第41卷第7期燃料化學(xué)學(xué)報(bào)Vol. 41 No.72013年7月.Journal of Fuel Chemistry and TechnologyJul. 2013文章編號: 0253-2409(2013)07-0798-07生物質(zhì)氣化技術(shù)發(fā)展分析吳創(chuàng)之，劉華財(cái)，陰秀麗(中國科學(xué)院廣州能源研究所中國科學(xué)院可再生能源重點(diǎn)試驗(yàn)室，廣東廣州510640)摘要: 生物質(zhì)氣化技術(shù)在世界范圍內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用。研究綜述了生物質(zhì)氣化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和應(yīng)用情況,闡明了生物質(zhì)氣化技術(shù)目前存在的主要問題;對中國生物質(zhì)氣化生活供氣和工業(yè)供氣典型項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了分析,在此基礎(chǔ)上對中國生物質(zhì)氣化技術(shù)應(yīng)用前景進(jìn)行了展望;結(jié)合中國生物質(zhì)氣化產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨的新形勢,為生物質(zhì)氣化產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提出建議。關(guān)鍵詞:生物質(zhì);氣化技術(shù);氣化應(yīng)用;現(xiàn)狀;前景中圖分類號: TK6文獻(xiàn)標(biāo)識碼: AStatus and prospects for biomass gasificationWU Chuang-zhi, LIU Hua-cai, YIN Xiu-li( Key Laboratory of Renewable Energy, Guangzhou Institute of Energy Conversion,Chinese Academy of Sciences ,Guangzhou 510640, China)Abstract : Biomass gasification for energy utilization has been wildly used. The development and applications ofbiomass gasification technologies were reviewed in this paper. Special attention was paid to major problemsencountered in practical use. A comparison of economical performances of gas supply for livelihood and industrywas made. The prospects of biomass gasification in China were put forward. Taking into account the newsituation, several suggestions were given for the development of biomass gasification industry.Key words: biomass ; gasification; applications ; status; prospects1國外生物質(zhì)氣化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀技術(shù)都有了顯著的進(jìn)展,建立了一批示范或商業(yè)工1.1 技術(shù)現(xiàn)狀程,部分典型工藝和應(yīng)用見表1。經(jīng)過幾十年的發(fā)展,歐美等國的生物質(zhì)氣化技1.2 應(yīng)用情況術(shù)取得了很大的成就。生物質(zhì)氣化設(shè)備規(guī)模較大，生物質(zhì)氣化目前主要應(yīng)用于供熱、窯爐、發(fā)電和自動化程度高,工藝較復(fù)雜,主要以供熱、發(fā)電和合合成燃料,具體見圖1。