生物质发电的效益分析

环境保护与循环经济生物质发电的效益分析赵蔚李朝旭(辽宁省环境科学研究院,辽宁沈阳110031)摘要:介绍了我国生物质资源利用现状及存在的主要问题,以某电厂利用生物质发电为例,从原燃料的用量、污染物排放情况及环境经济效益等方面进行分析,说明利用生物质发电是节能减排的重要途径。关键词:生物质;发电;效益分析;节能减排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中图分类号:TK229文献标识码:A文章编号:1674-1021(2009)11-0040021引言点。生物质在生长过程中通过光合作用吸收CO2,在其作为能源利用过程中,排放的CO2又有效地通过随着我国经济的快速发展,在今后相当长一段光合作用而被生物质吸收因而其产生和利用过程时期能源需求也将保持快速的增长。预计到2020构成了一个CO2的闭路循环。即年,能源需求总量将超过30亿吨标准煤。而我国人CO2+HO+太阳能叶雄(CHO)+HO均能源资源仅为世界平均水平的40%。另一方面,我(CHO)想CO2+热量国的能源消费结构以煤为主,煤炭所占的比重接近(CH4O)是生物质生长过程中吸收的碳水化合70%,煤烟型污染将成为我国大气污染的最主要因素。大规模发展煤电造成SO2排放增加,对环境造成物的总称。当上述两个反应的CO2达到平衡时较大的压力。将对缓解日趋严重的温室气体效应产生重要的作农作物的秸秆属于清洁的生物质能源生物质用。能具有资源种类多、分布范围广、环境影响较小、可22利用现状及主要问题再生利用等特点。利用生物质发电,其所产生的废我国的生物质资源非常丰富据统计,目前每年物主要是CO2和灰渣,排出的CO2能够被植物重新仅农作物产生的秸秆量就达7亿t,预计到2010年吸收,放出氧气,改善了环境;灰渣含有丰富的钾会增至8亿t。现有秸秆大约有145亿t用做畜牧饲镁、磷钙等营养成分,可作为高效农业肥料,直接用料091亿t用做还田肥料014亿t用做工业原料,于农田。故开发利用生物质能等可再生能源,对缓解28亿t作为农民传统的生活燃料剩余的秸秆几乎我国能源供应紧张状况和保护环境具有重大意义。全部被焚烧极大地浪费了生物质资源;焚烧秸秆最本文以某电厂利用生物质发电为例,从原燃料的用大的危险是容易引起火灾,并可造成严重的大气环量、污染物排放情况及环境经济效益等方面进行分境污染。为此,利用生物质发电是解决秸秆浪费和析,说明利用生物质发电是节能减排的重要途径减少火灾的有效途径;不仅可节能减排,而且带动相2生物质资源利用现状及存在的主要问题关产业发展还可解决农民的就业问题。3电厂概述21生物质资源的特点生物质能是唯一可再生的碳源2。生物质能与3.1生物质电厂煤炭等化石燃料相比,具有低硫、低氮、灰分小等特中国煤化工秆锅炉,配置2台收稿日期:2009-10-16;修订日期:2009-10-30。CNMHG作者简介:赵蔚,女,1963年生,教授级高级工程师,主要从事环境工程及环境影响评价研究吹丹技术下12MW次高压双抽汽凝汽式汽轮机。工程总投资同等规模2台75h燃煤电厂大气污染物排放243086万元,锅炉年运转时数6000h。工程所用情况见表5。燃料为玉米秸秆,以厂址30km半径的玉米秸秆产表5大气污染物排放情况地面积为燃料供应区。可获得秸秆量为43x10t,拟在厂外设5个收集加工、贮存的料场,合理考虑每污染物排放情况个料场储量的天数。在料场内由物流公司将玉米秸污染物类别小时排放量/年排放量(t·h1)秆按标准打包后运至电厂料场,采取汽车运输。项目废气(1233444SO20070142060每年需生物质总量为204×10t,项目锅炉燃料为秸00115秆,秸秆发电是通过高温高压锅炉直接燃烧经过预加工的秸秆产生热能而转化为电能。具体消耗量33生物质电厂与燃煤电厂大气污染物排放状况见表1对比表1燃料消耗量生物质发电厂与燃煤发电厂大气污染物排放状锅炉小时精秆耗量/+h)日耗量)年耗址(万+a)况对比见表62台75th4.000748.00020.40注锅炉设备日运行按22h计算;锅炉设备年运行按6000h表6生物质发电厂与燃煤发电厂大气污染物排放情况对比计算污染物类別生物质发电厂燃煤发电厂大气污染物排放情况见表2。420.60表2大气污染物排放情况污染物排放情况从表6可以看出,同等规模生物质发电厂大气污染物类别浓度/小时排放量/年排放量/污染物SO2排放量比燃煤发电厂少排161.6a,烟尘mgm)(th)少排40.74a废气(1436120.043I万Nma)烟尘241004723824生物质电厂效益分析灰渣产生量见表3。4.1经济效益表3灰渣产生量(1)发电收益。项目建成后,年上网电量约144灰渣量小时灰渣量/日灰渣量/年灰渣量/亿kWh年发电收益为8640万元。(th)(2)CDM减排收益。