洁净煤技术论文--秸秆生物质发电.doc

洁净煤第三次论文
能源和环保问题的出现，成为制约经济社会可持续发展的主要瓶颈。作为重要的替代补充能源，秸秆生物质能源的开发与利用，越来越受到政府和社会各界的广泛关注。既能节约能源，促进农业循环经济发展，带动农村生产模式和用能方式向现代化方向转变，又能减少环境污染，有利于资源节约型、环境友好型社会建设和社会主义新农村建设。
我来自连云港市东海县，那里就有个秸秆发电项目，东海县是江苏省的一个农业大县，拥有近200万亩耕地，平均每年产生的农作物秸秆在100万吨以上。2005年12月份，东海县政府与北京客商就25兆瓦秸秆生物燃料环保发电项目正式签订合同，这标志着连云港首个秸秆发电项目在东海开始启动，由此可以解决农村焚烧秸秆产生的环境危害问题、农民增收和能源短缺等三大问题。
我国生物质能资源非常丰富，且主要集中在农村，农作物秸秆年产量约为6.5x1011kg，相当于3.25x1011kg 煤；林区的废枝每年可达1.0x1012kg，约合5.0x1011kg 以上的煤。环境国际能源机构的研究表明，秸秆是一种很好的清洁可再生能源，其平均含硫量只有3.8‰，而煤的平均含硫量约达1％。据国家能源领导小组办公室马富才副主任表示，我国在开发利用可再生能源方面具有广阔空间，生物质能资源可转换为能源的潜力可达1.0 x1012kg 标准煤以上。
章丘市是山东省八大农业现代化产业县（市）之一，农业一直是全市的基础产业和支柱产业。拥有耕地面积76000 hm2，小麦常年种植面积稳定在52000 hm2、玉米稳定在42666 hm2左右，年产各类秸秆约1.0x109kg，主要为小麦秸、玉米秸和棉花秸等。近年来，章丘市以建设国家级生态示范区和创建国家环保模范城为载体，大力开发利用农村丰富的秸秆生物质能源，不断提高农业资源利用效率，形成了以秸秆生物质为龙头的多项循环经济产业链。既实现了农业废弃物资源化，解决了焚烧带来的环境污染，又为社会主义新农村建设和农村小康环保行动计划的实施提供了良好的发展模式。
1 农业秸秆生物质能源综合利用途径
秸秆是一种农村价廉、量大、面广的生物质资源，农作物光合作用的产物有一半左右存在其中，总能量基本和玉米、淀粉的总能量相当。秸秆燃烧值约为标准煤的50%，秸秆蛋白质含量约5% ，纤维素含量在30%左右，还含有一定量的钙、磷等矿物质，1000kg 普通秸秆的营养价值平均与250kg 粮食的营养价值相当。
1.1 秸秆还田
即将农作物收获后的残余物通过直接或间接方式回归田地，以增加土壤肥力和有机质，并改善土壤结构。据实验测定，还田玉米秸秆33kg/ hm2，则相当于施用土杂肥2500kg、碳铵11.7kg、过磷酸钙6.2kg、硫酸钾4.75kg，一年后土壤有机质含量相对提高0.05%～0.23%，全磷平均提高0.03%，速效钾增加31.2PPm，土壤容重下降0.03～0.16g/cm3，土壤孔隙度提高2%～4%；连续多年秸秆还田的耕地，不仅能提高磷肥利用率和补充土壤钾素的不足，地力亦可提高0.5～1 个等级；秸秆还田后，平均每亩增产幅度在10%以上。
1.1.1 机械还田
即通过使用带秸秆粉碎装置的联合收割机，将秸秆直接粉碎还田。章丘市认真落实国家农机购机补贴，增加配备各类秸秆还田机具，实施“一路一区”机械化还田和农业科技跨越计划等项目，全市20 个乡镇（街道），实施项目率达到80%以上，直接还田面积达到50％以上。通过秸秆直接还田和保护性耕作，改善了土壤理化性状，培肥了地力，提高了作物产量和品质。该市农业秸秆机械化还田工作得到国家农业部的充分肯定，并成功举办了全国的现场会。
1.1.2 畜牧养殖过腹还田
