我國獲全球能源獎一等獎的一項利用秸稈能源發電項目，徹底解決了以往類似技術中難以解決的焦油污染問題。專家表示，該項技術中的發電模式適合我國國情，它的推廣應用將為農民增收做出巨大貢獻。 －－新技術突破秸稈氣化難點 山東省科學院能源研究所１９８４年開始生物質能轉換利用技術研究，將秸稈就地轉化為農村生活用能，并在全國不少地方推廣應用。原來各地的技術普遍存在一個很大的缺陷，即秸稈氣化過程中會釋放出一些有害物質焦油，易造成二次污染。焦油引起的堵塞和積炭還會嚴重影響發動機穩定運行，各種凈化措施都難以完全解決，需要頻繁拆缸檢修，加上缺乏經濟性等缺點，一些地方的秸稈氣化項目因此停頓。 由該所成功研制的“二步法生物質氣化發電技術和裝置”，可使秸稈氣化過程中產生的焦油再次裂解，獲得含一氧化碳、氫、甲烷等可燃成分的低熱值燃氣。燃氣經過冷卻凈化后被送入燃氣發動機，驅動發電機組產生電力。 這一技術作為國家“十五”科技攻關課題已通過驗收。驗收專家組認為，課題針對生物質氣化焦油含量高的特點，研制了具有強化裂解功能的二步法生物質氣化器，在小型化生物質氣化發電系統等關鍵技術方面取得實質性突破。在利用生物質資源補充農村電力供應、保護生態環境和促進農民增收等方面有良好的產業化前景。 今年４月１１日，這一“秸稈能源”項目因其減輕秸稈焚燒污染和替代化石能源的雙重作用，獲得了在比利時布魯塞爾頒發的全球能源獎一等獎，是２００６年度我國惟一的獲獎項目。 據山東省科學院能源研究所所長孫立介紹，該項技術優點突出表現在三個方面： 第一，燃氣清潔，提高了發動機的穩定性。通過燃燒區對焦油的強化裂解，產生了焦油含量極低的清潔燃氣。經過簡單濾塵、冷卻后，燃氣符合發動機及常規用氣要求，提高了發電系統運行的可靠性。 第二，消除了二次污染。為清除燃氣中的焦油，過去的技術普遍采用水洗滌的方法，會產生有害的含焦油廢水。盡管采用了各種廢水處理和循環使用措施，也不能杜絕污泥和少量高濃度廢水的排放。而二步法氣化技術產生的燃氣中焦油含量極低，可采用布袋過濾器完成凈化，整個燃氣系統完全不用水，消除了二次污染。 第三，采用余熱回收系統，提高了系統能源利用率。系統以發動機的排氣余熱作為熱解反應器的熱源，氣化效率比其他固定床氣化器提高８－１０個百分點。 －－秸稈能源項目適宜在我國推廣 生物質能是重要的可再生能源，且潔凈環保，可以減少化石能源消耗帶來的溫室效應。我國生物質能資源樣多量大，以其中資源最豐富的秸稈為例，全國每年可產生秸稈６．５億噸，其中有３．９億噸可用于能源用途。山東省每年生產秸稈近６０００萬噸，可用于能源用途的有３１００萬噸，折合標準煤１５００萬噸。若能高效應用將對改善我國能源結構和可持續發展起到重要作用。 ２００５年，項目組在濟南歷城區董家鎮柿子園村建成２００千瓦的生物質氣化發電示范工程。目前，示范區的氣化機組和發電機組均已達到設計負荷并能穩定運轉，正與供電部門協調并網問題，有望不久后對外正式供電。項目組認為，二步法生物質氣化發電技術已基本成熟，具備推廣應用的條件。 被作為示范點的柿子園村，現有村民１６０７人、耕地２５５６畝，主要農作物為玉米和小麥，可利用的秸稈量約為每年１０００噸。孫立介紹，一臺與柿子園村相同的發電負荷為２００千瓦的系統，需投資１５０．２６萬元。按全年發電７２００小時計算，可消化秸稈２１００噸（目前示范點還需從鄰村購入部分秸稈），年發電量約為１４４萬ＫＷｈ，可替代７２０噸標煤，發電單位成本為４４１．５１元／ＭＷｈ。按每噸秸稈收購價１５０元計算，可為農民增收３１．５萬元。每個發電系統還可創造１０－１５個就業機會。 