農(nóng)林廢棄物發(fā)電現(xiàn)狀及其可持續(xù)發(fā)展宋青松(安徽科技學(xué)院城建與環(huán)境學(xué)院，安徽鳳陽233100)

摘要:農(nóng)林廢棄物是當(dāng)今世界上僅次于煤炭、石油、天然氣的第四大能源，長期以來沒有得到很好的開發(fā)利用；農(nóng)林廢棄物發(fā)電，是一種新興的產(chǎn)業(yè)，因其資源的可再生性、污染小、資源豐富等特點(diǎn)逐漸在國內(nèi)興起?，F(xiàn)就國內(nèi)農(nóng)林廢棄物發(fā)電的現(xiàn)狀、國家政策及農(nóng)林廢棄物利用的障礙性因素進(jìn)行簡單的闡述分析，進(jìn)一步對(duì)農(nóng)林廢棄物發(fā)電可持續(xù)發(fā)展提出可行性建議。關(guān)鍵詞:農(nóng)林廢棄物；發(fā)電；可持續(xù)發(fā)展農(nóng)林廢棄物分為兩類：農(nóng)作物秸稈和森林廢棄物。秸稈通常指小麥、水稻、玉米、薯類、油料、棉花、甘蔗和其他農(nóng)作物在收獲籽實(shí)后剩余的部分；森林廢棄物主要指非成型樹材，樹枝、樹根等。農(nóng)作物光合作用的產(chǎn)物有一半以上存在于秸稈中，秸稈富含有機(jī)質(zhì)和氮、磷、鈣、鎂、硫等多種養(yǎng)分，是一種具有多種用途的可再生生物資源，農(nóng)業(yè)產(chǎn)生的秸稈量相當(dāng)驚人。據(jù)聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署（UNEP）統(tǒng)計(jì)，世界上種植的各種農(nóng)作物每年產(chǎn)生的秸稈多達(dá)17億t，其中大部分沒有得到利用。1農(nóng)林廢棄物發(fā)電現(xiàn)狀農(nóng)林廢棄物由于自身蓬松、范圍廣，燃燒值較低等多方面原因，對(duì)農(nóng)林廢棄物的利用一直處于較原始的利用狀態(tài)。隨著近幾年經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及化石能源的日漸枯竭，農(nóng)林廢棄物的再利用出現(xiàn)了一些較新的利用方式[1]。概括起來，有以下幾種利用方式：1.1以稈代煤就是直接燃燒以利用其能源，是一種落后的能源利用方式，其社會(huì)效益、生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益都很差。1.2秸稈還田此利用方式有兩種：一種是將農(nóng)作物秸稈直接粉碎拋灑在田間；另一種是將農(nóng)作物秸稈通過水的漚制，作為有機(jī)肥料用于增加土壤肥力，改善土壤結(jié)構(gòu)。1.3就地焚燒將農(nóng)林廢棄物就地焚燒以加快收種和清除殘余物的速度。針對(duì)大量焚燒秸稈帶來的環(huán)境污染和火災(zāi)隱患，有關(guān)部門從1998年以來加強(qiáng)了秸稈綜合利用和禁燒工作力度。1999年初，為保護(hù)生態(tài)環(huán)境，防止焚燒秸稈，保障人體健康，維護(hù)公共安全，根據(jù)《中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法》和《中華人民共和國大氣污染防治法》，國家環(huán)境保護(hù)總局、農(nóng)業(yè)部、財(cái)政部、鐵道部、交通部、國家民航總局聯(lián)合制定了《秸稈禁燒和綜合利用管理辦法》[2]。同年，農(nóng)業(yè)部選擇10個(gè)焚燒秸稈造成嚴(yán)重影響的大城市郊區(qū)和4條高速公路沿線，作為秸稈綜合利用和禁燒的重點(diǎn)區(qū)域，集中投入，推廣秸稈綜合利用技術(shù)。2000年又將范圍擴(kuò)大為15個(gè)城市郊區(qū)和8條國道兩側(cè)。1.4秸稈青飼料就是將秸稈作為牲畜的飼料，利用秸稈固有的纖維和營養(yǎng)，發(fā)展畜牧業(yè)。在《江蘇省農(nóng)作物秸稈綜合利用規(guī)劃（2010～2015年）》中提到了如下5種主要的農(nóng)作物秸稈利用方式：（1）農(nóng)作物秸稈肥料化利用；包括秸稈直接還田和加工商品有機(jī)肥。