中國(guó)對(duì)能源的需求日益增加，而主要傳統(tǒng)能源（煤炭和石油等）的資源有限性和工業(yè)生產(chǎn)穩(wěn)步增長(zhǎng)、工業(yè)環(huán)境污染日益嚴(yán)重、燃料運(yùn)輸能力限制等因素，促使人們積極開拓和發(fā)展可再生能源。中國(guó)將重點(diǎn)發(fā)展水能、風(fēng)能、生物質(zhì)能、太陽能、天然氣等可再生能源和清潔能源。目前，國(guó)內(nèi)呈現(xiàn)生物質(zhì)發(fā)電投資迅速升溫的態(tài)勢(shì)，預(yù)計(jì)到2020年將建成總裝機(jī)容量2 000萬kW的生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目，每年可替代7 500萬t煤。此外，出售秸稈還可以給農(nóng)民帶來200~300億元的收入。
利用生物質(zhì)能原材料秸稈發(fā)電可以大量減少S02的產(chǎn)生和排放，減少粉煤灰、粉塵的排放。中國(guó)農(nóng)作物秸稈的年產(chǎn)量大約7億t，除了用作工業(yè)原料、畜牧飼料外，可以作為能源使用的約為3.5億t。由于秸稈焚燒發(fā)電廠單位投資較大，發(fā)電廠總?cè)萘枯^小，秸稈收集比較困難，并且缺乏成熟的秸稈燃燒技術(shù)，因此如何建設(shè)一個(gè)經(jīng)濟(jì)效益好、具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的秸稈焚燒發(fā)電項(xiàng)目，更需要電力設(shè)計(jì)專業(yè)人員為業(yè)主作出科學(xué)合理的規(guī)劃，對(duì)秸稈發(fā)電廠進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。
1、生物質(zhì)電廠建設(shè)的基本條件
(1)電廠燃燒的秸稈種類為稻稈、稻殼、麥稈、棉稈、玉米稈、油菜稈、黃豆稈、蠶豆稈、灌木枝條、果樹枝條等，但是考慮秸稈收集、打包、儲(chǔ)藏、地區(qū)量能、秸稈收購(gòu)的季節(jié)性和運(yùn)輸距離等因素，不同的秸稈破碎和打包設(shè)備不同，鍋爐對(duì)應(yīng)不同的秸稈燃料的燃燒特性不同，一個(gè)電廠不宜選擇多于3種秸稈為燃料，東海龍?jiān)垂こ踢x擇稻稈、稻殼、麥稈三種秸稈為燃料，富通新能源生產(chǎn)銷售的
秸稈顆粒機(jī)、
秸稈壓塊機(jī)專業(yè)壓制農(nóng)作物秸稈成型機(jī)械設(shè)備，同時(shí)我們還大量銷售楊木木屑顆粒燃料和玉米秸稈顆粒燃料。
(2)秸稈發(fā)電廠的汽車運(yùn)輸量。該工程2x12 MW生物質(zhì)電廠年耗秸稈量約為25.0萬t，980 t/d，每天12 h進(jìn)料，采用10 t車輛運(yùn)輸，則需96車/d。秸稈發(fā)電廠的秸稈運(yùn)輸目前多采用汽車運(yùn)輸，因?yàn)榻斩掦w積大、質(zhì)量輕，需要采用專用平板車輛運(yùn)輸。
(3)秸稈到廠價(jià)格是決定生物質(zhì)電廠建設(shè)和盈利的主要因素之一。秸稈到廠價(jià)格是由秸稈的收集方式、秸稈的品種、收購(gòu)季節(jié)、秸稈的質(zhì)量、秸稈的運(yùn)輸距離和市場(chǎng)的供求關(guān)系等諸多因素共同決定的。秸稈的收集和運(yùn)輸半徑以10.O~20.0 km為宜，當(dāng)運(yùn)輸半徑> 20.0 km時(shí)，秸稈到廠價(jià)格會(huì)明顯升高，發(fā)電成本將明顯提高。
