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生物质发电 主讲 化学学院 什么是生物质直接燃烧的危害生物质发电技术简介面临问题 一 什么是生物质 生物质包括植物 动物及其排泄物 垃圾及有机废水等几大类 从广义上讲 生物质是植物通过光合作用生成的有机物 它的能量最初来源于太阳能 所以生物质能是太阳能的一种 它的生成过程如下 叶绿素CO2 H2O 太阳能 CH2O O2生物质具体形式 植物类中最主要也是我们经常见到的有木材 农作物 秸秆 稻草 麦秆 豆秆 棉花秆 谷壳等 杂草 藻类等 非植物类中主要有动物粪便 动物尸体 废水中的有机成分 垃圾中的有机成分等 附 生物质中蕴含的能量 由于地球上生物数量巨大 由这些生命物质排泄和代谢出许多有机质 这些物质所蕴藏的能量是相当惊人的 根据生物学家估算 地球上每年生长的生物能总量约1400 1800亿吨 干重 相当于目前世界总能耗的10倍 附 我国秸秆总量 中国农作物秸秆农作物秸秆是生物质能源资源最重要的组成部分 2006年水稻 小麦 玉米 豆类 油料 棉花 薯类七种主要农产品产量为5 25亿吨 按照草谷比计算 年秸秆资源总量约为7 36亿吨 品种水稻小麦玉米豆类薯类油料棉花合计粮食产量 万吨 18257104461454921053406305967552549秸秆产量 万吨 182571044629097421034066119202473558注 粮食产量数据来源于 中国统计年鉴 国家统计局 此外 农产品在初加工过程产生了大量的副产品 主要包括稻壳 玉米芯 甘蔗渣等 主要来源于粮食加工厂 食品加工厂 制糖厂和酿酒厂等 产地相对集中 易于收集处理 稻壳是稻谷加工的主要剩余物之一 占稻谷重量的20 主产于东北地区和湖南 四川 江苏 湖北等省 玉米芯是玉米穗脱粒后的穗轴 二 直接燃烧的危害 1 污染大气野外焚烧秸秆 导致空气中总悬浮颗粒数量明显升高 对人们的健康造成严重危害 据测定 秸秆焚烧产生的烟雾中含有大量的CO CO2 氮氧化物 光化学氧化剂和悬浮颗粒等物质 严重地段空气中悬浮颗粒浓度是全年均值的7倍以上 CO2浓度是全年均值的9倍以上 这些物质被人体吸入或接触后将会造成伤害 2 浪费生物资源农作物秸秆是农业生产系统中一项宝贵的生物资源 也是保持生态平衡的重要物质基础 据测定 每100kg农作物秸秆中含有机质15 以上 氮 磷 钾营养元素含量分别是 小麦秸秆0 64 0 29 1 07 油菜秸秆0 656 0 344 2 109 水稻秸秆0 51 0 12 2 7 玉米秸秆0 61 0 21 2 28 并含一些中 微量元素 Q 为什么还要用秸秆发电呢 一 能处理好废气最起码有相应的处理废气的技术 国家才允许其经营 这也响应国家环保政策 二 如若处理恰当秸秆灰也是一种好的肥料秸秆灰的含钾产量与秸秆种类和烧结时间有关 含钾量在6 30 间波动 而且其含钙等也如此 因此如果处理适当的话 它也是一种好的肥料 三 生物质发电 1 定义生物质发电是利用生物质所具有的生物质能进行的发电 是可再生能源发电的一种 包括农林废弃物直接燃烧发电 农林废弃物气化发电 垃圾焚烧发电 垃圾填埋气发电 沼气发电 2 生物质直燃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 3 秸秆发电概述秸秆是十分宝贵的清洁可再生能源 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 远低于煤1 的平均含硫量 是当今世界仅次于煤碳 石油和天然气的第四大能源 丹麦发展秸秆燃烧发电情况 丹麦发展秸秆燃烧发电概述秸秆燃烧发电占总消费的24 只有500万人口 4 3万平方公里土地的丹麦 过去曾长期依赖石油进口 然而1974年以来其GDP稳定增长 石油的消费量却比1973年下降了50 现在已成为石油出口国 这一巨变的背后 是秸秆发电等可再生资源占了丹麦全国能源消费量的24 以上 BWE公司技术领先20世纪70年代的石油危机 促使一直依赖石油作为唯一能源的丹麦推行多样化政策 积极开发生物质能和风能 太阳能等可再生能源 丹麦BWE公司率先研发秸秆生物燃烧发电技术 在这家欧洲著名能源研发企业的努力下 1988年丹麦建成了第一座秸秆生物燃烧发电厂 目前 这里已建立了130家秸秆发电厂 秸秆发电技术现已走向世界 被联合国列为重点推广项目 丹麦BWE公司秸秆燃烧发电情况 丹麦BWE公司是丹麦一家著名的电力技术研发公司 该公司率先研发秸秆生物燃烧发电技术 在这家欧洲著名能源研发企业的努力下 丹麦于1988年建成了世界上第一座秸秆生物燃烧发电厂 目前丹麦采用BWE公司研发的技术已建立了130家秸秆发电厂 其中 丹麦南部的洛兰岛考察马里博秸秆发电厂由丹麦国家电力公司 股份制上市企业 投资建设 采用BWE公司的技术设计和锅炉设备 装机容量1 2万千瓦 总投资2 3亿丹麦克朗 从1996年底开工建设到1998年初竣工运营 建设周期只有一年多 电厂实行热电联供 年发电5000小时 每小时消耗7 5吨秸秆 为马里博和萨克斯克宾两个镇1万户5万人口供应热和电 四 面临问题 1 不加大政策扶持 电厂难以为继欧洲一些电厂之所以经营得好 有很重要的一条 人家的原料不仅不付钱 而且由于秸秆是按照垃圾处理 还要征收垃圾处理费 因此可以良性发展 我国与国外情况不同 一方面要通过发电避免农民焚烧秸秆引起污染等社会问题 一方面又要通过发电扶助农民 基于以上两点 不仅秸秆收购价格不能过低 而且随着此类项目的增多 收购价格还在上升 如国家在确定生物质能发电的上网电价补贴时 秸秆每吨价格被定在100元左右 而秸秆实际收购价格已达200 300元 吨 如此高的原料成本增加了企业成本预算 以山东秸秆发电的上网电价为例 实际成本在0 65元 千瓦时左右 脱硫标杆上网电价 0 344元 千瓦时 加上政府补贴电价 0 25元 千瓦时 总计为0 594元 千瓦时 亏损显而易见 亏损的状态迫使部分生物质能企业停产 因此国家在税收等政策上进一步加大扶持力度就显得非常重要 2 国内没有现成的技术设备我国对生物质燃料燃烧所进行的理论研究很少 对生物质成型燃料的燃烧机理及动力学特性研究才刚刚开始 关于生物质成型燃料燃烧理论与数据还没有人系统地提出 关于生物质成型燃料燃烧设备的设计与研究几乎是个空