中国对能源的需求日益增加，而主要传统能源（煤炭和石油等）的资源有限性和工业生产稳步增长、工业环境污染日益严重、燃料运输能力限制等因素，促使人们积极开拓和发展可再生能源。中国将重点发展水能、风能、生物质能、太阳能、天然气等可再生能源和清洁能源。目前，国内呈现生物质发电投资迅速升温的态势，预计到2020年将建成总装机容量2 000万kW的生物质发电项目，每年可替代7 500万t煤。此外，出售秸秆还可以给农民带来200~300亿元的收入。 利用生物质能原材料秸秆发电可以大量减少S02的产生和排放，减少粉煤灰、粉尘的排放。中国农作物秸秆的年产量大约7亿t，除了用作工业原料、畜牧饲料外，可以作为能源使用的约为3.5亿t。由于秸秆焚烧发电厂单位投资较大，发电厂总容量较小，秸秆收集比较困难，并且缺乏成熟的秸秆燃烧技术，因此如何建设一个经济效益好、具有市场竞争力的秸秆焚烧发电项目，更需要电力设计专业人员为业主作出科学合理的规划，对秸秆发电厂进行优化设计。 1、生物质电厂建设的基本条件 (1)电厂燃烧的秸秆种类为稻秆、稻壳、麦秆、棉秆、玉米秆、油菜秆、黄豆秆、蚕豆秆、灌木枝条、果树枝条等，但是考虑秸秆收集、打包、储藏、地区量能、秸秆收购的季节性和运输距离等因素，不同的秸秆破碎和打包设备不同，锅炉对应不同的秸秆燃料的燃烧特性不同，一个电厂不宜选择多于3种秸秆为燃料，东海龙源工程选择稻秆、稻壳、麦秆三种秸秆为燃料，同创新能源生产销售的秸秆颗粒机、秸秆压块机专业压制农作物秸秆成型机械设备，同时我们还大量销售杨木木屑颗粒燃料和玉米秸秆颗粒燃料。 (2)秸秆发电厂的汽车运输量。该工程2x12 MW生物质电厂年耗秸秆量约为25.0万t，980 t/d，每天12 h进料，采用10 t车辆运输，则需96车/d。秸秆发电厂的秸秆运输目前多采用汽车运输，因为秸秆体积大、质量轻，需要采用专用平板车辆运输。 (3)秸秆到厂价格是决定生物质电厂建设和盈利的主要因素之一。秸秆到厂价格是由秸秆的收集方式、秸秆的品种、收购季节、秸秆的质量、秸秆的运输距离和市场的供求关系等诸多因素共同决定的。秸秆的收集和运输半径以10.O~20.0 km为宜，当运输半径> 20.0 km时，秸秆到厂价格会明显升高，发电成本将明显提高。 (4)电厂秸秆露天堆场是易燃材料堆场，不应布置在大型居民区和易燃物生产企业长年风向的上风向。 (5)秸秆有密度小、体积大、燃烧值低、收购季节性明显等特点，秸秆锅炉制造在中国才起步，目前只能配套12—25 MW级的汽轮发电机组，因此生物质电厂有总装机容量小、总造价比较低、单位造价比较高的特点。单位造价在10 000.0元/kW以上，厂外系统的配套费用要尽可能低，生物质电厂建成后盈利的能力就越强。主要应当重视：电厂接入电力系统的线路要短，距离接入变电站要近；电厂应位于燃料收集中心区域，距离秸秆收集重点乡镇距离短，厂址四周公路运输条件好；电厂的补给水源要近，补给水管要短；电厂靠近城镇，利用城镇消防系统，不另建消防站。 2、影响生物质发电厂建设的突出问题 由于生物质发电厂建设在中国近几年才起步，在中南电力设计院2006年底进行国电东海龙源生物质电厂设计时，国内还没有投入运行的秸秆电厂。当时国内多个生物质电厂都停留在规划阶段，开工建设的较少，究其原因主要有三个方面。 2.1秸秆收集难 秸秆资源的收购是一项复杂和琐碎的工程，收购系统不完善，难以收购，造成到厂价受影响。 (1)农民出售秸秆的意识不强，存在着惜售与无所谓思想。 (2)农村收集秸秆的力量不足，农民收完秸秆后在田间焚烧或在田边自然堆放，随便取用。 (3)农民用作生活燃料；在某些地区有其他工业企业同发电厂争秸秆资源的现象。 (4)农村现缺乏秸秆收购的组织机构，有一定经验和经济实力的农民经纪人，没有形成产业链，其中蕴藏的经济利益尚未充分显露。 (5)秸秆到厂价是由秸秆收割、晾晒、打包、堆放储藏、运输等环节费用组成的，不同秸秆品种，不同季节、运输距离不同、秸秆干湿度对秸秆到厂价都会产生影响。 (6)秸秆收集系统的三种形式：电厂成立独立的燃料公司来运作；电厂和当地政府合作成立燃料公司来运作；电厂和当地政府合作成立燃料公司+固定个体经营户来运作。实践结果，第三种运行方式较好。 2.2秸秆锅炉的选择 秸秆锅炉按燃烧形式分直燃式锅炉和气化式锅炉。 直燃式锅炉进料分整捆料和破碎散料，整捆进料分小捆料（50 kg/捆）和大捆（300 kg/捆）。 气化式锅炉和直燃式锅炉不同的是在锅炉前设有较大的高温气化室，秸秆在高温气化室气化后再进锅炉燃烧。 2.3 生物质发电厂的上网电价 目前中国的上网电价=当地燃煤电厂脱硫电价+0. 25元，对应的秸秆到厂价是300.0元左右，因为秸秆的到厂价是电厂不可能完全控制的，投资秸秆发电厂是有较大投资风险的。 3、工程建设实例 3.1工程概况 国电东海龙源生物质发电有限公司2 x12 MW电厂位于江苏省东海县房山镇西北角，工程装机规模为2 x75t/h中温中压秸秆锅炉，2x12 MW凝汽式汽轮机，2 x12 MW空冷发电机。厂区围墙内用地面积约8. 24km2，全厂定员人数120人；电厂于2006年12月开工建设，2007年1月1号机组投产，2007年4月2号机组投产，7月交付电厂运行。 3.2厂区总体规划 (1)根据项目设计计划的要求，厂区按规划容量2 x12 MW汽轮发电机组进行设计，不考虑扩建的条件。 (2)灰渣处理。采用灰、渣分除的干除灰方式，从锅炉排出来的渣与灰相同，一并送人灰库。秸秆燃烧后的灰渣，根据市场运作全部用于加工成复合肥，肥料包装后，采用汽车运输出厂区。 (3)出线。电厂采用1回110kV出线，接入 110 kV房山变电所。 (4)秸秆收集和运输。由电厂和镇政府合作，在镇区有仓储设施的单位共同组建秸秆收储公司，将符合要求的打捆秸秆送至电厂中心储料场和2个镇区储料场。采用汽车运至电厂。 3.3厂区总平面布置 厂区分成三个区域，即主厂房区、物料区、办公生活和辅助生产区。 (1)主厂房区布置在厂区的中部，主厂房长轴为南北向布置，固定端朝南面，扩建端朝北面，汽机房A排柱朝西面，除氧间依次向东顺列布置，锅炉房、除尘装置、烟道烟囱从北向南纵向布置，其方向与汽机房、除氧间顺列方向垂直。锅炉间在汽机房东侧，由北向南依次布置料仓间、锅炉、布袋除尘器、引风机和烟囱。锅炉的东面布置有检修车间、空压机室、灰渣处理车间、稻壳仓等。 (2)物料区布置在厂区的东北部，设置2座干料棚(8640m2)、物料综合楼、露天堆场，在堆场的中部布置有一条东、西向的道路分别同厂外道路相连，在厂区围墙处分别设有东、西货物出入口和汽车衡及检斤室。从干料棚到锅炉间有两条栈桥与2台锅炉相连。 (3)办公生活和辅助生产区布置在厂区的西南部，靠近厂区的人流主人口，从南至北布置为进厂道路、进厂大门、警卫值班室、停车场、办公楼（一楼部分为食堂）、110 kV配电装置楼、综合楼（职工宿舍）、化水车间室外设施场地和化学水处理车间、污水调节池、地埋式污水处理装置。