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| 农林废弃物发电现状及可持续发展思考 |
| 加入时间：2013-02-17 来源：本站 作者：lihonglei |
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1农林废弃物总体情况介绍
农林废弃物分为两类：农作物秸秆和森林废弃物。秸秆通常指小麦、水稻、玉米、薯类、油料、棉花、甘蔗和其他农作物在收获籽实后剩余的部分；森林废弃物主要指非成型树材，树枝、树根等。农作物光合作用的产物有一半以上存在于秸秆中，秸秆富含有机质和氮、磷、钙、镁、硫等多种养分，是一种具有多种用途的可再生生物资源，农业产生的秸秆量相当惊人。据联合国环境规划署（UNEP）统计，世界上种植的各种农作物每年产生的秸秆多达17亿t，其中大部分没有得到利用。
秸秆作为农作物的主要副产品，长期以来利用率低，浪费十分严重。实际上，秸秆作为十分宝贵的可再生能源，是当今世界仅次于煤炭、石油、天然气的第四大能源。我国是一个农业大国，秸秆资源十分丰富，稻草、小麦秸和玉米秸为三大农作物秸秆。目前我国农作物秸秆年产量约7亿t，可作为能源用途的秸秆近3亿t，可折合标准煤近1.5亿t，相当于产煤大省河南省一年的煤产量。秸秆中硫的质量分数远小于煤炭，仅为0.12%-0.18%（煤炭中硫的质量分数为0.8%）。如能将秸秆资源充分利用起来，对于调整目前世界能源结构体系，改善环境污染状况有着良好的推动作用。
2农林废弃物发电现状
农林废弃物由于自身蓬松、范围广，燃烧值较低等多方面原因，对农林废弃物的利用一直处于较原始的利用状态。随着近几年经济的发展以及化石能源的日渐枯竭，农林废弃物的再利用出现了一些较新的利用方式。概括起来，有以下几种利用方式：
2.1以秆代煤
就是直接燃烧以利用其能源，是一种落后的能源利用方式，其社会效益、生态效益和经济效益都很差。
2.2秸秆还田
此利用方式有两种：一种是将农作物秸秆直接粉碎抛洒在田间；另一种是将农作物秸秆通过水的沤制，作为有机肥料用于增加土壤肥力，改善土壤结构。
2.3就地焚烧
将农林废弃物就地焚烧以加快收种和清除残余物的速度。针对大量焚烧秸秆带来的环境污染和火灾隐患，有关部门从1998年以来加强了秸秆综合利用和禁烧工作力度。1999年初，为保护生态环境，防止焚烧秸秆，保障人体健康，维护公共安全，根据《中华人民共和国环境保护法》和《中华人民共和国大气污染防治法》，国家环境保护总局、农业部、财政部、铁道部、交通部、国家民航总局联合制定了《秸秆禁烧和综合利用管理办法》。同年，农业部选择10个焚烧秸秆造成严重影响的大城市郊区和4条高速公路沿线，作为秸秆综合利用和禁烧的重点区域，集中投入，推广秸秆综合利用技术。2000年又将范围扩大为15个城市郊区和8条国道两侧。
2.4秸秆青饲料
就是将秸秆作为牲畜的饲料，利用秸秆固有的纤维和营养，发展畜牧业。
在《江苏省农作物秸秆综合利用规划（2010～2015年）》中提到了如下5种主要的农作物秸秆利用方式：
（1）农作物秸秆肥料化利用；包括秸秆直接还田和加工商品有机肥。
（2）农作物秸秆能源化利用；包括农村直接生活燃料、秸秆发电、沼气、气化、固化成型和炭化。
（3）农作物秸秆工业原料化利用；秸秆作为工业原料，目前主要应用于板材加工、造纸、建材、编织、化工等领域。
（4）农作物秸秆饲料化利用；主要指通过氨化、青贮、微贮、揉搓丝化等处理技术，增加农林废弃物饲料的营养价值，提高秸秆转化率。
（5）农作物秸秆基料化利用；包括食用菌基料和育苗基料、花木基料、草坪基料等，目前主要以食用菌基料为主。
