控制网

企业简介

作为中国自动化领域的权威旗舰网络媒体，控制网创立于1999年7月，是中国举行的第十四届IFAC （International Federation of Automatic Control）大会的中国官方组织机构的唯一指定网站。控制网是中国自动化学会专家咨询工作委员会（ECC）的秘书处常设之地。是北京自控在线文化传播有限公司开设的网站。

公司类型：其他

联系方式

控制网
地址：北京市海淀区上地十街辉煌国际2号楼1504室
邮编：100085
电话：010-57116291 / 59813326
传真：010-59813329
网址：http://www.kongzhi.net
Email：mahongliang@kongzhi.net
联系人：市场部

案例详细

标题	我国生物质能直燃发电项目发展
技术领域
行业
简介
内容	近年来，在奥地利、丹麦、芬兰、法国、挪威、瑞典和美国等国家，生物质能在总能源消耗中所占的比例增加相当迅速。我国政府及有关部门己连续在四个五年计划中将生物质能利用技术的研究与应用列为重点科技攻关项目。 1 生物质能直燃发电发展现状　　生物质能直燃发电简称“生物发电”，是利用生物质能转化为清洁便利的电能的发电技术。生物发电的燃料主要有能源林、林业废弃物以及农业废弃物等生物质，是可再生的资源，取之不尽，用之不竭。燃料发电过程中不会额外增加大气中二氧化碳总量，减少了对环境的污染。　　我国作为农业大国，每年农作物秸秆年产量约为6.5亿吨，预计到2010年将达到7.26亿吨；薪柴和林业废弃物资源量中，可开发量每年达到6亿吨以上。每年因无法处理的剩余农作物秸秆在田间直接焚烧的超过2亿吨，这样做不仅浪费了秸秆资源，而且造成严重空气污染，直接危害和影响了高速公路交通和航空安全。生物质资源主要分布在农村地区，充分利用生物质资源是解决农村能源问题，促进农村经济发展，有效解决“三农”问题的重要措施之一。因此，加大生物质能资源的开发利用，对缓解我国能源资源紧张矛盾，有效解决“三农”问题，实现可持续发展战略等都具有十分重要意义。　　20世纪70年代爆发世界第一次石油危机后，能源一直依赖进口的丹麦，在大力推广节能措施的同时，积极开发生物质能和风能等清洁可再生能源，开始研究利用秸秆作为发电燃料。现在以秸秆发电等可再生能源已占丹麦能源消费量的24%以上，丹麦BWE公司是享誉世界的发电厂设备研发、制造企业之一，长期以来在热电、生物发电厂锅炉领域处于全球领先地位。BWE公司率先研发的秸秆生物燃烧发电技术，迄今在这一领域仍是世界最高水平的保持者。在这家欧洲著名能源研发企业的技术支撑下，1988年丹麦诞生了世界上第一座秸秆生物燃烧发电厂。此后，BWE公司在瑞典、芬兰、西班牙等国设计并建造了大量的生物发电厂，目前丹麦已建立了130家秸秆发电厂，还有一部分烧木屑或垃圾的发电厂也能兼烧秸秆。BWE公司的秸秆发电技术已走向世界，被联合国列为重点推广项目。曾依赖石油进口的丹麦，1974年以来GDP稳步增长，但石油年消费量比1973年下降了50%。　　燃烧生物质燃料和燃煤等矿石燃料所使用的技术是类似，但是由于燃料性质不同，致使在锅炉技术、伺料系统等方面大不相同。使用生物质燃料面临的主要问题是：腐蚀、结焦和机组效率低等。目前国内其他生物发电厂所采用的锅炉皆为国内自行研制，未有一款锅炉经过长年使用的考验。国能生物发电有限公司生物质发电项目是采用的丹麦生物质锅炉技术，该技术成功地解决了腐蚀、结焦和机组效率低等问题，并能达到高温高压，使秸秆燃烧效率达到98%以上，污染极少。但由于进口设备成本过高，增加了生物质能发电的成本，因此必须加快研究解决生物质能发电锅炉的腐蚀、结焦、提高机组效率的步伐，尽快引进、消化吸收国外生物质能发电锅炉技术，完成设备国产化，具备生物质能发电系列锅炉的生产、研发、设计能力。　　随着气候变化及环境压力的增大，改变能源结构，减少二氧化碳排放已成为共识。国际社会对可再生能源的利用越来越重视，采取各种措施和激励政策推进其的产业化进程。