生物質能源特性及其電廠應用前景分析

張靖徽++張維義

[摘要]近年來，我國對環(huán)保的要求與日俱增。與之相對的是部分煤基火力發(fā)電由于環(huán)保設施不全、處置工藝落后等問題而廣受詬病。即使是在達標排放的電廠運行體系中，也由于成本、人員管理、設備效率等問題而存在不同風險，嚴重地制約了我國節(jié)能減排的總體目標實現(xiàn)?；谏鲜霰尘芭c問題，應用新型能源成為未來電廠發(fā)展的一種趨勢與要求，而生物質發(fā)電是一種可能選擇。文章在系統(tǒng)總結生物質能源特性的基礎上，對其在火電廠應用的前景進行分析，旨在為后續(xù)的電廠達標升級改造提供必要的理論基礎與實踐指導。

[關鍵詞]火電廠；生物質；特性；應用前景

[DOI]1013939/jcnkizgsc201726235

1引言

隨著我國產業(yè)結構的不斷調整，政府對循環(huán)經濟、清潔經濟的要求越來越高。尤其是在2016年新《環(huán)保法》實施以來，對污染企業(yè)的監(jiān)管與處罰力度不斷地提升。以2016年環(huán)保全國范圍內的中央環(huán)保督察為例，各類由于電廠排污而產生的信訪占到全體案件的20%左右。從民生的角度來看，電廠自身所生產的產品雖然為區(qū)域經濟發(fā)展及社會穩(wěn)定提供了必要的基礎。與此同時，電廠所排放的包括煙塵、二氧化硫、氮氧化物等大氣污染物也是形成霧霾等大氣污染的主要因素?；谏鲜霰尘芭c問題，找到電廠清潔生產的方法與途徑成為了研究熱點。綜觀現(xiàn)階段的研究與實踐現(xiàn)狀，解決上述一系列問題的核心方法無外乎兩種方向。一方面是形成有效的末端治理，即對防污、治污設備與工藝進行升級，進而達到減少排放甚至超低排放的根本目的。在實踐過程中，如采用多級的“電袋”除塵方式替換傳統(tǒng)的單一布袋（或靜電）除塵，進而能夠將煙塵排放量降低至05%以下。另一方面則是形成有效的源頭治理方案，即大力開發(fā)清潔能源，并利用政策、財政等手段對清潔能源的電廠建設與運營提供幫助。如風力發(fā)電廠、核電廠的建設等。

從上述的存在問題及研究現(xiàn)狀中我們不難發(fā)現(xiàn)，基于源頭與末端治理的綜合體系能夠有效地降低火電廠對環(huán)境的擾動，進而實現(xiàn)環(huán)境與經濟的“雙豐收”。而近年來，生物質作為一種新型能源而受到廣泛的關注，本文則以此為基礎，重點探究其特性與在后續(xù)電廠升級改造過程中的應用價值與前景。希望通過本文的研究能夠為今后的相關實踐提供指導性意見。

2生物質能源特性研究

所謂的生物質并不是指某一種特定的能源物質，而是指通過粉碎、添加、壓縮等工藝對經濟作物的非收入部分進行加工，使之具有較高燃燒價值的燃料總稱。從其來源來看，主要包括秸稈生物質、根系生物質以及木材生物質等三種，其中秸稈生物質占到現(xiàn)階段生物質燃料供給總量的90%以上。

生物質燃料的特性表現(xiàn)可以從優(yōu)勢與劣勢等兩個方面進行總結，具體如下。

一方面，生物質燃料與傳統(tǒng)燃料（煤炭）相比主要具有如下幾方面優(yōu)勢：一是可生態(tài)效應。由于生物質的主要生產原料為植物秸稈，故而針對其應用能夠在客觀上解決一定的秸稈無組織燃燒問題，進而降低大氣污染物的排放。二是能夠進一步提高作物種植過程中的經濟價值。秸稈屬于經濟作物的非產出部分，在后續(xù)的應用過程中能夠通過延長產業(yè)鏈的方式形成對作物的綜合利用，進而提升其相對的經濟產出。三是能夠進一步降低大氣污染物的排放。從現(xiàn)有的研究資料來看，生物質燃料在燃燒過程中不產生二氧化硫，少量產生氮氧化物，其主要的大氣污染物為煙塵。而在實際的使用過程中，煙塵的去除效率即去除成本均具有較高優(yōu)勢。故而應用生物質作為燃料可以極大地降低大氣污染物的排放及其相關的處置成本。四是生物質燃燒后所產生的粉塵（草木灰）含有大量的磷元素，在農業(yè)生產中可以作為磷肥進行回填，因此不需要為后續(xù)的固體廢棄物處置增加額外的成本。