从上述5种对农作物秸秆综合利用方式的阐述，农作物秸秆能源化利用是一种最理想的利用方式。将废弃的农作物秸秆转换成一种能源，特别是将农作物秸秆转化成电能，对于缓解国内目前的煤电紧张局势，具有良好的意义。根据调查，一个百万人口的县市，可年产小麦、玉米、棉花及水稻等农作物秸秆100多万t，约相当于50万t标准煤。假设每年有3亿t秸秆用于发电，就相当于节约1.5亿t标准煤。据已运行生物质电厂统计数据显示，1kg秸秆可发电1kW.h，原料费用不到0.2元，而上网电价为0.5～0.6元/（kW.h）。一个年消耗秸秆约17万t的发电机组，可增加农民收入3000多万元，具有良好的经济效益和社会效益。
农林废弃物发电作为秸秆能源化利用的一种重要模式，目前在国内尚属于一项新兴产业。丹麦是较早利用农林废弃物进行发电的国家，丹麦农作物主要有大麦、小麦和黑麦，这些农林废弃物过去除小部分被还田或作为青饲料外，大部分就地焚烧，既污染环境影响交通，又造成生物质能源的浪费。丹麦BWE公司是世界范围内率先研发秸秆生物质燃烧发电技术公司之一，迄今仍在这一领域保持世界领先水平，在这家欧洲著名能源研发企业的努力下，丹麦于1988年诞生了世界上第一座秸秆生物质燃烧发电厂，目前丹麦已拥有120余座秸秆发电厂，秸秆发电等可再生能源占到该国能源消费量的24%以上，秸秆发电技术现已被联合国列为重点推广项目。目前，位于英国坎贝斯的生物质能发电厂是目前世界上最大的秸秆发电厂，装机容量38MW，总投资约5亿丹麦克朗。
我国利用农林废弃物发电技术研发较晚，尚处于起步阶段，2006年12月1日，我国第一座国家级生物发电示范项目——单县秸秆直燃发电项目投产发电。单县秸秆发电项目是经核准的第一座秸秆直燃发电示范项目，以棉花秸秆和林业废弃物为燃料，装机容量2.5万kW，设计年发电量约1.6亿kW时，每年可减少二氧化碳排放10万t，每年可为当地农民增加约3000万元的收入。该项目由国家电网公司控股的国能生物质发电有限公司投资建设，电站采用丹麦BWE公司先进的高温高压水冷振动炉排燃烧技术，锅炉由济南锅炉厂制造，汽轮机和发电机均由国内企业生产。
3农林废弃物发电的制约因素
长期以来，由于种种因素的制约，农林废弃物发电在国内发展缓慢，农林废弃物能源化利用程度一直不高，总结起来，制约农林废弃物发电行业发展的主要因素有以下几点：
3.1农民积极性低，电厂发电原料难收集
农民可以说是与农林废弃物接触的第一道线，长期以来，对于农林废弃物的收集、利用积极性并不高。以江苏省为例，农作物收割主要为两季：稻、麦收割。随着经济的发展，单从农业方面的经济收入已不再占农民收入的绝大部分，大量的农民工入城务工，改善家庭经济状况。收入水平较以往大有改观。利益决定行为，秸秆的低收入直接导致农民的低积极性，更倾向于将秸秆就地焚烧或直接还田，直接导致生物质电厂原料供应不足。
3.2技术瓶颈问题直接导致生物质发电行业难以扩大
目前，由于国内农林废弃物发电技术起步较晚，国内生物质电厂发电锅炉、排渣、发电系统基本上依赖进口，前期投资巨大。山东单县2.5万kW生物质电厂前期投资约2.3亿元，大部分资金用于采购国外设备，设备维护保养等方面都受到极大限制。
3.3收集贮运体系问题
农林废弃物收集贮运体系是农林废弃物综合利用产业化发展的前提和基础。农林废弃物量大、分散、体积蓬松、密度较低、收获季节性强，收割、捡拾、打捆等配套设施缺乏，造成农林废弃物的收集、贮运难度大、成本高，加上服务体系不健全，农林废弃物收集贮运问题已成为制约农林废弃物发电产业化发展的主要瓶颈之一。
3.4产业化带动问题
农林废弃物规模化利用有赖于产业化发展的拉动。目前，社会资本投资农林废弃物开发利用的积极性不高，农林废弃物利用的龙头型、骨干型企业不多，年利用量超过20万t的规模化企业仅有江苏新大纸业一家，除农林废弃物发电厂以外，大多数规模企业年实际利用量仅为2万t左右，投入产出效率较低，仍处于小规模、低层次水平。
3.5政策激励机制问题
目前，各地虽然制订了一些农林废弃物综合利用优惠政策，但政策的覆盖面不够宽、系统性不完备、利益纽带不紧密。2008年10月，财政部《秸秆能源化利用补助资金管理暂行办法》出台，其第三章对申报补助的企业列出了具体条件：“（一）企业注册资本金在1000万元以上。（二）企业秸秆能源化利用符合本地区秸秆综合利用规划。（三）企业年消耗秸秆量在1万吨以上（含1万吨）。（四）企业秸秆能源产品已实现销售并拥有稳定的用户。”但并未给出具体的补助标准和金额比例等。政策激励机制不健全，国家支持力度没有具体到位，是导致秸秆发电行业难以兴盛的又一因素。
