1．前言
我國擁有豐富的秸稈資源，可用作能源的秸稈每年約有2億tce。秸稈是優質的、可增長和再生的綠色能源。由于秸稈質地松散，堆積密度小，不易收集和運輸，燃燒組織比較困難，在我國大規模利用秸稈能源還有一定的障礙。目前我國尤其是農村一邊是能源短缺、環境污染，一邊是優質清潔秸稈能源資源大量的被閑置、浪費、露天焚燒。因此，秸稈成型顆粒燃料利用技術迅速發展起來，并逐漸被用于工農業生產、生活的方方面面。
富通新能源生產銷售的
秸稈顆粒機、
秸稈壓塊機專業壓制生物質顆粒燃料。
秸稈成刑顆粒燃料是經過秸稈收集——干燥——預處理——粉碎——壓縮成型等工藝，把秸稈原料壓制成的顆粒狀燃料，壓縮后的秸稈成型顆粒燃料體積縮小8_10倍，密度增加到1000kg/m3以上，大大方便運輸和儲存，更容易組織和控制燃燒，因此顯著提高燃燒效率。秸稈成型顆粒燃料日漸被作為煤炭的替代品用于民用及工業燃料，包括供熱、發電／熱電聯產等。日前迫于能源需求與環境污染壓力，熱電聯產技術逐漸在城市小區、商務區等發展起來。
熱電聯產是提高能源利用率，節約能源的有效途徑，并且具有減少污染，提高供熱質量，促進經濟發展等優點。2002年由國家發展計劃委員會、國家經濟貿易委員會、建設部和國家環保總局聯合下發了《關于熱電聯產的規定》，明確了國家鼓勵發展熱電聯產的政策，特別強調了國家積極支持發展燃氣輪機聯合循環熱電聯產利小型燃氣熱電冷聯產。世界各國實踐表明，發展能源階梯利用的小型熱電冷聯產是合理、高效地利用能源的最佳手段，對于改善環境、降低燃料成本，也是最好的解決方案之一。歐盟計劃到2010年熱電聯產所占的發電市場份額達30%，其中，丹麥熱電聯產占發電市場的45%；荷蘭目前熱電聯產已占發電市場的400。俄羅斯早在1993年熱電裝機就有6530萬kW，熱電廠的發電量占總發電量達33%以上。
經過研究我們認為，利用秸稈成型顆粒燃料的熱電聯產技術發展分布式能源站，具
有熱利用效率高、建站靈活、變廢為寶、綜合利用等優點，市場前景廣闊。
2．秸稈成型顆粒燃料技術
我國農村生活用能仍有超過50%的農民全年90%以上依靠秸稈、薪柴等生物質直接低效率燃燒。不少地方秸稈資源被作為廢物棄于田間地頭，各地頻頻出現露天焚燒秸稈現象，不僅浪費資源，也帶來了嚴重的環境污染，甚至延誤航班、引發火災和交通事故等。
秸稈等生物質能源的開發利用技術再度引起人們的高度重視。許多大中城市要求中小燃煤鍋爐關閉、整改，要求改燒天然氣、電等清潔燃料，各用能單位普遍感到清潔燃料能源價格高、負擔重，紛紛尋求新的替代能源。因此，秸稈作為可再生清潔能源日益受到關注。
由于秸稈本身的特點是堆積密度小，體積熱值低，所以秸稈直燃鍋爐必定是體積龐大，設備造價高，廠房占地面積大，基礎建設及初投資高；而利用秸稈成型顆粒燃料發展熱電聯產技術，由于其密度大，可以借鑒煤炭燃燒技術與設備，降低設備投資成本，減少初投資。又由于其屬于清潔燃料，可以不受地點限制，擴大應用范圍，在城市發展熱電聯產能源站。
利用秸稈成型顆粒燃料發展熱電聯產技術，開發自主知識產權的生物質顆粒成型設備與熱電聯產技術，符合我國長期可持續發展要求，更適合我國國情實際。即可解決農村秸稈資源浪費，減少環境污染，又能發展農村經濟，增加農民收入，促進社會主義新農村建設。同時，還有利于富余勞動力轉移，為社會提供更多的就業機會，發展新興產業，支持國家可持續發展。