(4)電廠秸稈露天堆場(chǎng)是易燃材料堆場(chǎng)，不應(yīng)布置在大型居民區(qū)和易燃物生產(chǎn)企業(yè)長(zhǎng)年風(fēng)向的上風(fēng)向。
(5)秸稈有密度小、體積大、燃燒值低、收購(gòu)季節(jié)性明顯等特點(diǎn)，秸稈鍋爐制造在中國(guó)才起步，目前只能配套12—25 MW級(jí)的汽輪發(fā)電機(jī)組，因此生物質(zhì)電廠有總裝機(jī)容量小、總造價(jià)比較低、單位造價(jià)比較高的特點(diǎn)。單位造價(jià)在10 000.0元/kW以上，廠外系統(tǒng)的配套費(fèi)用要盡可能低，生物質(zhì)電廠建成后盈利的能力就越強(qiáng)。主要應(yīng)當(dāng)重視：①電廠接入電力系統(tǒng)的線路要短，距離接入變電站要近；②電廠應(yīng)位于燃料收集中心區(qū)域，距離秸稈收集重點(diǎn)鄉(xiāng)鎮(zhèn)距離短，廠址四周公路運(yùn)輸條件好；③電廠的補(bǔ)給水源要近，補(bǔ)給水管要短；④電廠靠近城鎮(zhèn)，利用城鎮(zhèn)消防系統(tǒng)，不另建消防站。
2、影響生物質(zhì)發(fā)電廠建設(shè)的突出問題
由于生物質(zhì)發(fā)電廠建設(shè)在中國(guó)近幾年才起步，在中南電力設(shè)計(jì)院2006年底進(jìn)行國(guó)電東海龍?jiān)瓷镔|(zhì)電廠設(shè)計(jì)時(shí)，國(guó)內(nèi)還沒有投入運(yùn)行的秸稈電廠。當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)多個(gè)生物質(zhì)電廠都停留在規(guī)劃階段，開工建設(shè)的較少，究其原因主要有三個(gè)方面。
2.1秸稈收集難
秸稈資源的收購(gòu)是一項(xiàng)復(fù)雜和瑣碎的工程，收購(gòu)系統(tǒng)不完善，難以收購(gòu)，造成到廠價(jià)受影響。
(1)農(nóng)民出售秸稈的意識(shí)不強(qiáng)，存在著惜售與無所謂思想。
(2)農(nóng)村收集秸稈的力量不足，農(nóng)民收完秸稈后在田間焚燒或在田邊自然堆放，隨便取用。
(3)農(nóng)民用作生活燃料；在某些地區(qū)有其他工業(yè)企業(yè)同發(fā)電廠爭(zhēng)秸稈資源的現(xiàn)象。
(4)農(nóng)村現(xiàn)缺乏秸稈收購(gòu)的組織機(jī)構(gòu)，有一定經(jīng)驗(yàn)和經(jīng)濟(jì)實(shí)力的農(nóng)民經(jīng)紀(jì)人，沒有形成產(chǎn)業(yè)鏈，其中蘊(yùn)藏的經(jīng)濟(jì)利益尚未充分顯露。
(5)秸稈到廠價(jià)是由秸稈收割、晾曬、打包、堆放儲(chǔ)藏、運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)費(fèi)用組成的，不同秸稈品種，不同季節(jié)、運(yùn)輸距離不同、秸稈干濕度對(duì)秸稈到廠價(jià)都會(huì)產(chǎn)生影響。
