生物質(zhì)發(fā)電的效益分析

環(huán)境保護與循環(huán)經(jīng)濟生物質(zhì)發(fā)電的效益分析趙蔚李朝旭(遼寧省環(huán)境科學(xué)研究院,遼寧沈陽(yáng)110031)摘要:介紹了我國生物質(zhì)資源利用現狀及存在的主要問(wèn)題,以某電廠(chǎng)利用生物質(zhì)發(fā)電為例,從原燃料的用量、污染物排放情況及環(huán)境經(jīng)濟效益等方面進(jìn)行分析,說(shuō)明利用生物質(zhì)發(fā)電是節能減排的重要途徑。關(guān)鍵詞:生物質(zhì);發(fā)電;效益分析;節能減排Abstract: The status and difficulty in the use of biomass in China were described, taking a power plant of biomass electricity generation asan example, the fuel consumption, pollutant discharge,ic and environmental benefits were analyzed, furthermore it was explainedthat the use of biomass in electricity generation was an important approach for energy saving and pollutant reduction.Key words: biomass; electricity generation; cost-benefit analysis; energy saving and pollutant reduction中圖分類(lèi)號:TK229文獻標識碼:A文章編號:1674-1021(2009)11-0040021引言點(diǎn)。生物質(zhì)在生長(cháng)過(guò)程中通過(guò)光合作用吸收CO2,在其作為能源利用過(guò)程中,排放的CO2又有效地通過(guò)隨著(zhù)我國經(jīng)濟的快速發(fā)展,在今后相當長(cháng)一段光合作用而被生物質(zhì)吸收因而其產(chǎn)生和利用過(guò)程時(shí)期能源需求也將保持快速的增長(cháng)。預計到2020構成了一個(gè)CO2的閉路循環(huán)。即年,能源需求總量將超過(guò)30億噸標準煤。而我國人CO2+HO+太陽(yáng)能葉雄(CHO)+HO均能源資源僅為世界平均水平的40%。另一方面,我(CHO)想CO2+熱量國的能源消費結構以煤為主,煤炭所占的比重接近(CH4O)是生物質(zhì)生長(cháng)過(guò)程中吸收的碳水化合70%,煤煙型污染將成為我國大氣污染的最主要因素。大規模發(fā)展煤電造成SO2排放增加,對環(huán)境造成物的總稱(chēng)。當上述兩個(gè)反應的CO2達到平衡時(shí)較大的壓力。將對緩解日趨嚴重的溫室氣體效應產(chǎn)生重要的作農作物的秸稈屬于清潔的生物質(zhì)能源生物質(zhì)用。能具有資源種類(lèi)多、分布范圍廣、環(huán)境影響較小、可22利用現狀及主要問(wèn)題再生利用等特點(diǎn)。利用生物質(zhì)發(fā)電,其所產(chǎn)生的廢我國的生物質(zhì)資源非常豐富據統計,目前每年物主要是CO2和灰渣,排出的CO2能夠被植物重新僅農作物產(chǎn)生的秸稈量就達7億t,預計到2010年吸收,放出氧氣,改善了環(huán)境;灰渣含有豐富的鉀會(huì )增至8億t?，F有秸稈大約有145億t用做畜牧飼鎂、磷鈣等營(yíng)養成分,可作為高效農業(yè)肥料,直接用料091億t用做還田肥料014億t用做工業(yè)原料,于農田。故開(kāi)發(fā)利用生物質(zhì)能等可再生能源,對緩解28億t作為農民傳統的生活燃料剩余的秸稈幾乎我國能源供應緊張狀況和保護環(huán)境具有重大意義。全部被焚燒極大地浪費了生物質(zhì)資源;焚燒秸稈最本文以某電廠(chǎng)利用生物質(zhì)發(fā)電為例,從原燃料的用大的危險是容易引起火災,并可造成嚴重的大氣環(huán)量、污染物排放情況及環(huán)境經(jīng)濟效益等方面進(jìn)行分境污染。為此,利用生物質(zhì)發(fā)電是解決秸稈浪費和析,說(shuō)明利用生物質(zhì)發(fā)電是節能減排的重要途徑減少火災的有效途徑;不僅可節能減排,而且帶動(dòng)相2生物質(zhì)資源利用現狀及存在的主要問(wèn)題關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展還可解決農民的就業(yè)問(wèn)題。3電廠(chǎng)概述21生物質(zhì)資源的特點(diǎn)生物質(zhì)能是唯一可再生的碳源2。