浅谈生物质电厂燃料保障
作者：安徽国祯生物质发电有限责任公司 丁 海 点击数：737 文章录入：
什么是生物质？中国农业大学工学院刘贤博士给出了这样的解释：生物质是指任何可再生或可实现循环利用的有机物；它是多种复杂高分子化合物的复合体，通常以可持续方式由水和二氧化碳经光合作用产生。生物质发电的原材料主要来源于农业和林业剩余资源，依托农业大市场。生物质发电是集节能、环保、服务“三农”于一体的新兴产业。该产业的发展对改善大气环境、提高资源利用率、优化能源结构、实现人类能源的可持续性具有积极的促进作用。
我国政府已经向世界承诺：到2020年，单位国内生产总值二氧化碳排放将比2005年下降40％到45％。这也是中国政府第一次公布关于温室气体减排的明确数字，同时表明国家发展低碳产业的信心和决心，对生物质发电的扶植政策越来越明朗化。2009年2月国家发改委和农业部联合编制印发《秸秆综合利用规划的指导意见的通知》（发改环资【2009】378号）文件。2010年7月18日，国家发改委又下发了《国家发改委关于完善农林生物质发电政策的通知》（发改价格【2010】1579号）文件：对农林生物质发电项目实行标杆上网电价每千瓦时0.75元，规定自2010年7月1日起实行。
生物质能属于可再生、清洁能源，国家正在积极推进可再生能源技术的产业化发展，可再生能源的有效利用将逐步取代煤炭、石油、天然气等化石能源，开发清洁能源转化技术，大力提高能源利用率，是解决能源危机和环境问题的根本途径。所以，生物质发电供热是国家鼓励发展的朝阳产业。国内各大投资主体同时看好这一产业，国家电网公司、江苏国信集团、武汉凯迪电力等企业已经涉足我国生物质发电项目。但是，生物质发电在我国尚属新生事物，自2006年12月国能单县第一台30MW生物质发机组建成投产，生物质发电在我国仅有5年的历史，在生物质发电技术和运行管理等方面依然面临着诸多难题，各在建和已投产项目都在探讨生物质保障和设备技术完善的课题。
本人自2006年从事生物质发电以来，先后在国能生物发电集团、武汉凯迪电力公司等单位工作和学习，一直对国内生物质发电事业进行潜心研究和认真总结，曾成功运作过国能射阳生物质电厂、凯迪宁国生物质电厂、凯迪五河生物质电厂等企业的原料收购市场，现于安徽国祯生物质发电公司策划原料收购工作。通过不断学习行业内成功人士的经验，本人对生物质发电原材料运作有了自己的见解，希望能够与对生物质发电感兴趣的各位人士共同分享。
一、前期资源的核查。在生物质发电项目建设之前，准确掌握拟建项目的资源状况十分重要。要通过深入调研，搞清楚拟建项目当地的资源分布状况、可利用生物质量、气候特点、收集的难易程度、运输状况、劳动力情况以及潜在的竞争对手。生物质原料的收集受气候影响和地域限制，有些地区根本不适于建设生物质发电项目，但某些地方政府为捞取政绩，急功近利，绞尽脑汁扩大招商引资规模；不惜提供虚假统计数据，盲目引进项目。为避免决策失误，作为投资主体，在投资前一定要对拟建项目的地方资源做认真核查，官方提供的资源统计资料不能作为建设项目的最终依据。如大唐安庆生物质电厂、凯迪益阳生物质电厂等，政府统计资料显示当地棉秆、稻壳等资源量完全能够满足项目需求，可机组建成投产以来一直面临着原料供应不足、无法维持正常运营的局面。媒体曾对大唐安庆生物质电厂原料短缺情况进行了如实报道，并引起了同行业的广泛关注。项目落地之前，地方政府会积极推进，可是一旦建成投运，他们是不会再过问电厂原料保障情况的。
