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秸秆气化前景广阔 技术管理有待加强 燃气发电机来开道

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更多 发布于:2018-03-29 08:42
     创造良好的农业资源生态环境、提高资源转化率是现代农业的标志之一,也是建设社会主义新农村的重要一环。 我国是农业大国,农作物秸秆资源非常丰富,但由于目前秸秆综合利用程度较低,相当多的作物秸秆被弃置在田间地头,每当收获季节,在农田放火焚烧秸秆的现象随处可见。这不但造成了资源的极大浪费,而且焚烧秸秆的烟雾也对大气环境造成了严重污染,还成为引发火灾、交通事故、烧毁电线通讯电缆的隐患。秸秆气化集中供气是目前解决农村燃料供给和减少秸秆焚烧污染等问题的一项较为实用和有效的技术,但近年来,我国推广秸秆气化应用的过程中,在技术支持、气站管理上还存在一些问题,很大程度上影响了秸秆气化工程的推广。
   1、秸秆气化符合循环农业的发展要求 农作物秸秆是农业生产过程的主要副产品之一,是一项重要的经济资源,综合利用农作物秸秆对于农业的可持续发展、节约资源、保护环境、增加农民收入都具有重要的现实意义。据估算,内蒙古每年农作物秸秆产量有0.2亿吨左右,但由于目前大部分地区农村已不再利用秸秆作为主要生活燃料,加上还田量很低,综合利用缺乏相应的技术、设备和资金等,这些年来农村很大部分秸秆被废弃或直接焚烧,这不仅是对资源的严重浪费,还导致对大气环境的污染,特别在秋冬季节极易引发火灾。而且,秸秆焚烧后的高温会使土壤中的有益虫体(如蚯蚓)和微生物无法生存,还会使地表水分蒸发,造成土壤板结,不利于农作物的生长。因此寻找有效的途径合理利用秸秆资源显得十分迫切。 随着循环经济理论的建立,为充分有效利用资源又保护好生态环境,实现农业的可持续发展,近年来,秸秆资源的开发得到了多方面的关注,内蒙古在综合利用技术上也取得很大的进展。如:制做饲料、沼气、秸秆气化、秸秆发电、制纤维板、秸秆编织、造纸、培养食用等多方面逐步得到应用。秸秆气化集中供气技术为解决农田焚烧秸秆、缓解农村能源供应短缺问题开辟了一条很好的路子。秸秆气化后的草灰可以作为钾肥返还农田,生产的焦油可以成为化工原料,真正实现了“废物-资源-产品”的良性循环。秸秆气化技术的推广应用,还可以替代石化燃料,无疑将减轻石化资源的供给压力,也一定程度减少了石化燃料大量使用所带来的污染问题。


