輕一工〓設(shè)一計(jì)2011年第05期新技術(shù)新工藝生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)分析余麗瑩(華北電力大學(xué)(保定)控制與計(jì)算機(jī)工程學(xué)院自動(dòng)化系,河北保定071000)摘要:簡述生物質(zhì)氣化發(fā)電的國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r,對(duì)其原理特點(diǎn)及然氣凈化進(jìn)行論述。重點(diǎn)闡述了生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)帶來的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益,以及其發(fā)展現(xiàn)存問題。最后指出生物質(zhì)氣化產(chǎn)業(yè)的光明前景。關(guān)鍵詞:生物質(zhì)氣化技術(shù);生物質(zhì)氣化發(fā)電;燃?xì)鈨艋?效益引言表1不同雜質(zhì)所用的凈化方法生物質(zhì)氣化技術(shù)已有100多年的歷史。最初的氣化反應(yīng)器產(chǎn)生于雜質(zhì)種類典型成份1883年,它以木炭為原料,氣化后的燃?xì)馔苿?dòng)早期的汽車或農(nóng)業(yè)排灌機(jī)可能引起題化辦法械。生物質(zhì)氣化技術(shù)的鼎盛時(shí)期出現(xiàn)在第2次世界大戰(zhàn)期間,當(dāng)時(shí)幾乎顆灰、焦炭,熱質(zhì)、顆擬、諸集氣(園過濾水洗所有的燃油都被用于戰(zhàn)爭,民用燃料匱乏。因此德國大力發(fā)展了用于民用汽車的車載氣化器,并形成了與汽車發(fā)動(dòng)機(jī)配套的完整技術(shù)。我岡在能源困難的20世紀(jì)50年代,也曾使用這種方法驅(qū)動(dòng)汽車和農(nóng)村堿眾齲鉀等化個(gè)物溫蝕冷滋、吸附、過濾排灌設(shè)備。作為一種重要的新能源技術(shù),生物質(zhì)氣化的研究重新活躍起氮化物主要是氨和HCN形成NO2水洗SCR等來,各學(xué)科技術(shù)的滲透使這一技術(shù)發(fā)展到新的高度。各種芳香烴等堵塞,難以燃燒裂解、除焦、水洗1生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀11國內(nèi)研究進(jìn)展:中國有著良好的生物質(zhì)氣化發(fā)電基礎(chǔ),在20世腐蝕浮染「水洗化學(xué)反應(yīng)法紀(jì)60年代就開發(fā)60kW的谷殼氣化發(fā)電系統(tǒng),目前160kW和200kW4生物質(zhì)氣化發(fā)電研究意義的生物質(zhì)氣化發(fā)電設(shè)備已在我國已得到應(yīng)用,獲得了一定的經(jīng)濟(jì)效益41社會(huì)效益九五”期間進(jìn)行了“1MW生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)”的研究,旨在開發(fā)適合首先,從能源利用角度上看,達(dá)到了開源節(jié)流的目的。它可以充分中國國情的中型生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù),但效率很難高于18%?！笆?期利用能量品位較低的農(nóng)業(yè)生物質(zhì),減少能量品位較高的煤、油等的消間,國家863計(jì)劃在1MW的生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,研制開耗,從而減少目前“煤荒”、“油荒”帶來的能源資源短缺的壓力。其次,從發(fā)出46MW的生物質(zhì)氣化燃?xì)庖徽羝?lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng),效率提高電力供應(yīng)的角度看,可以緩解局部地區(qū)日趨緊張的矛盾對(duì)缺少煤炭資到28%,為生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化奠定了很好的基礎(chǔ)。源的農(nóng)村意義更為重大。最后,從環(huán)境角度看。