秸稈發電屬於生物質發電的一種,是以秸稈(包括棉花稈、小麥稈、玉米稈等)及農林廢棄物為原料,通過設備內直燃產生電力,增加清潔能源比重。秸稈主要包括稻草、麥秸、油料作物秸稈、棉秸、玉米秸等,平均1.89公斤秸稈可產生1度電。宇博智業小編整理的2016年秸稈生物質發電行業發展現狀分析深入分析了當前我國秸稈生物質利用的現狀以及秸稈發電發展現狀、前景和潛力。
秸稈生物質具有多功能性,可作為燃料、飼料、肥料、生物基料和工業原料等。秸稈生物質利用主要有三個方面:一是種植(養殖)業綜合利用秸稈:秸稈快速腐熟還田、過腹還田和機械化直接還田、生產優質飼料和食用菌。二是秸稈能源化利用:秸稈生物氣化(沼氣)、熱解氣化、固化成型、炭化、纖維素制燃料乙醇。三是以秸稈為原料的加工業:生產非木紙漿、人造板材、包裝材料、餐具等產品,以及秸稈飼料加工業和秸稈編織業。
我國農民對作物秸稈的利用有悠久的歷史,秸稈除少量用於墊圈、餵養牲畜,部分用於堆漚肥外,大部分都作燃料燒掉。但隨著省柴節煤技術的推廣,燃煤和液化氣的普及,秸稈大量富餘。我國是世界上最大的農業生產國,纖維素生物質資源豐富,總量在12億t以上。目前,農村秸稈綜合利用率僅達到28.7%,與國家秸稈焚燒和綜合利用管理辦法中的年利用率達到60%。自20世紀80年代以來,我國生物質能發展迅速,具體表現在:生物質發電從無到有;沼氣建設一路高歌;燃料乙醇產量躍居世界第三;生物柴油困境中尋求突破,得以快速發展。
2014年,我國秸稈資源量約為9億噸。秸稈還田、飼料利用、工業原料約占60%,約40%可以能源化利用(含農村生活用能)。
2004年以來,我國先後核准批覆了200多個秸稈直燃發電示範項目。截至2012年底,我國生物質發電累計併網容量為5819兆瓦,其中,直燃發電技術類型項目累計併網容量為3264兆瓦,占全國累計併網容量的55%;垃圾焚燒發電技術類型項目累計併網容量為2427兆瓦,占全國累計併網容量的41.71%;沼氣發電技術類型項目併網容量為206兆瓦,占全國累計併網容量的3.54%。《可再生能源「十二五」規劃》明確規定,2015年我國生物質發電裝機達到1.3萬兆瓦,其中農林生物質發電8千兆瓦、沼氣發電2千兆瓦、垃圾焚燒發電3千兆瓦。
我國目前建設、運行的生物質發電廠普遍採用二代技術。一代生物質發電廠機組規模一般為2×12兆瓦,採用中溫中壓技術,存在能耗較高、發電熱效率偏低等問題;二代電廠機組規模一般為1×30兆瓦,採用高壓和超高壓技術,與一代技術相比,能耗顯著下降,發電熱效率顯著提高,其鍋爐熱效率一般在85%-90%,發電熱效率可達30.4%,年平均發電標準煤耗約404g/千瓦時。從當前生物質電廠的運行來看,主要是原料供應缺乏保障,100公里範圍內布局了多家生物質電廠,大多電廠的原料收購經濟半徑超過30公里以上,收購成本較高。第二,秸稈液化(纖維素乙醇)
纖維素乙醇在我國仍處於產業化起步階段,其關鍵技術主要是高效預處理技術與裝備、低成本纖維素酶製劑的生產和戊糖發酵菌種技術。
2014年,我國燃料乙醇產量達到233.2萬噸,混配E10乙醇汽油約2140萬噸,接近當年汽油總消費量的四分之一,目前已在黑龍江、吉林、遼寧、河南、安徽、廣西6省區及湖北、山東、河北、江蘇、內蒙古5省區的30個市試點車用乙醇汽油,實現了乙醇汽油的封閉運行。纖維素非糧乙醇產量僅3.2萬噸。國內已建成山東龍力5.15萬噸/年裝置(以玉米芯廢渣為原料)與河南天冠3萬噸/年的乙醇-沼氣聯產示範裝置,以上兩套裝置均未採用戊糖/己糖共發酵生產乙醇技術。在建及規劃的項目包括中糧集團採用自主智慧財產權預處理工藝及戊糖/己糖共發酵技術的5萬噸/年醇電聯產項目、安徽國禎和義大利M&G公司的合資項目以及河南天冠的3萬噸/年纖維素乙醇規劃項目。
秸稈發電是秸稈優化利用的最主要形式之一,呈現快速增長的趨勢。目前秸稈發電大體上可以分為以下幾種方式:
1、建造利用秸稈燃燒來發電的中小型電廠
目前生物質能發電技術主要有兩大類:一是利用鍋爐直接燃燒生物質燃料,例如秸稈產生的熱量加熱鍋爐中的水,使水汽化,推動汽輪機發電機組來發電。這類技術與常規的煤燃燒發電相類似,只是用秸稈來代替煤。
另一類是氣化發電技術,由氣化爐和煤氣內燃發電機組來發電。利用生物質氣化爐將秸稈轉化為可燃氣體,燃氣經過分離淨化,然後在鍋爐等設備中進行燃燒,推動發電機輸出電能。
2、分散式的小型發電機組
由於建造中小型電廠存在的問題,分散式的小型發電機組逐漸受到人們的重視,尤其是在我國廣大農村更有推廣的條件。這裡將著重介紹與秸稈發電關聯密切的斯特林發電機和新型的熱聲發電機,它們為生物質發電機器的小型化提供了可能。
斯特林機又名熱氣機,是一種閉式回熱循環發動機,它具有高效率、低噪聲、低污染以及多能源適應性等特點。由於世界石油資源日趨短缺,對環境保護的要求日益強烈,目前各國都很重視對斯特林機的研究。日本制定了開發節能新技術的「月光計劃」,6年內投入100億日元開發通用熱氣機。
斯特林機可以適用於多種燃料。從高品質的石油、天然氣等,到低品質餘熱廢熱,甚至可燃垃圾等,都可以作為斯特林機的驅動熱源。
熱聲發電機基於熱聲效應而工作,是一種新型的能源轉換機械。熱聲發電機的突出優點是其高可靠性和對自然環境的卓越環保特性。它的高可靠性來源於系統中完全沒有運動部件或者運動部件極少;它的環保特性來源於它的工作介質是常見的惰性氣體,對大氣臭氧層無破壞,沒有溫室效應,也沒有可燃性。與斯特林機類似,熱聲發電機也採用外燃加熱的方式。熱聲驅動的發電機裝置,通過設計合理的燃燒裝置,將秸稈燃燒驅動熱聲發電機發電。
2016-2021年中國秸稈生物質發電行業市場需求與投資諮詢報告分析在新能源的開發利用中,秸稈發電具有重要的意義,對於建設小康社會,節能減排具有深遠的影響。伴隨著煤炭、石油和天然氣等化石能源的逐漸枯竭,尋找新能源已成為一個緊迫的任務。秸稈作為一種綠色和可再生的能源,其作用將會越來越突出,這不僅關係到環境保護的問題,還關係到國家的能源戰略問題。