    2、秸秆气化在农村有广阔的市场前景 随着农民生活水平的不断提高和住房条件的改善,农户生活用燃料结构悄然发生了变化,农作物秸秆已不再是农民家庭的主要燃料,农户使用液化气、煤球、电等替代柴草作为然料越来越普遍。有关资料显示,我国20%的农民家庭已经使用液化气。近年来秸秆气化技术的发展,以其比沼气更容易取得原料、操作更方便、投入劳动更低等优点,已成为内蒙古农村牧区能源发展的一个新方向。首先,秸秆气化是农村秸秆利用的一项实用技术。要禁止农民直接在田中焚烧秸秆,就必须为农民找到一个合理利用农作物秸秆的办法。国际能源机构的有关研究表明,秸秆是一种很好的清洁可再生能源,每两吨秸秆的热值就相当于一吨煤,而且其平均含硫量只有3.8‰,而煤的平均含硫量约达1%。在我国目前农村现有的能源结构(液化气、沼气、太阳能、电、原煤、蜂窝煤、植物燃料)中,秸秆气以其容易取得原料、操作方便等优势,完全可以取代传统柴灶,替代液化气,改变我国农村烟熏火燎的生活方式,具有较好的经济效益、生态效益和社会效益。其次,秸秆气是一种清洁、方便、廉价的能源。秸秆气化是采用一种生物质热解气化技术,先将农作物秸秆等生物质原料切碎,在缺氧状态下使秸秆不充分燃烧,产生大量的氢气、甲烷和一氧化碳等可燃气体,再将燃气进行冷却、除杂、去焦处理,送进储气柜,然后经过管网输给农户。这种气化装置一公斤农作物秸秆可产生1-2立方米的可燃气,一个4口之家每天需用气5立方米左右,每立方米燃气0.2元钱,每户月燃气费30-40元。秸秆气化集中供气的价格明显低于使用液化气的价格,而且使用方便,清洁卫生,很受老百姓欢迎。秸秆气化集中供气工程不但把随意抛弃的秸秆变为清洁的燃料,而且保护了环境,又满足了农民对清洁燃料的需求,集中供气的使用实现了“一人烧火,全村做饭”,大大提高了农户做饭的效率。农户自家生产的秸秆拿到气站换气,还可以增收节支,可谓一举多得。第三,秸秆气化是农村牧区能源供应的新方向。目前,将农作物秸秆分解气化,制成可燃气体用管道送到农户供炊事和取暖使用,是一种运输方便、操作简单、没有市场压力、不造成二次污染的好办法。利用秸秆气化集中供气的好处:一是可以有效地替代燃煤、燃油的使用,减少石化能源的消耗,符合我国的能源发展战略;二是可有效避免秸秆随地焚烧对空气的污染,有利用环保;三是有利于提高农民收入水平,平时丢弃或焚烧的秸秆成为商品能源,给农民带来直接收益。秸秆气化工程不但利用了大量废弃的秸秆资源,而且满足了农村居民生活对优质能源的需求,是农村牧区能源供应的一种新趋势和秸秆资源利用的新方向。
   3、秸秆气化技术问题仍有待破解 以农作物秸秆为原料的气化技术是近年来发展较快的一种,比较适合目前农村的实际情况,具有良好的经济效益、社会效益和广阔的发展前景。在环保等部门的推动下我国从2000年就开始了试点工作,各地陆续建成了一批秸秆气化站。经过几年的试运行,秸秆气化集中供气试点工程取得了一些实践经验,但在技术、管理、安全稳定性等方面还存在一些问题亟待解决。以江苏镇江市高桥镇柳州村秸秆气化站为例,该村作为循环型村镇被确定为全省108家循环经济试点单位之一,这个秸秆气站是2000年由政府和村集体共同出资54万元兴建的秸秆气化示范工程,气站占地1500平方米,按设计该气站可供300户农户用气,当时供气管网只有200户,实际投入使用的农户为100户。这个秸秆气化站在运行三年后现已停产,场地早已一片荒芜。据村干部介绍,气站停运的原因,一是气化炉胆烧坏,二是焦油堵塞管道无法清理。出现类似情况的还有江苏邗江、张家港等地的气化站,也因焦油无法清除、秸秆气热值低、管理不善等问题先后关闭。据了解,目前全省先后建设的几十座气站至少有一半以上处于废弃状态。镇江市柳州村秸秆气站停止运行的最直接原因是焦油问题无法解决。秸秆燃烧产生的大量焦油附着在炉体及管道内,炉内的焦油清除相对容易,但输气管道被焦油堵塞后无法疏通,导致送气不畅,并形成安全隐患。扬州邗江汊河镇的一个秸秆气化站,也因除焦油技术不过关,出现管道堵塞,曾发生爆炸事件,烫伤2人。据了解,这种问题不仅出现在江苏,浙江嘉兴等地的秸秆气化试点也因此类技术问题没有成功。
   4、秸秆气化的应用推广应稳步进行 秸秆气化技术的应用,使农民身边用之不竭的再生秸秆资源变废为宝,的确是一项给农村带来诸多益处的工作,但在目前技术尚未完全成熟的情况下,还存在一些问题:首先是存在安全问题。由于目前的设备对焦油过滤还不够充分,随着秸秆气化装置使用时间的增加,燃气管道内焦油逐渐积累堵塞燃气管道,当压力增加到一定程度,存在很大的安全的隐患。而且燃气中一氧化碳浓度较高,一旦泄漏还会造成中毒危险;其次是造成经济损失。早期投资一套秸秆气化集中供气装置需50万元左右,目前约需资金70-100万元,可供300户农户使用。试点工程是国家、集体和农户共同出资兴建,一旦试点失败,对三者都是较大经济损失。目前,尽管早期兴建的一些秸秆气化工程因种种原因,已陆续关闭,但稍后建设的一些秸秆气化站仍在运行,推广应用工作也仍在陆续进行。而秸秆气化中的焦油处理技术是否完全成熟,还有待实践考验。
   因此,秸秆气化集中供气试点工程的推广应本着稳妥方针,不宜操之过急,需要政府部门的积极扶持和合理引导。为此建议:
    第一,尽快改进秸秆气化的焦油处理技术和燃气净化技术。科研部门要尽快研究如何解除焦油的技术问题,焦油问题如果不能尽快解决,随着时间的推移,现有秸秆气化装置的可靠性、安全性将无法得到保障,使用寿命也将非常有限。
    第二,秸秆气化技术目前尚未完全成熟,仍处于开发试点阶段,不应急于加大推广力度。有关部门应及时跟踪试点工程情况,对产生的问题协调有关方面及时研究解决;要加强管理和设备日常维护技术的培训,增强农户安全意识;政府还应对集中供气的施工进行规范,并制定符合农村居民的燃气质量标准,以保障居民的生命财产安全。
   第三,建议试点过程由政府出资建设气站。秸秆气化为农村秸秆资源找到一个很好的去处,是一项减少环境污染、有利于广大农民、符合循环经济原则的项目,具有很好的发展前景。在目前农村经济承受能力有限的情况下,建议秸秆气化试点工程由政府投资兴建、负责技术支持,并进行跟踪管理。待技术进一步成熟、积累了足够经验后再进一步推广,减少因试点失败给农村集体带来的损失。            
                   

