1．前言
我国拥有丰富的秸秆资源，可用作能源的秸秆每年约有2亿tce。秸秆是优质的、可增长和再生的绿色能源。由于秸秆质地松散，堆积密度小，不易收集和运输，燃烧组织比较困难，在我国大规模利用秸秆能源还有一定的障碍。目前我国尤其是农村一边是能源短缺、环境污染，一边是优质清洁秸秆能源资源大量的被闲置、浪费、露天焚烧。因此，秸秆成型颗粒燃料利用技术迅速发展起来，并逐渐被用于工农业生产、生活的方方面面。
富通新能源生产销售的
秸秆颗粒机、
秸秆压块机专业压制生物质颗粒燃料。
秸秆成刑颗粒燃料是经过秸秆收集——干燥——预处理——粉碎——压缩成型等工艺，把秸秆原料压制成的颗粒状燃料，压缩后的秸秆成型颗粒燃料体积缩小8_10倍，密度增加到1000kg/m3以上，大大方便运输和储存，更容易组织和控制燃烧，因此显著提高燃烧效率。秸秆成型颗粒燃料日渐被作为煤炭的替代品用于民用及工业燃料，包括供热、发电／热电联产等。日前迫于能源需求与环境污染压力，热电联产技术逐渐在城市小区、商务区等发展起来。
热电联产是提高能源利用率，节约能源的有效途径，并且具有减少污染，提高供热质量，促进经济发展等优点。2002年由国家发展计划委员会、国家经济贸易委员会、建设部和国家环保总局联合下发了《关于热电联产的规定》，明确了国家鼓励发展热电联产的政策，特别强调了国家积极支持发展燃气轮机联合循环热电联产利小型燃气热电冷联产。世界各国实践表明，发展能源阶梯利用的小型热电冷联产是合理、高效地利用能源的最佳手段，对于改善环境、降低燃料成本，也是最好的解决方案之一。欧盟计划到2010年热电联产所占的发电市场份额达30%，其中，丹麦热电联产占发电市场的45%；荷兰目前热电联产已占发电市场的400。俄罗斯早在1993年热电装机就有6530万kW，热电厂的发电量占总发电量达33%以上。
经过研究我们认为，利用秸秆成型颗粒燃料的热电联产技术发展分布式能源站，具
有热利用效率高、建站灵活、变废为宝、综合利用等优点，市场前景广阔。
2．秸秆成型颗粒燃料技术
我国农村生活用能仍有超过50%的农民全年90%以上依靠秸秆、薪柴等生物质直接低效率燃烧。不少地方秸秆资源被作为废物弃于田间地头，各地频频出现露天焚烧秸秆现象，不仅浪费资源，也带来了严重的环境污染，甚至延误航班、引发火灾和交通事故等。
秸秆等生物质能源的开发利用技术再度引起人们的高度重视。许多大中城市要求中小燃煤锅炉关闭、整改，要求改烧天然气、电等清洁燃料，各用能单位普遍感到清洁燃料能源价格高、负担重，纷纷寻求新的替代能源。因此，秸秆作为可再生清洁能源日益受到关注。
由于秸秆本身的特点是堆积密度小，体积热值低，所以秸秆直燃锅炉必定是体积庞大，设备造价高，厂房占地面积大，基础建设及初投资高；而利用秸秆成型颗粒燃料发展热电联产技术，由于其密度大，可以借鉴煤炭燃烧技术与设备，降低设备投资成本，减少初投资。又由于其属于清洁燃料，可以不受地点限制，扩大应用范围，在城市发展热电联产能源站。
利用秸秆成型颗粒燃料发展热电联产技术，开发自主知识产权的生物质颗粒成型设备与热电联产技术，符合我国长期可持续发展要求，更适合我国国情实际。即可解决农村秸秆资源浪费，减少环境污染，又能发展农村经济，增加农民收入，促进社会主义新农村建设。同时，还有利于富余劳动力转移，为社会提供更多的就业机会，发展新兴产业，支持国家可持续发展。
3．国内外现状和技术发展趋势
国外从20世纪30年代开始研究秸秆成型燃料技术。到20世纪末，美国已在25个州兴建了日产量为250~ 300t的树皮成型燃料加工厂，进行工厂化生产。欧洲国家也非常重视生物质可再生能源的开发利用，从20世纪70年代开始研制生产冲压式成型机、颗粒成型机等，意大利、丹麦、法国、德国、瑞典、瑞士、比利时等国相继建成生物质成型燃料生产厂家70多个，设备及成型燃料产品进入商业化运作模式；泰国、印度、越南、菲律宾等国在20世纪80年代也建成了不少生物质固化、碳化专业生产厂；从2003年开始，南非北部城市沙比已建成4个巨大的生物质成型燃料加工厂，生产规模达到了年产20万吨。这些国家生物质成型燃料技术大部分已经成熟，并进入了规模化生产及应用阶段。