3．國內外現狀和技術發展趨勢
國外從20世紀30年代開始研究秸稈成型燃料技術。到20世紀末，美國已在25個州興建了日產量為250~ 300t的樹皮成型燃料加工廠，進行工廠化生產。歐洲國家也非常重視生物質可再生能源的開發利用，從20世紀70年代開始研制生產沖壓式成型機、顆粒成型機等，意大利、丹麥、法國、德國、瑞典、瑞士、比利時等國相繼建成生物質成型燃料生產廠家70多個，設備及成型燃料產品進入商業化運作模式；泰國、印度、越南、菲律賓等國在20世紀80年代也建成了不少生物質固化、碳化專業生產廠；從2003年開始，南非北部城市沙比已建成4個巨大的生物質成型燃料加工廠，生產規模達到了年產20萬噸。這些國家生物質成型燃料技術大部分已經成熟，并進入了規模化生產及應用階段。
目前國外生物質成型的主要方式有4種，即顆粒成型機、螺桿連續擠壓成型機、機械驅動沖壓式成型機和液壓驅動沖壓式成型機；生產原料以木屑等林業廢棄物為主。其利用形式主要有三種：一是低密度類，大捆，用于發電；二是中密度類，大塊／棒狀，以層燃鍋爐、壁爐為主；三是顆粒型，原料以木屑為主，用于高檔取暖爐。
國外對秸稈生物質成型燃料技術已經相當成熟，而且生物質成型燃料的生產從原料收集到加工、應用都實現了工廠化，燃燒技術也得到了相應的發展；但是，國外成型燃料生產多以木屑等林業廢棄物為主要原料，應用秸稈原料生產成型燃料的研究和應用較少；成型燃料的用途多是家庭采暖和熱水供應，以及少數特殊用途，很少用于發電。
我國從20世紀80年代引進螺旋推進式秸稈成型機，生物質成型燃料技術的研究開發已有二十多年的歷史。曾經先后引進20多條生物質成型燃料生產線，因為耗能高、成本高、生產率低、燃爐不配套、與國情脫節等，至今仍沒有形成產業。之后，我國先后有幾十家研究院所、生產企業投入成型燃料技術研究與開發利用工作，針對原料主要是林業廢棄物，以秸稈為原料的成型燃料技術除農業部可再生能源重點實驗室（河南農業大學）在河南進行示范嘗試外，其它研究進展一直比較緩慢。但是國內對牧草、秸稈加工顆粒飼料的技術與設備研究比較常見，秸稈顆粒燃料的技術與成套設備不多。
近幾年，由于國家資金投入增加，成型燃料的生產利用初步形成規模。例如陜西省武功縣輕工機械廠研制的螺旋推進式成型機，遼寧省能源研究所研制的螺桿棒狀成型機，河南農業大學研制的活塞式液壓成型機，在北京、河南、江蘇都已經行了小規模示范。隨著生物質資源利用技術的發展，國家相關法律法規的支持與引導，秸稈成型顆粒燃料技術呈現出迅猛的發展趨勢，國家、社會、企業、科研單位不斷投入人力物力財力，配套設備更加完善、成熟，技術更新速度加快，自主知識產權意識不斷加強。
國外尤其是發達國家在成型顆粒燃料技術研究方面處于領先地位，從利用現狀和發展趨勢來看，國外成型顆粒燃料主要采用木屑等林業廢棄物作生產原料，很少采用秸稈等農業廢棄物；由于木質顆粒燃料潔凈無污染、可再生，多作為優質燃料被用于壁爐采暖等，雖然價格昂貴，仍然備受豪華別墅戶主青睞。在國外，秸稈常被用作肥料、飼料等其他用途，用作燃料的發達國家多采用大規模直接燃燒方式進行熱電聯產，很少采用秸稈生產成型顆粒燃料。
