生物質(zhì)能源及發(fā)電技術(shù)研究

文/李鵬林 山東電力建設(shè)第一工程公司 山東濟(jì)南 250100

生物質(zhì)能源及發(fā)電技術(shù)研究

文/李鵬林 山東電力建設(shè)第一工程公司 山東濟(jì)南 250100

隨著經(jīng)濟(jì)水平的持續(xù)增長，能導(dǎo)致礦物質(zhì)資源的需求量越來越大，礦物質(zhì)能源的大量使用對環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染。清潔、環(huán)保生物質(zhì)能源替代礦物能源成為了國際關(guān)注的焦點(diǎn)，并在各個國家大量應(yīng)用。生物質(zhì)發(fā)電是我國未來能源發(fā)電的主要形式。發(fā)展生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目對于促進(jìn)國家經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

生物質(zhì)能源；發(fā)電技術(shù)；研究

我國作為人口眾多的發(fā)展中國家，能源相對較貧乏，隨著中國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)增長，工業(yè)化及城市化進(jìn)程的不斷加快，人均能源消費(fèi)量在2050年將達(dá)到40億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，能源的產(chǎn)出和消耗之間的缺口可能會達(dá)到能源總量的50%。同時，中國是目前世界上少數(shù)幾個仍然以煤炭為主要燃料的國家之一，這樣的能源結(jié)構(gòu)使得中國的環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重，開發(fā)和使用新的替代性能源是必要措施。

1、發(fā)展生物質(zhì)能意義

目前，世界上使用的能源主要為礦物能源，主要包括煤炭、石油、天然氣。礦物能源的不斷開發(fā)將最終將導(dǎo)致能源的短缺，也造成了全球環(huán)境污染嚴(yán)重等問題。人類在經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展過程中正面臨著人口、資源和環(huán)境的巨大壓力，如何使能源、社會、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境協(xié)調(diào)和可持續(xù)發(fā)展是當(dāng)前需要解決的核心問題。生物質(zhì)能是一個重要的能源，預(yù)計到下世紀(jì)，世界能源消費(fèi)的 40%來自生物質(zhì)能，生物質(zhì)作為新能源早已引起世界各國政府和科學(xué)家的關(guān)注。國外生物質(zhì)能研究開發(fā)工作主要集中于液化、氣化、固化、熱分解和直接燃燒等方面。如日本的陽光計劃、印度的綠色能源工程、美國的能源農(nóng)場和巴西的酒精能源計劃等發(fā)展計劃。其它諸如丹麥、荷蘭、德國、法國、加拿大、芬蘭等國，多年來一直在進(jìn)行各自的研究與開發(fā)，并形成了各具特色的生物質(zhì)能源研究與開發(fā)體系，擁有各自的技術(shù)優(yōu)勢。隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，生活水平的提高，環(huán)保意識的加強(qiáng)，對生物質(zhì)能的高效合理的開發(fā)利用，必然愈來愈受重視。隨著近年經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，政府開始重視生物質(zhì)能利用研究工作，現(xiàn)今已建立起一支專業(yè)研究開發(fā)隊(duì)伍，并取得了一批高水平的研究成果，初步形成了我國的生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)，我國現(xiàn)階段生物質(zhì)能源主要用于秸稈發(fā)電

2、我國生物質(zhì)發(fā)電的現(xiàn)狀

我國是全球第一能源消費(fèi)大國。為了降低碳排放、實(shí)現(xiàn)低碳發(fā)展，我國將能源結(jié)構(gòu)調(diào)整擺在了重要的位置。能源結(jié)構(gòu)調(diào)整中將優(yōu)先發(fā)展可再生能源，生物質(zhì)能由于其多種天然優(yōu)勢已成為可再生能源中重點(diǎn)發(fā)展的能源。據(jù)統(tǒng)計，近幾年我國生物質(zhì)發(fā)電裝機(jī)容量逐年增加，由2006年的140萬千瓦增加至2012年的800萬千瓦，年均復(fù)合增長率達(dá)33.71%，表明我國生物質(zhì)發(fā)電行業(yè)發(fā)展較快。2012年全國（不含港澳臺，下同）生物質(zhì)年上網(wǎng)電量211.43億千瓦時。其中，華東地區(qū) 2012年生物質(zhì)年上網(wǎng)電量為64.76億千瓦時，占全國總上網(wǎng)電量的30.63%，居全國六大地區(qū)之首。江蘇省生物質(zhì)年上網(wǎng)電量為32.62億千瓦時，居全國首位。從發(fā)電項(xiàng)目類型來看，至2012年底，我國生物質(zhì)發(fā)電直燃發(fā)電技術(shù)類型項(xiàng)目占全國累計并網(wǎng)容量的 55%，是應(yīng)用最廣泛的生物質(zhì)能利用方式。其次為垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)類型項(xiàng)目，占全國累計并網(wǎng)容量的41.71%。沼氣發(fā)電技術(shù)類型項(xiàng)目占全國累計并網(wǎng)容量的3.54%。我國生物質(zhì)能資源相當(dāng)豐富，僅各類農(nóng)林業(yè)廢棄物的資源量每年即有3.5×108 t噸標(biāo)煤，據(jù)測算，一個裝機(jī)容量25MW的機(jī)組，一年消耗農(nóng)林剩余物2×105 t，按熱值計算，可替代標(biāo)準(zhǔn)煤約9×104噸。推進(jìn)生物質(zhì)發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展也是變廢為寶，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，實(shí)現(xiàn)化石能源替代，走可持續(xù)發(fā)展道路的具體體現(xiàn)。生物質(zhì)發(fā)電能夠大量消耗農(nóng)林生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的剩余物，發(fā)出綠色電力，燃燒后的灰分還可以以肥料的形式還田，是一個變廢為寶的良性循環(huán)過程。另外，發(fā)展生物質(zhì)發(fā)電是用可再生能源替代傳統(tǒng)能源的有效途徑之一，對于構(gòu)建穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)、清潔、安全的能源供應(yīng)體系具有積極的作用。