即通过直接饲用和秸秆青贮、氨化或揉丝微贮等技术制作优质牲畜饲料，进行过腹还田。章丘市充分发挥国家秸秆养畜示范项目区的优势，发展畜牧养殖成为消化秸秆的重要渠道。目前，该市大牲畜存栏量达到28.6 万头,并由散养逐步向规模化、集约化养殖发展，建成了天元乳业、济南大红鼓乳业有限公司等多条集秸秆饲养牲畜—粪便—沼气—良种繁育—科技示范为一体农业生态链，年可消化秸秆1333 hm2。素有“山东省奶牛第一镇”之称的高官寨镇奶牛存栏量即达40000 余头，建有青贮池、青贮袋10000 多个，400000 立方米，年可消化秸秆20000 hm2。经测算，青贮6 kg 秸秆可代替1 kg 玉米，奶牛产量增加15％。
1.2 秸秆气化
即以农作物秸秆为原料，在缺氧的状态下加热反应而实现能量转换，通过不完全燃烧或干馏，获得可燃气作燃料，也可将秸秆通过生物发酵产生沼气作燃料。这类生物质能转化技术可提高能源利用2—4 倍。从“七·五”开始，我国相继建立了几百个秸秆气化示范点，其原理是通过生物质能转化技术把秸秆转换成中低热值可燃气，供农民生活用气。章丘市建有6 处大型秸秆气化站，通过集中村庄的秸秆原料，建立农村生活用集中供气系统，不仅提高了能源利用效率、减少了CO2 等有害气体排放，而且替代化石燃料的消耗，使能源资源的配置更为合理，可消化秸秆1000 hm2。另外，近年推广的小型家用气化炉灶也受到了农户的普遍欢迎，“章丘市户用沼气建设”国家级星火计划项目和济南市生态家园富民工程，发展农村沼气等新能源建设项目。建成8m3“一池三改”户用沼气池专业村3 个300 余户和40 m3 中型沼气池11 处。
1.3 秸秆做基质
秸秆做基料，目前主要用于养植食用菌，也有用于蚯蚓养殖、无土栽培等技术的基床。利用秸秆作为生产基质，既增加了食用菌的原料来源，又降低了生产成本。近年来，该市出台了多项扶持政策,强力推动利用秸秆食用菌种植项目产业发展。建成了20 余处食用菌生产基地，面积达到2000000 m2，年消化秸秆近4000 hm2，80%以上的产品出口。生产食用菌后的废菌糠作为一种难得的优质有机菌肥，再用于优质农产品开发，不但提高作物产量和培肥地力效果，而且构建了一个完整的生态闭合循环系统。仅水寨镇食用菌示范园面积就达200000 多平方米，年产双孢菇、花菇、鸡腿菇、平菇等鲜菇2000000kg。
1.4 秸秆生产生物肥
即主要是通过生物发酵技术或理化性状改变，把秸秆制成生物肥料。山东蚨润农业科技发展有限公司与济南大学成功地利用麦秸秆制备出土壤保水剂，即可降解液体地膜，2007 年12 月30 日通过了济南市科技局组织的专家鉴定。专家认为，该产品在原料的选择和使用性价比方面达到国内先进水平，2008 年推广面积已达到33333 hm2。近年来，章丘市大力引导发展生物肥料、生物饲料加工企业。建成了济南澳利、凤凰山、东旺等6 家生物有机肥（饲料）厂，多条生物有机肥生产线，可年产各类肥料30000 多kg，消化秸秆13333 hm2以上。高官寨与山东农业技术协会合作，研发出秸秆生物反应堆技术，比传统栽培产量增加50%以上，节省化肥50%-60%节省农药70%，每亩消化秸秆5000kg 左右。
1.5 实行工业深加工
秸秆作原材料，主要用于造纸、帘栅、餐盒、包装板、隔音板、保温材料、人造炭、活性炭等，用作化工原料的较少。章丘市圣泉集团通过技术研发，建立了农业秸秆-工业深加工-农业资源转化产业链为代表的循环经济模式。被认定为农业产业化国家重点龙头企业、国家高新技术企业和全国生物物质能源开发十大重点联系企业。该公司利用玉米芯和农作物秸秆形成了四条循环经济产业链：①玉米芯、玉米秸杆、棉柴→糠醛→糠醇→呋喃树脂；②糠醛→四氢呋喃→聚四氢呋喃；③糠醛渣→锅炉燃料→蒸汽/发电；④糠醛渣→发酵→有机肥。电力、蒸汽除公司自用外，同时供应园区内的其它企业；锅炉除尘灰全部外供企业
用来制砖和生产蜂窝煤；锅炉渣用于铺路；有机肥返回农田发展有机农业；既解决了废水、废渣的二次污染问题，又降低废水处理和生产成本近千万元，年改良土地1700 hm2，每年带动农民新增秸秆收益1.7 亿元，同时还解决了禽畜粪便的污染问题和园区内锅炉重复建设带来的环境问题。
1.6 秸秆生物质发电