各種應(yīng)用的規(guī)模都在增長，成液體燃料為主，目前,開發(fā)了多系列已達(dá)到示范工CHP(熱電聯(lián)產(chǎn))的增長尤其快,已成為目前最主要廠和商業(yè)應(yīng)用規(guī)模的氣化爐。生物質(zhì)氣化技術(shù)處于的利用方式。除了上述技術(shù),生物質(zhì)氣化還有其他領(lǐng)先世界水平的國家有瑞典、丹麥、奧地利、德國、美新型利用，比如燃料電池等。國和加拿大等。歐洲和美國在生物質(zhì)氣化發(fā)電和集從20世紀(jì)80年代起，生物質(zhì)氣化被美國、瑞典中供氣已部分實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化應(yīng)用，形成了規(guī)?；a(chǎn)和芬蘭等國應(yīng)用于水泥窯和造紙業(yè)的石灰窯,既能業(yè)經(jīng)營。20世紀(jì)80年代末90年代初，主要利用上保證原料供給又能滿足行業(yè)需求,這種應(yīng)用方式簡吸式和下吸式固定床氣化爐來發(fā)電或供熱,規(guī)模大單可靠,具有較強(qiáng)的競爭力,但應(yīng)用卻不多。都較小。由于下吸式產(chǎn)氣焦油含量較低,近來已逐20世紀(jì)90年代起,生物質(zhì)氣化開始被應(yīng)用于漸占據(jù)主導(dǎo)地位,尤其以發(fā)電為目的時(shí),主要在中國熱電聯(lián)產(chǎn),多用柴油或燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī),對燃料品質(zhì)和系和印度使用。近年的大中型氣化發(fā)電系統(tǒng)多采用常統(tǒng)操作的要求較高,成本也較高,其應(yīng)用推廣受到限壓循環(huán)流化床,容易擴(kuò)大,原料適應(yīng)性好,對原料尺制，常常需要政府的支持和補(bǔ)貼。受煤的IGCC應(yīng)寸和灰分要求不高?？諝鈿饣Ｓ糜诎l(fā)電和供熱，用結(jié)果的推動,生物質(zhì)IGCC成為90年代的關(guān)注熱富氧氣化常用于氣化合成，加壓氣化則用于IGCC點(diǎn),IGCC系統(tǒng)有望在中等成本和中等規(guī)模下提供(整體氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng))、氣化合成燃料或化高發(fā)電效率,研究者對其進(jìn)行了大量的研究并建設(shè)工品。在過去的二三十年里，歐洲和北美的研究和了幾個(gè)示范工程，主要集中在歐洲,但由于系統(tǒng)運(yùn)行收稿日期: 2013-0609;修回日期: 2013-06-24?；痦?xiàng)目:國家科技支撐計(jì)劃(2012BAA09B03);國家自然科學(xué)基金(51176194)。聯(lián)系作者:陰秀麗,E-mail: xlyin@ ms. giec. ac. cn。第7期吳創(chuàng)之等:生物質(zhì)氣化技術(shù)發(fā)展分析799要求和成本都較高,大都已停止運(yùn)行。表1國外典型氣化工藝和應(yīng) 用介紹[1-3]Table 1 Typical foreign technologies and applications of biomass gasification公司說明固定床Bioneer(被Foster上吸式,以空氣和水蒸氣為氣化介質(zhì),使用含水量達(dá)45%的原料,產(chǎn)氣焦油含量50 ~ 100g/m ;在芬Wheeler 收購)蘭和瑞典建有9個(gè)4 ~6 MWa的商業(yè)化工程,大部分用于區(qū)域供熱;工廠‘全自動化操作,投人極少。Babeock & Wilcox 上吸式， 以濕空氣為氣化介質(zhì),使用含水量高達(dá)55%的原料;以位于Harboore的5 MW。商業(yè)工程為Volund典型,最初為鍋爐燃燒供熱,2000年被改造成熱電聯(lián)產(chǎn),發(fā)電效率28% ,系統(tǒng)總效率93%。流化床2004年在丹麥Skive建設(shè)100- 150 vd規(guī)模的低壓(0.5x10' ~2x10' Pa) BFB氣化系統(tǒng)，采用石灰Carbona石床料和焦油催化裂解,利用3x2 MW.帶余熱回收的燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)和2x10 MWa燃?xì)忮仩t進(jìn)行熱電聯(lián)產(chǎn)，以木質(zhì)顆粒和木屑為燃料,發(fā)電凈效率28% ,系統(tǒng)總效率87%。