生物質直燃發(fā)電的幾點建議

摘 要:本文首先簡要介紹了生物質直燃發(fā)電技術，并對生物質燃燒技術、生物質收集以及生物質直燃發(fā)電項目的規(guī)模大小等問題提出幾點建議，期望能為生物質直燃發(fā)電技術的應用提供幫助。

關鍵詞:生物質 燃燒技術 發(fā)電

中圖分類號:TM6文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)12(b)-0081-02

Several Suggestions about Biomass directly Combustion for Power Generation

Guo Juan1 GeXinFeng2

(Anyang Radio Television universtry，henan 455000;Nanjing University of Aeronautics and Astronautics ， jiangsu，211106)

Abstract:In the present article the biomass directly combustion for power generation was introduced briefly. Several relating problems such as biomass combustion technology and biomass collection as well as the suitable scale of the power plant were discussed， and some constructive suggestions were proposed.

Key words:biomass;combustion technology;power generation

對化石能源的過度依賴不僅導致了生態(tài)環(huán)境的不斷惡化，還引起了世界范圍內的能源危機，探尋新型替代能源實施可持續(xù)發(fā)展已刻不容緩。生物質能是一種新的能源，它存儲在生物體內部，利用光合作用產生，以化學能量的方式存在。由于生物質存有量大、零CO2排放以及可再生等優(yōu)點，因此生物質能利用已經(jīng)成為新能源領域的一個研究熱點[1，2]。

利用生物質能源發(fā)電得技術，也被稱為“生物發(fā)電”，其原理就是把生物質能轉化為電能，與其他利用技術相比，生物質直燃發(fā)電具有較好的靈活性、潔凈性和經(jīng)濟性。目前國內的生物質能發(fā)電項目多以生物質氣化發(fā)電為主，對生物質直燃發(fā)電介紹不多。本文首先簡要介紹了生物質直燃發(fā)電技術，重點對生物質收集、生物質燃燒技術以及生物質直燃發(fā)電項目的規(guī)模大小等問題提出幾點建議，期望能給國內相關研究提供參考。

1 生物質直燃發(fā)電

生物質直接燃燒發(fā)電就是利用生物質燃燒釋放的熱量產生蒸汽、推動汽輪機、發(fā)電機發(fā)電，生物質直燃發(fā)電過程見如圖1。生物質直燃發(fā)電系統(tǒng)主要包括燃燒系統(tǒng)、汽水系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)。燃燒系統(tǒng)由鍋爐的燃燒組成部分、生物質的加工和傳送運輸輸系統(tǒng)、除去灰塵及除去燃燒殘渣等組成;汽水系統(tǒng)由生物質燃燒的空間——鍋爐、把熱能轉換為電能的轉換裝置——汽輪機、冷凝凝結水蒸氣裝置——凝汽器械、給水泵、化學水處理系統(tǒng)及冷卻水系統(tǒng)構成;電氣系統(tǒng)由發(fā)電機和變壓器以及高低壓配電裝置等組成[3]。生物質直燃發(fā)電和燃煤發(fā)電技術類似，但是由于生物質能量密度低、含水率高和揮發(fā)分高等特點，致使生物質鍋爐燃燒裝置，供料系統(tǒng)等方面與火力發(fā)電不盡相同，汽水系統(tǒng)及電氣系統(tǒng)均與一般燃煤發(fā)電廠相同。而與生物質氣化發(fā)電技術相比，生物質直燃發(fā)電技術減少了生物質氣化這一環(huán)節(jié)，從而降低初期投資和后期相應的運行費用。

2 生物質燃燒技術

傳統(tǒng)的生物質燃燒多采用層燃技術，生物質燃料呈層狀鋪在爐排上，首先經(jīng)過一次配風，使層狀粉體燃料與風充分混合均勻，然后再經(jīng)過烘干、分解、初步燃燒等過程形成風分混合的可燃氣體，在二次切向風的作用下，可燃氣體在爐排上方充分燃燒。層燃技術通常可分為下飼式及爐排式:下飼式的操作技術簡單，對操作員的技術水平要求不高，成本較低，一些顆粒尺寸小、含灰量低的生物質燃料可以直接通過給料器輸送到鍋爐的燃燒室內，主要用在小規(guī)模發(fā)電站。爐排式的種類繁多，其適用范圍更廣泛，一些水份含量較大、顆粒大小不均勻的生物質燃料均可直接送到燃燒室燃燒，投資及操作成本也都比較低廉[4]。