另一方面，生物質燃料的應用雖然具有一定的優(yōu)勢，但是也同樣存在一定的問題，具體表現(xiàn)為如下五個方面：第一，生物質燃料的熱值與煤炭相比相對較低，單純地進行生物質燃燒很難滿足發(fā)電機組的蒸汽量；第二，生物質燃料的相對密度較低，故而在以熱值為規(guī)劃的基礎上需要提供更高的貯存場地與運輸壓力，在實際的應用過程中會提高其運輸成本；第三，現(xiàn)階段生物質的推廣與應用還處于初級階段，因此所形成產業(yè)集群效應相對較低。價值秸稈在運輸過程中所產生的地域性松散分布特性而使得生物質燃料成本較高；第四，生物質燃料對于貯存要求相對較高，需要同時考慮防水、防潮、防火等因素，故而在場地成本與管理成本方面存在一定的劣勢；第五，現(xiàn)有電廠鍋爐對于生物質燃料的支持力度相對較低，需要進行大規(guī)模改造才能夠實現(xiàn)對生物質燃料的應用，此部分一次性投資成本也是其實際推廣與應用過程中的客觀掣肘。

3生物質能源在電廠應用的前景分析

從上文的分析中我們可以清晰地看出，生物質燃料具有較高的環(huán)保與生態(tài)效應，故而是未來包括火電廠在內的大型鍋爐的理想燃料。然而，生物質燃料依舊存在一定的問題，這使得其在后續(xù)的應用過程中也存在一定的掣肘?；诒疚牡恼{研以及相關的理論基礎，筆者認為在火電廠應用生物質作為燃料的過程中主要可以從如下幾個方面進行構建。

第一，以綜合利用為基礎，形成有效的燃料體系。在實際的應用過程中采用生物質+煤炭的燃料規(guī)劃體系形成有效的生產模式。通過此種應用模式既能夠在實際的生產過程中規(guī)避一定的成本風險，還能夠切實降低大氣污染物的排放，客觀上降低了企業(yè)的排污與治污成本。

第二，以技術改造為基礎，形成高效能的應用模式。生物質燃料的直接燃燒很難滿足電廠鍋爐的生產需求。其根本原因是生物質燃料的熱值與燃燒效率不足所導致的。在此基礎上，通過適當手段變更燃燒工藝，對上述問題進行規(guī)避，進而產生良好的應用效果。從現(xiàn)階段的技術手段來看，主要分為如下三種模式。其一是添加劑的應用，在生物質的生產過程中加入石油煉化副產品（如瀝青等），進而提高生物質燃料的實際熱值，使得其滿足火電廠的生產需求；其二是采用氣化技術，通過燃燒前氣化、爐內粉噴等技術來提高其燃燒效率，故而在單位時間內產生更多的熱量釋放；其三是進行發(fā)電機組并聯(lián)技術改造，以多鍋爐并聯(lián)或分級供氣的方式來帶動發(fā)電機組運行，進而規(guī)避單生物質鍋爐無法滿足生產需求的問題。

第三，以產業(yè)鏈治理為基礎，進一步降低生物質的應用成本。以電廠為核心，形成向生物質上、下游產業(yè)鏈的滲透與建設。通過一體化建設與集約化效應來綜合降低生物質燃料在采購、生產、運輸過程中的實際成本，并通過對磷肥的生產與銷售，獲得生物質燃燒過程中剩余價值，進而客觀上完成對生物質應用的成本補貼。

通過上述三方面建設與強化，相信生物質燃料能夠在火電廠升級改造與可持續(xù)化應用過程中貢獻更大的力量。并進一步完成火電廠的超低排放建設，在經濟與環(huán)保領域達成新的平衡。

4結論

生物質主要具有可再生、清潔等特征，在實際應用過程中具有較高的生態(tài)效應，可能成為未來重要的清潔能源，故而受到廣泛的關注。然而，在實際的應用過程中，其同樣存在熱值較低、儲存條件較為苛刻等不良影響，很難在火電廠中進行直接的燃燒應用。本文系統(tǒng)的生物質能源特性進行總結，并就未來其在電廠應用的前景與條件進行分析。希望通過本文的研究能夠為后續(xù)的電廠節(jié)能減排升級改造提供必要的理論基礎，為新能源的應用提供一種可行思路。

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[作者簡介]張靖徽（1987—），女，內蒙古烏蘭浩特人，碩士，內蒙古能源發(fā)電興安熱電有限公司。研究方向：技術經濟及管理；張維義（1963—），男，內蒙古興安盟突泉人，大專，會計師，內蒙古能源發(fā)電興安熱電有限公司。研究方向：技術經濟，會計管理。endprint