目前国外生物质成型的主要方式有4种，即颗粒成型机、螺杆连续挤压成型机、机械驱动冲压式成型机和液压驱动冲压式成型机；生产原料以木屑等林业废弃物为主。其利用形式主要有三种：一是低密度类，大捆，用于发电；二是中密度类，大块／棒状，以层燃锅炉、壁炉为主；三是颗粒型，原料以木屑为主，用于高档取暖炉。
国外对秸秆生物质成型燃料技术已经相当成熟，而且生物质成型燃料的生产从原料收集到加工、应用都实现了工厂化，燃烧技术也得到了相应的发展；但是，国外成型燃料生产多以木屑等林业废弃物为主要原料，应用秸秆原料生产成型燃料的研究和应用较少；成型燃料的用途多是家庭采暖和热水供应，以及少数特殊用途，很少用于发电。
我国从20世纪80年代引进螺旋推进式秸秆成型机，生物质成型燃料技术的研究开发已有二十多年的历史。曾经先后引进20多条生物质成型燃料生产线，因为耗能高、成本高、生产率低、燃炉不配套、与国情脱节等，至今仍没有形成产业。之后，我国先后有几十家研究院所、生产企业投入成型燃料技术研究与开发利用工作，针对原料主要是林业废弃物，以秸秆为原料的成型燃料技术除农业部可再生能源重点实验室（河南农业大学）在河南进行示范尝试外，其它研究进展一直比较缓慢。但是国内对牧草、秸秆加工颗粒饲料的技术与设备研究比较常见，秸秆颗粒燃料的技术与成套设备不多。
近几年，由于国家资金投入增加，成型燃料的生产利用初步形成规模。例如陕西省武功县轻工机械厂研制的螺旋推进式成型机，辽宁省能源研究所研制的螺杆棒状成型机，河南农业大学研制的活塞式液压成型机，在北京、河南、江苏都已经行了小规模示范。随着生物质资源利用技术的发展，国家相关法律法规的支持与引导，秸秆成型颗粒燃料技术呈现出迅猛的发展趋势，国家、社会、企业、科研单位不断投入人力物力财力，配套设备更加完善、成熟，技术更新速度加快，自主知识产权意识不断加强。
国外尤其是发达国家在成型颗粒燃料技术研究方面处于领先地位，从利用现状和发展趋势来看，国外成型颗粒燃料主要采用木屑等林业废弃物作生产原料，很少采用秸秆等农业废弃物；由于木质颗粒燃料洁净无污染、可再生，多作为优质燃料被用于壁炉采暖等，虽然价格昂贵，仍然备受豪华别墅户主青睐。在国外，秸秆常被用作肥料、饲料等其他用途，用作燃料的发达国家多采用大规模直接燃烧方式进行热电联产，很少采用秸秆生产成型颗粒燃料。
4．市场需求分析
2004年，我国有25个省级电网出现拉闸限电，全国冬夏用电高峰最大电力缺口超过3000万千瓦，许多发电机组因为煤炭供应不足而关停。另外，我国尚有3000万人口没有用上电。发展生物质成型颗粒燃料产业，将会对煤炭进行必要的补充，建设分布式中小型热电厂，将可以有效缓解供电、供热紧张局面，对我国全面建设小康社会意义深远。
随着城市化进程的加快，城市居民接近6亿人口，造成我国城市供暖压力逐渐增大。白于许多新建小区多在城市外围，热力管网难以到达，或者热损失严重而难以为继。为了满足居民生活需求，因此需要采用区域供暖措施，受环保限制，多数以天然气或电力燃料供暖，而且单纯供暖效率低。要么供暖费过高，要么供暖厂亏损经营，二者都不是长久之计。我国《可再生能源法》出台后，秸秆发电上网有了法律保证。发展秸秆颗粒燃料热电联产即可以满足供热需求又有发电收入，而且供热距离短，建设投资少，属于一举多赢的开发利用可再生能源方案。
5．秸秆成型颗粒燃料热电联产系统设计方案
热电联产系统有多种模式，一种是燃气轮机—余热／直燃溴化锂吸收式空调机组联合循环，该模式具有污染小，效率高及靠近热、电负荷中心的优点，多以天然气为燃料，但我国人均天然气剩余可采储量只有1074m3，是世界平均水平的4.3%；所以，我们需要把有限的资源加以有效合理的利用，不能大量使用这种模式。另一种是中小型燃煤热电厂，因为污染和燃料问题，也在慢慢的被淘汰，尤其是在城市及生态保护区等更限制了燃煤的开采与利用。
据此，笔者提出利用秸秆成型颗粒燃料发展热电联产系统。通过改变燃料供应系统及锅炉等，提高整个系统可靠性和高效性。由于秸秆能源的清洁特性，基本没有污染物排放。因此，采用秸秆成型颗粒燃料热电联产模式可以同天然气一样在中小城市、集中小区、工业开发区等热源需求量大的区域应用。
本文结合北京生物工程和医药产业基地( CBP)供热厂（天然气燃料），改建为热电联产（秸秆颗粒燃料）对系统方案进行简单分析。
5.1秸秆成型颗粒燃料厂