2008年1月11日，能源局在京组织召开了生物质能开发利用工作座谈会，回顾总结了近年来我国生物质能开发利用情况和存在问题，并就如何做好生物质能开发利用工作进行了交流和讨论。会议提出目前制约生物质利用的三大问题：资源、技术和市场。一是生物质资源的季节性和生物质能生产的连续性的矛盾，致使生物质资源收集难度大，资源和成本都具有很大的不确定性。二是生物质技术总体还处于发展阶段，尚不够成熟，建设和运行成本较高。三是市场开拓难度大，除生物质发电外，其他生物质能技术，特别是生物质液体燃料面临市场的严重制约。
4针对农林废弃物发电可持续发展的几点思考
2009年12月，江苏省人民政府办公厅颁发《江苏省农作物秸秆综合利用规划（2010～2015）》（苏政办发（2009）133号），提出：“到2012年，秸秆肥料化利用率达32%，能源化利用率达26%，工业原料化利用率达12%，…；到2015年秸秆肥料化利用率达33%，能源化利用率达27%，工业原料化利用率达18%，…。”
“合理安排秸秆发电。充分考虑已批秸秆发电企业布局和秸秆资源状况等因素，重点抓好已批28家秸秆发电厂的建设和管理，一方面着力提高已并网发电机组秸秆利用潜力，力争一台额定容量15MW的发电机组利用秸秆量达10万吨以上；另一方面加快已批秸秆发电厂的建设进度，力争2012年底前秸秆发电厂全部投入运营，全省建成并网发电机组800MW，秸秆利用量达500万吨。”
国家《国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》明确提出：“实行优惠的财税、投资政策和强制性市场份额政策，鼓励生产与消费可再生能源，提高在一次能源消费中的比重”，“加快开发生物质能，支持发展秸秆、垃圾焚烧和垃圾填埋气发电，建设一批秸秆和林木质电站，扩大生物质固体成型燃料、燃料乙醇和生物柴油生产能力。并网风电装机、生物质发电装机分别达到500万千瓦和550万千瓦，新建25MW的生物质发电厂80座；到2020年，要达到3000万kW的规划目标，需新建25MW生物质发电厂1080座”。
胡锦涛总书记指出：“加强可再生能源开发利用，是应对日益严重的能源和环境问题的必由之路，也是人类社会实现可持续发展的必由之路。”
随着一系列政策、规划的出台，农林废弃物发电日益为国内新能源开发的瞩目点，各大电力集团纷纷投资生物质发电行业，推动农林废弃物发电行业的壮大。利用农林废弃物发电，在国内毕竟属于一项新兴行业，如何将这一新兴事业可持续地发展下去，在世界能源体系中拥有一席之地，还有许多问题亟待解决。
4.1制定并补充可再生能源相关配套法规，完善政策，为农林废弃物发电行业壮大繁荣提供法律保障
为推动农林废弃物发电的进一步发展，当务之急是依据《可再生能源法》规定的“经济激励与监督措施”，尽快制定适合农林废弃物发电行业财政贴息和税收优惠的相关政策，将《可再生能源法》的指导性意义真正落实到实处。对于农林废弃物发电的补贴提出合理的量化标准，中央政策与地方政策相配套，因地制宜，将生物质电价补贴、减免税款、政府贴息等方面政策完善到位，让农林废弃物电厂轻松起步。
在全国范围内加强农林废弃物禁烧宣传力度，将农林废弃物利用作为一项社会共性问题进行宣传，改变人们的观点。由国家财政对农林废弃物收集利用农户进行资金补助，调动农民的积极性。
4.2遵循市场规律，让农林废弃物发电这一新兴行业独立行走
利用农林废弃物发电，必须具备良好的利益机制。政策支持只是让农林废弃物发电企业起步阶段不负重而行，如果要农林废弃物发电可持续发展下去，必须有它本身可盈利部分。做好农林废弃物电厂的经济可行性分析，生产成本与并网电价相比较，找出农林废弃物发电厂的利益空间，让农林废弃物发电厂在控制成本、追求利益最大化方面有自己的动力，而不单单是靠政府的支持。