在资源核查时，要深入乡镇、村舍，切忌搞形式主义、走过场。对农作物秸秆核查，要真正掌握各类农作物的种植面积和粮食产量，了解当地收割方式、留茬高度和秸秆的实际利用率，推算草谷比系数和项目可收集率，从而计算出可收集量。对林业剩余物资源的核查，要掌握当地林业的年砍伐量和实际加工量，了解加工产生废弃物（如枝桠柴、树根、树皮、锯末、边角废料等）的数量和实际利用情况，测算可收集率，从而计算出可收集量。稻壳、花生壳、玉米芯等资源已经被广泛应用，并形成较为稳定的市场，几乎没有剩余量，而且价格偏高，可能超出生物质电厂的承受极限。在资源核查时，不能把这部分资源量全部纳入可收集量计算。
二、储存场地的优化。前期国能、国信集团生物质电厂建设，过于考虑生物质原料的季节性和储料风险，除预留较大的中心料场外，同时建设了诸多厂外储备料场，造成料场面积过剩。例如国能单县生物质电厂有8个厂外料场、国信楚州生物质电厂有19个厂外料场，每个厂外料场面积在2万m2左右，但利用率极低，多半闲置，这样不仅增加了不必要的一次性投资，而且加大了管理范围。
根据测算，如果生物质原料储存于厂外料场，在需要时运回厂区，原料在厂外的卸车、堆垛、上车、倒运等环节每吨要增加50元左右费用，导致原料成本大幅度抬高。为此建议在生物质项目场地建设上可以考虑必要的厂区中心料场，地面采取全部硬化，同时搭建不小于7000 m2的干料棚作为上料区，取消厂外料场。以建设2×12MW生物质发电项目为例，项目建设用地一般应不少于10万m，预留料场面积6万m。这样厂区最大储料量可达3万吨以上，完全可以满足收购淡季的运行需求。 22
三、秸秆市场的启动。从生物质的种植—管理—收集—运输—加工—销售到进厂入炉，这是一个产业链，不同的链节要由不同的人来做，即专业人做专业事。资源种植、田间管理、原材料收集不是电厂的强项，电厂涉足这些环节反而会造成成本无限增加。生物质发电进入我国几年来，不少电厂在原料保障方面走过了诸多弯路，实践证明，在我国组织产业工人、建立能源基地的燃料保证模式都是不可取的，是不适合当前我国基本国情的。生物质燃料保证渠道只有走市场化运作之路，我们必须立足于实际，依托当地现有资源，积极推进市场化运作。
随着国内生物质利用率的提高，以前被认为农林废弃物的生物质会逐步被收集销售，农林废弃物逐步转化成商品，这部分资源已经不再是废弃物。在市场经济的条件下，生物质的收集就应该遵循市场规律。生物质原料市场的成功运作没有什么诀窍，只有按照市场规律去做，正确掌握市场运作的几个阶段。市场启动阶段一般需要2到3个月的时间。
1、宣传发动阶段。根据前期调研，掌握资源的分布区域，再由生物质采购人员有目的地深入乡村，一方面散发传单、张贴标语，进行大规模的宣传，另一方面，深入田间地头与农户交流，提高农民对生物质的认识，从而提升农民从事生物质产业的欲望。
2、技术引导阶段。通过宣传和走访，一部分有经济实力的人开始筹划运作，这批人将成为产业的带头人，要牢牢抓住他们，给予他们技术服务，提供必要的资金或设备支持。特别是技术跟踪和引导，要教会他们如何去做，让他们掌握生物质收集、储存、加工和运输各个环节的技能，了解如何降低各环节费用支出；在设备采购方面，为他们提供优质设备信息，帮助他们做好设备选型和配置，并指导他们使用。
