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在我国农村,农户土地分散导致秸秆收集难度较大,收集运输成本限制着秸秆的收集半径,加上秸秆种类复杂,若建立纯燃烧秸秆的电厂,难以保证原料的经济供应。掺烧生物质不失为一种更现实的解决方案,即把部分生物质和煤混燃,减少一部分耗煤。与生物质直燃发电相比,生物质混燃发电具有投资小、建设周期短、对原料价格易于控制等优势。从技术上看,混烧比纯烧具有更多的优越性:可以用秸秆等生物质替代一部分煤来发电,不必新建单位投资大、发电效率低的纯“秸秆”电厂。何张陈将混燃案例与气化案例作了比较,发现气化案例的发电成本要比混燃案例高,而且对生物质价格变化更敏感。兴化中科估计的单位装机容量投资约为丰县鑫源投资的11.3倍,约为宝应协鑫的1.4倍。混燃还可以提高秸秆等生物质的利用效率、缓解腐蚀问题、减少污染、简化基础设施。
2生物质混燃发电技术解析
由于我国小火电厂数量多并且污染大,与其废弃关闭,不如因地制宜的对一些小型燃煤电厂设备略加改造,利用生物质能发电。典型的生物质能发电厂设备规模小,装机容量<30MW;但是利用生物质混燃发电既可发挥现有煤粉燃烧发电的高效率,实现生物质的大量高效利用,而且对现役小型火电厂改造无需大量资金投资,凸显出生物质混燃发电的优越性,特别是生物质气化混烧发电通用性较强,对原有电站的影响比直接混烧发电对原有电站的影响小些。生物质锅炉按燃烧方式有层燃炉、流化床锅炉、悬浮燃烧锅炉等方案可供选择,对现役火电厂实施混燃技术改造,锅炉本体结构不需大的变化(主要改造锅炉燃烧设备)。改造主要涉及在已有燃料系统中进行生物质掺混,有以下3方式。
(1)在给煤机上游与煤混合,再一起制粉后喷入炉膛燃烧。
(2)采用专门的破碎装置进行生物质的切割或粉碎,然后在燃烧器上游混入煤粉气流中,或通过专设的生物质燃烧器喷入炉膛燃烧。
(3)将生物质在气化炉中气化,产生的燃气直接通到锅炉中与煤混合燃烧。本文主要以第2种和第3种为研究对象。
技术上,生物质和煤混燃关键是生物质燃料的选择和积灰问题。燃料的选择可以通过管理手段并辅以掺混设备加以解决。下面主要讨论积灰问题。
生物质和煤混燃的可行性,在一定程度上受积灰的影响很大。不同燃料的积灰特性与多种因素相关,如灰的含量、飞灰的粒径分布、灰的组成和灰的流动性。积灰是必须考虑的重要因素,因为积灰对锅炉运行、锅炉效率、换热器表面的腐蚀和灰的最终利用都有重要影响。与煤相比,生物质(如秸秆)和煤混燃时,两种原料之间的相互作用会改变积灰的组成、降低颗粒的收集效率和灰的沉降速率。生物质灰中碱性成分(特别是碱金属K)含量也比较高,且主要以活性成分存在,从火焰中易挥发出来凝结在受热面上形成结渣和积灰,实际商业应用中生物质掺混比最高为15%,当掺比较小时,一般不会发生受热面灰污问题。国际和国内的经验均表明,生物质混燃发电在技术上没有大的障碍,技术上是完全可行的。
3生物质混燃发电政策解析
政策支持是加速生物质混燃发电技术发展的基本动力,世界上许多国家采取直接提供政府补贴、制定税收政策、价格政策、低息贷款政策等经济激励政策。瑞典已颁布了“可持续发展的能源供应法”,对油、煤的消费课以重税,使废木材作为发电的燃料成本较煤更低,有效地推动了生物质发电行业的发展。作为一种清洁环保和可再生资源发电技术,生物质发电产业近年来成为综合效益好和较易实现产业化应用的行业。
我国“十一五”规划明确提出:“建设资源节约、环境友好型社会,大力发展可再生能源,加快开发生物质能,支持发展秸秆发电,建设一批秸秆和林木质电站,生物质发电装机达550万kW。”同时,国家电网的新规划,对生物质混燃发电技术的发展也十分有利。国家财政部已出台《秸秆能源化利用补助资金管理暂行办法》,支持企业收集秸秆、生产秸秆能源产品并向市场推广。可见,我国政府正在坚持大力发展生物质能发电产业。
促进生物质混燃发电技术的发展第2个有利条件是根据联合国气候变化框架公约(UNFCCC)、京都议定书和CDM的协议规定,凡是减少CO2排放的项目,均可以通过中国发改委及相关中介机构申请来自发达国家的CDM资金资助。然而不利的因素是我国尚没有适用于生物质混燃项目的CDM项目方法学,较难通过CDM项目和自愿性碳市场融资。中国在对生物质发电项目的增值税、企业所得税、耕地占用税等方面优惠政策还不够明晰;申请享受财政贴息及燃料收、贮、运设备的农机补贴等优惠政策难度较大,限制了生物质混燃发电技术的推广应用。政府要求的混烧量不低于80%,是为了防止某些企业利用国家优惠政策,申报虚假生物质发电项目却大部分采用煤发电的现象发生。但即使80%以上这个比例,也存在着计量问题,不利于生物质混燃发电技术的发展。所以应研究建立在线监测和核查系统,开发适用于生物质混燃项目的CDM项目方法学和电量的检测、核实体系,完善监管机制和审计机制。
促进生物质混燃发电技术发展的其它有利条件:可通过进一步加强地区和国家间的合作,更好地将不同地区和国家所进行的生物质混燃发电研究、开发和示范汇集起来,有助于实现技术的快速转让和推广应用。
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