2001年在芬蘭Varkaus建立第--個(gè)商業(yè)化工程,以液體包裝回收公司回收的廢料為原料,以空氣和蒸汽為氣化介質(zhì)進(jìn)行常壓氣化，BFB氣化爐輸出為40 MWa，發(fā)電凈效率達(dá)40%。CFB技術(shù)非常成Foster Wheeler熟,燃料適應(yīng)性較強(qiáng),能使用濕度20% ~ 60%的原料;1993年被用于瑞典Varmoma IGCC示范工程，加壓CFB氣化爐穩(wěn)定運(yùn)行約8 500 h,發(fā)電凈效率32% ,系統(tǒng)凈效率83%。1997 年芬蘭Lahi建設(shè)了生物質(zhì)氣化混燃項(xiàng)目,氣化爐在40~70MWa下穩(wěn)定運(yùn)行超過30000h,系統(tǒng)可用性超過97%。多段式氣化維也納技術(shù)大學(xué)已成功用于8 MW。規(guī)模的Gissing 熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng),系統(tǒng)總效率為81.3% ,其中,發(fā)電效率和熱效率分別為25%和56.3%。丹麥科技大學(xué)已建成75 kW.的熱電聯(lián)產(chǎn)示范工程,以木塊為原料,氣化效率約93% ,發(fā)電效率25% ,產(chǎn)氣中焦油含量約15 mg/m'.700費(fèi)托液體燃料和含氧液體燃料(如甲醇、二甲醚)，600- heat or kiln ----H-P能替代現(xiàn)有的石油和煤炭化工，緩解第-代生物能500 .. Co-fire 一- --- fuels400源-生物柴油對糧食的壓力。早在80年代,氣化合300成燃料技術(shù)在歐美已經(jīng)有了初步的發(fā)展。近年來,200受可再生能源發(fā)展政策的激勵,歐美各國加大了對100氣化合成技術(shù)的關(guān)注和投人，比如，歐盟理事會2003[30]號指令規(guī)定到2010年生物燃料必須占其運(yùn)輸燃料消費(fèi)總量的5. 75% ,2009[28 ]號可再生能圖1生物質(zhì)氣化主要 利用狀況[4]源指令要求到2020年歐盟交通領(lǐng)域的可再生能源Figure 1 Major applications of biomass gasification1998年,生物質(zhì)氣化混合燃燒技術(shù)已被用于煤消費(fèi)達(dá)到10%,美國則在生物質(zhì)氣化合成乙醇方面電廠,將生物質(zhì)氣化得到的可燃?xì)怏w輸送至鍋爐與取得了很大的成就，目前的生產(chǎn)能力(已有+在建)已達(dá)207. 75百萬加侖/年(約7. 9x10* L/year)[5]。煤混燃,這相當(dāng)于用氣化爐來替代生物質(zhì)粉碎設(shè)備，如果能開發(fā)出有效的氣體凈化技術(shù),氣化合成產(chǎn)業(yè)即將氣化看做生物質(zhì)燃料的一-種預(yù)處理方式。大部將會得到迅速的發(fā)展。分混合燃燒鍋爐機(jī)組選用以空氣為氣化劑的常壓循在歐洲,許多對生物質(zhì)氣化發(fā)電在內(nèi)的中小型環(huán)流化床木屑?xì)饣癄t技術(shù)，此技術(shù)相當(dāng)成熟且有多分布式能源系統(tǒng)給予了特別關(guān)注,小規(guī)模生物質(zhì)氣種形式,目前已商業(yè)化運(yùn)行。生物質(zhì)氣化最新的發(fā)展趨勢是合成燃料,生物化發(fā)電電站的收購電價(jià)高于大型發(fā)電站的電價(jià),以質(zhì)可以通過氣化方式生產(chǎn)合成氣,并通過合成生產(chǎn)鼓勵生物質(zhì)的分布式利用。如奧地利根據(jù)規(guī)模對生800燃料化學(xué)學(xué)報(bào)第41卷物質(zhì)發(fā)電給予不同的上網(wǎng)電價(jià),規(guī)模小于2 MW。的應(yīng)用、干餾氣化和其他技術(shù)才剛剛起步。1 ~3 MW。為15. 64 Cent /kWh(約1.51 yuan/kWh)，規(guī)模大于的氣化爐-內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)的發(fā)電效率為17% ~ 20% ,2 MW。的為14. 94 Cent/kWh(約1. 44 yuan/kWh)l6]。6MW.