4．市場需求分析
2004年，我國有25個省級電網出現拉閘限電，全國冬夏用電高峰最大電力缺口超過3000萬千瓦，許多發電機組因為煤炭供應不足而關停。另外，我國尚有3000萬人口沒有用上電。發展生物質成型顆粒燃料產業，將會對煤炭進行必要的補充，建設分布式中小型熱電廠，將可以有效緩解供電、供熱緊張局面，對我國全面建設小康社會意義深遠。
隨著城市化進程的加快，城市居民接近6億人口，造成我國城市供暖壓力逐漸增大。白于許多新建小區多在城市外圍，熱力管網難以到達，或者熱損失嚴重而難以為繼。為了滿足居民生活需求，因此需要采用區域供暖措施，受環保限制，多數以天然氣或電力燃料供暖，而且單純供暖效率低。要么供暖費過高，要么供暖廠虧損經營，二者都不是長久之計。我國《可再生能源法》出臺后，秸稈發電上網有了法律保證。發展秸稈顆粒燃料熱電聯產即可以滿足供熱需求又有發電收入，而且供熱距離短，建設投資少，屬于一舉多贏的開發利用可再生能源方案。
5．秸稈成型顆粒燃料熱電聯產系統設計方案
熱電聯產系統有多種模式，一種是燃氣輪機—余熱／直燃溴化鋰吸收式空調機組聯合循環，該模式具有污染小，效率高及靠近熱、電負荷中心的優點，多以天然氣為燃料，但我國人均天然氣剩余可采儲量只有1074m3，是世界平均水平的4.3%；所以，我們需要把有限的資源加以有效合理的利用，不能大量使用這種模式。另一種是中小型燃煤熱電廠，因為污染和燃料問題，也在慢慢的被淘汰，尤其是在城市及生態保護區等更限制了燃煤的開采與利用。
據此，筆者提出利用秸稈成型顆粒燃料發展熱電聯產系統。通過改變燃料供應系統及鍋爐等，提高整個系統可靠性和高效性。由于秸稈能源的清潔特性，基本沒有污染物排放。因此，采用秸稈成型顆粒燃料熱電聯產模式可以同天然氣一樣在中小城市、集中小區、工業開發區等熱源需求量大的區域應用。
本文結合北京生物工程和醫藥產業基地( CBP)供熱廠（天然氣燃料），改建為熱電聯產（秸稈顆粒燃料）對系統方案進行簡單分析。
5.1秸稈成型顆粒燃料廠
秸稈成型顆粒燃料生產廠位于CBP外圍，周圍是北京市大興區農業生產區，南鄰河北省固安、廊坊等地，擁有大量的農作物秸稈，而且交通便利。秸稈成型顆粒燃料以當地秸稈為主要原料，年生產能力10萬t。生產工藝及應用流程如圖1。
秸稈成型顆粒燃料生產廠由北京盛昌綠能科技有限公司投資建設，生產的顆粒燃料主要用于熱電聯產能源站，部分為當地農民提供生活燃料。
5.2秸稈成型顆粒燃料熱電聯產能源站方案
待改建改造供熱廠位于CBP內，目前該供熱廠安裝有20t/h的天然氣燃料鍋爐2臺，配套設施有天然氣減壓站、化學水處理間、辦公樓、后勤設施等。供熱管網主要擔負CBP內數十家企業的供熱，該鍋爐每產生1Uh的飽和蒸汽，需要消耗約80 rr13的天然氣，天然氣的單價約為2.25元／r113，雖然每噸蒸汽售價220元人民幣，多種原因造成該供熱廠目前每月仍有數萬元的虧損。
因此，供熱廠計劃希望利用廉價的綠色燃料替代天然氣改建為熱電聯產系統。經過初步分析，我們給出了初步設計方案。原天然氣鍋爐作為備用供熱，以保證供熱高峰時熱負荷補充熱源，另外新增2臺以生物質顆粒為燃料的35 t/h電站鍋爐，2臺6MW蒸汽輪機。