3、合理定价阶段。前期市场启动阶段，在不同种类生物质价格的确定上，既不能盲从其他同行业的收购价格，更不能凭空拍脑袋定价。定价的依据是资源考察和市场调研，根据资源收集、加工、运输等各环节的实际费用加上经营者的合理利润测算出来。收购市场启动初期，应充分考虑加工人员的熟练程度、设备资金投入和实际运作过程中可能出现的问题，定价要略高于正常价格，让参与者获得实实在在的利益。防止出现带头人全部亏损的局面，这样不仅会打消了前期参与者的积极性，而且会把具有从事生物质行业愿望的人拒之门外。
4、模式确立阶段。收购模式的确立直接关系到前期市场启动的好坏。为拓宽资源渠道，调动广大农户从事生物质收集的积极性，快速启动市场，在市场启动阶段，最有效的收购模式是采取挂牌收购，公开收购价格和质量标准。这样可以让有实力并愿意尝试的人全部参与进来，不会因为某个人的操作不当造成整个区域的资源流失。有些生物质电厂为垄断市场、控制资源、保证需求，盲目发展经纪人，划定收购区域，并与经纪人签订合作协议，年交售生物质任务少则几千吨，多则几万吨。2007年有个姓吉的经纪人，当时与国能某电厂签订了10万吨的合同，电厂对其划定了3个乡镇作为收购区域，可结果当年他仅收了400吨，不仅造成大面积资源荒废，而且严重影响了电厂生物质的稳定供给。
5、种类确定阶段。目前国内新上生物质电厂，已经不再界定单纯的黄色秸秆或灰色秸秆电厂。前期上马的黄色秸秆电厂，后来都增加了灰色秸秆输料系统（如国能鹿邑生物质电厂、中节能宿迁生物质电厂）；所有灰色秸秆电厂都在掺烧黄色秸秆。如果在原料种类上加以限制，只采购稻壳、秸秆压块或成型包，因种类单一，很可能导致价格难以调控、数量无法保证。所以，我们要从技术上完善设备，最大限度地满足生物质的适应范围，建立“设备适应原料”的理念，原料要面向所有种类的生物质。
安徽国祯生物质电厂建设之初，原料确定为秸秆压块和稻壳，而秸秆压块效率低下，费用偏高；稻壳可利用量极少。由于种类的局限性，原料采购异常困难，均价高达350元/吨左右，而且数量无法正常保证。通过后期设备技术改进，打破了原来的设计理念，上、给料系统和燃烧设备不仅能够适应所有生物质种类，而且破碎颗粒度可以放宽到400mm左右。
6、政策协调阶段。政策协调就是要为秸秆经营户创造便利条件，争取国家政策补贴，从而降低原料成本。
首先，在车辆运输方面。以2×12MW生物质发电项目为例，每天消耗生物质秸秆量800吨左右，全部为汽车、农用车运送。但是由于生物质自身密度较小，装车后体积蓬松（约6m3/t）；运输重量远远低于运输其他货物，导致客户经营成本增大，利润空间降低。为降低运输成本，运输户不得不对车辆改型或装车加长、加宽和加高，这势必对交通秩序造成影响，交警、交通、城管等部门会给予干预。为保障生物质燃料的及时性和连续性，生物质电厂就必须出面请求地方政府协调相关部门，为各类生物质燃料运输车辆开辟“绿色通道”。
其次，在资源控制方面。在很多地方，农民不再以秸秆做薪柴，也不再进行畜牧养殖，秸秆的利用率极低，为了忙于抢种下季作物，大量秸秆就地焚烧或弃于沟壑腐烂，这样不仅造成大量的资源浪费，而且严重污染了环境。2006年曾因秸秆焚烧，造成界阜-蚌-高速公路特大交通事故。地方政府虽三令五申禁烧秸秆，可苦于秸秆收集起来没有去向，导致屡禁不止。各生物质电厂要以此为契机，请求政府下发禁烧文件，并加大宣传力度，利用政府职能监督落实，防止秸秆流失。