的內(nèi)燃機(jī)蒸汽輪機(jī)聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)發(fā)電效率可達(dá)28% ;氣化供氣和氣化工業(yè)應(yīng)用技術(shù)則有一定2中國生物質(zhì)氣化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀優(yōu)勢,其他國家應(yīng)用相對較多的是造紙廠石灰窯爐，2.1 技術(shù)現(xiàn)狀目前，中國生物質(zhì)氣化產(chǎn)業(yè)主要由氣化發(fā)電和但實(shí)際項(xiàng)目屈指可數(shù)。中國生物質(zhì)固定床氣化技術(shù)農(nóng)村氣化供氣組成,其中,氣化燃?xì)夤I(yè)鍋爐/窯爐典型指標(biāo)見表2。表2典型的生 物質(zhì)固定床氣化技術(shù)指標(biāo)Table 2 Typical technical indexes of fixed-bed gasifiersParameterMaximum fuel consumptionq,/(t.h- )1.52Inner diameter of reactor L/mm1 8002 2002 500Height of reactor H/m8LHV of fuel gas5 000Outlet temperature of fuel gas t/C35050Hot gas efciency/%85LHV of biomass fuel/(kJ●m*)15 000Maximum fuel size d/ mm3C30Ash discharge ratio/%110l0Major fuelspellet, woodchip2.2應(yīng)用情況幾年來成功地完成了超過20個(gè)生物燃?xì)忭?xiàng)目,典型中國自主研發(fā)的生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)已經(jīng)解決項(xiàng)目包括常州運(yùn)達(dá)印染、珠海麗珠合成制藥、深圳華了一些關(guān)鍵性,目前，已開發(fā)出多種以木屑、稻殼、秸美鋼鐵和廣東立國制藥等項(xiàng)目。稈等生物質(zhì)為原料的固定床和流化床氣化爐,成功2.3 經(jīng)濟(jì)性研制了從400kW。到10MW。的不同規(guī)格的氣化發(fā)2.3.1生活供氣電裝置。中國的生物質(zhì)氣化發(fā)電正在向產(chǎn)業(yè)規(guī)?；R沂市郯城縣李莊鎮(zhèn)諸葛店村秸稈氣化集中供方向發(fā)展,在中國推廣很快,而且出口到泰國、緬甸、氣站 2009年建成，設(shè)計(jì)供氣規(guī)模為500戶,總投資老撾和中國的臺灣地區(qū),是國際上中小型生物質(zhì)氣1. 87x10* yuan,氣化站實(shí)際供氣為300戶,運(yùn)行負(fù)荷化發(fā)電應(yīng)用最多的國家之一。率為60%”。該站采用下吸式氣化爐進(jìn)行空氣氣利用生物質(zhì)氣化技術(shù)建設(shè)集中供氣系統(tǒng)以滿足化,主要原料為玉米芯，燃?xì)饨?jīng)凈化后貯存到儲氣農(nóng)村居民炊事和采暖用氣也得到了應(yīng)用，1994年在柜,由敷設(shè)地下的管網(wǎng)送到用戶。年運(yùn)行費(fèi)用見山東省桓臺縣東潘村建成中國第--個(gè)生物質(zhì)氣化集表3。中供氣試點(diǎn)以來,山東、河北、遼寧、吉林黑龍江、北表3諸葛店村秸稈 氣化站運(yùn)行成本[”]京、天津等省市陸續(xù)推廣應(yīng)用生物質(zhì)氣化集中供氣Table 3 Maintenance of straw gasification技術(shù)。在2000年前后,該技術(shù)的推廣曾達(dá)到了一一個(gè)system in ZhugedianOperating costs/10* yuan per year高峰。此后相關(guān)規(guī)范和制度逐步完善,各地制定了Feedstock5.75一系列管理辦法,使生物質(zhì)氣化集中供氣應(yīng)用在中1. 98國農(nóng)村能源建設(shè)中穩(wěn)步推進(jìn)。北京的順義、懷柔等Personnel2.40郊縣均有推廣應(yīng)用,“新型生物質(zhì)氣化集中供氣系Maintenance0.50.