如申报CDM项目,可获得1.2202台75thCDM减排收益估算:年 CDM CO2的减排当量为锅炉灰量0522313213.35万t;年CDM的减排收益为13.35×10×63=灰渣量1.74238.324104529118万元(每吨减排量按照10美元计算)。注:日灰渣量按锅炉日运行22h计算;年灰渣量按锅炉设备(3)生物质发电年总收益为95518万元年运行6000h计算。42杜会效益32燃煤电厂(1)本项目属热电联产项目,可实现集中供热,某电厂2台12MW双抽汽凝汽式供热汽轮发大量减少燃煤消耗。该生物质电厂每年燃烧秸秆电机组配2台7Ⅶh次高压循环流化床锅炉锅炉烟204万t,相当于102万t标准煤,可缓解我国能源气釆用高效静电除尘器处理除尘,采用锅炉内掺烧石短缺的现象有利于社会经济的可持续发展;年发电灰石粉去除SO2,净化后的烟气经100m高烟囱排放。锅炉燃料消耗量见表4。144亿kWh,年供热量73.6万GJ,能够满足该地区100万m2居民采暖需求,同时可关停周围能耗大衰4燃料消耗量项目小时耗量/(h)日耗八(d)年耗量/万a3)污染重的小锅炉16台。1796(2)项目建成后,可带动当地农村经济的发展29940658680石灰石.66036.520每中国煤化工可增加农民收入注:锅炉设备日运行按22h计算;锅炉设备年运行按6000hCNMHG业岗位生物质燃烧后灰,母平刂达104521,作为高品(下转45页)单计算的SO2浓度;KC为境外输入项K为比例为:一是按季节比例系数取值如式(1);二是取清洁系数,各季节取值不同;C为校正后的监测数据。点数据的下限;三是在控制区外的环境影响评价项鉴于功能区划的一类区往往是生态保护区,林目中的背景点数据中选取;四是可选取国家空气质地等对污染物的净化作用可使污染物衰减,因此对量标准中一级标准的50%左右,如式(2)。该类区域无需考虑境外输入项,只需将数据按净化系数修正,净化系数各季取值不同5结论和展望PM1的监测结果由3部分构成即排放清单量、本文选用了ADMS一城市模型软件建立空气污本地扬尘量和境外输人量。依据清单计算的PM浓染数值预报系统,还有很多其他的空气污染扩散模度数据应增加本地扬尘量和境外输入量,即对于功型软件,选用其他空气污染扩散模型软件的数值预能区划的二、三类区模拟数据的计算如式(2)报系统还有待研究。城市空气污染数值预报系统的Cm=C雕+KCj+C输人(2)实际应用、提高城市空气污染数值预报的有效措施式(2)中,Cm为PM的模拟数据;C为依据排放以及文中提出的一些措施的实际效果有待进一步加清单模拟计算的PMn浓度;K·G为二次扬尘项K强和检验,而环境背景值的合理确定在空气质量预为比例系数,通过颗粒物二次源解析获得;可为报中是值得深入研究的课题。PM的监测数据;C输为境外输入项根据本底浓度给出。参考文南对于功能区划的一类区PMn的模拟数据,也要[1]王勤耕夏思佳万祎雪,等当前城市空气污染预报方法增加衰减项净化系数据实给出。存在的问题及新思路[J].环境科学与技术,200,32(4)合理组合模拟条件和参数,根据模式对不(3):89-192同条件和参数的敏感性分析,通过试算合理组合条[2]史红香,胡筱敏抚顺市空气污染预报方案筛选[]辽宁件和参数,可使相关性和符合指数大为提高。城乡环境科技,2006,26(3):17-19(5)确定模拟高度,要使模拟高度与各监测点3聂邦胜国内外常用的空气质量模式介绍海洋技术,位的高度一致。2008,27(1):118-121.(6)环境背景值的确定,环境本底浓度应当合[4]肖杨毛显强马根慧等基于ADMS和线性规划的区域大气环境容量测算[J]环境科学研究,2008,21(3):14-16理取值,一般环境本底浓度应当由环境背景监测点[5]张建文安字魏利军.危险化学品事故应急反应大气扩散测得,目前城市的清洁点往往不是理想的背景点。在模型及系统概述[J]环境监测管理与技术,2008,20(4):无农村背景点的情况下,环境背景浓度的确定一般7-11.(上接41页)质的钾肥,可作为肥料返还给农民用于农田施肥环保污染,使大气污染物SO2烟尘排放量大幅度削减。生效益和社会效益十分显著。物质燃烧后的草木灰用于农田施肥,环保效益和社43环境效益会效益十分显著。因此,利用生物质发电是节能减排生物质发电项日实施后,从根本上解决了秸秆的重要途径焚烧造成的严重大气环境污染问题,减少了温室气参考文献体排放,改善了农村居住环境,增加了农民的收入[1]周光耀.节能减排与可再生能源[门].上海电力学院学报与同等规模燃煤发电厂比较,生物质发电厂大气2007(9):231-235.染物SO2排放量比燃煤发电厂少排161.6Ua,烟尘少[2]周芳胡明辅周国平生物质能的开发利用与技术进展排40.74ta。[3]余珂胡兆吉刘秀英国内外生物质能利用技术研究进展5结语A).0.33中国煤化工及前景门电力学综上分析,利用清洁的生物质发电,不仅可增加CNMHG农民收入促进农村经济和社会可持续发展缓解日[5杜水m,王完,守的合利用探讨及案例分趋严重的温室气体效应;同时可大大减少环境空气析[J节能环保,2008(4):27-29