0、前言
能源是现代社会赖以生存和发展的基础，也是制约国民经济发展的重要因素。人类正面临着巨大的能源与环境压力。从全球范围看，化石能源正在日益耗尽，当今人类对于化石能源的极大依赖，不仅给环境带来了严重的污染，而且由于这种能源逐渐匮乏，将成为未来社会的潜在危机。中国化石能源非常短缺，从环境保护和能源可持续发展方面看，发展可再生能源具有长远意义。秸秆是农林生物质的一种，中国是典型的农业大国，秸秆资源丰富，秸秆产量约占全世界秸秆总量的30%，每年农作物秸秆资源量约占中国生物质能资源量的近一半。秸秆的大规模能源化利用是未来的发展趋势。
1、生物质秸秆发电现状及环保性能
1.1现状
1.1.1 国际方面
秸秆资源是重要的可再生能源，既可以通过锅炉直接燃烧发电和供热，也可以转化为液体燃料代替汽油和柴油。因此，欧洲国家都把秸秆资源作为优先发展的可再生能源予以高度重视并给予政策和资金的大力支持。近几年，世界各国开始高度重视秸秆发电项目的开发，将其作为21世纪发展可再生能源的战略重点和具备发展潜力的战略性产业。
农作物秸秆其实也是一种很好的资源，如果可以其中回收经
秸秆粉碎机粉碎然后再经过
秸秆压块机、
秸秆颗粒机、饲料颗粒机压制成生物质燃料饲料供燃烧和牲畜食用不是也是一个两全其美的方法么，而且，如果拿到外面销售老百姓也可以增加收入。
丹麦在农作物秸秆和农林废弃物直燃发电方面成绩显著，对于农作物秸秆和农林废弃物资源的利用则倾向于直燃热电联供。只有500万人口、43万km2土地的丹麦，秸秆发电等可再生能源占了全国能源消费的24%以上。丹麦于1988年建成了世界上第一座秸秆直接燃烧发电厂，BWE公司率先研发秸秆原料燃烧发电技术，迄今在这一领域仍保持世界最高水平。丹麦南部的洛兰岛马里博秸秆发电厂就是一个直接燃烧发电很成功的例子，其装机容量1.2万kW。瑞典、芬兰、西班牙等多个欧洲国家也建成了秸秆发电厂，其中位于英国坎贝斯的农作物秸秆和农林废弃物发电厂是目前世界上最大的秸秆发电厂，装机容量3.8万kW。混合燃烧具有很大的潜力，可以迅速减少二氧化碳的排放量，该技术在斯堪的纳维亚半岛和北美地区使用相当普遍。在美国，有300多家发电厂采用生物质能与煤炭混燃技术，装机容量达6 000 MWo对于气化发电来说，小型生物质气化发电主要集中在非洲的一些国家，以及印度和中国等东南亚国家，而在美国以及欧洲的一些发达国家只有少数供研究用的实验装置；中型生物质气化发电目前在欧洲仅有少量几个项目；大型生物质气化发电技术在国际上远未成熟，主要的应用仍停留在示范和研究阶段。其中生物质联合循环发电方式(IGCC)作为先进的生物质气化发电技术，能耗比常规系统低，总体效率可达40%。
1.1.2国内方面
中国对生物质能源利用极为重视，随着《可再生能源法>的实施和与之配套的政策措施的出台，已经催生一批秸秆发电项目。2004年国家发改委核准了江苏如东、山东单县和河北晋州3个秸秆发电项目，此后，全国各地如安徽、湖北、湖南、河南等省份的县市也正积极调研筹备，积极申请秸秆发电项目。目前，在河北、山东、江苏、安徽、贵州、河南、黑龙江等省份均有秸秆发电项目。
2006年底，由国家发改委和各省发改委核准的生物质发电项目近50个，总装机容量超过1500 MW。其中2006年核准39个，总装机容量为128.4万kW，总投资100.3亿元，7个建成并网发电。截至2008年底，国家发改委已审批170余项生物质发电项目，总装机460万kW;已投产50项，装机110万kW。考虑到中国的国情及耕作现实，在中国进行秸秆发电，一般装机容量不宜超过30MW。
1.1.3江苏省
江苏十分重视可再生能源的发展。近年来，在生物质能的开发利用及产业发展方面具有明显的优势，规模化发展形势很好。在《江苏沿海地区发展规划>中明确制订了江苏沿海地区生物质能源发展工作目标：强化如东、射阳等秸秆发电项目的示范效应，到2020年，秸秆发电装机容量达到40万kW．建设一批生物质能成型燃料、生物质集中燃气等示范工程。
