淺析生物質直燃發電

趙錦 喬志勇

【摘要】生物質能[1-2]是我國可再生能源的重要組成部分，其中生物質直燃發電[3-4]是生物質能規?；玫闹饕绞?。文章簡述了生物質直燃發電技術，介紹了目前我國生物質直燃發電項目現狀與趨勢，針對目前發展瓶頸，提出了發展大容量生物質直燃發電機組以及電化聯產等有關建議。

【關鍵詞】生物質;直燃發電;大容量;電化聯產

1.背景

能源是人類經濟社會存在和發展的基礎，同時也是影響社會發展的主要因素。隨著經濟社會的發展，人類使用的能源特別是化石能源所占的比例越來越多，能源對經濟社會發展的制約日益突出，對賴以生存的自然環境的影響也越來越大。隨著化石能源不斷消耗造成的能源緊缺以及環境惡化等問題逐漸被人們所認識，世界各國越來越重視清潔能源技術的開發，其產業化利用比例也越來越大。在這其中，生物質能是除化石能源之外的第四大能源，具有清潔環保、可再生、資源總量大且分布廣泛易獲取的特點，且與化石能源一樣可儲存、可運輸，可以轉變為多種產品滿足多種利用形式，是清潔能源的重要組成部分。當前，生物質直燃發電是生物質能規模化利用的主要方式，具有良好的社會效益和經濟效益，已受到世界各國政府的高度重視。

2.發展生物質發電產業意義重大

目前，世界能源發展已進入新一輪戰略調整期，各發達國家和新興國家紛紛制定能源發展戰略，大力開發生物質能，作為替代化石能源、保障國家能源安全和節能、減排的重要戰略措施。作為當前生物質能規?；玫闹饕绞?，生物質發電產業的意義也越來越被人們所重視。

2.1 生物質發電產業對“新四化”中“城鎮化”和“農業現代化”建設有促進作用

我國是農業大國，擁有豐富的生物質能資源，而最大量的生物質資源集中在農村。目前，生物質直燃發電項目一般都建設在糧食主產區如東北、華北、華中等地區，以充分利用當地的農作物秸稈的生物質資源。以裝機容量為2.5萬千瓦的生物質發電廠為例，年發電量可達1.5-2億千瓦時，新增產值超億元，同時，每年消耗各類農作物秸稈約20-25萬噸，按照250元/噸計算，可為當地農民增加收入達5000-6000萬元以上。另外，在農作物秸稈的收、加、儲、運過程中，還為當地農民增加了各類就業機會。近幾年，隨著生物質發電產業的不斷完善、穩定，各類農作物秸稈的需求量越來越大，也間接推動了農業機械裝備的發展，從而進一步促進農業與農村的發展。

2.2 生物質發電產業是替代化石能源和節能減排的有效載體

與常規火力發電項目相比，生物質直燃發電項目普遍裝機容量較小，但是，生物質直燃發電項目僅有不到10年的發展時間，從目前的現狀和長期的發展趨勢來看，隨著生物質原料收集體系的不斷成熟完善、人們清潔能源意識的不斷提高，生物質發電產業具有很大的替代化石能源的潛力，更重要的是，發展生物質發電項目，能夠有效處理原來被廢棄的各類生物質原料，變無序處理為有效利用，在減少溫室氣體排放，降低城鄉因秸稈焚燒引起的大氣污染，改善環境方面等效果明顯，據測算，一臺裝機2.5萬千瓦的生物質直燃發電機組，與同類型火電機組相比，每年可減少二氧化碳排放約10-15萬噸，且實現二氧化碳閉路循環，氮氧化物、硫氧化物以及粉塵的排放分別是化石燃料電廠排放標準的1/5、1/10 和1/28，節能減排效果突出。