秸秆成型颗粒燃料生产厂位于CBP外围，周围是北京市大兴区农业生产区，南邻河北省固安、廊坊等地，拥有大量的农作物秸秆，而且交通便利。秸秆成型颗粒燃料以当地秸秆为主要原料，年生产能力10万t。生产工艺及应用流程如图1。
秸秆成型颗粒燃料生产厂由北京盛昌绿能科技有限公司投资建设，生产的颗粒燃料主要用于热电联产能源站，部分为当地农民提供生活燃料。
5.2秸秆成型颗粒燃料热电联产能源站方案
待改建改造供热厂位于CBP内，目前该供热厂安装有20t/h的天然气燃料锅炉2台，配套设施有天然气减压站、化学水处理间、办公楼、后勤设施等。供热管网主要担负CBP内数十家企业的供热，该锅炉每产生1Uh的饱和蒸汽，需要消耗约80 rr13的天然气，天然气的单价约为2.25元／r113，虽然每吨蒸汽售价220元人民币，多种原因造成该供热厂目前每月仍有数万元的亏损。
因此，供热厂计划希望利用廉价的绿色燃料替代天然气改建为热电联产系统。经过初步分析，我们给出了初步设计方案。原天然气锅炉作为备用供热，以保证供热高峰时热负荷补充热源，另外新增2台以生物质颗粒为燃料的35 t/h电站锅炉，2台6MW蒸汽轮机。
系统方案如图2：
4.CBP热电联供运行分析
4.1发电项目成本与收益
根据《可再生能源法实施细则》规定，生物质热电厂上网电价=当地标竿电价+0. 25元。以北京地区为例，CBP热电厂的上网电价=0.35 +0. 25 =0.6元。而且“可再生能源法”规定，电网企业必须无条件全额接受可再生能源发出的电，那么按照1年7000h的发电时间计算（生物质发电不受时间限制），除去6%的自耗电，CBP热电厂每年发电收入4738万元。
4.2工业蒸汽项目收益
在满负荷发电之后，可以保持20t/h蒸汽供给量，按照工业蒸汽价格160元／t（日前实际CBP内，工业蒸汽价格220元／t）计算，1年7000h供应CBP企业单位及用户蒸汽，年供热收人为2560万元。
4.3综合收益与利润分析
全年综合收益与利润分析见表3。
4.4效益分析
4.4.1财务评价
针对热电系统，在不计人C02减排收入时，CBP热电厂改造项目的内部收益率为11%，投资回收期5.8年，投资收益率11. 25%。根据风险性分析，电价、原料价格、投资成本这三个因素对热电厂的盈利产生较大的影响，但是在CBP热电厂和颗粒燃料厂签署长期的供货合同下，就可以充分保障原料价格的稳定，而电价和投资成本是相对固定的，所以项目整体风险性不大。
4.4.2环境效益
与燃烧煤炭相比，同样规模的热电厂每年（燃烧7万t煤相当于10万t秸秆颗粒燃料）可以减少排放COz 14万t、S02400t、烟尘lOOOt，减少灰渣排放4万t，同时向农民提供6000t的草木灰肥料。
4.4.3社会效益
有利于促进社会主义新农村建设，解决农村秸秆堆积带来的环境污染，改善村容村貌，减少安全隐患，避免田间焚烧污染与浪费；增加农民经济收入，每年增加秸秆销售收入1800万元，增加农民就业收入600万元以上，可以显著提高农民生活水平。
优化能源结构，增加可再生能源比例，减少对化石能源的依赖。一个这样的热电联产能源站，每年可以替代7万t煤炭；减少资源浪费，避免秸秆露天焚烧，做到秸秆过炉还田，发展循环农业．保持农业可持续发展。
促进关联产业的发展，提供更多就业机会。该系统方案中秸秆成型颗粒燃料厂直接提供500个就业机会；热电联产项日提供了接近100个就业岗位；相关冶金、加工、制造业等还有更多的就业机会。
5、结论
秸秆成型颗粒燃料是清洁的可再生能源，原料来源丰富。生产过程采用物理加工处理方法，利用颗粒燃料的同时不会对环境构成二次污染，同时还解决了农村秸秆堆积、焚烧所带来的污染问题。秸秆颗粒燃料作为煤炭的替代品，用于热电联产的替代燃料，可以更好的发挥其环保、清洁、廉价、再生的优势。
以秸秆成型颗粒燃料发展热电联产，经济效益、环境效益和社会效益显著。建设以秸秆成型颗粒为燃料的热电联产能源站，具有建站投资少，收益快，规模易于控制，地点限制少等优点，尤其适合在城市、小区、开发区等建设。规模化地发展秸秆颗粒燃料热电联产能源站，不仅对改善我国以煤电为主的能源结构、减少燃煤对大气环境的污染具有长远的战略意义，而且对于促进地区经济发展和农村电气化建设也有特殊的现实作用。
三门峡富通新能源生产销售秸秆颗粒机、秸秆压块机、饲料颗粒机等生物质颗粒燃料饲料成型机械设备，同时我们还大量销售生物质颗粒燃料。