生物質(zhì)能與3.1生物質(zhì)電廠(chǎng)煤炭等化石燃料相比,具有低硫、低氮、灰分小等特中國煤化工稈鍋爐,配置2臺收稿日期:2009-10-16;修訂日期:2009-10-30。CNMHG作者簡(jiǎn)介:趙蔚,女,1963年生,教授級高級工程師,主要從事環(huán)境工程及環(huán)境影響評價(jià)研究吹丹技術(shù)下12MW次高壓雙抽汽凝汽式汽輪機。工程總投資同等規模2臺75h燃煤電廠(chǎng)大氣污染物排放243086萬(wàn)元,鍋爐年運轉時(shí)數6000h。工程所用情況見(jiàn)表5。燃料為玉米秸稈,以廠(chǎng)址30km半徑的玉米秸稈產(chǎn)表5大氣污染物排放情況地面積為燃料供應區?？色@得秸稈量為43x10t,擬在廠(chǎng)外設5個(gè)收集加工、貯存的料場(chǎng),合理考慮每污染物排放情況個(gè)料場(chǎng)儲量的天數。在料場(chǎng)內由物流公司將玉米秸污染物類(lèi)別小時(shí)排放量/年排放量(t·h1)稈按標準打包后運至電廠(chǎng)料場(chǎng),采取汽車(chē)運輸。項目廢氣(1233444SO20070142060每年需生物質(zhì)總量為204×10t,項目鍋爐燃料為秸00115稈,秸稈發(fā)電是通過(guò)高溫高壓鍋爐直接燃燒經(jīng)過(guò)預加工的秸稈產(chǎn)生熱能而轉化為電能。具體消耗量33生物質(zhì)電廠(chǎng)與燃煤電廠(chǎng)大氣污染物排放狀況見(jiàn)表1對比表1燃料消耗量生物質(zhì)發(fā)電廠(chǎng)與燃煤發(fā)電廠(chǎng)大氣污染物排放狀鍋爐小時(shí)精稈耗量/+h)日耗量)年耗址(萬(wàn)+a)況對比見(jiàn)表62臺75th4.000748.00020.40注鍋爐設備日運行按22h計算;鍋爐設備年運行按6000h表6生物質(zhì)發(fā)電廠(chǎng)與燃煤發(fā)電廠(chǎng)大氣污染物排放情況對比計算污染物類(lèi)別生物質(zhì)發(fā)電廠(chǎng)燃煤發(fā)電廠(chǎng)大氣污染物排放情況見(jiàn)表2。420.60表2大氣污染物排放情況污染物排放情況從表6可以看出,同等規模生物質(zhì)發(fā)電廠(chǎng)大氣污染物類(lèi)別濃度/小時(shí)排放量/年排放量/污染物SO2排放量比燃煤發(fā)電廠(chǎng)少排161.6a,煙塵mgm)(th)少排40.74a廢氣(1436120.043I萬(wàn)Nma)煙塵241004723824生物質(zhì)電廠(chǎng)效益分析灰渣產(chǎn)生量見(jiàn)表3。4.1經(jīng)濟效益表3灰渣產(chǎn)生量(1)發(fā)電收益。項目建成后,年上網(wǎng)電量約144灰渣量小時(shí)灰渣量/日灰渣量/年灰渣量/億kWh年發(fā)電收益為8640萬(wàn)元。(th)(2)CDM減排收益。如申報CDM項目,可獲得1.2202臺75thCDM減排收益估算:年 CDM CO2的減排當量為鍋爐灰量0522313213.35萬(wàn)t;年CDM的減排收益為13.35×10×63=灰渣量1.74238.324104529118萬(wàn)元(每噸減排量按照10美元計算)。注:日灰渣量按鍋爐日運行22h計算;年灰渣量按鍋爐設備(3)生物質(zhì)發(fā)電年總收益為95518萬(wàn)元年運行6000h計算。42杜會(huì )效益32燃煤電廠(chǎng)(1)本項目屬熱電聯(lián)產(chǎn)項目,可實(shí)現集中供熱,某電廠(chǎng)2臺12MW雙抽汽凝汽式供熱汽輪發(fā)大量減少燃煤消耗。該生物質(zhì)電廠(chǎng)每年燃燒秸稈電機組配2臺7Ⅶh次高壓循環(huán)流化床鍋爐鍋爐煙204萬(wàn)t,相當于102萬(wàn)t標準煤,可緩解我國能源氣釆用高效靜電除塵器處理除塵,采用鍋爐內摻燒石短缺的現象有利于社會(huì )經(jīng)濟的可持續發(fā)展;年發(fā)電灰石粉去除SO2,凈化后的煙氣經(jīng)100m高煙囪排放。鍋爐燃料消耗量見(jiàn)表4。144億kWh,年供熱量73.6萬(wàn)GJ,能夠滿(mǎn)足該地區100萬(wàn)m2居民采暖需求,同時(shí)可關(guān)停周?chē)芎拇笏?燃料消耗量項目小時(shí)耗量/(h)日耗八(d)年耗量/萬(wàn)a3)污染重的小鍋爐16臺。1796(2)項目建成后,可帶動(dòng)當地農村經(jīng)濟的發(fā)展29940658680石灰石.66036.520每中國煤化工可增加農民收入注:鍋爐設備日運行按22h計算;鍋爐設備年運行按6000hCNMHG業(yè)崗位生物質(zhì)燃燒后灰,母平刂達104521,作為高品(下轉45頁(yè))單計算的SO2濃度;KC為境外輸入項K為比例為:一是按季節比例系數取值如式(1);二是取清潔系數,各季節取值不同;C為校正后的監測數據。