秸秆发电法，即将秸秆气化获得可燃气，再通过燃气发电机发电。生物质发电是可再生能源中的成熟产业，也是现实可行的朝阳产业。我国“十一五”规划明确指出：“加快开发生物质能，支持发展秸秆发电，建设一批秸秆和林木质电站，生物质发电装机达550 万千瓦。”国家863 计划支持建设了多套生物质气化发电示范工程。如山东单县首座生物发电项目是我国第一个建成投产的农林生物质发电项目，再如山东省鄄城1.0 x1012kg 秸秆生物质动力用炭替代原煤燃烧发电热电联产项目，成果经查新确认属国际首创，已获国家专利，是继秸秆直燃发电、混燃发电和气化发电之后的又一种崭新的发电技术，其使用成本较低，转化效率较高，具有良好的经济效益、生态效益和社会效益。国家发改委宏观经济研究院能源研究所副所长韩文科表示：“仅秸秆直接燃烧发电一项，每年将使中国农民在基本没有新投入的情况下增收人民币60 多亿元；而且将是中国最大的环保项目，有效解决秸秆焚烧造成的大气污染，将减少二氧化碳排放2.5 x109kg，节约标煤近1.0 x1010kg，新增绿电150 亿千瓦时。”
生物质混燃发电技术是一种重要的生物质发电技术, 是指用生物质燃料和化石燃料(多数是煤)共同作为锅炉燃料的应用技术。与生物质直燃发电技术相比,有着投资少、建设周期短、对原料价格控制能力强等优势,在欧洲有着较多的应用实例,但是在我国的应用非常有限。章丘圣泉集团公司02 年建设的综合利用热电联产项目，通过煤-生物渣1：3 混燃，可节约煤炭3.3 x107kg，减少二氧化碳排放8.3 x108kg，减少二氧化硫排放1.2 x106kg。另外，该市因地制宜，拟建的三个生物质热电联产项目正在组织实施中。
实证分析结果表明,装机容量为25MW、消耗棉花秸秆12.31×104t、每年供电量1·37×108kWh的秸秆发电厂投资回收期一般为6.23年,之后才能取得明显的综合效益,但长期来看其综合效益可达4.63×108元/年。生物质秸秆发电短期综合效益不太明显,但由于其良好的社会外部性和可观的长期综合效益,符合可持续发展的理念。因此,从资源经济学角度考虑,需要政府的宏观调控,给予资金和技术上的支持、政策上的倾斜和优惠。
2、秸秆生物质综合利用存在的主要问题
（1）促进生物质综合利用的金融税收优惠政策覆盖范围较窄、操作性不强，补贴渠道不畅通，扶持政策难以到位；生物质能发电产业与上下游配套产业发展有待协调，上网电价难以支撑生物质能发电厂的正常运营。
（2）生物质能资源的收集、运输、加工以及贮存仍面临一定困难。在一定程度上，增加了生物质能连续发电、大型深加工等综合利用产业所需要的大量、稳定的生物质供应难度。
（3）由于受农时影响和生活水平限制，经济较发达地区存在农作物秸秆田间焚烧现象，造成严重污染环境和社会影响。
（4）由于财力所限，除了部分秸秆气化供气系统可以做到微利运行外，部分村庄的秸秆气化工程由于成本较高财力不支，造成工程建成后闲置，不能长期稳定运行。
（5）在现行能源价格条件下，生物质能源产品缺乏市场竟争能力，回报率低挫伤了投资者的积极性，而销售价格高又挫伤了消费者的积极性。
3、推进农业秸秆综合利用的对策建议
3.1 加强领导，科学发展
研究制定秸秆循环利用的发展规划，与产业结构调整相结合，制定符合本地发展的生物质能源战略，合理规划生物质发电和各类综合利用工程，因地制宜，多能互补，促进农业和农村的可持续发展。
3.2 加大宣传，提高认识
不断提高全社会的认识水平和环境意识，在思想认识上，实现秸秆从传统农业副产品向重要农产品的转变，把政府行为目标和农民利用结合起来，减少焚烧现象，增强利用秸秆资源的自觉性。
3.3 建立机制，加强管理
根据鼓励利用和经济合理的原则，针对不同的技术，建立相对合理的补贴政策。在合理收益的基础上，依靠经济杠杆调动利用秸秆的积极性;建立健全相应的秸秆收、运、储、用管理机制，保证秸秆在数量和质量上的均衡供应，实现由粗放管理向科学管理的转变。
3.4 依靠科技，健康发展
加大秸秆生物质综合利用技术的推广，科学应用秸秆类煤化、秸秆制取乙醇和生物柴油等成熟先进的技术，逐步实现秸秆从简单利用向综合利用的转变，引导秸秆综合利用的有序、健康发展。