生物質氣化發電系統探究

焦耀華，1977年11月，男，漢族，河南省鄭州市，河南電研新能源科技有限公司，經濟師，研究方向：工商管理，生物質能源，湖北大學商學院工商管理碩士在讀，

摘要：近年來，隨著經濟的增長和社會的進步，人們的物質生活水平在不斷地提高。但是隨著社會的發展，地球上的資源也在日益減少，為了滿足人類發展的需求，人們將新能源資源的開發利用作為首要的發展目標。生物質氣化發電技術的利用，能在很大程度上解決人們對電力資源的需求，同時有利于生物質資源的高效利用與環境保護。隨著科學技術的發展，近年來生物質氣化發電技術不斷得到完善和創新。因此，本文針對生物質氣化發電系統進行探究，以期能夠推動生物質氣化發電技術的發展和優化，推動社會的進步。

關鍵詞：生物質資源;生物質氣化;氣化發電系統

1 生物質氣化技術

1.1 生物質氣化技術介紹

生物質氣化技術的發展要追溯到20世紀70年代，相較于國外，我國在此方面的研究起步較晚。生物質氣化技術符合時代發展的需求，其一經出現就受到社會的廣泛關注和歡迎。常見的農作物秸稈、薪柴、草本植物等生物質原料，在高溫欠氧環境下容易揮發在經過一系列化學反應后會產生可燃性的氣體，綜合這一特點，利用生物質氣化技術可以有效地將固體的生物質原料轉化為生物質燃氣，清潔的燃氣可以用于發電或者供熱。我國是農業大國，農作物種類很多，生物質資源十分豐富，小麥、水稻、玉米是農村地區的主要農作物，因此農作物秸稈是我國最主要的生物質資源之一。通過生物質氣化技術，一方面可以推動生物質資源的高效利用，另一方面可以解決秸稈焚燒、堆積腐爛帶來的環境問題。

目前，針對生物質氣化技術的應用主要有以下幾種方式：第一，利用生物質燃氣帶動鍋爐產生蒸汽，由蒸汽驅動汽輪發電機組發電;第二，利用潔凈的燃氣帶動燃氣內燃機工作，由內燃氣驅動發電機組發電;第三，利用潔凈的燃氣帶動燃氣輪機工作，由燃氣輪機驅動發電機組發電;第四，利用生物質燃氣直燃為烘干機、工業窯爐等供熱。無論采取何種應用方式，其目的都是通過生物質氣化技術將生物質資源中的能量高效地轉化為社會發展所需要的能源。

1.2 生物質氣化技術分類

生物質氣化技術有多種分類方式，根據不同的分類條件：氣化壓力、氣化溫度、氣化劑、加熱方式、氣化爐結構等對應有不同的技術種類，以下介紹幾種常見的氣化技術。

1.2.1 固定床氣化爐

固定床氣化是一種較為傳統的氣化種類，具有制造簡便、操作簡單、成本低廉等優點。在實際應用中，又可以進一步分為下吸式固定床與上吸式固定床等多種爐型。上吸式與下吸式固定床氣化爐工作模式基本相同，在氣化爐內生物質原料的反應層基本固定不動，生物質原料隨著反應的不斷進行，緩慢移動進入不同的反應區域進行氣化反應。二者之間的區別在于氣化劑及燃氣的流動方向不同，下吸式氣化爐生成的燃氣由氣化爐下部引出爐外，上吸式氣化爐生成的燃氣由氣化爐上部引出爐外。

1.2.2 流化床氣化爐

流化床氣化適用于粒度較細、顆粒均勻的生物質原料，氣化效率和氣化強度都高于固定床氣化爐。在實際應用中，常用的有單流化床氣化爐與循環流化床氣化爐，在氣化爐內向上流動的氣流吹動顆粒均勻的生物質原料像液體一樣處于浮動翻滾狀態，生物質原料與氣化劑在混合狀態下一邊向上運動，一邊發生干燥、熱解及氧化還原等反應，生成的可燃性氣體從氣化爐上部引出。

