近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外能源、電力供求日趨緊張，作為綠色可再生能源的生物質(zhì)能資源的開(kāi)發(fā)利用受到了極大關(guān)注，生物質(zhì)能發(fā)電行業(yè)應(yīng)運(yùn)而生。在我國(guó)，生物質(zhì)能發(fā)電也越來(lái)越凸顯出其必要性。
目前國(guó)際能源形勢(shì)緊張，我國(guó)電力供應(yīng)也多次出現(xiàn)缺口，傳統(tǒng)的化石能源發(fā)電之路日益面臨“無(wú)米之炊”的困境，利用菌草燃燒發(fā)電是我國(guó)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整最現(xiàn)實(shí)的方向之一。相比其他各類(lèi)可再生能源原料中，菌草燃燒發(fā)電的電能質(zhì)量好、可靠性高，其殘存物可用作農(nóng)田肥料，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益。
01菌草生物質(zhì)燃料特性
巨菌草作為C4植物，其光合作用的轉(zhuǎn)化率是闊葉樹(shù)的6~21倍。在中國(guó)南方年每公頃產(chǎn)鮮草450~500噸。將巨菌草作為生物質(zhì)燃料進(jìn)行燃燒發(fā)電，可以實(shí)現(xiàn)二氧化碳的零排放。
而且燃燒的巨菌草干基熱值是18880j/g，是玉米的1.15倍。特別適合生物質(zhì)鍋爐燃燒，其生物質(zhì)燃料特性?xún)?yōu)于玉米，灰分含量?jī)H有玉米秸稈的一半，燃燒時(shí)方便排渣。不僅如此，巨菌草的硫含量較低，平均含硫量大約為0.38%，而煤的平均含硫量約達(dá)1%，因此巨菌草燃燒時(shí)產(chǎn)生的硫少，作為生物質(zhì)燃料(顆粒燃料和生物質(zhì)發(fā)電等)較為環(huán)保。
2008年，福建農(nóng)林大學(xué)菌草研究所與浙江蘭溪發(fā)電廠確定合作意向，用巨菌草代替煤燃燒，巨菌草熱值為3500~4100大卡/公斤，在蘭溪生長(zhǎng)三個(gè)半月，鮮草達(dá)8142公斤/畝，其燃燒發(fā)電量相當(dāng)于4噸原煤燃燒的發(fā)電量。
根據(jù)福建農(nóng)林大學(xué)菌草研究所粗略估算：1公斤巨菌草(干物質(zhì))燃燒值為3580Kcal，相當(dāng)于0.716公斤原煤的燃燒值。1公頃巨菌草的燃燒值相當(dāng)于52.5~60噸原煤的燃燒值。
02菌草燃燒發(fā)電技術(shù)原理
菌草發(fā)電原理與燃煤發(fā)電原理基本一致，通過(guò)菌草燃燒產(chǎn)生的熱量把水變成水蒸氣，利用水蒸氣發(fā)電或?yàn)樯镔|(zhì)氣化后經(jīng)內(nèi)燃機(jī)發(fā)電。
按菌草原料利用方式的不同可將菌草發(fā)電技術(shù)分為以下3類(lèi)：菌草直接燃燒發(fā)電、菌草與煤混合燃燒發(fā)電、菌草氣化燃燒發(fā)電。
(一)菌草直接燃燒發(fā)電
菌草直接燃燒發(fā)電是將菌草送入合適菌草燃燒的特定蒸汽爐中，生產(chǎn)蒸汽，蒸汽驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)，從而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。菌草直燃發(fā)電系統(tǒng)主要包括：菌草的預(yù)處理、輸送系統(tǒng)，鍋爐系統(tǒng)，煙氣凈化系統(tǒng)、汽輪機(jī)系統(tǒng)和發(fā)電機(jī)系統(tǒng);流程如圖1。
菌草直接燃燒發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)：對(duì)菌草燃料的適應(yīng)性好，對(duì)菌草燃料顆粒度要求低，易于不同生物質(zhì)間的摻燒;發(fā)電量易于計(jì)量，便于取得政策補(bǔ)貼。
(二)菌草與煤混合燃燒發(fā)電
菌草與煤混合燃燒發(fā)電是將菌草預(yù)處理后與燃煤在爐外或爐內(nèi)混合后進(jìn)行燃燒，產(chǎn)生蒸汽，蒸汽驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)，后帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電;流程示意如圖2。
菌草與煤混合燃燒發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)是：摻配系統(tǒng)簡(jiǎn)單，機(jī)組運(yùn)行方式不受燃料摻配量的影響。
(三)菌草氣化燃燒發(fā)電
菌草氣化燃燒發(fā)電是將菌草放入氣化裝置中氣化，生成可燃?xì)怏w，再將燃?xì)廨斔椭寥济哄仩t進(jìn)行燃燒，產(chǎn)生蒸汽后帶動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電，綜合發(fā)電效率達(dá)到32%~37%，流程示意如圖3。
菌草氣化燃燒發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)：混合燃燒方式通用性較好，對(duì)原燃煤系統(tǒng)影響較小;對(duì)原鍋爐環(huán)保排放指標(biāo)的影響較小;生物質(zhì)燃料發(fā)電效率高，利用率較高;可在線監(jiān)測(cè)燃?xì)鉄嶂?、流量、溫度，通過(guò)機(jī)組的發(fā)電效率折算，實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)燃料發(fā)電單獨(dú)核算。
在化石資源過(guò)度消耗引發(fā)世界能源危機(jī)時(shí)，菌草作為一種很好的綠色可再生能源及開(kāi)發(fā)利用潛力的新能源之一。
隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，國(guó)家對(duì)不同方式、不同程度污染環(huán)境的煤電、風(fēng)電、光伏發(fā)電、水電、核電生產(chǎn)的逐步限制，生物質(zhì)發(fā)電的發(fā)展是必然的選擇。人類(lèi)現(xiàn)有的能源，用一噸就會(huì)少一噸，而菌草年年生長(zhǎng)，年年收獲，必然成為取之不盡、用之不竭的綠色能源。
因此利用菌草燃燒發(fā)電能有效替代燃煤等化石能源，緩解能源消耗與環(huán)境發(fā)展矛盾的同時(shí)，促進(jìn)農(nóng)民增收，實(shí)現(xiàn)農(nóng)村能源轉(zhuǎn)型發(fā)展的可行方式。是完全符合當(dāng)前國(guó)家積極推動(dòng)的可再生能源向高效、清潔、低碳、多元化為特征的方向轉(zhuǎn)型和變革。