(6)秸稈收集系統(tǒng)的三種形式：①電廠成立獨(dú)立的燃料公司來運(yùn)作；②電廠和當(dāng)?shù)卣献鞒闪⑷剂瞎緛磉\(yùn)作；③電廠和當(dāng)?shù)卣献鞒闪⑷剂瞎?固定個(gè)體經(jīng)營(yíng)戶來運(yùn)作。實(shí)踐結(jié)果，第三種運(yùn)行方式較好。
2.2秸稈鍋爐的選擇
秸稈鍋爐按燃燒形式分直燃式鍋爐和氣化式鍋爐。
直燃式鍋爐進(jìn)料分整捆料和破碎散料，整捆進(jìn)料分小捆料（50 kg/捆）和大捆（300 kg/捆）。
氣化式鍋爐和直燃式鍋爐不同的是在鍋爐前設(shè)有較大的高溫氣化室，秸稈在高溫氣化室氣化后再進(jìn)鍋爐燃燒。
2.3 生物質(zhì)發(fā)電廠的上網(wǎng)電價(jià)
目前中國(guó)的上網(wǎng)電價(jià)=當(dāng)?shù)厝济弘姀S脫硫電價(jià)+0. 25元，對(duì)應(yīng)的秸稈到廠價(jià)是300.0元左右，因?yàn)榻斩挼牡綇S價(jià)是電廠不可能完全控制的，投資秸稈發(fā)電廠是有較大投資風(fēng)險(xiǎn)的。
3、工程建設(shè)實(shí)例
3.1工程概況
國(guó)電東海龍?jiān)瓷镔|(zhì)發(fā)電有限公司2 x12 MW電廠位于江蘇省東海縣房山鎮(zhèn)西北角，工程裝機(jī)規(guī)模為2 x75t/h中溫中壓秸稈鍋爐，2x12 MW凝汽式汽輪機(jī)，2 x12 MW空冷發(fā)電機(jī)。廠區(qū)圍墻內(nèi)用地面積約8. 24km2，全廠定員人數(shù)120人；電廠于2006年12月開工建設(shè)，2007年1月1號(hào)機(jī)組投產(chǎn)，2007年4月2號(hào)機(jī)組投產(chǎn)，7月交付電廠運(yùn)行。
3.2廠區(qū)總體規(guī)劃
(1)根據(jù)項(xiàng)目設(shè)計(jì)計(jì)劃的要求，廠區(qū)按規(guī)劃容量2 x12 MW汽輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)行設(shè)計(jì)，不考慮擴(kuò)建的條件。
(2)灰渣處理。采用灰、渣分除的干除灰方式，從鍋爐排出來的渣與灰相同，一并送人灰?guī)�。秸稈燃燒后的灰渣，根�?jù)市場(chǎng)運(yùn)作全部用于加工成復(fù)合肥，肥料包裝后，采用汽車運(yùn)輸出廠區(qū)。
(3)出線。電廠采用1回110kV出線，接入
110 kV房山變電所。
(4)秸稈收集和運(yùn)輸。由電廠和鎮(zhèn)政府合作，在鎮(zhèn)區(qū)有倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)施的單位共同組建秸稈收儲(chǔ)公司，將符合要求的打捆秸稈送至電廠中心儲(chǔ)料場(chǎng)和2個(gè)鎮(zhèn)區(qū)儲(chǔ)料場(chǎng)。采用汽車運(yùn)至電廠。
3.3廠區(qū)總平面布置
廠區(qū)分成三個(gè)區(qū)域，即主廠房區(qū)、物料區(qū)、辦公生活和輔助生產(chǎn)區(qū)。
(1)主廠房區(qū)布置在廠區(qū)的中部，主廠房長(zhǎng)軸為南北向布置，固定端朝南面，擴(kuò)建端朝北面，汽機(jī)房A排柱朝西面，除氧間依次向東順列布置，鍋爐房、除塵裝置、煙道煙囪從北向南縱向布置，其方向與汽機(jī)房、除氧間順列方向垂直。鍋爐間在汽機(jī)房東側(cè)，由北向南依次布置料倉(cāng)間、鍋爐、布袋除塵器、引風(fēng)機(jī)和煙囪。鍋爐的東面布置有檢修車間、空壓機(jī)室、灰渣處理車間、稻殼倉(cāng)等。