我国的可再生能源资源十分丰富，经过多年的推动，取得了较大的进展，形成了一定的产业基础。但是由于缺乏完整的激励政策和一整套的市场化机制，目前在国内和生物质产业相配套的一切都不是很成熟。　　在世界范围内生物质发电厂最大的难题是燃料资源的收集、储存、运输，这在我国尤其困难。我国大部分地区都是以农户为农业生产单位，户均耕地占有面积很小，根据对我国粮食产量最大的几个省的统计，每年每户的秸秆可获得量仅为2、3吨。以一个2.5万千瓦的秸秆发电厂每年消耗秸秆20万吨为例，需要从近10万户农户中收购秸秆。在我国大部分地区农作物还是分两季种植，意味每年需要完成近20万笔秸秆收购交易，无论对收购的组织还是收集成本控制都是极大的考验。　　我国农村的道路现状无法满足大型载重运输车进行运输，在农村主要运输工具是1～5吨的小型运输车。以一个2.5万千瓦的秸秆发电厂每天消耗500吨秸秆为例，每天需要几百车次运输燃料。由于秸秆密度小，不便于运输，扩大收购半径将大大增加燃料成本。而国外农业生产以农场为主，每个收购交易可以提供的秸秆数量远远超过我国。我国的小农耕作模式，地理环境，道路交通现状使得秸秆在收集、储存、运输的环节费用高，且粮食种植品种和面积的不稳定，给生物发电产业带来一定的影响。　　因此，根据我国的国情，生物电厂项目规模不宜太大。　　针对生物质能燃料能量密度极低、高度分散和腐蚀性强等特点，目前国内外都在研究生物质燃料颗粒成型技术。现已成功开发的成型技术按成型物形状分主要有三大类：以日本为代表开发的螺旋挤压生产棒状成型物技术，欧洲各国开发的活塞式挤压制得圆柱块状成型技术，以及美国开发研究的内压滚筒颗粒状成型技术和设备，但都存在着能耗高、成本高、效率低的问题。虽然颗粒成型技术可以有效解决生物质燃料的收集、存储、运输难题，但目前仍需研究如何能有效控制降低成本、提高效率，才能解决生物质能源替代煤的经济性和实用性问题。因此，加强生物质能燃料颗粒压缩技术的研究，是可再生能源大规模利用的产业发展方向。 2 生物质能直燃发电技术研究和应用的重点　　为实现到“十一五”末，我国的生物质能发电技术研究和应用达到国际先进水平这一目标，在“十一五”期间的重点任务主要有：以生物质能发电试验示范工程为对象，完成有关生物质能发电关键技术的研究与开发工作；建立中国有关生物质能发电的设计、施工、运行等阶段的规程、规范；创立出一整套符合中国国情（比较落后的农业大国）的生物质发电燃料供应的保障体系；加强生物质能燃料颗粒压缩技术的研究，为上马大型生物质能电厂提供燃料基础；积极开展与生物质能发电相关的软科学的研究工作，从政策、科技、环境等方面全方位支持生物质能电厂的可持续发展。 2.1 建立高效、简洁的燃料收运储模式　　目前我国正在建设中项目所采用的是直接燃烧秸秆发电技术。就是简单地将秸秆等生物质能原料打包后直接燃烧。因为压缩比例小，原料的收集半径在30公里范围内，发电厂装机容量一般不超过25MW。从国外的经验来看，燃料的收集、储存和运送是电厂运行的瓶颈。从我国的现状来看燃料的收集、储存和运送也将成为生物电厂成败的关键。加上我国比较落后的农业生产方式，使这一任务更具有挑战性。目前，中国农业机械化科学研究院等科研单位以及设备生产单位正在合作，联合攻关，开展了秸秆处理设备的生产、改进工作。 (1) 收购模式的研究　　研究适合我国国情的收购模式。包括收购点的数量、布局、建设标准、燃料的贮存方式等。通过研究寻找一条简单、高效服务于生物质发电并适合中国国情的途径。创造一种模式来打通秸秆从中国农村的田间地头到工业化锅炉的通道。研究建立高效、简洁的燃料收运储模式，实现秸秆收购体系的有效控制。 (2) 装运打包机械的研制　　研制出适合锅炉上料标准的各类相关机械设备，主要包括：打包机、切碎机、起吊设备、运输、传送设备等。 2.2 生物质能发电关键技术 (1) 生物质能发电主设备　　引进、消化吸收国际最先进的生物质能发电锅炉技术，完成设备国产化。生物质能发电中秸秆的储藏、给料系统、除灰渣系统、燃烧系统、锅炉水冷壁与过热器钢材均比较特殊。