秸秆怎样发电?
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,人们的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的一项重要内容。
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0.38%,而煤的平均含硫量约达1%。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,但经测定,秸秆热值约为15000千焦耳/千克,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14.4兆焦耳/千克,相当0.492千克标准煤。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,其以锅炉飞灰和灰渣或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,且属于废弃物利用。
秸秆是农作物的主要副产品。长期以来中国农业秸秆利用率低,浪费十分严重。例如,每逢收获季节大量的农作物秸秆在露天被焚烧。这不仅浪费资源和污染环境,影响人民生活。实际上,秸秆是十分宝贵的绿色再生能源,是当今世界仅次于煤炭、石油和天然气的第四大能源。通过秸秆处理系统将农作物秸秆进行集中焚烧处理,在保证不造成任何形式的二次污染的前提下,农作物秸秆燃烧可以产生热能发电。
目前,秸秆发电技术已经被联合国列为重点项目推广。随着全球环境问题的日益严重,能源危机越来越紧迫,而且《京都议定书》的签订,使世界各国更加关心生物质能对减少二氧化碳排放的作用,加上发展速生能源作物有利于改善环境和生态平衡,对今后人类的长远发展和生存环境有重要意义,所以许多国家已把生物质能作为未来的一种重要能源来发展。欧洲的一些国家,如瑞典把生物质能作为替代核能的首要选择;丹麦更是大力发展生物质能,现在以秸秆发电等可再生能源已占丹麦能源消耗量的24%。丹麦BWE公司率先研发的秸秆生物燃烧发电技术在世界上保持领先地位。
20世纪70年代第一次石油危机爆发后,一直依赖能源进口的丹麦,着手推行能源多样化政策,制定适合本国国情的能源发展战略,积极开发生物能、风能、太阳能等清洁可再生能源。
根据丹麦最新能源计划,到2030年,即使那时石油和天然气资源枯竭,丹麦也能够保持其在能源方面的自足。其能源构成的目标是:风能50%,太阳能15%,生物能和其他可再生能源35%。其中生物能主要指的是秸秆发电。
国际能源机构的有关研究表明,农作物秸秆为低碳燃料,且硫含量、灰含量均比目前大量使用的煤炭低,是一种很好的清洁可再生能源。每两吨秸秆的热值相当于一吨煤,而且其平均含硫量只有3.8‰,远远低于煤1%的平均含硫量。
丹麦是较早利用秸秆发电的国家。丹麦的农作物主要有大麦、小麦和黑麦,这些秸秆过去除小部分还地或当饲料外,大部分在田野烧掉了。这既污染环境、影响交通,又造成生物能源的严重浪费。为建立清洁发展机制,减少温室气体排放,丹麦政府很早就加大了生物能和其他可再生能源的研发和利用力度。丹麦BWE公司率先研发秸秆生物燃烧发电技术,迄今在这一领域仍保持世界最高水平。在该公司的技术支持下,丹麦1988年建成了世界上第一座秸秆生物燃烧发电厂。
同时,为了鼓励秸秆发电以及风能和太阳能等可再生能源的发展,丹麦政府制定了财税扶持政策。对于秸秆发电、风力发电等新型能源,丹麦政府免征能源税、二氧化碳税等环境税,并且优先调用秸秆产生的电和热,由政府保证它们的最低上网价格。政府还对各发电运营商提出明确要求,各发电公司必须有一定比例的可再生能源容量。1993年,政府与发电公司签订协议,要求每年燃用秸秆及碎木屑140万吨。另外,丹麦从1993年开始对工业排放的二氧化碳进行征税并将税款用来补贴节能技术和可再生能源的研究。
目前,丹麦已建立了130多家秸秆生物发电厂,还有一部分烧木屑或垃圾的发电厂也兼烧秸秆。秸秆发电等可再生能源占到全国能源消费量的24%以上,丹麦靠新兴替代能源由石油进口国一跃成为石油出口国。丹麦的秸秆发电技术现已走向世界,并被联合国列为重点推广项目。瑞典、芬兰、西班牙等国由BWE公司提供技术设备建成了秸秆发电厂,许多国家还制定了相应的计划,如日本的“阳光计划”、美国的“能源农场”、印度的“绿色能源工厂”等,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。其中位于英国坎贝斯的生物质能发电厂是世界上最大的秸秆发电厂,装机容量3.8万千瓦,总投资约5亿丹麦克朗。
饲料利用。例如,作家畜饲料;培养食用菌作为基础材料;培养蚯蚓。肥料利用。秸秆还田是农作物秸秆肥料化利用的主要途径之一,是改善土壤理化性质、培养土壤肥力的重要措施。秸秆还田的主要方式有机械直接还田、覆盖还田、堆肥腐熟还田和能源利用。
秸秆饲料是指利用秸秆作为反刍动物的饲料,在一定程度上缓解了人畜争粮的矛盾,可大大降低养畜成本。但是,秸秆生产饲料需要特殊处理,其主要加工技术包括:直接粉碎饲喂技术、青储饲料机械化技术、秸秆微生物发酵技术、秸秆高效生化蛋白全价饲料技术、秸秆氨化技术、秸秆热喷技术。
秸秆作为能源生产的原料,可以在一定程度上缓解我国能源紧缺的现状,有利于提高农作物秸秆的利用率,满足可持续发展的要求。秸秆燃料化主要包括秸秆气化、秸秆发电、碳化和直接作为生活燃料使用。以秸秆为基质,通过微生物厌氧发酵技术生产可再生能源,主要包括甲烷和液体燃料。秋天的破皮,胜过春天的犁头"。牟占志说,通过秋耕迅速完成秸秆还田,具有土壤蓄水保墒、减灾灭虫的效果,对土地又有补偿性营养,"现在,通过供暖的余热进行生物质发电,且热效率达到80%以上,可以缓解煤荒,促进清洁供暖,实现 "碳峰""碳中和 "的目标。
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