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发布于:2018-03-29 18:13
秸秆发电
 秸秆是一种很好的清洁可再生能源,是最具开发利用潜力的新能源之一,具有较好的经济、生态和社会效益。秸秆发电,就是以农作物秸秆为主要燃料的一种发电方式,又分为秸秆气化发电和秸秆燃烧发电.
秸秆是一种很好的清洁可再生能源,是最具开发利用潜力的新能源之一,具有较好的经济、生态和社会效益。每两吨秸秆的热值就相当于一吨标准煤,而且其平均含硫量只有3.8‰,而煤的平均含硫量约达1%。在生物质的再生利用过程中,排放的CO2 与生物质再生时吸收的CO2 达到碳平衡,具有CO2零排放的作用,对缓解和最终解决温室效应问题具有潜在的贡献价值。


秸秆发电,就是以农作物秸秆为主要燃料的一种发电方式,又分为秸秆气化发电和秸秆燃烧发电。秸秆气化发电是将秸秆在缺氧状态下燃烧,发生化学反应,生成高品位、易输送、利用效率高的气体,利用这些产生的气体再进行发电。但秸秆气化发电工艺过程复杂,难以适应大规模应用,主要用于较小规模的发电项目。秸秆直接燃烧发电是21世纪初期实现规模化应用唯一现实的途径。


秸秆发电是秸秆优化利用的最主要形式之一。随着《可再生能源法》和《可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法》等的出台,秸秆发电备受关注,目前秸秆发电呈快速增长趋势。秸秆是一种很好的清洁可再生能源,每两吨秸秆的热值就相当于一吨标准煤,而且其平均含硫量只有3.8‰,而煤的平均含硫量约达1%。在生物质的再生利用过程中,排放的CO2 与生物质再生时吸收的CO2 达到碳平衡,具有CO2零排放的作用,对缓解和最终解决温室效应问题将具有重要贡献。
在经济社会高速发展的今天,能源和生态问题越来越引起人们的重视。没有能源,经济发展就失去了动力;生态破坏,人们生存空间就受到了限制。于是,选择新型再生能源,减少环境污染,就成了人们刻意追求的一个主要目标,而利用新型秸秆能源就是其中一项重要内容。[1]