在国内，由于以前不重视秸秆资源的直燃发电技术，所以目前还不具备大容量秸秆锅炉的研发制造技术，目前国内投资建设的生物质能发电工程所采用的锅炉技术主要依赖于进口。　　丹麦BWE生物质能发电锅炉技术，具有成熟的技术优势，在设备的效率、寿命等方面具有明显领先优势。因此，我们必须加快研究解决生物质能发电锅炉的腐蚀、结焦、提高机组效率的步伐，尽快引进、消化吸收国外生物质能发电锅炉技术，完成设备国产化，具备生物质能发电系列锅炉的生产、研发、设计能力。 (2) 综合自动化系统的研制　　目前国内生物质能发电以气化为主，自动化水平非常低，国外生物质能发电厂自动化系统水平很高。如丹麦BWE生物质能发电技术，其自动控制及自动化产品研发主要是集成一些国际著名企业的过程控制自动化系统，其中最多的是集成日本横河株式会社的技术及产品，在生产过程控制流程上做二次开发。今后的重点是大型生物质能发电厂综合自动化系统的研制，应通过功能整合，信息共享，实现生物质能发电厂综合管理控制一体化。 (3) 试验基地建设　　重点是建立生物质能发电锅炉燃烧实验室，引导和协调国内科研设计部门、设备制造部门，为生物质能发电技术发展目标协同攻关。为生物质能发电锅炉关键技术的国产化打好基础，先着手建设成立生物质能燃料检测中心，逐步向具有仲裁性和权威性的燃料检测中心过渡，建立、制定生物质能燃料检测的技术规程、规范、标准等。 2.3 高效能源植物培育、优化、引进、种植和推广　　研究建立能源植物研究体系，包括能源植物资源收集库、测评体系、选育和改良技术策略、培育技术模式等；发展人工能源植物，用以补充燃料不足和平抑燃料市场价格。研究推广能源植物种植和建立能源植物专类生产区的方式。　　进行电厂用能源植物的全国性调查，利用边际土地种植适合当地和电厂直燃所需的植物，开发应用专门用途的能源植物，不但可以节省国家巨额的绿化投资，又带来综合利用的循环经济效益；提高能源植物可持续经营利用，结合贫困地区的扶贫政策，实现综合开发。　　根据全国的生物质电厂的布局及发展趋势，结合不同地区的土壤、降水、气候等实际情况在全国范围内对速生、高效电厂用的能源植物进行调研工作，为生物质能电厂提供燃料。 2.4 生物质电厂排放物综合利用研究　　生物质发电过程中，产生大量的灰分，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。我国农田土壤普遍存在“缺磷少钾富氮”状况。随着农业的迅速发展，土壤中钾含量严重失衡。长期以来我国钾肥主要依赖进口，合理开发利用丰富的生物质资源中的钾，具有良好市场前景。　　为充分我国丰富的生物质能资源寻找出路，治理秸秆焚烧污染，发展循环经济，促进农田生态系统的生物地球化学元素循环，将生物质发电厂灰渣进行综合利用，开展建设生物质化肥厂的可行性研究、技术方案的研究、样本测试和方案设计等。最终目标是建设与生物电厂配套的生物质化肥厂，使产业链得到有效延伸。　　具体措施有：研究电厂运行过程中生物硫排放和矿物硫排放的区别；开展“生物质发电过程中排硫收费不应采用矿物硫排放标准收取排污费研究”课题研究内容，组建专家委员会，组织国内高层次生物质能专家研讨会，负责生物质资源样品化验，提供化验原始数据；完成《生物质发电过程中排硫收费不应采用矿物硫排放标准收取排污费研究报告》；向国家环境保护总局递交的《关于生物质能发电不应以矿物质（煤）燃烧收取硫排污费的请求》请求报告；引导国家政府部门的政策修订生物质能电厂硫排放的标准。 2.5 生物质电厂产业链标准化研究　　实现设计和设备选型标准化，以及将来的电厂运行标准化（包括软件等），并逐步建立电厂设计标准、建设标准、运行标准、经营管理标准、燃料消防、处理、存储标准。　　当前已在建设中的生物质能发电厂受燃料供应半径的限制，采用直燃式的25MW机组，在电厂布点多，工期要求紧的情况下，必须推行生物质能发电厂设计、施工、运行的样板化和标准化。　　实施标准化战略和集约化采购，实现设计和设备选型标准化，缩短项目建设周期，降低工程造价。实现项目设计、招标、建设的规范化、标准化、批量化。