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。
秸秆是指农作物脱粒后剩下的茎,通常指小麦、水稻、玉米、薯类、油料、棉花、甘蔗和其它农作物在收获籽实后的剩余部分。农作物光合作用的产物,除了贮藏于籽实中以外,还有一半以上存在于秸秆中,秸秆富含氮、磷、钾、钙、镁和有机质等,是一种具有多用途的可再生的生物资源。中国是个农业大国,各种农作物每年产生秸秆可达6亿多吨,其中可以作为能源使用的约4亿吨,全国林木总生物量约190亿吨,可获得量为9亿吨,可作为能源利用的总量约为3亿吨,开发潜力十分巨大。
秸秆综合利用途径很多,主要有如下几种:
一, 秸秆生物质发电 。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。据科学测定,每两吨秸秆的热值相当于一吨标准煤。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,对缓解温室效应问题具有潜在的贡献和价值。秸秆发电是以农作物秸秆为主要燃料的一种发电方式,可分为秸秆气化发电和秸秆燃烧发电。秸秆发电的优点多:1,农作物的秸秆量大,覆盖面广,燃料来源充足。2,秸秆含硫量很低。据国际能源机构的有关研究表明,秸秆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,就可直接通过烟囱排入大气。3,经测定,秸秆热值相当于标准煤的50%。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,含有钾、镁、磷和钙,是优质高效的农业肥料。5,秸秆作为燃料,属于废弃物利用,既节约成本又环保。
二,秸秆沼气。 目前我国沼气生产主要利用的是畜禽粪便,但畜禽粪便无法、也不足以保证原料的供给。要解决这个问题,我们应该从推广利用秸秆制作沼气,因为我国每年都 能产生巨量的各类作物秸秆,其中有约50%的秸秆,未得到有效的处理和利用。这不但浪费了资源,而且由于大量秸秆的露天焚烧,导致严重的大气污染,并引发火灾和影响高速公路与民航的运行安全。 以秸秆为原料生产沼气,原料来源充足、分布广泛,不受时间和空间限制,不产生沼液、焦油、废水和废气等污染物,可实现秸秆的完全生态循环和高效利用。
三,秸秆饲料。利用人工、机械、热、水、压力等作用,使秸秆破碎、软化、降解,或者通过氨化使秸秆成为便于家畜咀嚼和消化的好饲料。目前常用的加工方法主要有以下几种: 1 ,把秸秆切短与粉碎。便于家畜采食和咀嚼 2 ,将秸秆进行揉搓处理,使饲料变成柔软,适口性好也便于咀嚼,食净率高。。3,秸杆经氨化处理后饲喂牲畜,其优点是可提高秸杆的营养价值。但应该注意,氨化秸杆饲料只适用于饲喂反刍动物如牛、羊等,不适宜饲喂单胃家畜。
四,秸秆建材 。秸秆是高效的轻工、纺织和建材原料,可以部分代替砖、木等材料。如秸秆制瓦,是用农作物秸秆,各类石粉、矿渣制作彩瓦,成本低、产品美观、寿命最少30年;产品整体质量高、是石棉瓦、水泥瓦、彩钢瓦的换代产品。主要适用于各种高、中、低建筑,其层面防水、隔热、隔音,是当代建筑最理想的层面材料。
五,秸秆编织工艺品。我国大部分地区种植业的收割期相对集中,有一定的农闲时间。如果利用这些时间和农村剩余劳动力,取材秸秆,编织出如秸秆帽、席、垫、篮子、笼头、扫帚、包装袋等各种日常用品,以及秸秆编织工艺品、旅游纪念品出售,可为农民创收做出贡献。这样不仅可充分利用农村剩余劳动力资源,也可为增加农民的收入另辟渠道。