近些年來層燃技術正逐步被循環(huán)流化床燃燒技術所取代。循環(huán)流化床燃燒技術具有較廣的燃料適應性、燃燒效率比較高、有害氣體排放容易控制等優(yōu)點。流化床鍋爐為高效利用生物廢料提供了保證。在西方發(fā)達國家，已經(jīng)廣泛采用了流化床燃燒技術，尤其是工業(yè)高度發(fā)達的美國、英國、瑞典、丹麥等，該項技術已達到世界一流水平[4]。在我國生物質燃料主要是秸稈，但是在英國、荷蘭等國家，家禽糞便也是優(yōu)質能源。英國的Fibrowatt集團修建了三座電站，都以家禽糞便為燃料，其中一家電站擁有3臺流化床鍋爐，每年處理大約75wt的家禽糞，可以為10萬個家庭提供生活用電，美國加州40%的電力供應也來源于生物質發(fā)電。同時生產電能和熱能的熱電聯(lián)合生產技術，可以將熱效率利用提高到85%，熱電聯(lián)合電站在世界各國也雨后春筍般建設了起來。到目前為止，美國已經(jīng)從小型熱電聯(lián)產發(fā)展到了小型冷熱電聯(lián)產計劃，預計到2020年，將有50%的新建寫字樓類建筑采用小型冷熱電聯(lián)產[5，6]。我國的熱電聯(lián)產技術在北京、上海等大城市得到了廣泛應用，“西氣東輸”工程加速了熱電聯(lián)產燃料機構的優(yōu)化。國內這方面的研究主要在哈爾濱工業(yè)大學、浙江大學、廣州能源所和山東能源所等單位，其中，流化床燃燒技術是由哈爾濱工業(yè)大學最早開始研究，更進一步的生物質轉化利用方案則由浙江大學的陳冠益教授率先提出，圖2、圖3是陳教授設計的一臺稻殼流化床鍋爐，稻殼的燃燒特性的結果分析圖。

3 生物質收集

生物質燃料的有效收集和儲運一直以來都是阻礙生物質發(fā)電項目大規(guī)模應用的一個主要問題，不僅在我國，在世界范圍內都是如此。我國農業(yè)生產模式大多數(shù)是以單個農戶做為生產單位，每戶平均耕地面積有限。根據(jù)統(tǒng)計，每年每戶的秸稈可獲得量僅為2～3噸。以現(xiàn)階段建立的4兆瓦的生物質發(fā)電站來說，每年消耗生物質在4萬噸左右，需要從將近2萬農戶中收購秸稈，收購交易量比較大。如果從生物質燃料的播種、除草、施肥、噴灑農藥等田間管理、收割收集、儲運，再經(jīng)過加工進入鍋爐，每個環(huán)節(jié)都由電廠部門去完成，成本會增加很多。表1[3]是生物質燃料收集、運輸、儲運的一個測算表。因此建議在收購模式打破原來的掛牌收購模式，要深入研究，探索適合我國的刺激性收購模式，不僅要調動農戶出賣生物質燃料的主動性，而且要調動農戶高質量儲運生物質燃料的積極性。例如農戶上繳農業(yè)廢棄物可以消費多少度電量等。對于農民來說，大部分的農業(yè)廢棄物利用價值比較小，如果能用這些農業(yè)廢棄物抵消部分電費，等同于增加了收入，必將大大調動農民上繳生物質燃料的積極性。此外，對于生物質收購點的布局、收購以及燃料的儲存方式等都要有較好的規(guī)劃，作到資源的合理有效配置。

4 生物質直燃發(fā)電項目規(guī)模

生物質發(fā)電項目的經(jīng)濟性要求生物質發(fā)電廠具有一定的規(guī)模。理論上說，生物質直燃發(fā)電項目規(guī)模越大，單位發(fā)電成本越低。因此，目前國內關于上大規(guī)模生物質發(fā)電項目的呼聲很高。本文認為生物質直燃發(fā)電項目的大小應該考慮項目建設當?shù)氐膶嶋H情況。我國的耕作模式是以農戶為單位的家庭模式，種植的農作物有很大的自主性和隨意性，這將影響生物質燃料的品種和收購量的不穩(wěn)定性，并且城鄉(xiāng)之間的道路交通不夠通達，都會增加生物質燃料的成本。同時發(fā)電機組裝機容量過大不僅會增加生物質收集、運輸?shù)膲毫Γ瑯右惨笥懈蟮膬Υ鎴龅亍Ｔ谌司夭粩嘞陆档慕裉欤贸龃罅康母刈鳛樯镔|存儲場地顯然是不合適的。鑒于此，我們認為在農業(yè)相對發(fā)達的地區(qū)生物質電廠的規(guī)模不能一味求大。而對于鹽堿地、荒地、山坡地富于的地區(qū)則可以適當考慮大規(guī)模生物質直燃發(fā)電項目。可以通過在這些不適合農作物種植的地區(qū)，大力發(fā)展薪炭林、能源林、燃料作物的種植，以此來保證生物質電場所需的生物質資源。

5 展望

隨著我國對生物質能發(fā)電技術進一步的深入研究、應用經(jīng)驗也越來越豐富，政府對生物質發(fā)電的扶持力度也在逐漸加強， 2010年7月1日起實施了農林生物質發(fā)電標桿上網(wǎng)電價為0.75元/千瓦時。為促進我國的生物質能發(fā)電站及相關產業(yè)獲得更進一步得發(fā)展，我國政府相關部門應出臺優(yōu)惠政策鼓勵生物質能發(fā)電項目。創(chuàng)立出一整套符合我國國情的生物質能發(fā)電燃料供應保障體系。

參考文獻

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①作者簡介:郭娟(1980年1月)，女，漢，河南，講師，研究方向:機械工程教學及力學。