在电厂运行过程中，对电厂岗位配置、运行规程实施标准化，降低运营成本，提高项目盈利能力。 2.6 生物质燃料检测标准　　对燃料品质的检验是燃料利用的基础。对于发电锅炉，由于安全和提高燃烧效率等方面的考虑，在燃料入炉前更需要了解燃料的品质。考虑到具体情况、电厂的需要以及今后国内的需要，应该尽快通过大量的研究试验，建立准确可靠的生物质燃料检验方法。　　需要制定检测标准，第一阶段制定标准的项目包括：含水量、燃料制样、发热量、工业分析、元素分析、硫、氯、灰成分；第二阶段制定标准的项目包括：汞、铬、铅等的测定标准。 2.7 CDM项目研究　　对清洁发展机制（Clean Development Mechanism）国内外学术动态和业务进展进行跟踪和研究，探索二氧化碳减排量计算方式和出口途径。 2.8 燃煤小火电厂改造成生物质发电厂示范工程　　为实现能源的可持续开发，盘活闲置或休克状态的燃煤小火电厂，对燃煤小火电厂锅炉改造成生物质能发电锅炉进行技术研究。一是研究秸秆和燃煤混烧锅炉改造技术问题，二是研究技改后电价、税收等优惠政策的争取；三是研究生物质能燃料和常规燃料混烧时的合理运行方式。　　对燃煤小火电机组原有的煤粉炉进行适当改造，将燃煤和秸秆混烧。盘活大量的闲置或休克状态的小火电厂的“壳”资源，既节约了社会资源，又有利于社会稳定和环境保护，符合当前建设资源节约型、环境友好型和谐社会的大局。 2.9 研究生物质燃料深加工业务 (1) 高效廉价的颗粒压缩技术的研发　　世界范围内，生物质能应用的瓶颈主要是原料储运、压缩成本过高。利用把生物质能原料压缩成高密度的成型燃料，可以有效解决燃料的采集、存储、运输问题。只要能有效控制降低成本，就能解决生物质能源替代煤的经济性和实用性问题，从而建设超过100MW的大装机容量生物质能发电机组。因此，加强生物质能燃料颗粒压缩技术的研究，以及利用压缩颗粒建设大装机容量发电机组的研究，将带来可再生能源事业的革命。　　重点是研究生物质能燃料各种颗粒成型技术，探索一种简单、低成本的生物质能燃料颗粒压缩技术，解决生物质能源替代煤的经济性和实用性问题。 (2) 压缩颗粒燃料的储运　　研究压缩颗粒燃料的燃烧特性及生物特性，根据其特性探索压缩颗粒燃料的储运和调度机制，有效解决燃料的采集、存储、运输问题。 (3) 压缩颗粒燃料燃烧技术的研究　　研究生物质能压缩颗粒燃料在生物质能发电中掺烧锅炉技术，提高其燃烧的效率，从而建设超过100MW的大装机容量生物质能发电机组,加快生物质能发电事业的发展步伐。　　建立国家级生物质能燃料颗粒压缩技术研究中心，推动生物质能压缩颗粒燃料的产业化、市场化步伐。推动高效节能的民用和工业用燃烧锅炉改造工程，将生物质能压缩颗粒燃料广泛应用于民用及工业锅炉方面。 3 生物质能直燃发电中长期技术发展展望　　虽然我国能源自给率达到了93%，但供需缺口日益严重，如何实现能源的可持续发展，这就需要在大力提高能源利用效率，控制能源利用总量的同时多元发展，改善我国能源结构，积极开发新能源。　　从国外生物质能利用技术的研究开发现状结合我国现有技术水平和实际情况来看，生物质能发电事业的中长期技术发展方向是： (1) 高效直接燃烧技术和设备国产化、系列化 (2) 生物质颗粒成型燃料的研究开发　　农村有着丰富的秸秆资源，大量秸秆被废弃和田间直接燃烧，既造成大量的生物质能的浪费，也给大气带来了严重的污染。因此，用可再生的生物质能高效转化在将来会有较好的发展前景。 (3) 生物质能的创新高效开发利用　　随着科学技术的高速发展，生物质能的发展将依赖创新技术来实现更大的发展。生物质能新技术的研究开发如生物技术高效低成本转化应用研究。 (4) 城市生活垃圾的开发利用　　生活垃圾数量以每年8%～10%的快速递增，工业化开发利用垃圾来发电，焚烧集中供热或气化产生煤气供居民使用，有很大的发展潜力。 (5) 能源植物的开发　　大力发展能生产“绿色能源”的各类植物，为生物质能利用提供丰富的优质资源。 (6) 形成生物质电厂产业链　　培育、带动燃料收储运、上料系统、燃烧技术、锅炉技术、灰渣处理等行业形成产业链。