背景

農(nóng)作物秸桿在很久以前就開始作為燃料，直至1973年第一次石油危機(jī)時(shí)丹麥開始在研究利用秸桿作為發(fā)電燃料，在這個(gè)領(lǐng)域丹麥BIOENER ApS公司是世界領(lǐng)先者，第一家秸桿燃燒發(fā)電廠于1989年投入運(yùn)行（Haslev，5Mwe）。此后，BIOENER ApS公司在西歐設(shè)計(jì)并建造了大量的生物發(fā)電廠，其中最大的發(fā)電廠是英國(guó)的Elyan發(fā)電廠，裝機(jī)容量為38Mwe。

1 水/蒸汽循環(huán)

以煤為代表的化石燃料發(fā)電技術(shù)近年來(lái)取得了飛速的發(fā)展，為提高整個(gè)發(fā)電廠的發(fā)電效率，蒸汽的溫度和壓力得到了大幅提高。對(duì)于秸桿燃燒發(fā)電設(shè)備，也同樣取得了很大發(fā)展。但是，相對(duì)與燃煤設(shè)備，秸稈燃燒發(fā)電設(shè)備的設(shè)計(jì)建設(shè)經(jīng)驗(yàn)相對(duì)較少。而且秸桿還具有獨(dú)特的特性，使其很難達(dá)到較高的蒸汽參數(shù)。尤其是秸桿中氯化物含量較高，增加了鍋爐在高蒸汽壓力下腐蝕的可能性。

目前多數(shù)秸桿燃燒發(fā)電廠的發(fā)電效率只能達(dá)到30%左右。一般而言，秸稈發(fā)電廠在發(fā)電的同時(shí)都供熱，以提高整個(gè)電廠的效率。

2 秸桿的處理、輸送和燃燒（發(fā)電廠內(nèi)）

發(fā)電廠內(nèi)建設(shè)兩個(gè)獨(dú)立的秸桿倉(cāng)庫(kù)。每個(gè)倉(cāng)庫(kù)都有大門，運(yùn)輸貨車可從大門駛?cè)?，然后停在地磅上稱重，秸桿同時(shí)要測(cè)試含水量。任何一包秸桿的含水量超過25%，則為不合格。在歐洲的發(fā)電廠中，這項(xiàng)測(cè)試由安裝在自動(dòng)起重機(jī)上的紅外傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)。在國(guó)內(nèi)，可以手動(dòng)將探測(cè)器插入每一個(gè)秸桿捆中測(cè)試水分，該探測(cè)器能存儲(chǔ)99組測(cè)量值，測(cè)量完所有秸桿捆之后，測(cè)量結(jié)果可以存入連接至地磅的計(jì)算機(jī)。然后使用叉車卸貨，并將運(yùn)輸貨車的空車重量輸入計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)可根據(jù)前后的重量以及含水量計(jì)算出秸桿的凈重。

貨車卸貨時(shí)，叉車將秸桿包放入預(yù)先確定的位置；在倉(cāng)庫(kù)的另一端，叉車將秸桿包放在進(jìn)料輸送機(jī)上；進(jìn)料輸送機(jī)有一個(gè)緩沖臺(tái)，可保留秸桿5分鐘；秸桿從進(jìn)料臺(tái)通過帶密封閘門（防火）的進(jìn)料輸送機(jī)傳送至進(jìn)料系統(tǒng)；秸桿包被推壓到兩個(gè)立式螺桿上，通過螺桿的旋轉(zhuǎn)扯碎秸桿，然后將秸桿傳送給螺旋自動(dòng)給料機(jī)，通過給料機(jī)將秸桿壓入密封的進(jìn)料通道，然后達(dá)到爐床。爐床為水冷式振動(dòng)爐床，是專門為秸桿燃燒發(fā)電廠而開發(fā)的設(shè)備。

3 鍋爐系統(tǒng)

鍋爐采用自然循環(huán)的汽包鍋爐，過熱器分兩級(jí)布置在煙道中，煙道尾部布置省煤器和空氣預(yù)熱器。

由于秸桿灰中堿金屬的含量相對(duì)較高，因此，煙氣在高溫時(shí)（450℃以上）具有較高的腐蝕性。此外，飛灰的熔點(diǎn)較低，易產(chǎn)生結(jié)渣的問題。如果灰分變成固體和半流體，運(yùn)行中就很難清除，就會(huì)阻礙管道中從煙氣至蒸汽的熱量傳輸。嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)耆氯麩煔馔ǖ?，將煙氣堵在鍋爐中。由于存在這些問題，因此，專門設(shè)計(jì)了過熱器系統(tǒng)，已經(jīng)用在最新的發(fā)電廠中。

下圖以圖1的方式介紹了整個(gè)系統(tǒng)。

圖1 工藝流程圖

4 汽輪機(jī)系統(tǒng)

4.1 汽輪機(jī)系統(tǒng)

渦輪機(jī)和鍋爐必須在啟動(dòng)、部分負(fù)荷和停止操作等方面保持一致，協(xié)調(diào)鍋爐、汽輪機(jī)和空冷凝汽器的工作非常重要。

4.2 空冷凝汽器

丹麥的所有發(fā)電廠都是海水冷卻的，西班牙的Sanguesa發(fā)電廠是河水冷卻，英國(guó)的Ely發(fā)電廠裝有空氣冷凝器。在中國(guó)，空氣冷凝器是一種很成熟的產(chǎn)品，可以在秸稈發(fā)電廠中采用。

5 環(huán)境保護(hù)系統(tǒng)

在濕法煙氣凈化系統(tǒng)之后，安裝一個(gè)布袋除塵器，以便收集煙氣中的飛灰。布袋除塵器的排放低于25mg/Nm3，大大低于中國(guó)燒煤發(fā)電廠的煙灰排放水平。布袋除塵器為脈動(dòng)噴射式，容器由壓縮空氣脈沖清潔。

6 副產(chǎn)物

秸桿通常含有3-5%的灰分。這種灰以鍋爐飛灰和灰渣/爐底灰的形式被收集，這種灰分含有豐富的營(yíng)養(yǎng)成分如鉀、鎂、磷和鈣，可用作高效農(nóng)業(yè)肥料。