統(tǒng)建設(shè)”工程是懷柔重大科技項(xiàng)目。截止到2010年Others0.50Total1.13底中國共建成秸稈熱解氣化集中供氣站900處,運(yùn)行數(shù)量為600處供氣戶數(shù)2.096x10*戶，平均每個(gè)2011年總用氣量3. 833x10* m' ,戶均用氣量約正在運(yùn)行的氣化站平均供氣約350戶7]。3. 5 m/d,燃?xì)馐召M(fèi)價(jià)格為0. 35 yuan/m3 ,燃?xì)獬杀旧镔|(zhì)氣化燃?xì)夤I(yè)鍋爐和窯爐應(yīng)用方面,近為0.53 yuan/m' ,年燃?xì)怃N售收入1. 342x10* yuan。第7期吳創(chuàng)之等:生物質(zhì)氣化技術(shù)發(fā)展分析801當(dāng)工程實(shí)際運(yùn)行負(fù)荷為100%時(shí),可供500戶用氣，用成型顆粒燃?xì)獯嫒加偷纳a(chǎn)成本見表5。在原料價(jià)格、電價(jià)、人員月工資等條件不變的情況表4熔鋁窯爐改造項(xiàng)目投資概算下,年運(yùn)行費(fèi)用為1.628x10' yuan ,單位燃?xì)饪偝杀綯able 4 Capital investments for atuminum kiln reformation為.40 yuan/m3 ,設(shè)戶均用氣量仍為3.5 m'/d,則年ItemInvestment/10* yuan用氣量為6.388x10' m3 ,年燃?xì)怃N售收入2. 236xConstruction30Feeding system2010 yuan。Gasifer1002.3.2工業(yè)窯爐供氣Air preheating以某熔鋁廠100t/爐 的窯爐為例，每天熔煉1Auxiliary爐,每年運(yùn)行300d,每噸鋁需消耗燃油80kg,按生Electric control0物質(zhì)氣化熱氣效率85%測算，燃油與生物質(zhì)之比約Installation為3:1 ,測每天需消耗生物成型燃料約24t,需要-Total220臺氣化爐及其附屬設(shè)備,項(xiàng)目投資預(yù)測見表4。采表5熔鋁窯爐改造項(xiàng)目運(yùn)營成本測算Table 5 Operation costs of reformed aluminum kilnCost/10* yuan per yearInstructionsbiomass consumption = 6 950 VyearFuel95fuel cost = 1 000 yuan/tPersonnel3612 workers; 30 000 yuan/year per workerMaintenance10acessories maintenance, etcEquipment depreciation15.2.residual value rate =5%，life span = 10 yearPower consumption786. 2從經(jīng)濟(jì)效益來看,以平均每天消耗重油8t、年資管理成本100yuan/t進(jìn)行結(jié)算,生產(chǎn)企業(yè)每年可運(yùn)行時(shí)間300 d測算,每年需要重油2 400t,費(fèi)用節(jié)約燃料費(fèi)2.938x10* yuan, 相當(dāng)于節(jié)省燃料費(fèi)1. 08x10' yuan,采用生物質(zhì)能提供同樣能源的前提28. 2% ,具體見表6。下,按目前生物質(zhì)市場價(jià)格900 yuan/t,加上項(xiàng)目投表6窯爐改造前 后燃料費(fèi)用對比Table 6 Comparison of fuel cost of kiln before and after reformationAnnualFuel cost/10*Fuel savings/10*Cost/(yuan.t~' )Cost saving rate/%consumption/t(yuanyear ' )( yuan.year-' )Heavy oil2 4004 5001 080Biomass6 5001 000786.2293. 828.2here heavy oil calorific value 40. 2 MU/kg, heat utilization rate of 95%從環(huán)保效益來看,改造后窯爐的SO2和煙塵的3生物質(zhì)氣化技術(shù)主要問題和發(fā)展前景排放可接近燃用天然氣的排放水平。