系統方案如圖2：
4.CBP熱電聯供運行分析
4.1發電項目成本與收益
根據《可再生能源法實施細則》規定，生物質熱電廠上網電價=當地標竿電價+0. 25元。以北京地區為例，CBP熱電廠的上網電價=0.35 +0. 25 =0.6元。而且“可再生能源法”規定，電網企業必須無條件全額接受可再生能源發出的電，那么按照1年7000h的發電時間計算（生物質發電不受時間限制），除去6%的自耗電，CBP熱電廠每年發電收入4738萬元。
4.2工業蒸汽項目收益
在滿負荷發電之后，可以保持20t/h蒸汽供給量，按照工業蒸汽價格160元／t（日前實際CBP內，工業蒸汽價格220元／t）計算，1年7000h供應CBP企業單位及用戶蒸汽，年供熱收人為2560萬元。
4.3綜合收益與利潤分析
全年綜合收益與利潤分析見表3。
4.4效益分析
4.4.1財務評價
針對熱電系統，在不計人C02減排收入時，CBP熱電廠改造項目的內部收益率為11%，投資回收期5.8年，投資收益率11. 25%。根據風險性分析，電價、原料價格、投資成本這三個因素對熱電廠的盈利產生較大的影響，但是在CBP熱電廠和顆粒燃料廠簽署長期的供貨合同下，就可以充分保障原料價格的穩定，而電價和投資成本是相對固定的，所以項目整體風險性不大。
4.4.2環境效益
與燃燒煤炭相比，同樣規模的熱電廠每年（燃燒7萬t煤相當于10萬t秸稈顆粒燃料）可以減少排放COz 14萬t、S02400t、煙塵lOOOt，減少灰渣排放4萬t，同時向農民提供6000t的草木灰肥料。
4.4.3社會效益
有利于促進社會主義新農村建設，解決農村秸稈堆積帶來的環境污染，改善村容村貌，減少安全隱患，避免田間焚燒污染與浪費；增加農民經濟收入，每年增加秸稈銷售收入1800萬元，增加農民就業收入600萬元以上，可以顯著提高農民生活水平。
優化能源結構，增加可再生能源比例，減少對化石能源的依賴。一個這樣的熱電聯產能源站，每年可以替代7萬t煤炭；減少資源浪費，避免秸稈露天焚燒，做到秸稈過爐還田，發展循環農業．保持農業可持續發展。
促進關聯產業的發展，提供更多就業機會。該系統方案中秸稈成型顆粒燃料廠直接提供500個就業機會；熱電聯產項日提供了接近100個就業崗位；相關冶金、加工、制造業等還有更多的就業機會。
5、結論
秸稈成型顆粒燃料是清潔的可再生能源，原料來源豐富。生產過程采用物理加工處理方法，利用顆粒燃料的同時不會對環境構成二次污染，同時還解決了農村秸稈堆積、焚燒所帶來的污染問題。秸稈顆粒燃料作為煤炭的替代品，用于熱電聯產的替代燃料，可以更好的發揮其環保、清潔、廉價、再生的優勢。
以秸稈成型顆粒燃料發展熱電聯產，經濟效益、環境效益和社會效益顯著。建設以秸稈成型顆粒為燃料的熱電聯產能源站，具有建站投資少，收益快，規模易于控制，地點限制少等優點，尤其適合在城市、小區、開發區等建設。規模化地發展秸稈顆粒燃料熱電聯產能源站，不僅對改善我國以煤電為主的能源結構、減少燃煤對大氣環境的污染具有長遠的戰略意義，而且對于促進地區經濟發展和農村電氣化建設也有特殊的現實作用。
三門峽富通新能源生產銷售秸稈顆粒機、秸稈壓塊機、飼料顆粒機等生物質顆粒燃料飼料成型機械設備，同時我們還大量銷售生物質顆粒燃料。