据不完全统计，全省各类农作物秸秆年产量近3 000万t，按热值折算约1 300—1400万t标准煤；这一资源相当可观，江苏拟选用秸秆焚烧发电和生物质气化发电为推进生物质能发电的主要形式。在年产农作物秸秆50万t以上的县或县级市建设l一2个发电项目，30万t以上的县建设1个发电项目，30万t以下的县条件允许可建设适当规模的秸秆发电项。江苏省已经投产或在建的生物质秸秆发电项目，大都引进了国外(丹麦BWE)秸秆直燃发电技术，采用了秸秆直燃发电的技术路线，主要分布在盐城、连云港、宿迁、南通等苏北农作物秸秆丰富的地区。据统计，2005年至2008年，江苏省环保厅共批复秸秆发电项目36个，其中盐城地区11个，连云港5个，淮安、南通、宿迁各4个，徐州3个，泰州2个，无锡、扬州、镇江各1个。2006年以来，已有17家生物质发电项目获得核准，总装机容量415 MW。截止2010年，苏北已有11家秸秆发电厂投产，总装机容量达280 MW，其中淮安楚州秸秆电厂2009年年利用小时为6 036小时，超出环评报告里的6 000小时，运行状况良好，是秸秆发电厂的典范。
1.2秸秆发电环保性能
1. 2.1 污染物控制技术分析
1.2.1.1烟尘
依靠改善燃烧技术无法大幅度提高烟尘的脱除率，需要通过净化装置去除大部分烟尘。目前秸秆发电最常用的除尘器是袋式除尘器，对粒径微米的细微尘粒除尘效率为99. 8%～99. 9%．具有适应性强、使用灵活、结构简单、工作稳定等优点，但是它的应用范围受滤料的耐温、耐腐蚀等性能限制，也不宜用于粘性强或是吸湿性强的粉末。对于袋式除尘器，清灰系统非常重要，如果清灰不畅，则除尘器阻力上升，影响到系统阻力，给设备运行带来障碍。
1.2.1.2 NOx
秸秆燃烧过程中产生的NOx主要为NO和N02。对其控制方法一般有：燃烧控制和烟气净化，其中燃烧控制方法包括降低燃烧温度，防止局部产生高温；采用多级送风，低氧燃烧和流化床燃烧等。烟气净化则无需脱硫脱硝处理，只需除尘装置。
1. 2.1.3 S02
生物质秸秆中含硫量大多都少于0. 20%，所以燃烧时不必设置烟气脱硫装置。将秸秆与煤混燃能够有效减少SO2的排放量，有关资料‘151表明SO：减排的效果因共燃秸秆和煤种硫含量的不同而不同。同时，多数秸秆灰分中含有大量碱金属或碱土金属的氧化物，能够与S02反应生成硫酸盐，起到固硫剂的作用。Spliethoft认为当生物质与煤混烧时，烟气中S02的排放大大降低而被有效地吸附在颗粒物之中。Bengt和Johan等学者认为燃料中的硫元素更易与Ca、Mg等碱土金属结合以硫酸盐的形式通过汽化凝结富集在亚微米颗粒上。这些研究都表明燃烧秸秆排放S02相对于是传统能源是很少的一部分。
1.2.2与传统能源对比分析秸秆发电环保性能
1.2. 2.1与燃煤对比
表l是一般生物质燃料与煤炭的各成分对比分析，表2是具体的一个实例分析。如表1和表2所示：生物质燃料含碳量相对较少，由于其在燃烧过程中排放出的C02与其生长过程中所吸收的一样多，燃烧过程中C02视为零排放；生物质燃料含氧量较高，含氢量稍多，挥发分也明显较多；生物质燃料含硫量低，燃烧时不必设置烟气脱硫装置；而煤炭的热值明显大于生物质燃料。
以某秸秆直燃（二台炉）技改工程为例，以新建两台直燃秸秆燃烧炉燃烧产生的热量为计算标准，如两台炉燃秸秆量为214 500 t/a，一年产生相同的热量所需煤量与燃烧煤排放的污染物对比分析情况见表3。从表3中可以看出，相对于煤的燃烧，秸秆燃烧产生CO2的排放量为零，减排量为447 745 t/a．S02减排量为1885 t/a，同等热值的秸秆燃烧产生的烟尘量比煤要少很多，减排量达22 654 t/a，灰渣减排量达39 098 t/a。表明采用秸秆作为燃料减少了污染物的实际排放量，不仅省去了脱硫装置，降低成本，而且从根本上减轻了对环境的污染。
1.2.2.2技术改造前后对比
对燃煤电厂进行技术改造，可以减轻对环境的污染。以中国山东十里泉发电厂为例‘19]，主要是对该电厂的5号机组(140 MW)进行秸秆发电技术改造，增加两台输入热量为30 MW的秸秆燃烧器，改造后锅炉可单独燃烧秸秆或单独燃烧煤粉，也可以两种燃料同时混烧。改造后对环境的影响主要表现在：秸秆燃烧改造项目投产后，5号炉S02排放量削减1197.3t/a；由于电厂采用的除尘器效率为99%，且秸秆灰分含量远小于燃煤中灰分含量，因此也大幅度降低了烟尘排放量。又由于秸秆燃烧量只占锅炉燃烧很小部分，秸秆燃烧后产生的炭灰在锅炉灰中所占比例极低，因此秸秆灰对粉煤灰性能的影响较小。