改造后每年可3.1生物質(zhì)氣化技術(shù)主要問題替代2400t重油,若燃重油SO2和煙塵的排放因子3.1.1氣化效率偏低 燃?xì)赓|(zhì)量較差分別為42. 75 kg/t和8.4 kg/t[8] ,SO,排放可減少約產(chǎn)出燃?xì)庵薪褂秃科?焦油會與水、灰結(jié)合100t,煙塵排放可減少約20t;另外,生物質(zhì)燃?xì)獾脑谝黄?沉積在氣化設(shè)備、管道、閥門和下游設(shè)備,一CO2基本零排放,CO2排放可減少約7500t。改造后定時(shí)間的運(yùn)行后,容易出現(xiàn)嚴(yán)重的堵塞和磨損等問污染物排放可接近燃用輕油、天然氣等清潔能源的題，也導(dǎo)致燃?xì)鈨艋到y(tǒng)復(fù)雜且運(yùn)行成本高昂;燃?xì)馀欧潘?。需要說明的是,以上指標(biāo)是使用生物質(zhì)熱值低,質(zhì)量穩(wěn)定性也較差,無法達(dá)到中國國家標(biāo)準(zhǔn)成型顆粒作為原料,固定床床氣化爐作為氣化反應(yīng)《人工煤氣》( GB13621-92)的要求,有時(shí)火焰溫度器,實(shí)際改造過程中,可以根據(jù)具體情況選用生物質(zhì)達(dá)不到爐灶或窯爐的要求,或是無法高效率驅(qū)動發(fā)原料及氣化系統(tǒng),進(jìn)- 步提高效率,降低運(yùn)行成本。電設(shè)備,不利于推廣"應(yīng)用,也限制了應(yīng)用范圍。802燃料化學(xué)學(xué)報(bào)第41卷3.1.2氣化設(shè)備的燃料適 應(yīng)性較差業(yè)設(shè)備中使用,包括工業(yè)鍋爐、工業(yè)加熱窯爐(冶金生物質(zhì)氣化系統(tǒng)對原料有一-定要求。 目前的氣爐 、玻璃窯爐、陶瓷窯爐)等。另外,系統(tǒng)設(shè)備的機(jī)化爐對原料水分、灰分或熱值的變化比較敏感。流械化、自動化程度也較低。這些技術(shù)的進(jìn)步同世界化床氣化系統(tǒng)中,原料水分超過一-定值如20%時(shí),先進(jìn)水平相比仍有較大的差距,特別是在技術(shù)設(shè)備系統(tǒng)溫度波動極大,將難以正常運(yùn)行。固定床氣化的產(chǎn)業(yè)化和商業(yè)化生產(chǎn)方面的差距更為明顯。爐在原料變化時(shí)其反應(yīng)穩(wěn)定性易受到破壞，造成溫3.2生物 質(zhì)氣化技術(shù)發(fā)展前景度不均以致結(jié)渣或氣化效率低下。3.2.1生物質(zhì)氣化技 術(shù)的優(yōu)勢3.1.3燃?xì)夂统?規(guī)燃燒設(shè)備匹配不規(guī)范生物質(zhì)氣化應(yīng)用的規(guī)模很靈活，氣化生產(chǎn)的燃中國尚未有專門設(shè)計(jì)開發(fā)的生物質(zhì)燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)氣可根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況滿足不同的需要,如,既可組,大都由柴油內(nèi)燃機(jī)改造而成,需要開發(fā)大型低熱以建設(shè)小型發(fā)電站,也可以作為居民生活燃?xì)?甚至值燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)，提高發(fā)電效率和系統(tǒng)的可靠性;生物可作為供熱、工業(yè)窯爐的燃料等，使真正實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)質(zhì)氣化替代工業(yè)燃料則剛剛進(jìn)人工業(yè)示范，還沒實(shí)“因地制宜”開發(fā)利用的有效途徑。而且從目前實(shí)現(xiàn)規(guī)?；?、產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用階段,急需解決生物質(zhì)燃?xì)飧唠H情況看,由于生物質(zhì)氣化工藝對各種用戶需求的效燃燒、氣化系統(tǒng)與工業(yè)鍋爐/窯爐耦合調(diào)控技術(shù)等適應(yīng)性較好,不同的規(guī)模下都具有- -定的經(jīng)濟(jì)性。難題，以保證生物質(zhì)燃?xì)庾鳛槿剂峡梢栽诓煌墓け?