生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)分析

|輕一工一設一計| 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)控制與計算機工程學(xué)院自動(dòng)化系,河北保定071000)南要:簡(jiǎn)述生物質(zhì)氣化發(fā)電的國內外發(fā)展狀況，對其原理特點(diǎn)及燃氣凈化進(jìn)行論述。重點(diǎn)闡述了生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)帶來(lái)的社會(huì )效益和經(jīng)濟效益,以及其發(fā)展現存問(wèn)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;燃氣凈化;效益引盲表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。最初的氣化反應器產(chǎn)生于雜質(zhì)種類(lèi)典型成份可能引起問(wèn)題凈化辦法1883年，它以木炭為原料，氣化后的燃氣推動(dòng)早期的汽車(chē)或農業(yè)排灌機械。生物質(zhì)氣化技術(shù)的鼎盛時(shí)期出現在第2次世界大戰期間，當時(shí)幾乎矢、焦實(shí)，熱質(zhì)、顆粒磨損、堵塞:氣(國縮過(guò)濾水洗所有的燃油都被用于戰爭,民用燃料匱乏。因此，德國大力發(fā)展了用于民用汽車(chē)的車(chē)載氣化器,并形成了與汽車(chē)發(fā)動(dòng)機配套的完整技術(shù)。我賊金屬鈉、鉀等化介物高溫脂蝕冷凝、 吸附、過(guò)濾|國在能源困難的20世紀50年代，也曾使用這種方法驅動(dòng)汽車(chē)和農村排灌設備。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凱化物主要足氨和HCN形成NO2水洗SCR等來(lái),各學(xué)科技術(shù)的滲透,使這一技術(shù)發(fā)展到新的高度。焦汕各種芳香烴等堵漲、 難以燃燒凝解、 除焦水洗I生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)國內外發(fā)展現狀HCI, H2S腐蝕污染本洗化學(xué)反順?lè )?.1國內研究進(jìn)展:中國有著(zhù)良好的生物質(zhì)氣化發(fā)電基礎,在20世紀60年代就開(kāi)發(fā)60kW的谷殼氣化發(fā)電系統，目前160 kW和200kW4生物質(zhì)氣化發(fā)電研究意義的生物質(zhì)氣化發(fā)電設備已在我國已得到應用,獲得了一定的經(jīng)濟效益。4.1社會(huì )效益“九五”期間進(jìn)行了“IMW生物質(zhì)氣化發(fā)電系統”的研究，旨在開(kāi)發(fā)適合首先,從能源利用角度上看,達到了開(kāi)源節流的目的。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濉逼诶媚芰科肺惠^低的農 業(yè)生物質(zhì)，減少能量品位較高的煤、油等的消間,國家863計劃在1 MW的生物質(zhì)氣化發(fā)電系統的基礎上研制開(kāi)耗,從而減少目前 煤荒”、“油荒”帶來(lái)的能源資源短缺的壓力。其次，從發(fā)出4-6 MW的生物質(zhì)氣化燃氣一蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統，效率提高電力供應的角度看， 可以緩解局部地區日趨緊張的矛盾,對缺少煤炭資到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。源的農村意義更為重大。最后,從環(huán)境角度看。它能有效地減少空氣污1.2 國外研究現狀: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(guò)程對空氣的污染極少,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。相當迅速。例如:奧地利成功地推行了建立燃燒木材剩余物的區域供電4.2經(jīng)濟效益站計劃，生物質(zhì)能在總能耗中的比例由原來(lái)大約2% 3%激增到20世紀它能極大地提高農業(yè)的產(chǎn)出,增加農民的收人，從而提高農業(yè)的經(jīng)末的20%以上。1991 年,瑞典地區供熱和熱電聯(lián)產(chǎn)所消耗的燃料26%濟效益。 以往.農業(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(wàn)k W,年發(fā)電42億度:該國在利用生物質(zhì)能發(fā)電方面處66.6m2)年產(chǎn)量為 800kg,其稻草、稻殼約為800kg?，F以100元收購用于世界領(lǐng)先地位。于發(fā)電,則每66.6m2增收0.12元,約相當于原來(lái)稻谷收人的15%。也就2生物質(zhì)氣化技術(shù)是說(shuō)，每單位耕地的產(chǎn)出可以增加約15% ,這是相當可觀(guān)的數字。利用簡(jiǎn)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 業(yè)生物質(zhì)進(jìn)行氣化發(fā)電，對農村的建設及農業(yè)現代化有著(zhù)較大的意氣化劑，在高溫的條件下通過(guò)熱化學(xué)反應將生物質(zhì)中可燃部分轉化為可燃氣(主要為一氧化碳、氫氣和甲烷等的熱化學(xué)反應。