摘要：农业废弃物燃烧能实现cO：零排放，并避免其自然腐烂所产生的CH。，具有双重减排效果。为此，以农业废弃物与煤共燃发电作为清洁发展机制(CDM)项目，分析了农业废弃物与煤共燃的燃烧和污染物排放特性，计算了其单位碳减排成本。结果表明，在不同混燃比例下，单位碳减排成本范围在107—126$/(t·CO：)之间，与其他可再生能源项目相比，具有明显的竞争力。
关键词：农业废弃物;共燃;清洁发展机制;温室气体;减排
0引言
农业废弃物形式多种多样，但按其来源可分为秸秆和畜禽粪便两大类。据有关统计资料显示，2004年我国秸秆总产量约为6亿t，其中可作为能源用途的约3亿t，约折合1.5亿t标准煤…。广东省的农业废弃物十分丰富，每年仅农田可用生物质在l 000万～ 2 000万t之间，主要以稻秆、甘蔗渣和玉米秆为主，但分布较为分散，有效利用率低，大量秸秆在地里直接露天燃烧，不仅不能有效利用这部分资源，而且还造成CO：和sO：等气体的排放，污染了空气，加重了全球变暖。
农业废弃物与煤共燃发电不仅可以充分利用可再生能源，减少煤的供应量以及由煤燃烧所产生的CO：， NO;和SO：的排放，改善环境旧J，而且还是实现工业反哺农业、促进农民增收、实现农业废弃物资源化利用的直接载体和重要途径，符合我国可替代能源的发展方向，是重要的可再生能源利用方式。
《京都议定书》第12条款中所确定的清洁发展机制(CDM)为农业废弃物与煤共燃发电提供了新的机遇。CDM是工业化国家的政府与企业以资金和技术投入的方式，帮助发展中国家实施具有减少温室气体排放项目的一种合作机制。发达国家通过CDM项目产生的经核准的减排量(CEils)抵偿本国在《京都议定书》中规定的减排份额。CDM既可以帮助发达国家实现减排温室气体的承诺，又可以促进发展中国家的可持续发展，是一种共赢的国际合作机制。目前，农业废弃物与煤共燃发电在我国是一个刚起步的新兴产业，资金短缺，处理技术和工艺设备不够成熟。因此，利用CDM机制，可与发达国家开展合作，不仅解决了资金与技术设备短缺问题，同时还可以有效利用农业废弃物资源，对全球的温室气体减排做出贡献。
1 农业废弃物与煤共燃发电技术
1.1农业废弃物燃料特性
表l为广东省典型农业废弃物以煤的燃料特性的比较。由表l可以看出，废弃物与煤在组成和燃烧特性(如发热量)上存在着明显的差异。虽然农业废弃物的组成和特性因种类、产地、气候、环境与生产过程的不同而变化很大，但仍有很多共性。
1.1.1 工业分析
农业废弃物的含水量比煤高，空干基水分大于 5%，而收到基含水量受天气和处理过程等影响较大，灰分一般较低。稻秆空干基灰分小于7%，甘蔗渣小于2%。废弃物的挥发分相对煤要高，一般超过50%;而固定碳成分则比煤要小，大约在35%左右。
1.1.2元素分析
与煤相比，农业废弃物的空干基含碳量较低，一般小于50%，是低碳燃料;而含氧量相当高，空干基含氧量在30%一50%之间;含氢量略高于煤，空干基含氢量一般在4%一6%左右;含氮量与煤相当，但存在的形式与煤不完全相同，农业废弃物中燃料氮主要以胺基的形态存在旧1;含硫量约为0%～1%。因此，大部分农业废弃物是低硫和低氮燃料。
1.1.3发热量与能量密度
农业废弃物的低位发热量一般在14—20 MJ/kg 之间，明显低于煤。此外，废弃物的体积密度很低，约为100～500 kg/m3，平均仅约为煤的1/6。因此，生物质的能量密度(即单位体积的发热量)比煤低得多，约为煤的1/10。
1.1.4燃烧特性
根据燃烧原理，燃料燃烧过程依次可分为水分逸出、挥发分逸出燃烧和焦炭燃烬3个过程。农业废弃物挥发分气含量很高，开始热解的温度也较低，为200 —350℃，而大量的挥发分气相燃烧速度快，因此具有良好的着火和燃烧性能。当与煤粉共燃时，废弃物挥发分的燃烧可促进煤粉的着火和燃烧。生物质热解所剩下的焦炭量很少，且密度小，表面积大，反应性好，极易燃尽H1。
1.2农业废弃物与煤共燃污染物的排放
1.2.1 CO：等温室气体的减排
由于农业废弃物在燃烧过程中排放出的CO：与其生长过程中所吸收的一样多，所以燃烧时对空气 CO：的净排放为O【5】。同时，由于燃烧农业废弃物诚少了其自然腐烂所产生的CH。，进一步减少了温室气体的排放，通常认为CH。气体的温室效应是CO：的21 倍№J。正是这种温室气体的减排特性，为CDM合作项目的开展提供了可能。
1.2.2 NO。与S02的排放
首先，由于生物质的含硫量和含氮量较低，因此其SO：和NO，的排放量亦较低;其次，废弃物含有大量挥发分，在低温下迅速逸出并燃烧，从而形成较低氧气浓度，有利于还原物质(c和CO等)对NO，的还原分解反应，减少NO。的生成川。同时，多数农业废弃物灰分中含有大量碱金属或碱土金属的氧化物，能够与SO：反应生成硫酸盐，起到固硫剂的作用旧J。
1.2.3重金属污染物排放