以某秸秆直燃（二台炉）技术改造工程为例，该技改工程拆除原l号和2号JG75 -5.29/48> -M型次高压循环流化床锅炉，新建2台75 t/h秸秆直燃水冷振动炉排锅炉（次高温次高压）及相应辅助设施。技改后，新增的秸秆燃烧锅炉在无需增加脱硫装置的情况下，S02的排放量与经脱硫装置脱硫后的燃煤锅炉S02的排放量相当，省去了脱硫装置的费用，而烟尘削减量为158 t/a，NOx削减量为92t/a。从实例中可以看出，秸秆发电相对于传统能源发电有很明显的环保优势。
2、存在问题及发展前景
虽然生物质资源具有很多方面的优势，但是目前的发展现状不是很乐观，电厂亏损的现象普遍存在，也存在停运或改烧传统能源的现象。目前存在的主要问题有：成本问题、核心技术问题和环保问题。
2.1成本问题
原材料成本问题主要是原材料和设备两方面，主要由以下因素引起：周围生物质发电厂家的竞争导致原材料日益紧缺并且供应时间不均衡；农户的认识意识不强，积极性不高；土地养护保育需求影响秸秆的收购成本；缺少原料收购、运输的专业经营者；原材料缺乏必要的质量保证机制等。缺乏专门制造燃用农林废弃物的锅炉，大量关键发电设备需靠进口和企业长期负担接网设备的维护成本也加大了发电的成本。而且目前中国对可再生能源实行同样的标杆电价、贷款、税收等政策，这是不合理的；虽然有电价补贴政策，但也没有落实到位；结合中国实际情况，秸秆发电厂春节期间普遍存在停产7—20天的现象，亏损在80～200万，这些在无形中也是增加了发电成本，总体上看成本过高，不利于竞价上网。2010年7月18日，发改委发布了《关于完善农林生物质发电价格政策的通知》，出台了全国统一的农林生物质发电标杆上网电价标准，通知规定，未采用招标确定投资人的新建农林生物质发电项目，统一执行标杆上网电价每千瓦时0. 75元（含税），降低发电成本会更好地推动秸秆发电的发展。
2.2核心技术问题
核心技术的缺乏制约着秸秆发电的发展，下面从三种燃烧方式分别说明存在的一些技术问题：秸秆直燃发电的核心技术有秸秆的预处理，灰渣沉淀堵塞管道和烟气高温腐蚀锅炉设备。从淮安楚州秸秆电厂实际情况看，秸秆粉碎混合过程中，人工机械混合优于设备自动混合，前期燃料混合设备处于闲置状态。由于秸秆灰中K、Na等碱金属的含量相对较高，烟气在高温时（450C以上）具有较高的腐蚀性。此外，秸秆的飞灰熔点较低，易产生结渣的问题，灰分变成固体和半流体，运行中很难清除，阻碍管道中从烟气至蒸汽的热量传输，严重时甚至会完全堵塞烟气通道。秸秆／煤混燃发电的核心技术同样有上述的问题，由于秸秆与煤的燃烧特性不同，可能造成锅炉效率的下降，以及锅炉运行的不稳定。一般，秸秆的热输入量不得超过锅炉总热输入量的20%。从宝应协鑫生物质环保热电有限公司掺烧秸秆的实践情况来看，目前掺烧量可达30% ~40%，连续运行经热力试验，测试结果表明：秸秆掺烧量30%时，锅炉各项运行参数基本正常，锅炉效率为88. 93%，比纯燃煤时锅炉效率下降1.43%。虽然与传统的燃煤电厂相比，混燃的大气污染物（S02以及NOx）的排放量有所减少，但是其产生的污染排放物还是相当可观，有必要进行脱硫处理。生物质气化发电的核心技术包括：生物质预处理、可燃气的除尘脱焦技术、燃气发电技术以及废水处理问题，这些都是推广气化发电技术的障碍。加大对核心技术的开发投资与研究，解决实际问题，推动秸秆发电的健康发展。
2.3环保问题
虽然相对于传统能源的燃烧发电，秸秆有很大的环境保护优势，但是最终还是有污染物排放，虽然整体上C02零排放；秸秆单独燃烧时，无需脱硫装置，S02的排放也符合标准，但是混合燃烧时还是需要进行脱硫处理；秸秆切割过程中产生的粉尘和燃烧过程中产生的灰渣也不容忽视，对产生的灰渣进行综合利用是解决问题的一个有效办法，目前主要的处理方式有：用作建筑材料，也可作为废弃矿山矿井的填充材料，还可以应用于交通工程，一般秸秆燃烧发电产生的灰渣中钙质比较丰富，可以替代钙肥施加于酸性土壤中，起到增产作用。淮安楚州秸秆电厂的灰主要由运输秸秆的车辆直接返还给需要还田的农户，渣则主要是作填埋处理。灰渣问题对秸秆发电发展十分重要，其综合利用是一个世界性难题。
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