(2)物料區(qū)布置在廠區(qū)的東北部，設(shè)置2座干料棚(8640m2)、物料綜合樓、露天堆場(chǎng)，在堆場(chǎng)的中部布置有一條東、西向的道路分別同廠外道路相連，在廠區(qū)圍墻處分別設(shè)有東、西貨物出入口和汽車衡及檢斤室。從干料棚到鍋爐間有兩條棧橋與2臺(tái)鍋爐相連。
(3)辦公生活和輔助生產(chǎn)區(qū)布置在廠區(qū)的西南部，靠近廠區(qū)的人流主人口，從南至北布置為進(jìn)廠道路、進(jìn)廠大門、警衛(wèi)值班室、停車場(chǎng)、辦公樓（一樓部分為食堂）、110 kV配電裝置樓、綜合樓（職工宿舍）、化水車間室外設(shè)施場(chǎng)地和化學(xué)水處理車間、污水調(diào)節(jié)池、地埋式污水處理裝置。辦公樓面對(duì)人流主人口，與主入口間形成大片空地，布置室外噴水池、綠地、小品、綠化等廠前區(qū)。
水循環(huán)處理區(qū)布置在廠區(qū)的西北部，冷卻塔布置在北面，清水池和循環(huán)水泵房分別布置在其西面和南面。
3.4存在的問題及解決辦法
(1)由于業(yè)主一開始只征了發(fā)電廠地，把發(fā)電廠交給中南院設(shè)計(jì)，中心儲(chǔ)料場(chǎng)另行設(shè)計(jì)，后來才發(fā)現(xiàn)中心儲(chǔ)料場(chǎng)脫開發(fā)電廠布置不方便，又再征地建中心儲(chǔ)料場(chǎng)，運(yùn)行后感到干料棚面積不夠，從露天儲(chǔ)料場(chǎng)取料到干料棚不方便。今后應(yīng)整體規(guī)劃廠區(qū)和儲(chǔ)料場(chǎng)。
(2)由于業(yè)主規(guī)劃2個(gè)鎮(zhèn)區(qū)儲(chǔ)料場(chǎng)為散料進(jìn)場(chǎng)晾曬、打包，再用車運(yùn)至發(fā)電廠中心儲(chǔ)料場(chǎng)的運(yùn)行方式，中心儲(chǔ)料場(chǎng)沒有設(shè)置打包機(jī)，在運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)廠址附近送來的散料無法處理，現(xiàn)在將在中心儲(chǔ)料場(chǎng)新建打包機(jī)。
(3)發(fā)電廠鍋爐設(shè)計(jì)燃料為300 kg/捆的大包料，后加摻燒稻殼。運(yùn)行后發(fā)現(xiàn)，稻殼在鍋爐內(nèi)停留時(shí)間不夠，燃燒不完全，對(duì)除塵器及管道磨損比較嚴(yán)重，也影響了灰渣的質(zhì)量。因此建議在今后的生物質(zhì)發(fā)電廠燃料選擇中不要參燒細(xì)小、堅(jiān)硬的燃料，或單一燃燒細(xì)小物料。
(4)最近業(yè)主反映東海生物質(zhì)發(fā)電廠因收不到燃料而短時(shí)停產(chǎn)。因此設(shè)計(jì)院在設(shè)計(jì)生物質(zhì)發(fā)電廠時(shí)一定要提醒和協(xié)助業(yè)主，在發(fā)電廠投產(chǎn)前，提前半年時(shí)間開始儲(chǔ)料場(chǎng)的建設(shè)和收集秸稈，保證燃料的充足和可靠性。秸稈發(fā)電廠必須建立自己的秸稈燃料基地，獲得可靠秸稈資源，以自我供應(yīng)為主，市場(chǎng)供應(yīng)為輔，同時(shí)可以平抑秸稈的市場(chǎng)價(jià)格，避免價(jià)格波動(dòng)太大。