生物質(zhì)氣化后5生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)的難點(diǎn)部分轉變?yōu)榭扇細怏w，一 部分轉變?yōu)樘己蜕倭拷褂?。得到的生物質(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(guò)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,造成運輸、儲存的費用相對較高.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(chǎng)對生物質(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3.1.1 生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)基本原理:將生物質(zhì)轉化為可燃氣,再利時(shí)易結焦和產(chǎn)生高溫喊金屬元素腐蝕;c生物質(zhì)氣化時(shí)，渣與飛灰的含用可燃氣推動(dòng)燃氣發(fā)電設備進(jìn)行發(fā)電。氣化發(fā)電工藝包括三個(gè)過(guò)程,一碳高，氣化效率低。此外燃氣中焦油含量高，導致一-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 面影響燃氣利用設備連續正常運行;d.在目前的工藝水平燃氣都帶有一-定的雜質(zhì) ,包括灰份焦炭和焦油等,需經(jīng)過(guò)凈化裝置將下 ,水洗除焦的方法不但降低了系統效率，而且產(chǎn)生相當數量含焦油的其除去,以保證燃氣發(fā)電設備的正常運行;三是燃氣發(fā)電,利用燃氣輪廢水 ,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)氣機或燃氣內燃機進(jìn)行發(fā)電,有的工藝為了提高發(fā)電效率，發(fā)電過(guò)程可以化發(fā)電的燃氣和發(fā)電機組產(chǎn)生的尾氣顯熱未回收， 造成整個(gè)系統效率增加余熱鍋爐和蒸汽輪機。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)電可以采用內燃機也據相關(guān)專(zhuān)家預測，生物質(zhì)能源將成為未來(lái)持續能源的重要組成部可以采用燃氣輪機甚至結合余熱鍋爐和蒸汽發(fā)電系統，所以生物質(zhì)氣分 ,到2015年，全球總能耗將有40%來(lái)自生物質(zhì)能源。截止到2020年，化發(fā)電可以根據規模的大小選用合適的發(fā)電設備,保證在任何規模下都生 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 7%的速度增加，到2020年將達到200G;W。同時(shí),其他國家也制以有效地減少CO2 .s02等有害氣體的排放,而且氣化過(guò)程一般溫度較低定 了相應的生物質(zhì)能開(kāi)發(fā)研究計劃，如日本的新陽(yáng)光計劃，巴西的乙醇(大約在700 9000, NOx生成量少,所以能有效控制NOx的排放;③經(jīng)能源計劃以及我國即將出臺(可再生能源開(kāi)發(fā)利用法》等等。 可以推測，濟性:燃氣發(fā)電沒(méi)有高壓過(guò)程,設備簡(jiǎn)單,合理的生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)比未來(lái)幾十年內，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)濟的利用方式之一,發(fā)電成 本已接近小型常規能參考文獻源的發(fā)電水平,是最有效最潔凈的利用方式之-。[]吳創(chuàng )之.生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)發(fā)展現狀[J]中國科技產(chǎn)業(yè)2006:76-793.2燃氣凈化系統[2]謝軍生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)及應用前景J上海電力2005,1:54 -57目前，生物質(zhì)氣化技術(shù)中焦油含量普遍較高,而焦油對設備和燃氣[3]葛 新鋒生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)現狀印發(fā)電設備,2007,1:71-74品質(zhì)都有影響，因此燃氣必須經(jīng)過(guò)凈化系統進(jìn)行處理，以保證燃氣品[4]黃達 其我國生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)應用及展望]熱力發(fā)電,2008,10:質(zhì)。由于雜志種類(lèi)和成分的不同,采取的凈化方法也有所不同,可根據6-8雜志的種類(lèi)采取相應的凈化方法如表1所示。[5]盛建菊生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)的進(jìn)展[I.節能技術(shù)20071.67-70