基于生命周期評價的生物質發(fā)電系統(tǒng)環(huán)境影響研究

摘 要：文章首先對生命周期評價與生物質發(fā)電進行概述，并在此基礎上對基于生命周期評價的生物質發(fā)電系統(tǒng)對環(huán)境的影響進行研究。結果表明，生物質發(fā)電的過程會對環(huán)境造成一定影響。

關鍵詞：生命周期評價；生物質發(fā)電；環(huán)境影響

1 生命周期評價與生物質發(fā)電概述

1.1 生命周期評價

生命周期評價簡稱LCA，它是一種非常實用的評價方法，這種評價方法貫穿于產品、生產工藝、使用的整個生命周期，具體包括原材料的收集加工、產品的生產制造、運輸、銷售、使用、維護、再利用、廢棄循環(huán)以及最終廢物棄置等階段，這些階段共同組成了產品的生命周期。從本質上看，LCA不但是一種可持續(xù)的環(huán)境管理工具，而且還是定量化的決策工具，它的應用領域較廣，主要包括以下幾個方面：企業(yè)產品和工藝技術評價、污染預防措施評價、清潔生產設計評價等。

1.2 生物質發(fā)電的技術原理

生物質發(fā)電是生物質利用技術中最具發(fā)展?jié)摿Φ囊豁椉夹g，其中以生物質秸稈發(fā)電技術較為成熟，這種發(fā)電方式的工藝類型主要有以下兩類，即直燃式發(fā)電和氣化發(fā)電。

1.2.1 生物質直燃式發(fā)電。該技術主要是利用秸稈的直接燃燒進行發(fā)電，這也是最早被采用的生物質能利用方式，它的特點是簡單、直接，但是由于生物質燃燒的效率相對較低，通常僅為10%左右，從而導致了大量的能源浪費。鍋爐燃燒是在直燃式基礎上發(fā)展起來的先進燃燒技術，它將秸稈進行壓縮處理后作為燃料，有效提高了生物質能的利用效率，這種燃燒方式適用于生物質資源比較集中的地區(qū)。

1.2.2 生物質氣化發(fā)電。這種技術的原理是將生物質秸稈轉化為品位較高的燃料氣，并以此來推動內燃機或燃氣輪機發(fā)電，它屬于一種熱電聯(lián)產聯(lián)供方式。秸稈氣化有效解決了燃燒效率低的問題，并且還具有污染小等優(yōu)點。

2 基于生命周期評價的生物質發(fā)電系統(tǒng)對環(huán)境的影響研究

生物質發(fā)電系統(tǒng)較為復雜，文章選取的研究對象為25MW的生物質發(fā)電系統(tǒng)，它由以下幾個部分組成：儲料倉、粉碎機、鍋爐（燃燒室、省煤器、蒸汽過熱器、空氣預熱器）、灰室、補水箱、冷卻器、除塵器、汽輪機、發(fā)電機等。按照工藝流程可將該系統(tǒng)分為四個部分，即生物質搜集、生物質燃燒、水循環(huán)利用與凈化、發(fā)電機組發(fā)電。其中生物質的搜集過程又包括運輸、儲備、干燥等幾個部分。由于文章研究的是生物質發(fā)電系統(tǒng)對環(huán)境的影響，為此，可將生物質發(fā)電系統(tǒng)的生命周期分為以下個階段：原料獲取、運輸、生產，如此劃分的主要依據(jù)是在這三個階段中，系統(tǒng)消耗的資源量最多，對環(huán)境的影響最大。其中各個階段的環(huán)境影響因素包括資源消耗、大氣環(huán)境污染、水環(huán)境污染以及固廢。

2.1 各階段的環(huán)境干擾因子

各個階段的環(huán)境因素主要包括以下幾類：資源消耗、大氣環(huán)境污染、水環(huán)境污染、固廢，每個階段的環(huán)境干擾因子及危害分別如表1、表2和表3所示。

2.2 環(huán)境成本估算

基于生物質發(fā)電環(huán)境影響因子的生命周期數(shù)據(jù)，采取環(huán)境成本估算的方法對具體的損失情況進行計算，由此得出生物質發(fā)電系統(tǒng)生命周期的環(huán)境成本。

2.2.1 大氣污染損失。生物質發(fā)電對大氣環(huán)境污染的類型有三個部分，即危害人體健康、溫室效應、酸化。由于溫室效應屬于大區(qū)域的環(huán)境影響，想要準確計算出它的成本難度較大，所以對此省略不計。粉塵和二氧化硫是生物質發(fā)電排放的廢氣中對人體危害最嚴重的兩種。按照相關部門計算環(huán)境損失成本的方法，本文采取直接市場法對這兩種廢氣造成的健康損失進行估算：

Fy=Yt×Ye（1）

上式中，F(xiàn)y代表健康損失（單位：元）；Yt表示1t顆粒物造成的健康損失（單位：元/t）；Ye表示生物質發(fā)電排放的顆粒物總量（單位：t）。由專家估算得出的結果，再結合生物質發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電過程中排放的粉塵，可估算出其對環(huán)境造成的經濟損失：

Fy=Yt×Ye=（9960-21580）×98.609≈98.21-212.80萬元

因二氧化硫以及其它大氣污染物對人體健康的影響沒有參照標準，所以保守的估計，生物質發(fā)電系統(tǒng)排放的廢氣對人體健康造成的經濟損失約為98.21-212.80萬元/年。

2.2.2 水環(huán)境污染損失。計算方法如下：

Wu=Wc×We （2）

上式中，Wc代表水資源開發(fā)利用的單位成本（元/t）；We代表生物質發(fā)電廢水年排放量（t）。以水資源每噸2元的利用價值進行計算，文章中的生物質發(fā)電系統(tǒng)排放的廢水資源開發(fā)利用價值約為74.38萬元/年。

3 結束語

綜上所述，文章基于生命周期評價的方法，對生物質發(fā)電系統(tǒng)對環(huán)境的影響進行了研究，結果表明，生物質發(fā)電系統(tǒng)每年造成的環(huán)境成本高達上百萬元，對環(huán)境的影響較為嚴重。為此，必須采取有效的措施進一步降低生物質發(fā)電對環(huán)境的影響，應當將此作為未來一段時期研究的重點。只有這樣，才能使該技術獲得推廣應用，使其價值得以充分發(fā)揮。

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作者簡介：陳歆（1985，12-），女，民族：漢，籍貫：江蘇常州，本科，助理級工程師。現(xiàn)工作單位：江蘇常環(huán)環(huán)境科技有限公司，研究方向：清潔生產、生命周期評價。