外運，綜合利用．考慮到設(shè)備故障及檢修問題，布袋除塵器灰斗需有8小時的容灰量。同時，當外運車子出問題時，灰可以運至臨時堆渣場，可在廠內(nèi)建一處堆渣場，面積為2000m2，可以容納約15天的灰渣量。電廠的其他系統(tǒng)均與常規(guī)熱力電廠相同，圖2為汽輪機車問實況。
四、建立秸稈燃料的管理體系
1、秸稈燃料可供性
  綜合利用器類秸稈資源是繁榮農(nóng)村經(jīng)濟和增加農(nóng)民收入的必然選擇，符合減量化、資源化和物料再利用的循環(huán)經(jīng)濟原則，實現(xiàn)低消耗、低排放和高效率的目標。除了合理分配地區(qū)的秸稈綜合利用外，剩余秸稈就是直燃發(fā)電機組的燃料。
    為此地方政府要加強對秸稈利用的組織和管理。由于農(nóng)作物秸稈是集中收獲，全年消費和利用，要建立健全相應(yīng)的秸稈儲備辦法，解決存不下、放不住、易發(fā)生火災(zāi)等安全問題，保證秸稈均衡供應(yīng)，促進秸稈產(chǎn)業(yè)穩(wěn)步發(fā)展。
2、秸稈燃料產(chǎn)業(yè)化
    制定和完善秸稈利用政策。采取有力措施，重視和發(fā)展秸稈產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)定產(chǎn)量，在優(yōu)化農(nóng)作物的種植結(jié)構(gòu)過程中，要兼顧秸稈的質(zhì)量和產(chǎn)量，進行合理的秸稈生產(chǎn)布局。使秸稈燃料產(chǎn)業(yè)化。
  3、秸稈生產(chǎn)與用戶的利益掛鉤
    制定合理的秸稈收購利用政策，使農(nóng)民獲得合理收益，調(diào)動和保護農(nóng)民利用秸稈的積極性。從根本上解決秸稈密度低、收獲季節(jié)性強，收集和儲存比較困難的難題，建立秸稈收集、儲存、運輸管理的產(chǎn)業(yè)化機制，保證秸稈數(shù)量和質(zhì)量。制定地方政府、秸稈用廣和農(nóng)民之間的多贏政策。
四、總結(jié)
    綜上所述，秸稈直燃發(fā)電發(fā)展的方向就足要提高機組熱效率如提高小容量鍋爐蒸汽參數(shù)等級，合理規(guī)劃供熱用戶，降低秸稈燃料的運行成本。
    隨著國內(nèi)生物質(zhì)直燃電J一的發(fā)展，必然帶動秸稈燃料的產(chǎn)業(yè)化。通過建立有效的秸稈管理機制，使秸稈質(zhì)量、產(chǎn)量處在穩(wěn)定的水平，提高秸稈電廠燃料的可供性。也就是使秸稈電廠的企業(yè)效益、社會效益真正有了保證。