點(diǎn)數據的下限;三是在控制區外的環(huán)境影響評價(jià)項鑒于功能區劃的一類(lèi)區往往是生態(tài)保護區,林目中的背景點(diǎn)數據中選取;四是可選取國家空氣質(zhì)地等對污染物的凈化作用可使污染物衰減,因此對量標準中一級標準的50%左右,如式(2)。該類(lèi)區域無(wú)需考慮境外輸入項,只需將數據按凈化系數修正,凈化系數各季取值不同5結論和展望PM1的監測結果由3部分構成即排放清單量、本文選用了ADMS一城市模型軟件建立空氣污本地揚塵量和境外輸人量。依據清單計算的PM濃染數值預報系統,還有很多其他的空氣污染擴散模度數據應增加本地揚塵量和境外輸入量,即對于功型軟件,選用其他空氣污染擴散模型軟件的數值預能區劃的二、三類(lèi)區模擬數據的計算如式(2)報系統還有待研究。城市空氣污染數值預報系統的Cm=C雕+KCj+C輸人(2)實(shí)際應用、提高城市空氣污染數值預報的有效措施式(2)中,Cm為PM的模擬數據;C為依據排放以及文中提出的一些措施的實(shí)際效果有待進(jìn)一步加清單模擬計算的PMn濃度;K·G為二次揚塵項K強和檢驗,而環(huán)境背景值的合理確定在空氣質(zhì)量預為比例系數,通過(guò)顆粒物二次源解析獲得;可為報中是值得深入研究的課題。PM的監測數據;C輸為境外輸入項根據本底濃度給出。參考文南對于功能區劃的一類(lèi)區PMn的模擬數據,也要[1]王勤耕夏思佳萬(wàn)祎雪,等當前城市空氣污染預報方法增加衰減項凈化系數據實(shí)給出。存在的問(wèn)題及新思路[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù),200,32(4)合理組合模擬條件和參數,根據模式對不(3):89-192同條件和參數的敏感性分析,通過(guò)試算合理組合條[2]史紅香,胡筱敏撫順市空氣污染預報方案篩選[]遼寧件和參數,可使相關(guān)性和符合指數大為提高。城鄉環(huán)境科技,2006,26(3):17-19(5)確定模擬高度,要使模擬高度與各監測點(diǎn)3聶邦勝?lài)鴥韧獬Ｓ玫目諝赓|(zhì)量模式介紹海洋技術(shù),位的高度一致。2008,27(1):118-121.(6)環(huán)境背景值的確定,環(huán)境本底濃度應當合[4]肖楊毛顯強馬根慧等基于A(yíng)DMS和線(xiàn)性規劃的區域大氣環(huán)境容量測算[J]環(huán)境科學(xué)研究,2008,21(3):14-16理取值,一般環(huán)境本底濃度應當由環(huán)境背景監測點(diǎn)[5]張建文安字魏利軍.危險化學(xué)品事故應急反應大氣擴散測得,目前城市的清潔點(diǎn)往往不是理想的背景點(diǎn)。在模型及系統概述[J]環(huán)境監測管理與技術(shù),2008,20(4):無(wú)農村背景點(diǎn)的情況下,環(huán)境背景濃度的確定一般7-11.(上接41頁(yè))質(zhì)的鉀肥,可作為肥料返還給農民用于農田施肥環(huán)保污染,使大氣污染物SO2煙塵排放量大幅度削減。生效益和社會(huì )效益十分顯著(zhù)。物質(zhì)燃燒后的草木灰用于農田施肥,環(huán)保效益和社43環(huán)境效益會(huì )效益十分顯著(zhù)。因此,利用生物質(zhì)發(fā)電是節能減排生物質(zhì)發(fā)電項日實(shí)施后,從根本上解決了秸稈的重要途徑焚燒造成的嚴重大氣環(huán)境污染問(wèn)題,減少了溫室氣參考文獻體排放,改善了農村居住環(huán)境,增加了農民的收入[1]周光耀.節能減排與可再生能源[門(mén)].上海電力學(xué)院學(xué)報與同等規模燃煤發(fā)電廠(chǎng)比較,生物質(zhì)發(fā)電廠(chǎng)大氣2007(9):231-235.染物SO2排放量比燃煤發(fā)電廠(chǎng)少排161.6Ua,煙塵少[2]周芳胡明輔周?chē)缴镔|(zhì)能的開(kāi)發(fā)利用與技術(shù)進(jìn)展排40.74ta。[3]余珂胡兆吉劉秀英國內外生物質(zhì)能利用技術(shù)研究進(jìn)展5結語(yǔ)A).0.33中國煤化工及前景門(mén)電力學(xué)綜上分析,利用清潔的生物質(zhì)發(fā)電,不僅可增加CNMHG農民收入促進(jìn)農村經(jīng)濟和社會(huì )可持續發(fā)展緩解日[5杜水m,王完,守的合利用探討及案例分趨嚴重的溫室氣體效應;同時(shí)可大大減少環(huán)境空氣析[J節能環(huán)保,2008(4):27-29