（2）農(nóng)作物秸稈能源化利用；包括農(nóng)村直接生活燃料、秸稈發(fā)電、沼氣、氣化、固化成型和炭化。（3）農(nóng)作物秸稈工業(yè)原料化利用；秸稈作為工業(yè)原料，目前主要應(yīng)用于板材加工、造紙、建材、編織、化工等領(lǐng)域。（4）農(nóng)作物秸稈飼料化利用；主要指通過氨化、青貯、微貯、揉搓絲化等處理技術(shù)，增加農(nóng)林廢棄物飼料的營養(yǎng)價(jià)值，提高秸稈轉(zhuǎn)化率。（5）農(nóng)作物秸稈基料化利用；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為主。從上述5種對(duì)農(nóng)作物秸稈綜合利用方式的闡述，農(nóng)作物秸稈能源化利用是一種最理想的利用方式。將廢棄的農(nóng)作物秸稈轉(zhuǎn)換成一種能源，特別是將農(nóng)作物秸稈轉(zhuǎn)化成電能，對(duì)于緩解國內(nèi)目前的煤電緊張局勢(shì)，具有良好的意義[3]。根據(jù)調(diào)查，一個(gè)百萬人口的縣市，可年產(chǎn)小麥、玉米、棉花及水稻等農(nóng)作物秸稈100多萬t，約相當(dāng)于50萬t標(biāo)準(zhǔn)煤。假設(shè)每年有3億t秸稈用于發(fā)電，就相當(dāng)于節(jié)約1.5億t標(biāo)準(zhǔn)煤。據(jù)已運(yùn)行生物質(zhì)電廠統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，1kg秸稈可發(fā)電1kW.h，原料費(fèi)用不到0.2元，而上網(wǎng)電價(jià)為0.5～0.6元/（kW.h）。一個(gè)年消耗秸稈約17萬t的發(fā)電機(jī)組，可增加農(nóng)民收入3000多萬元，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益[4]。農(nóng)林廢棄物發(fā)電作為秸稈能源化利用的一種重要模式，目前在國內(nèi)尚屬于一項(xiàng)新興產(chǎn)業(yè)。丹麥?zhǔn)禽^早利用農(nóng)林廢棄物進(jìn)行發(fā)電的國家，丹麥農(nóng)作物主要有大麥、小麥和黑麥，這些農(nóng)林廢棄物過去除小部分被還田或作為青飼料外，大部分就地焚燒，既污染環(huán)境影響交通，又造成生物質(zhì)能源的浪費(fèi)[5]。丹麥BWE公司是世界范圍內(nèi)率先研發(fā)秸稈生物質(zhì)燃燒發(fā)電技術(shù)公司之一，迄今仍在這一領(lǐng)域保持世界領(lǐng)先水平，在這家歐洲著名能源研發(fā)企業(yè)的努力下，丹麥于1988年誕生了世界上第一座秸稈生物質(zhì)燃燒發(fā)電廠，目前丹麥已擁有120余座秸稈發(fā)電廠，秸稈發(fā)電等可再生能源占到該國能源消費(fèi)量的24%以上，秸稈發(fā)電技術(shù)現(xiàn)已被聯(lián)合國列為重點(diǎn)推廣項(xiàng)目。目前，位于英國坎貝斯的生物質(zhì)能發(fā)電廠是目前世界上最大的秸稈發(fā)電廠，裝機(jī)容量38MW，總投資約5億丹麥克朗。我國利用農(nóng)林廢棄物發(fā)電技術(shù)研發(fā)較晚，尚處于起步階段，2006年12月1日，我國第一座國家級(jí)生物發(fā)電示范項(xiàng)目——單縣秸稈直燃發(fā)電項(xiàng)目投產(chǎn)發(fā)電。單縣秸稈發(fā)電項(xiàng)目是經(jīng)核準(zhǔn)的第一座秸稈直燃發(fā)電示范項(xiàng)目，以棉花秸稈和林業(yè)廢棄物為燃料，裝機(jī)容量2.5萬kW，設(shè)計(jì)年發(fā)電量約1.6億kW時(shí)，每年可減少二氧化碳排放10萬t，每年可為當(dāng)?shù)剞r(nóng)民增加約3000萬元的收入。