最后，在政策补贴方面。电厂要及时了解国家可再生能源相关扶植政策，积极为经营户争取，如秸秆收集补贴、农机政策补贴等，江苏省政府明文规定，对秸秆经营户，每收集1吨秸秆给予30元补贴；合肥市也出台了相关政策，秸秆收集每亩给予20元的补贴。另外，根据国家相关政策规定，对在目录的农业机械，还可以给予购置补贴。各电厂要多与地方发改委联系，及时掌握可再生能源利用政策。
四、收购价格的调节。衡量生物质电厂收购生物质价格高低的依据是收购生物质的热量单价。各电厂在秸秆收购时，对收购秸秆的热量单价一定要做到心中有数，合理控制秸秆价格，逐步提高质量标准。秸秆水分控制非常重要，在收购生物质的含水率达到50%时，其低位发热量仅有1500kcal/kg左右。生物质的含水率越高，其实际利用价值就越低，因为生物质水分过大，在炉内燃烧产生的实际烟气量增加，这样不仅会增大引风机的负荷，提高厂用电率，而且这部分水分入炉后还会吸收炉内热量，转变为140℃左右的蒸汽，随烟气排出时将大量的热量带走。随着市场的拉动，经营户操作熟练程度不断提高，各环节的费用在不断降低，利润空间也越来越大，这时就可以进行价格调整。 价格调整要注重方式方法，根据料场生物质储备和市场调研情况，在保证生产需求的情况下，对拟降价生物质种类采取停收措施，造成源头货源量过剩积压，然后再宣布价格下调方案。这样不仅可以抑制源头组织者对原材料过高的期望值，而且可以保证经营者的合理利润空间。价格下调幅度要适中，确保调整后的市场稳定。
五、实现资源属地化。随着生物质电厂的纷纷上马，将导致资源的无序竞争。为合理控制收购价格，防止价格哄抬，首先，生物质各电厂必须建立行业同盟，加强行业交流，共同平抑价格，达到资源共享的目的；其次，各生物质电厂必须立足于当地，积极开发和利用地方资源，实现资源的属地化。
对秸秆的认识和实际运作需要一个过程。各生物质电厂在前期收购市场拉动阶段，为满足机组运行需求，积极扩大收购范围，收购半径可能超过100公里，运输费用居高不下。根据实际测算， 60公里半径范围内的生物质资源量，完全能够满足一个30MW的生物质发电项目的原料需求。所以，随着收购市场拉动，要逐步加大当地资源的利用力度，秸秆采购渐渐过渡到地方资源。实现资源的属地化也是生物质电厂的最终出路。
六、人才的选拔培养。具有一定的营销意识、头脑灵活、善于学习、爱岗敬业、廉洁自律，是从事生物质采购人员的必备素质；能够具有一定热动专业知识和机械常识，将更有助于生物质采购工作。在生物质采购中，一直存在某些误区，很多人认为硬质燃料热值高、熬火，岂不知热值高和熬火是完全不同的两个概念。生物质（稻壳、稻草除外）的高位热值是基本相同的，而电厂考虑的是低位热值。低位热值的差异主要取决于生物质的水分含量，水分越高，低位热值越低；其次取决于生物质的腐变程度，随着腐变程度的增加，可燃成分流失越大，灰分越大，低位热值越低。在同等水分含量的情况下，稻壳、稻草的热值偏低，其主要原因是稻壳、稻草自身的灰分（不可燃成分）较大。而很多从事生物质采购人员对此认识不够深刻，甚至没有热量概念，导致宁可高价采购低热值的木块，而忽略高热值的麦草。