1.2.3 水蒸氣氣化技術

水蒸氣氣化技術是指以水蒸氣作為生物質原料氣化的氣化劑。在實際應用中，一般不單獨使用水蒸氣氣化，而是與氧氣混合作為氣化劑使用，這種混合氣化劑與生物質原料反應產生的燃氣里含有較高量的烷烴和氫氣，燃氣熱值高，可以達到中熱值燃氣的標準，通常用作化工合成氣的原料。

1.2.4 等離子氣化技術

等離子氣化技術是將生物質原料加入到等離子氣化室中，在高溫、高能的反應環境中可以快速提高生物質原料氣化反應的速率，同時又能大幅度降低燃氣中氮硫氧化物和含量，提高碳的轉化率，降低燃氣凈化設備的費用。

1.3 存在的相關問題

生物質氣化技術距今已經發展了一定的時間，并且在應用上也取得了一定的成績。但是結合目前的實際發展情況來說，還存在著一些問題。我國農村地區的農作物雖然非常多，但是都呈現季節性交替的特點，例如小麥、玉米等只有在收獲季節才能產出大量的秸稈，在一定程度上會影響生物質氣化技術的推廣應用。

1.4 生物質氣化技術的發展

生物質氣化技術發展至今已經出現了一些先進的技術，主要有等離子氣化技術、低溫新型固定床氣化技術等，這些技術有的雖然仍處于研發階段，但是相信在不久之后其應用推廣會十分深入，并且推動社會的發展和進步。

2 生物質氣化發電技術

2.1 生物質氣化發電系統

生物質氣化發電的基本工作流程是先將生物質原料轉化為可燃性的氣體;然后通過一系列燃氣凈化設備除去氣體中的灰分、焦炭、焦油等雜質，以保證燃氣發電設備正常運轉;最后利用燃氣輪機或者燃氣內燃機進行發電，有的工藝為了提高發電效率，還在發電過程中增加了余熱鍋爐。

生物質氣化發電技術從氣化過程上來看，又可以分為固定床氣化發電與流化床氣化發電兩類，兩種氣化爐的結構與工作過程均不相同，但整個氣化發電的工藝流程基本相同，都包括上料設備、生物質氣化爐、燃氣凈化設備、緩存氣罐、發電機組等。

根據燃氣發電方式的不同，生物質氣化發電又可以分為主要的三種方式：一是利用凈化后的可燃氣帶動燃氣內燃氣工作，再由內燃機驅動發電機組發電;二是利用凈化后的燃氣帶動燃氣輪機工作，再由燃氣輪機驅動發電機組發電;三是利用燃氣帶動鍋爐產生蒸汽，由蒸汽驅動汽輪發電機組發電。

2.2 生物質氣化發電特點

生物質氣化發電系統的規模靈活多變，小型發電系統的發電功率一般在500kw以下，適合用于電力緊缺并且具有一定規模生物質原料的地區分散使用;中型生物質氣化發電系統的發電功率一般在500kw-3000kw之間，適用于一些中大型企業作為自備電力來源;中大型生物質氣化發電系統的發電功率一般為3000kw-6000kw之間，可以作為區域性電力供應來源。上述發電系統都可以采用燃氣內燃氣驅動發電機組發電的方式，發電效率遠高于生物質原料直燃發電系統，并且發電機組布置靈活。

生物質氣化發電，利用的是植物體內的有機物質，系統排放的二氧化碳會被下一季的植物生長所吸收，所以并沒有增加大氣中二氧化碳的含量，可以實現二氧化碳的“零排放”。

2.3 分析與討論

我國生物質資源非常豐富，相較于化石能源的日益消減，生物質氣化發電技術有很大的發展空間，既能解決秸稈、農林廢棄物焚燒堆積帶來的環境問題，又能將其轉化為清潔的電能帶來收益，是生物質資源最為清潔的利用方法之一，對我國新農村現代化建設具有重要意義。

參考文獻

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