3、生物質(zhì)能源發(fā)電技術(shù)

3.1 燃燒發(fā)電

直接燃燒發(fā)電是將生物質(zhì)在鍋爐中直接燃燒，生產(chǎn)蒸汽帶動蒸汽輪機(jī)及發(fā)電機(jī)發(fā)電。生物質(zhì)直接燃燒發(fā)電的關(guān)鍵技術(shù)包括生物質(zhì)原料預(yù)處理、鍋爐防腐、鍋爐的原料適用性及燃料效率、蒸汽輪機(jī)效率等技術(shù)。

3.2 混合發(fā)電

生物質(zhì)還可以與煤混合作為燃料發(fā)電，稱為生物質(zhì)混合燃燒發(fā)電技術(shù)。混合燃燒方式主要有兩種。一種是生物質(zhì)直接與煤混合后投入燃燒，該方式對于燃料處理和燃燒設(shè)備要求較高，不是所有燃煤發(fā)電廠都能采用；一種是生物質(zhì)氣化產(chǎn)生的燃?xì)馀c煤混合燃燒，這種混合燃燒系統(tǒng)中燃燒，產(chǎn)生的蒸汽一同送入汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組。

3.3 氣化發(fā)電

生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)是指生物質(zhì)在氣化爐中轉(zhuǎn)化為氣體燃料，經(jīng)凈化后直接進(jìn)入燃?xì)鈾C(jī)中燃燒發(fā)電或者直接進(jìn)入燃料電池發(fā)電。氣化發(fā)電的關(guān)鍵技術(shù)之一是燃?xì)鈨艋瑲饣鰜淼娜細(xì)舛己幸欢ǖ碾s質(zhì)，包括灰分、焦炭和焦油等，需經(jīng)過凈化系統(tǒng)把雜質(zhì)除去，以保證發(fā)電設(shè)備的正常運(yùn)行。

3.4 沼氣發(fā)電

沼氣發(fā)電是隨著沼氣綜合利用技術(shù)的不斷發(fā)展而出現(xiàn)的一項(xiàng)沼氣利用技術(shù)，其主要原理是利用工農(nóng)業(yè)或城鎮(zhèn)生活中的大量有機(jī)廢棄物經(jīng)厭氧發(fā)酵處理產(chǎn)生的沼氣驅(qū)動發(fā)電機(jī)組發(fā)電。用于沼氣發(fā)電的設(shè)備主要為內(nèi)燃機(jī)，一般由柴油機(jī)組或者天然氣機(jī)組改造而成。

3.5 垃圾發(fā)電

垃圾發(fā)電包括垃圾焚燒發(fā)電和垃圾氣化發(fā)電，其不僅可以解決垃圾處理的問題，同時還可以回收利用垃圾中的能量，節(jié)約資源，垃圾焚燒發(fā)電是利用垃圾在焚燒鍋爐中燃燒放出的熱量將水加熱獲得過熱蒸汽，推動汽輪機(jī)帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電。垃圾焚燒技術(shù)主要有層狀燃燒技術(shù)、流化床燃燒技術(shù)、旋轉(zhuǎn)燃燒技術(shù)等。發(fā)展起來的氣化熔融焚燒技術(shù)，包括垃圾在450°～640°溫度下的氣化和含碳灰渣在1300℃以上的熔融燃燒兩個過程，垃圾處理徹底，過程潔凈，并可以回收部分資源，被認(rèn)為是最具有前景的垃圾發(fā)電技術(shù)。

結(jié)語：

生物質(zhì)發(fā)電是我國重點(diǎn)發(fā)展的戰(zhàn)略性能源領(lǐng)域,是我國未來能源產(chǎn)業(yè)格局中的重要組成部分。發(fā)展生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目對于促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展和緩解能源供應(yīng)壓力都具有重要意義。我國要針對目前生物質(zhì)發(fā)電面臨的問題積極采取對策,促進(jìn)對生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目的發(fā)展。

[1]蔣劍春.生物質(zhì)能源應(yīng)用研究現(xiàn)狀與發(fā)展前景[J]，林業(yè)化學(xué)與工業(yè)，2012，（02）.