研究表明一‘1 01，煤中含有多种痕量元素，如As， Hg，V，Pb，Zn，Se，Co，Ni和Cr等，其中许多是有毒和有害的重金属元素。尽管它们在煤中的含量不高于 0.02%～0.005%，但是由于煤的燃烧和利用规模庞大，其总量仍是可观的。大部分生长周期较短的农业废弃物(稻秆和甘蔗渣等)灰分中所含的痕量元素远小于煤灰，虽然一些生长周期较长(如木质材料等)灰分中所含痕量元素与煤相当，但木质材料的灰分仅为 0.34%，远小于硬煤灰分含量8.25%哺j。由此可见，在电厂中，煤混燃农业废弃物能降低重金属排放量。
1.3农业废弃物与煤共燃技术应用
目前，许多国家纷纷开展了废弃物与煤共燃发电的研究。其中，美国和欧洲在这方面的研究较深入，并已经建立了许多示范工厂，装机容量在50一700MW 之间¨11。中国在大规模废弃物与煤共燃技术的应用方面起步较晚，与国外有较大差距。废弃物燃料处理技术及工艺设备不先进，目前废弃物与煤共燃设备主要有炉排炉和流化床锅炉¨21等。早在1995年，广东省东莞雀巢公司采用双锅筒横置的流化床锅炉，以咖啡渣和煤共燃发电，H处理咖啡渣能力达到336t。该锅炉燃烧量在3L/h的咖啡渣和煤共燃工况下，效率可达81%[13]。
2 CDM下农业废弃物与煤共燃减排分析
2.1 CDM项目描述
2.1.1项目目标
引进先进的农业废弃物与煤共燃发电技术，在广东云浮市建设一座稻草或秸秆与煤共燃发电厂，实现生物质资源利用的规模化。
2.1.2项目简介
日处理农业废弃物800t/d的流化床1台，配备l 台装机容量为100MW蒸汽轮机发电机组。其关键技术和主要设备由国外引进。电站年运行6 000h，自用电率为8%，总投资约lo亿元人民币，项目经济寿命期为10a。
2.2 CDM项目基准线选取
确定基准线的目的是为了准确计算采用农业废弃物和煤共燃发电项目的温室气体减排效益。根据《联合国气候变化纲要公约》第七次缔约方大会(COP7) 有关文件的附件77的研究结论，农业废弃物发电项目的基准线为附件Ⅱ中的第三类(可再生能源项目)。农业废弃物与煤共燃发电项目与风电、太阳能发电等其他可再生能源项目有一定的差别，除了可以替代其他发电方式、减少CO：排放外，还可以消除或减少农业废弃物堆放或填埋发酵的CH。排放问题。因此，本项目具有双重减排效果。
发电项目的CDM基准线选取一般有两种：一种是按年发电量加权平均的单位发电煤耗和单位发电排放水平而定的电量边际基准线，强调的是和电网运行调度相关，又称运行边际(OM);另一种是考虑对电网的容量建设影响，即推迟或取消某些电厂装机容量的建设计划，称为容量边际基准线，强调的是和电网建设相关，又称建设边际(BM)。由于中国电网中电源不足，CDM项目一般选用OM基准线¨“。
2.3 CO，减排量计算
可再生能源发电技术的CO：净排放量为0，因此对CO：净减排量的计算，实际是确定以可再生能源替代火力发电的燃煤消耗量和开采这部分煤的CO：排放量。根据国家发展和改革委员会国家气候变化对策协调小组办公室2007年8月研究确定的中国区域电网的基准线排放因子，南方区域(包括广东省、广西自治区、云南省和贵州省)电网的OM平均排放因子为1.01l 9 kg·C02/kW·h(15]。’
2.4温室气体减排成本和减排增量成本计算
减排成本是指减排单位质量温室气体排放时所需要投入的资金成本。减排增量成本表示相对于某个基准线技术的减排技术中，减少单位质量温室气体排放量时所增加的成本。
清华大学核能技术研究院的一个研究小组，曾对中国温室气体主要减排领域减排技术的减排增量成本进行了估算。按目前汇率计算，风力发电项目成本为104—126$/t·C02;太阳能热水器成本为369— 516$/t·CO：;煤层气回收利用成本为122～266$/t ·CO：;城市生活垃圾焚烧发电的单位碳减排成本为 164～203$/t·C02【17 J。由此可见，农业废弃物与煤共燃发电作为CDM项目，与其他可再生能源项目相比具有明显的竞争力。
3结论
1)农业废弃物低硫和低氮，挥发分气含量较高，是具有良好的着火性能的燃料。但其发热量降低，能量密度较低，约为煤的1/10。
2)农业废弃物燃烧能实现cO：零排放，并避免了其自然腐烂所产生的CH。，减少了温室气体的排放，具有双重减排效果，具有一定的CENs资源，可以实施 CDM项目。农业废弃物与煤共燃发电技术可以减少燃煤电厂NO。，SO：和重金属等污染物的排放，改善当地生态环境。
3)由于目。前中国电网中电源不足，CDM项目一般选用OM基准线e可再生能源发电技术对CO：净减排量的计算，实际是确定以可再生能源替代火力发电的燃煤消耗量和开采这部分煤的CO：排放量。
4)获得缔约方发达国家减排增量成本资金，农业废弃物与煤共燃发电作为CDM项目时，废弃物与煤共燃比例越高，单位碳减排成本越低。在不同混燃比例下，其单位碳减排成本范围在107—126.$/t·CO：之间，与其他可再生能源相比具有明显的竞争力。——本文来源于《农机化研究》2008年第12期，论文作者：罗玉和; 丁力行; 邓玉艳
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