在此基礎上，項目組與中科院廣州能源所正在合作探索生物質氣化合成二甲醚技術，已從秸稈中獲得了成分比例合格且清潔的高品質合成氣，用作罐裝液化氣，燃燒性能好，比石油液化氣更加安全，無毒，易于商品化，可替代日益短缺的石油液化氣資源。目前，這一技術也已經進入工業性試驗階段。 據估算，以消化利用１０００萬噸秸稈計算，如用于發電，山東全省可裝生物質氣化發電機組１０００ＭＷ以上，年發電超過７０億ＫＷｈ，產值４２億元；用于二甲醚生產，可年產二甲醚１８０萬噸，超過山東全省的年氣體燃料供應量，產值９０億元。每消化利用１０００萬噸秸稈，預計可為農民增收１５億元。 －－我國應大力推廣中小型生物質氣化發電系統 生物質氣化發電系統的基本流程為：生物質原料首先進入熱解反應器，由外熱源加熱發生熱解反應；熱解后的產物（包括熱解氣和殘碳）進入裂解氣化器，在燃燒區與熱空氣發生強烈的氧化反應而使重烴類物質再次裂解；裂解后的氣體通過下部的碳層，通過還原反應完成氣化，得到含一氧化碳、氫、甲烷等可燃成分的低熱值燃氣，燃氣的成分和性質與發生爐煤氣相當。燃氣經過冷卻凈化后被送入燃氣發動機，燃氣發動機做功驅動發電機組產生電力，送入電網。燃氣發動機的高溫排氣返回氣化系統，作為熱解過程的熱源重復利用。 在這一技術基礎上建設村鎮規模的中小型分布式生物質氣化發電系統適合我國國情。我國地域廣闊，秸稈資源總量大，但土地復種指數高，收獲時只能將秸稈置于田邊，干燥后再行收集，不利于大型機械作業，且秸稈資源分散在千家萬戶，遠距離收集、運輸及貯存成本較高。據測算，當收集半徑為５公里時，適合發展５００千瓦以下發電系統，秸稈價格可控制在每噸１５０元以內；收集半徑為１０公里時，適合發展兆瓦級系統，秸稈價格將達到每噸２００元；收集半徑為３０公里時，適合發展４兆－６兆瓦級系統，秸稈價格將超過每噸２８０元。因為秸稈熱值只有煤的一半多，更遠距離的收購將使秸稈比煤炭昂貴。因此，發展分散型電廠更為經濟，可就近就地收購秸稈，就近滿足村、鎮和企業等電網終端用戶的自用電和燃氣需求。 項目組計劃在完善現有技術的基礎上，根據農村資源現狀和二步法氣化技術的特點，以分布式電站為模式，研制５００ＫＷ和１ＭＷ兩種機型，分別適合于聯村和鎮級規模。爭取盡快進行工程示范，建立推廣服務體系，實現產業化。 孫立提出，推廣應用二步法生物氣化發電技術，可在現有小電站基礎上改造。我國存在數量可觀的縣級燃煤熱電站和企業自備電站，擔負著向縣城居民和企業供熱和發電的任務。在有限的熱負荷下，中小型熱電聯產的電站有存在的合理性。與大型電廠相比，這些電站效率低、污染重、與大電廠爭煤。但它們靠近農村的生物質資源產地，有秸稈收集成本低的優勢。 目前，山東省科學院能源研究所已開發出另一項較成熟的技術——循環流化床生物質氣化與煤混燃發電技術。僅在現有火電系統前增加一套流化床氣化裝置，不改變原有系統的基本配置，即可在運行時靈活調整生物質原料和煤的比例，利用部分秸稈替代煤炭。項目組計劃近期完成熱負荷為２０ＭＷ的循環流化床生物質氣化器的研制，實現以縣為單元的秸稈集中利用，建立示范工程，取得經驗后推廣使用。 專家表示，目前生物質能等新能源發電項目，尤其是分散型小型發電系統推廣應用面臨的最大障礙是“上網”難。其立項審批程序與大型電站基本相同，十分復雜且費用較高。另外，新能源發電有不穩定性，上網后還將減少電網企業的售電量，影響了電網收購小發電的積極性。對于兆瓦級以下、不兼用煤炭、占地面積小、在用戶側接入對大電網影響較少的小型可再生能源發電系統，國家應簡化其項目行政許可程序，減少項目立項成本。例如對定型生產的小風電、光電和生物質發電系統由企業自行投資建設，向政府和電網備案后即可上網，并享受相應優惠政策。