(5)業(yè)主反映有部分農(nóng)民送來的打包物料，外部很好，內(nèi)部摻水、摻土渣，經(jīng)調(diào)查相關(guān)用秸稈的企業(yè)，此類事件屢見，因此，一定要把好進(jìn)料關(guān)，不合格的秸稈（濕度、干凈度、新鮮度不達(dá)標(biāo)）不進(jìn)廠，堅(jiān)決退回。同時(shí)制定切實(shí)可行的收購(gòu)政策，培養(yǎng)一批收購(gòu)專業(yè)戶，在秸稈收購(gòu)的第一道關(guān)口控制好收購(gòu)質(zhì)量，保質(zhì)保量完成秸稈收購(gòu)任務(wù)。
4、結(jié)語
(1)進(jìn)料方式。進(jìn)廠物料有散料、打包料和破碎料三種形式。針對(duì)不同的進(jìn)料，廠區(qū)內(nèi)的物料系統(tǒng)是不同的，廠區(qū)總平面布置和用地是不同的。
(2)注意物料碼堆。物料收購(gòu)季節(jié)有時(shí)段性，秸稈收獲后要及時(shí)晾曬，當(dāng)秸稈于至含水率為10%一15%時(shí)，再打包、碼堆儲(chǔ)存。
碼堆時(shí)要有通風(fēng)措施，秸稈含水率過高，通風(fēng)不良，在高溫天氣時(shí)會(huì)自燃，或高溫發(fā)酵使物料腐爛變質(zhì)失去燃燒值。
露天堆場(chǎng)的物料垛要及時(shí)加蓋防雨布，垛基礎(chǔ)高出地面0.3 m，垛寬8—10 m，垛長(zhǎng)50—60 m，物料堆放高度8—10 m。垛間距8—10 m，作為運(yùn)輸和消防通道。
(3)搞好儲(chǔ)存場(chǎng)設(shè)計(jì)。生物質(zhì)發(fā)電廠秸稈收集、儲(chǔ)藏系統(tǒng)選擇確定廠區(qū)的用地面積與形狀和發(fā)電系統(tǒng)部分用地及布置是比較固定的，物料儲(chǔ)存場(chǎng)部分用地面積是由業(yè)主管理方式確定的。由于秸稈收購(gòu)的季節(jié)性，電廠廠區(qū)內(nèi)儲(chǔ)料場(chǎng)宜堆放3個(gè)月的用量，鎮(zhèn)區(qū)儲(chǔ)料場(chǎng)宜堆放2—3個(gè)月的用量為好。
(4)灰渣利用。生物質(zhì)發(fā)電廠的物料灰、渣是含鉀元素的肥料，經(jīng)過摻加輔料加工處理后，成為復(fù)合肥可以還田。東海生物質(zhì)電廠灰渣量為72 t/d、26 960 t/a，灰渣率為11. 04%。電廠建設(shè)有灰渣處理車間，進(jìn)行復(fù)合肥加工。
(5)注意消防設(shè)計(jì)。國(guó)電東海生物質(zhì)發(fā)電廠的儲(chǔ)料場(chǎng)設(shè)計(jì)按造紙廠消防條例進(jìn)行設(shè)計(jì)，在儲(chǔ)料場(chǎng)的樓頂上設(shè)有消防崗哨，負(fù)責(zé)監(jiān)視儲(chǔ)料場(chǎng)的火警情況。根據(jù)造紙廠儲(chǔ)料場(chǎng)的經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)露天堆場(chǎng)著火時(shí)，著火的垛堆是不用先救火的，而是重點(diǎn)保護(hù)周邊未著火的垛堆。電廠要設(shè)置固定水消防系統(tǒng)外，物料垛堆之間的距離是最主要的防護(hù)措施，富通新能源除了生產(chǎn)銷售
秸稈顆粒機(jī)、
秸稈壓塊機(jī)等生物質(zhì)燃料成型機(jī)械設(shè)備外還銷售玉米秸稈和楊木木屑顆粒燃料。