3.生物質直燃發電技術簡介

生物質能是太陽能以化學能形式儲存在各類生物質原料中的能量，生物質直燃發電技術是將生物質能源轉化為電能的一種技術。

生物質直燃發電項目的生產系統主要由生物質加工處理系統、輸送系統、鍋爐系統、汽輪機系統、發電機系統、化學水處理系統及除灰、除渣系統等各部分組成，主要生產過程是將生物質原料從附近各個收購站點運送至生物質電廠，經破碎、分選等加工處理后存放到原料倉庫，然后由原料輸送裝置將其送入生物質鍋爐燃燒，通過鍋爐換熱將生物質燃燒后的熱能轉化為高溫、高壓蒸汽，推動蒸汽輪機做功，最后帶動發電機生產電能。生物質原料燃燒后的灰渣落入除灰裝置，由輸灰機送到灰坑，進行灰渣處理。煙氣經過煙氣處理系統后由煙囪排放入大氣環境中。

生物質直燃發電與常規火電廠相比，原理上是相同的，但是，在原料供給體系和鍋爐等方面存在一些差異。

4.生物質直燃發電項目發展現狀和趨勢

2006年12月1日投產的國能單縣1X30兆瓦生物質直燃發電項目是我國第一個生物質直燃發電項目，拉開了國內生物質發電產業發展的序幕，由此，我國的生物質直燃發電項目開始進入了高速發展階段。國家電網公司、華能集團、大唐集團、華電集團、國電集團、中電投集團、中節能公司等企業紛紛參與生物質直燃發電項目的投資、建設、運營，國內民營企業及外資企業也紛紛進入該領域，截至到2013年底，我國已成功投產運營生物質直燃發電項目的約162個，裝機容量4070兆瓦。在我國的可再生能源發展“十二五”規劃中，農林生物質發電利用規模將達到800萬千瓦，可以預見，生物質直燃發電項目發展空間仍然巨大。國家發改委、國家能源局、國家環保部聯合下發的《能源行業加強大氣污染防治工作方案》（發改能源（2014）506號）中提出：“促進生物質發電調整轉型，重點推動生物質熱電聯產、醇電聯產綜合利用，加快生物質能供熱應用，繼續推動非糧燃料乙醇試點、生物柴油和航空渦輪生物燃料產業化示范。2017年，實現生物質發電裝機1100萬千瓦”，可以看出，生物質發電項目作為國家調整能源結構，緩解能源開發利用與生態環境保護矛盾的重要手段，越來越受到重視。

5.發展生物質直燃發電項目的建議

從近幾年的實踐來看，我國生物質直燃發電項目單個裝機規模普遍為12MW-30MW，裝機規模小、受原料限制大、抗風險能力弱，能量利用率不高，從長期來看，生物質直燃發電項目除去在現有裝機規模下發展生物質熱電聯產外，還可以發展大容量生物質直燃發電機組和電化聯產等模式。

5.1 發展大容量生物質直燃發電機組

隨著生物質直燃發電技術特別是生物質鍋爐技術的不斷進步以及世界范圍生物質原料收、加、儲、運體系的不斷完善，發展建設大容量生物質直燃發電機組的條件逐漸成熟，大容量生物質發電機組在能量利用率、機組穩定性、經濟性和節能減排方面的優勢將會逐漸被認識。

5.2 電化聯產

電化聯產指的是生物質發電與生物質綜合利用相結合一種生產模式，生物質發電系統提供各類能源，生物質綜合利用系統提供各類深加工產品，二者有機結合，是生物質直燃發電產業調整轉型的一個方向。如醇電聯產生產方式就是通過纖維素乙醇系統和生物質發電系統將農林生物質資源的物質轉化和能量轉化結合起來進行耦合生產，可以進一步提高生物質原料的利用效率，較大程度實現生物質的能源化利用，實現了物質和能量的“分級轉化-梯級利用”。

參考文獻

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作者簡介：趙錦（1981—），男，工程師，主要從事新能源規劃和投資開發等方面工作。