4.3加大国产设备的研发力度，开发自主知识产品
由国家牵头，通过财政拨款，加大对农林废弃物发电系列设备的研究，设立与之相适应的学科，借鉴和学习国外先进的秸秆发电技术，不断提高我国的自主创新能力。
4.4加大宣传力度，调动农民积极性
农林废弃物综合利用事关千家万户，农民是利益主体，从利益引导、政策激励、技术支撑等方面着手，充分调动和激发广大农民的积极性与主动性，是解决农林废弃物综合利用问题的关键。
4.5建立收集贮运体系，保证生物质电厂的原料供应
农林废弃物收集贮运体系是农林废弃物综合利用产业化发展的前提和基础。根据农林废弃物量大、分散、体积蓬松、密度较低、收获季节性强得特点，在一定范围内建立农林废弃物打包、压块场所，将蓬松的农林废弃物加工致密。开发收割、捡拾、打捆等配套设施，将原料的收集时间缩短，保证农时。
5就生物质电厂运行中的一些问题提出解决方案
农林废弃物与石油、煤炭、天然气等化石能源相比，有其自身缺陷：直接利用率差、含水量高、燃烧值低等等。利用农林废弃物发电也对电厂设备有了更高的要求。以农作物秸秆为例，由于具有很强的季节性，目前国内农田仍是早期的分散种植，大型农场式种植在国内并没有大范围开展，农作物秸秆很难长时间保存，在下一季庄稼收获之前，生物质电厂必须收集好足够的原料。这样又带来了另一个问题，秸秆含水率问题。刚收割的秸秆含水率较大，直接送入发电锅炉中很难充分燃烧，锅炉在蒸发秸秆水分过程中浪费了大量的热能。潮湿的烟气混合农林废弃物燃烧产生的硫化物，对锅炉造成了极大的腐蚀，大大缩短了设备的使用寿命。热能得不到充分利用，设备寿命缩短，生物质电厂处于原料抢收和设备维护这一尴尬之地，如何解决原料收购和烘干农林废弃物水分这个问题，成了诸多生物质电厂研究的课题。
2008年初，江苏朝阳液压机械集团与国能生物发电集团有限公司、部属山东电力工程咨询院有限公司就生物质电厂农林废弃物进入锅炉前整套的输送上料系统进行研发，以解决农林废弃物的结块、解包、蓬松、输送、烘干问题。经过近1年的不断研究改进，上料系统（解包输送烘干系统）设计完成并在国能龙基生物发电厂、国电友谊生物质电厂等多家电厂试运行，效果良好。
整个系统总长350m，由水平段、倾斜段、称重分配段、解包系统、烘干系统组成，基本原理是在输送过程中，并入解包机、蓬松装置、烘干系统，通过不断改进烘干系统容积、倾斜角度，利用锅炉废气余热（130℃）对上料系统生物质进行烘干，通过PLC控制，不断测试物料含水率，自动调整进气量和输送带速度，实现烘干效果最大化。解包机采用动刀与定刀相结合方式，实现“大小包通吃”。
整个上料系统额定生产能力20t/h，解包机进包宽度1200～2000mm,进包高度450mm～900mm；烘干室温度≤110℃，烘干室总长5800mm；经上料系统处理后物料含水率在15%～20%之间，结块不大于等于200mm×200mm×200mm；物料包绳索应全部被切断，不允许有捆绑完好的或长度大于40cm的绳索进入散包辊；系统运行中无堵料堵车现象。
2008年江苏朝阳液压机械集团有限公司与国能生物发电集团、山东电力工程咨询院联合开发的上料系统，经过2年的发展，技术基本成熟，目前已获授权实用新型专利4项，JB20A型生物质发电解包烘干机荣获“江苏省高新技术产品证书”，“发电用生物质综合处理成套设备”荣列2009年科技部科技人员服务企业行动计划项目。
6结束语
利用农作物秸秆发电在国内尚处于起步阶段，经过近几年的发展，秸秆发电在国内呈现出日渐繁荣的景象，但由于各种配套政策、产业链不完善、原料收集难等多方面原因，导致秸秆发电行业一直处于兴而不盛的状态，而高投入、高风险也让诸多投资集团三思。如何能让秸秆发电这一行业长久可持续发展下去，可能需要政府、企业和社会多方面支持。 |
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