它能有效地減少空氣污國外研究現(xiàn)狀:生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)在國外已受到廣泛重視。奧地染。生物質(zhì)與煤、油相比,其使用過程對(duì)空氣的污染極少,而且由于減少利、丹麥、瑞典和美國等國家的生物質(zhì)能總能源消耗中所占的比例增加農(nóng)業(yè)生物質(zhì)在地里焚燒,可以進(jìn)一步減少CO2等有害氣體的釋放相當(dāng)迅速。例如:奧地利成功地推行了建立燃燒木材剩余物的區(qū)域供電42經(jīng)濟(jì)效益站計(jì)劃,生物質(zhì)能在總能耗中的比例由原來大約2%-3%激增到20世紀(jì)它能極大地提高農(nóng)業(yè)的產(chǎn)出,增加農(nóng)民的收入,從而提高農(nóng)業(yè)的經(jīng)末的20%以上。1991年,瑞典地區(qū)供熱和熱電聯(lián)產(chǎn)所消耗的燃料26%濟(jì)效益。以往,農(nóng)業(yè)生物質(zhì)作為一種生產(chǎn)的副產(chǎn)物利用價(jià)值不大,但是是生物質(zhì)。1992年,美國利用生物質(zhì)發(fā)電的電站已有1000家,發(fā)電裝機(jī)用于氣化發(fā)電則具有較高的使用價(jià)值。以水稻為例假如每畝地(1畝=容量為650萬kW年發(fā)電42億度:該國在利用生物質(zhì)能發(fā)電方面處666m2)年產(chǎn)量為800kg,其稻草、稻殼約為800kg現(xiàn)以100元A收購用于世界領(lǐng)先地位于發(fā)電,則每66m2增收012元約相當(dāng)于原來稻谷收入的15%。也就2生物質(zhì)氣化技術(shù)是說每單位耕地的產(chǎn)出可以增加約15%,這是相當(dāng)可觀的數(shù)字。利用簡單地講氣化是以氧氣空氣、富氧或純氧水蒸氣或氫氣等作為農(nóng)業(yè)生物質(zhì)進(jìn)行氣化發(fā)電,對(duì)農(nóng)村的建設(shè)及農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化有著較大的意氣化劑,在高溫的條件下通過熱化學(xué)反應(yīng)將生物質(zhì)中可燃部分轉(zhuǎn)化為義可燃?xì)?主要為氧化碳、氫氣和甲烷等的熱化學(xué)反應(yīng)。生物質(zhì)氣化后5生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)的難點(diǎn)一部分轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇細(xì)怏w,部分轉(zhuǎn)變?yōu)樘己蜕倭拷褂汀５玫降纳镔|(zhì)燃目前,生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)尚存在的技術(shù)難點(diǎn)主要有:a生物質(zhì)原氣經(jīng)過水洗凈化后即可使用,可民用,也可直接用于發(fā)電。料體積大,造成運(yùn)輸、儲(chǔ)存的費(fèi)用相對(duì)較高,而且不同生物質(zhì)原料在水3生物質(zhì)氣化發(fā)電分含量、揮發(fā)份含量、熱值和灰份化學(xué)組成上差異大,這大大限制了電3.1生物質(zhì)氣化發(fā)電原理及特點(diǎn)廠對(duì)生物質(zhì)能的有效利用b生物質(zhì)灰熔點(diǎn)低、堿金屬元素含量高燃燒3.L1生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)基本原理:將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為可燃?xì)?再利時(shí)易結(jié)焦和產(chǎn)生高溫堿金屬元素腐蝕;c生物質(zhì)氣化時(shí),渣與飛灰的含用可燃?xì)馔苿?dòng)燃?xì)獍l(fā)電設(shè)備進(jìn)行發(fā)電。氣化發(fā)電工藝包括三個(gè)過程,碳高,氣化效率低。此外燃?xì)庵薪褂秃扛?