办公楼面对人流主人口，与主入口间形成大片空地，布置室外喷水池、绿地、小品、绿化等厂前区。 水循环处理区布置在厂区的西北部，冷却塔布置在北面，清水池和循环水泵房分别布置在其西面和南面。 3.4存在的问题及解决办法 (1)由于业主一开始只征了发电厂地，把发电厂交给中南院设计，中心储料场另行设计，后来才发现中心储料场脱开发电厂布置不方便，又再征地建中心储料场，运行后感到干料棚面积不够，从露天储料场取料到干料棚不方便。今后应整体规划厂区和储料场。 (2)由于业主规划2个镇区储料场为散料进场晾晒、打包，再用车运至发电厂中心储料场的运行方式，中心储料场没有设置打包机，在运行过程中发现厂址附近送来的散料无法处理，现在将在中心储料场新建打包机。 (3)发电厂锅炉设计燃料为300 kg/捆的大包料，后加掺烧稻壳。运行后发现，稻壳在锅炉内停留时间不够，燃烧不完全，对除尘器及管道磨损比较严重，也影响了灰渣的质量。因此建议在今后的生物质发电厂燃料选择中不要参烧细小、坚硬的燃料，或单一燃烧细小物料。 (4)最近业主反映东海生物质发电厂因收不到燃料而短时停产。因此设计院在设计生物质发电厂时一定要提醒和协助业主，在发电厂投产前，提前半年时间开始储料场的建设和收集秸秆，保证燃料的充足和可靠性。秸秆发电厂必须建立自己的秸秆燃料基地，获得可靠秸秆资源，以自我供应为主，市场供应为辅，同时可以平抑秸秆的市场价格，避免价格波动太大。 (5)业主反映有部分农民送来的打包物料，外部很好，内部掺水、掺土渣，经调查相关用秸秆的企业，此类事件屡见，因此，一定要把好进料关，不合格的秸秆（湿度、干净度、新鲜度不达标）不进厂，坚决退回。同时制定切实可行的收购政策，培养一批收购专业户，在秸秆收购的第一道关口控制好收购质量，保质保量完成秸秆收购任务。 4、结语 (1)进料方式。进厂物料有散料、打包料和破碎料三种形式。针对不同的进料，厂区内的物料系统是不同的，厂区总平面布置和用地是不同的。 (2)注意物料码堆。物料收购季节有时段性，秸秆收获后要及时晾晒，当秸秆于至含水率为10%一15%时，再打包、码堆储存。 码堆时要有通风措施，秸秆含水率过高，通风不良，在高温天气时会自燃，或高温发酵使物料腐烂变质失去燃烧值。 露天堆场的物料垛要及时加盖防雨布，垛基础高出地面0.3 m，垛宽8—10 m，垛长50—60 m，物料堆放高度8—10 m。垛间距8—10 m，作为运输和消防通道。 (3)搞好储存场设计。生物质发电厂秸秆收集、储藏系统选择确定厂区的用地面积与形状和发电系统部分用地及布置是比较固定的，物料储存场部分用地面积是由业主管理方式确定的。由于秸秆收购的季节性，电厂厂区内储料场宜堆放3个月的用量，镇区储料场宜堆放2—3个月的用量为好。 (4)灰渣利用。生物质发电厂的物料灰、渣是含钾元素的肥料，经过掺加辅料加工处理后，成为复合肥可以还田。东海生物质电厂灰渣量为72 t/d、26 960 t/a，灰渣率为11. 04%。电厂建设有灰渣处理车间，进行复合肥加工。 (5)注意消防设计。国电东海生物质发电厂的储料场设计按造纸厂消防条例进行设计，在储料场的楼顶上设有消防岗哨，负责监视储料场的火警情况。根据造纸厂储料场的经验，当露天堆场着火时，着火的垛堆是不用先救火的，而是重点保护周边未着火的垛堆。电厂要设置固定水消防系统外，物料垛堆之间的距离是最主要的防护措施，同创新能源除了生产销售秸秆颗粒机、秸秆压块机等生物质燃料成型机械设备外还销售玉米秸秆和杨木木屑颗粒燃料。