秸秆是农作物通过采摘脱粒后留下来的茎叶。主要有玉米、小麦、水稻、高粱、大豆等秸秆品种。秸秆发电,是大力发展循环经济、利用可再生资源来转变经济增长方式的重要战略举措。有关数据显示,中国农作物秸秆年产量约为7亿吨左右,列世界之首,每年收获的秸秆除去用于造纸、饲料、造肥还田及收集损失的1.09亿吨外,可作为能源加以利用的秸秆总量达3.76亿吨。


农作物秸杆在很久以前就开始作为燃料,直至1973年第一次石油危机时丹麦开始在研究利用秸杆作为发电燃料,在这个领域丹麦BIOENER ApS公司是世界领先者,第一家秸杆燃烧发电厂于1989年投入运行(Haslev,5Mwe)。此后,BIOENER ApS公司在西欧设计并建造了大量的生物发电厂,其中最大的发电厂是英国的Elyan发电厂,装机容量为38Mwe。


《国民经济和社会发展第十一个五年规划》纲要中,在加强农村基础设施方面,提出要积极发展沼气、秸秆发电、小水电、太阳能、风能等可再生能源,完善农村电网。自中国第一个秸秆燃烧发电厂在河北省晋州市建成以来,各地(如安徽、江苏等地)也在纷纷上马秸秆发电项目。
20世纪90年代后,以煤为代表的化石燃料发电技术的飞速发展,使整个发电厂的发电效率,蒸汽的温度和压力得到了大幅提高。对于秸杆燃烧发电设备,也同样取得了很大发展。但是,相对与燃煤设备,秸秆燃烧发电设备的设计建设经验相对较少。而且秸杆还具有独特的特性,使其很难达到较高的蒸汽参数。尤其是秸杆中氯化物含量较高,增加了锅炉在高蒸汽压力下腐蚀的可能性。多数秸杆燃烧发电厂的发电效率只能达到30%左右。一般而言,秸秆发电厂在发电的同时都供热,以提高整个电厂的效率。[2]
秸杆的处理、输送和燃烧(发电厂内)
发电厂内建设两个独立的秸杆仓库。每个仓库都有大门,运输货车可从大门驶入,然后停在地磅上称重,秸杆同时要测试含水量。任何一包秸杆的含水量超过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。在中国,可以手动将探测器插入每一个秸杆捆中测试水分,该探测器能存储99组测量值,测量完所有秸杆捆之后,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杆的净重。 [2] 


货车卸货时,叉车将秸杆包放入预先确定的位置;在仓库的另一端,叉车将秸杆包放在进料输送机上;进料输送机有一个缓冲台,可保留秸杆5分钟;秸杆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;秸杆包被推压到两个立式螺杆上,通过螺杆的旋转扯碎秸杆,然后将秸杆传送给螺旋自动给料机,通过给料机将秸杆压入密封的进料通道,然后达到炉床。炉床为水冷式振动炉床,是专门为秸杆燃烧发电厂而开发的设备
锅炉系统
锅炉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。由于秸杆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,并在国际上的大多数秸杆发电厂中得到运用。
汽轮机系统
涡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、汽轮机和空冷凝汽器的工作非常重要。
空冷凝汽器
丹麦的所有发电厂都是海水冷却的,西班牙的Sanguesa发电厂是河水冷却,英国的Ely发电厂装有空气冷凝器。在中国,空气冷凝器是一种很成熟的产品,可以在秸秆发电厂中采用。
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25mg/Nm。布袋除尘器为脉动喷射式,容器由压缩空气脉冲清洁。
副产物
秸杆通常含有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。[
主要优势
秸秆已经被认为是新能源中最具开发利用规模的一种绿色可再生能源,推广秸秆发电,将具有重要意义:


1、农作物秸秆量大,覆盖面广,燃料来源充足。


2、秸秆含硫量很低。国际能源机构的有关研究表明,秸秆的平均含硫量只有千分之3.8,而煤的平均含硫量约达百分之一。且低温燃烧产生的氮氧化物较少,所以除尘后的烟气不进行脱硫,烟气可直接通过烟囱排入大气。丹麦等国家的运行试验表明秸秆锅炉经除尘后的烟气不加其他净化措施完全能够满足环保要求。所以秸秆发电不仅具有较好的经济效益,还有良好的生态效益和社会效益。


3、各类作物秸秆发热量略有区别(各种秸秆的热值见表2所示),但经测定,秸秆热值约为15000KJ/Kg,相当于标准煤的50%。其中麦秸秆、玉米秸秆的发热量在农作物秸秆中为最小,低位发热量也有14.4MJ/kg,相当0.492kg标准煤。使用秸秆发电,可降低煤炭消耗。


4、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,含有丰富的营养成分如钾、镁、磷和钙,可用作高效农业肥料。


5、作为燃料,煤炭开采具有一定的危险性,特别是矿井开采,管理难度大。农作物秸秆与其相比,则危险性小,易管理,且属于废弃物利
效益分析
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发布于:2018-03-29 18:14
生态效益
有利于环境的改善。长期以来,农作物秸秆基本上是被作为废品处理。每到收获季节,大部分地区都会出现“村村点火,处处冒烟,秸秆遍地,烽烟四起”的局面,对生态环境造成极大危害。而将这些秸秆变废为宝,可以减少这些不必要的大气污染。另外,秸秆发电是国际上发达国家普遍推行的CDM(清洁发展机制)项目,装机容量为12MW机组的生物质发电机组年减排当量CO2约3.85万吨,可大幅降低全球温室气体排放,比燃煤火电清洁得多,极少有污染物(特别是SO2)排放。可以说,秸秆发电使传统的单向线性经济“资源——产品——污染排放”转化为“资源——产品——再生资源”的循环经济。
经济效益
有利于增加农民收入。生物质发电使生物秸秆变废为宝,根据有关人员调查,内地一个百万人口的县,可年产小麦、玉米、棉花及水稻等农作物秸秆100多万吨,约相当于50万吨标煤。1个装机容量为25MW的机组年耗生物质秸秆30万吨以上,若按150元/吨的价格计算,则当地农民年收入约4500万元,再加上生物质秸秆的收、储、运工作,可给当地提供大量新的就业岗位。
社会效益
改善能源结构。中国的能源结构以煤炭为主,约占70%左右,燃煤严重污染环境,急需增加清洁能源比重,才能建成资源节约型、环境友好型的和谐社会。秸秆发电项目在处理环境接受不了的秸秆以及减少直接燃烧秸秆产生大气污染的情况下,成为清洁能源的一个有效补充。随着其在全国的推广应用,不但可以解决我国能源危机,改善能源结构,而且对污染控制、缓解环境压力、减排温室.
能源意义
中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。国家通过引进、消化、吸收国外先进技术,嫁接商品化、集约化、规模化的管理经验,结合中国国情,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的意义。


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。


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。据有关部门统计数据,中国在用作能源的农作物秸秆中,其中用于畜牧饲料为1.45亿t,还田肥料0.91亿t,工业原料0.14亿t,作为农民传统的生活燃料的秸秆为2.8亿t,分别占总量的24%、15%、2.3%和40%。除了上述用途外,还有18.7%约1.13亿t剩余秸秆没有任何用途,成为真正的废弃物,大部分被农民或农场主在田野焚烧了,这不仅严重污染环境,影响交通,而且造成生物质能源的极大浪费。
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发布于:2018-03-29 18:33
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