導(dǎo)致一方面產(chǎn)生大量含焦是生物質(zhì)氣化,將固體生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為氣體燃料;二是氣體凈化,產(chǎn)生的廢水;另一方面影響燃?xì)饫迷O(shè)備連續(xù)正常運(yùn)行;d在目前的工藝水平燃?xì)舛紟в幸欢ǖ碾s質(zhì)包括灰份焦炭和焦油等需經(jīng)過凈化裝置將下,水洗除焦的方法不但降低了系統(tǒng)效率,而且產(chǎn)生相當(dāng)數(shù)量含焦油的其除去,以保證燃?xì)獍l(fā)電設(shè)備的正常運(yùn)行;三是燃?xì)獍l(fā)電,利用燃?xì)廨啅U水焦油裂解和廢水處理再利用是氣體凈化的兩個(gè)難點(diǎn);:e生物質(zhì)氣機(jī)或燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)進(jìn)行發(fā)電,有的工藝為了提高發(fā)電效率發(fā)電過程可以化發(fā)電的燃?xì)夂桶l(fā)電機(jī)組產(chǎn)生的尾氣顯熱未回收,造成整個(gè)系統(tǒng)效率增加余熱鍋爐和蒸汽輪機(jī)。降低3.12生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)的特點(diǎn)6生物質(zhì)氣化發(fā)電產(chǎn)業(yè)前景①技術(shù)有充分的靈活性:由于生物質(zhì)氣化發(fā)電可以采用內(nèi)燃機(jī)也據(jù)相關(guān)專家預(yù)測,生物質(zhì)能源將成為未來持續(xù)能源的重要組成部可以采用燃?xì)廨啓C(jī)甚至結(jié)合余熱鍋爐和蒸汽發(fā)電系統(tǒng)所以生物質(zhì)氣分,到2015年全球總能耗將有40%來自生物質(zhì)能源。截止到2020年化發(fā)電可以根據(jù)規(guī)模的大小選用合適的發(fā)電設(shè)備保證在任何規(guī)模下都生物質(zhì)燃料將代替20%的石化燃料。美國在生物質(zhì)發(fā)電方面發(fā)展較快,有合理的發(fā)電效率②具有較好的潔凈性生物質(zhì)本身屬可再生能源可以每年%的速度增加到2020年將達(dá)到200GW。同時(shí),其他國家也制以有效地減少CO23SO2等有害氣體的排放而且氣化過程般溫度較低定了相應(yīng)的生物質(zhì)能開發(fā)研究計(jì)劃如日本的新陽光計(jì)劃巴西的乙醇(大約在700-9000NOx生成量少,所以能有效控制NOx的排放③3經(jīng)能源計(jì)劃以及我國即將出臺(tái)《可再生能源開發(fā)利用法》等等?？梢酝茰y濟(jì)性燃?xì)獍l(fā)電沒有高壓過程設(shè)備簡單合理的生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)比未來幾十年內(nèi),生物質(zhì)氣化發(fā)電將成為我國發(fā)展最快的新型產(chǎn)業(yè)之其他可再生能源發(fā)電技術(shù)投資更小。因此生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)是所有可再生能源技術(shù)中最經(jīng)濟(jì)的利用方式之一發(fā)電成本已接近小型常規(guī)能些源的發(fā)電水平是最有效最潔凈的利用方式之[吳創(chuàng)之生中國煤化工國科技產(chǎn)業(yè)2006767932燃?xì)鈨艋到y(tǒng)[2謝軍生物目前,生物質(zhì)氣化技術(shù)中焦油含量普遍較高而焦油對(duì)設(shè)備和燃?xì)猗鄹鹦落h生LosCNMHG電力2005154-5備,2007,1:71-74品質(zhì)都有影響,因此燃?xì)獗仨毥?jīng)過凈化系統(tǒng)進(jìn)行處理,以保證燃?xì)馄伏S達(dá)其我國生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)應(yīng)用及展望熱力發(fā)電,20010質(zhì)。由于雜志種類和成分的不同,采取的凈化方法也有所不同,可根據(jù)68雜志的種類采取相應(yīng)的凈化方法如表1所示。阿S盛建菊生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)的進(jìn)展肌節(jié)能技術(shù),2007,167-70為方數(shù)據(jù)