該項(xiàng)目由國家電網(wǎng)公司控股的國能生物質(zhì)發(fā)電有限公司投資建設(shè)，電站采用丹麥BWE公司先進(jìn)的高溫高壓水冷振動(dòng)爐排燃燒技術(shù)，鍋爐由濟(jì)南鍋爐廠制造，汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)均由國內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)。2農(nóng)林廢棄物發(fā)電的制約因素長期以來，由于種種因素的制約，農(nóng)林廢棄物發(fā)電在國內(nèi)發(fā)展緩慢，農(nóng)林廢棄物能源化利用程度一直不高，總結(jié)起來，制約農(nóng)林廢棄物發(fā)電行業(yè)發(fā)展的主要因素有以下幾點(diǎn)：2.1農(nóng)民積極性低，電廠發(fā)電原料難收集農(nóng)民可以說是與農(nóng)林廢棄物接觸的第一道線，長期以來，對(duì)于農(nóng)林廢棄物的收集、利用積極性并不高。以江蘇省為例，農(nóng)作物收割主要為兩季：稻、麥?zhǔn)崭睢ｋS著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，單從農(nóng)業(yè)方面的經(jīng)濟(jì)收入已不再占農(nóng)民收入的絕大部分，大量的農(nóng)民工入城務(wù)工，改善家庭經(jīng)濟(jì)狀況。收入水平較以往大有改觀[6]。利益決定行為，秸稈的低收入直接導(dǎo)致農(nóng)民的低積極性，更傾向于將秸稈就地焚燒或直接還田，直接導(dǎo)致生物質(zhì)電廠原料供應(yīng)不足。2.2技術(shù)瓶頸問題直接導(dǎo)致生物質(zhì)發(fā)電行業(yè)難以擴(kuò)大壽命。熱能得不到充分利用，設(shè)備壽命縮短，生物質(zhì)電廠處于原料搶收和設(shè)備維護(hù)這一尷尬之地，如何解決原料收購和烘干農(nóng)林廢棄物水分這個(gè)問題，成了諸多生物質(zhì)電廠研究的課題。整個(gè)系統(tǒng)總長350m，由水平段、傾斜段、稱重分配段、解包系統(tǒng)、烘干系統(tǒng)組成，基本原理是在輸送過程中，并入解包機(jī)、蓬松裝置、烘干系統(tǒng)，通過不斷改進(jìn)烘干系統(tǒng)容積、傾斜角度，利用鍋爐廢氣余熱（130℃）對(duì)上料系統(tǒng)生物質(zhì)進(jìn)行烘干，通過PLC控制，不斷測(cè)試物料含水率，自動(dòng)調(diào)整進(jìn)氣量和輸送帶速度，實(shí)現(xiàn)烘干效果最大化。解包機(jī)采用動(dòng)刀與定刀相結(jié)合方式，實(shí)現(xiàn)“大小包通吃”[12]。整個(gè)上料系統(tǒng)額定生產(chǎn)能力20t/h，解包機(jī)進(jìn)包寬度1200～2000mm,進(jìn)包高度450mm～900mm；烘干室溫度≤110℃，烘干室總長5800mm；經(jīng)上料系統(tǒng)處理后物料含水率在15%～20%之間，結(jié)塊不大于等于200mm×200mm×200mm；物料包繩索應(yīng)全部被切斷，不允許有捆綁完好的或長度大于40cm的繩索進(jìn)入散包輥；系統(tǒng)運(yùn)行中無堵料堵車現(xiàn)象。［1］李青，公維平.火力發(fā)電廠節(jié)能和指標(biāo)管理技術(shù)［M］.中國電力出版社，2006.［2］閆廷滿.《生物質(zhì)能（秸稈）發(fā)電的思考》［J］.東方電氣評(píng)論2007，第21卷，1.［3］翟秀靜，劉奎仁，韓慶.新能源技術(shù)［M］.化學(xué)工業(yè)出版社，2005.［4］李榮剛，王飛，田宜水，孟海波，孫麗英，張艷麗.《關(guān)于科學(xué)管理生物質(zhì)發(fā)電產(chǎn)業(yè)的思考》［J］，產(chǎn)業(yè)論壇，18-21.［5］謝艷慧，李苗苗.《生物質(zhì)能秸稈發(fā)電：可再生能源的開發(fā)與利用》［J］，學(xué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