具有一定的热动专业知识和机械常识，就容易掌握上给料系统特性，了解锅炉的燃烧原理。只有根据上料系统的特点和不同类型锅炉的燃烧原理，选择控制生物质收购标准，才能确保生产需求。目前炉前给料系统多采用的是螺旋给料装置，而螺旋导叶半径和螺距决定了输料颗粒度大小。目前国内生物质电厂燃烧设备主要采用水冷振动炉排锅炉或流化床锅炉。水冷振动炉排锅炉，因生物质燃料进入炉膛后有燃烧时间限制，经常出现少量大块可燃物未能燃尽就随渣排掉，导致机械不完全燃烧损失加大，锅炉燃烧效率降低；但便于大块不可燃物的排放，这是水冷振动炉排锅炉的最大优点。循环流化床锅炉，在生物质进燃料入炉膛后没有燃烧时间限制，少量大块可燃物必须燃尽，飞灰才能随烟气排出炉膛，燃烧效率相对较高；但不便于大块不可燃物的排放，长时间会影响床料流化，甚至导致结焦停炉；另外，返料不畅也是制约循环流化床锅炉稳定运行的重大问题。安徽国祯生物质发电公司在设备选型上采用的是流化床锅炉，本公司技术人员对循环流化床锅炉在燃烧生物质方面存在的问题进行了认真的分析和总结，通过与锅炉厂家设计人员深入探讨，对排渣和返料问题拟定了科学的解决办法，使以上问题得以彻底解决，单炉连续运行时间长达80天。
七、料场的科学管理。生物质料场管理是一项综合而复杂的工作，涉及到原料的计量—质检—卸料—取样—化验—结算—储存—倒运—掺配—上料等程序，也是来料控制、降低消耗、确保安全和生产稳定的重要环节。为方便客户，电厂要在料场醒目的位置悬挂《客户须知》和安全警示牌，让客户进厂就能了解交料流程和注意事项。
国能生物发电集团在计量管理方面新上了计量管理系统软件，不仅给计量管理工作带来了极大便利，减少了很多工作量，而且在出具磅码单的同时，打出一份条形码提供给化验人员，大大降低收购过程中的人为因素，这一举措值得其他生物质电厂学习和推广。电厂要确保化验和结算的及时性，尽量简化结算程序，这样能让客户及时了解货物结算价格，实现资金快速周转，提高企业信誉。
具有较大中心料场的生物质电厂，要根据生物质资源的季节规律，在收购旺季及时储料。料场要严格按照消防管理规定增设消防设施，厂外料场堆垛时要严格遵循消防管理规定中《可燃材料堆场防火间距》的相关规定，并做好堆垛定期测温和物料的循环使用。建立《料场防火管理制度》，定期开展消防培训和演练，料场工作人员要熟悉消防器材的布置情况，并能熟练使用，杜绝重大火灾事故的发生。
由于生物质原料来自千家万户，质量千差万别，如果随机上料，将造成锅炉燃烧工况大幅度变化，负荷剧烈波动。这样不仅燃烧调整困难，而且严重影响机组效率。为确保锅炉稳定运行，提高机组整体效率，上料前，要根据来料的干湿度和颗粒度情况进行合理掺配，力求炉前进料相对稳定。 料场送料车辆、装载机、堆垛设备、卸料工人、送料客户一起交叉作业频繁，安全管理形势严峻。确保料场安全作业的关键是提高现场人员的安全防范意识，加强现场安全监督。料场管理班长不仅负责卸料质量把关，而且负责整个料场的车辆协调和安全管理。卸料人员进厂卸料前要进行安全培训，否则拒绝从事卸料作业；对装载机驾驶员、行车操作工等特殊工种作业人员应取证上岗。
结束语：生物质发电原材料保障是一项系统工程，在我国面临着起步晚、发展时间短的客观现实，还有很多课题需要国内同仁共同去探讨。本文撰写得到了安徽国祯生物质发电公司首席执行官张洪勋、总经理李永华、技术副总监刘影的大力支持，在此一并感谢！
以上内容仅为个人见解，由于成文仓促，加之本人水平有限，文中不足和错误之处敬请读者给予批评指正。