六, 秸秆制成有机肥。由于从前农业生产水平低、产量低,秸秆数量少,秸秆除少量用于垫圈、喂养牲畜,部分用于堆沤肥外,大部分都作为燃料烧掉了。随着农业生产的发展,我国自20世纪80年代以来,粮食产量大幅提高,秸秆数量也多,加之省柴节煤技术的推广,烧煤和使用液化气的普及,使农村中有大量的富余秸秆。这些秸秆通过堆沤、直接还田和过腹还田(秸秆经饲喂后变为粪肥还田)等多种方式。成为优质有机肥,促进农业生产。 据了解,目前,秸秆的利用率越来越高,除了上述作为新型能源发电,制作沼气、饲料、建材、编织物、美术工艺品、农家肥等等以外,对于食用菌企业来说,秸秆也是个宝,因为秸秆是食用菌的培养基之一。除外,秸秆还还可作为工业原料,可广泛用于造纸、制作酒精、制作一次性包装盒等。总之,秸秆综合利用的潜力越来越大,用途越来越宽广。
秸秆还田
秸秆是一种营养价值很高的肥料资源。秸秆还田不仅可以增加土壤有机质和养分含量,改善土壤物理性质,促进土壤团聚体结构的形成,调节土壤氮、磷、钾和微量元素的供应,提高土壤微生物和土壤酶的活性,提高农田保水抗旱能力,改善农田生态环境,减少化肥用量,保护生态环境,提高农作物产量,还可以减少秸秆直接焚烧造成的环境污染,有利于资源的循环利用和可持续发展。
秸秆能源
生物质是仅次于煤炭、石油和天然气的第四大能源。农作物秸秆资源每年占我国生物质能资源的近一半。农作物秸秆能量转化的主要途径是秸秆炭化或气化。秸秆炭化是近年来比较流行的一种方法,具有较高的经济效益。秸秆被制成秸秆碳出售,将废物变废为宝。同时,也有助于解决秸秆焚烧屡禁不止的问题。
秸秆发电
农作物秸秆是一种良好的清洁可再生能源。它可以直接燃烧或与垃圾混合发电,燃烧后的灰烬可以作为肥料返回田间。
沼气生产
秸秆属于有机质,是生产沼气的良好原料。它可以在中国北方和南方使用,特别是在南方。气温高,沼气利用季节长。沼气可以通过厌氧发酵产生。该方法将种植业、养殖业和沼气池有机结合,利用秸秆产生的沼气做饭、照明,将沼渣喂给猪,并将猪粪和沼液作为肥料返回田间。这是生态农业良性循环的良好模式。
作为饲料
目前,利用农作物秸秆制备饲料的方法主要有两种:第一种是通过改变秸秆的长度和硬度来提高消化效率。第二种是制备常用秸秆饲料,包括秸秆氨化饲料、秸秆绿色贮藏饲料和秸秆微贮藏饲料
根据秸秆的燃烧方式,可将秸秆发电划分为秸秆直接燃烧发电和秸秆气化发电。秸秆直接燃烧发电也简称为秸秆燃烧发电。秸秆直接燃烧发电又有广义和狭义之分,广义的秸秆直接燃烧发电包括完全利用秸秆的燃烧发电和部分利用秸秆(与煤混合)的混合燃烧发电。狭义的秸秆直接燃烧发电特指完全利用秸秆的燃烧发电,将部分利用秸秆的混合燃烧发电简称为秸秆混燃发电或秸秆共燃发电。
根据秸秆发电的最终产品种类,可将秸秆发电划分为单纯秸秆发电和秸秆热电联产。
1.0×105t煤中含有硫的质量为:1.0×105t×1%=1000t,
1.0×105t煤中含有硫的质量比2.0×105t秸秆中含有硫的质量多:1000t-760t=240t,
解:设该发电厂燃烧秸秆比燃烧煤每年少排放SO2的质量为X,
S+O2
| ||
. |
32 64
240t X
32 |
64 |
240t |
X |
X=480t.
答:该发电厂燃烧秸秆比燃烧煤每年少排放二氧化硫的质量是480t.
对于光伏发电而言,我们提出了几个可再生能源利用率的概念,一是它的能量回收期,即太阳能光伏产品的生产是要消耗能量的,但是在产品形成发电系统是它可以将太阳能转换成电能,目前一般的晶硅电池的能量回收期视使用地区不同有不同,在江苏地区,回收期约为2~3年.二是光伏发电系统的发电效率,这是对光伏电站而言的,它的定义是系统发出的电量和光伏组件提供的额定功率下发出的电量之比,一般目前的光伏电站的效率可以达到70~80%左右,如果考虑到太阳能提供的功率,则这个效率只有约0.12左右.
对于太阳能热利用而言,具体到太阳能热水器,其对太阳能的利用率可以达到50~60%左右,这是因为太阳能热利用的技术解决要成熟得多;