各利用過程中CO2減排量和減排率對比[”)Table 7 Comparison of CO2 reduction for various applicationsApplicationsCO2 reductions/(g. MU-')(or g.kWh-l )CO2 reduction rate η/%Heat supply for insudtral use ( on the basis of coal boiler)Simple combustion75.152Biomass boiler109.6)0Fuel gas boiler113. 394Gas supply ( on the basis of liquid petroleum gas)Low calorific value fuel gas from gasification)1.332Medium calorific value fuel gas from gasification93.784Natural gas11.010Power generation ( on the basis of coal power)Gasification and power generation ( small scale )Gasification and power generation ( medium scale)76581Biomass IGCC6992Diesel generator29731以生物質(zhì)氣化發(fā)電為例,與目前應(yīng)用最多的生地利用當(dāng)?shù)厣镔|(zhì)能資源,建立分散、獨(dú)立的離網(wǎng)或物質(zhì)直燃發(fā)電相比,原料收集半徑小，供應(yīng)容易保.并網(wǎng)生物質(zhì)氣化分布式電站擁有廣闊的市場前景。障。工藝上可以采用內(nèi)燃機(jī)，也可以采用燃?xì)廨啓C(jī)，生物質(zhì)氣化符合中國生物質(zhì)資源分散的特點(diǎn)，甚至結(jié)合余熱鍋爐和蒸汽發(fā)電系統(tǒng),所以生物質(zhì)氣適合分散利用和工業(yè)應(yīng)用,具有較強(qiáng)的適應(yīng)能力和化發(fā)電可以根據(jù)規(guī)模的大小選用合適的發(fā)電設(shè)備，生存能力。因此,在中國適度發(fā)展生物質(zhì)氣化利用保證在較小規(guī)模下都有合理的發(fā)電效率和較好的經(jīng)有較好的應(yīng)用前景。此外,生物質(zhì)氣化利用還具有濟(jì)性?？梢栽谏镔|(zhì)資源相對集中的地域,根據(jù)資較好的潔凈性,CO,減排能力強(qiáng),具體見表7。由于源量選擇適當(dāng)?shù)纳镔|(zhì)發(fā)電技術(shù)類型,建立相應(yīng)規(guī)氣化過程一般溫度較低(700 ~900 C),NO,的生成模的生物質(zhì)發(fā)電廠(站) ,所生產(chǎn)的電力可以直接供量也很少,能有效控制NO,的排放。給附近的用電單位，也可以并人電網(wǎng)。這種分布式3.2.2生物質(zhì)氣化技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性電力系統(tǒng)技術(shù)適宜,投資小。而且接近終端用戶,可生活供氣效益:利用生物質(zhì)氣化為城鎮(zhèn)居民供以不受電網(wǎng)影響，直接供電,運(yùn)行方便可靠。同時(shí)燃應(yīng)燃?xì)獬杀九c燃用蜂窩煤成本差不多,但和燃用液氣發(fā)電沒有高壓過程,設(shè)備簡單,操作方便。中國在化氣相比明顯降低。但由于生物質(zhì)氣化供氣系統(tǒng)需邊遠(yuǎn)地區(qū)電力供應(yīng)方面存在較大的缺口,因地制宜要加大投資和專門的運(yùn)行人員,在供氣規(guī)模較小的第7期吳創(chuàng)之等:生物質(zhì)氣化技術(shù)發(fā)展分析803情況下項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益不明顯,甚至有可能虧損。利的可能性不大。所以生物質(zhì)氣化供氣項(xiàng)目一-般只即使生物質(zhì)供氣規(guī)模為1 000戶,按每戶每月節(jié)省能作為社會公益性項(xiàng)目。生物質(zhì)原料按500 yuan/t30 yuan,每年可節(jié)省的費(fèi)用大約為4. 0x10' yuan,計(jì)算時(shí),生物質(zhì)集中供氣與常規(guī)的經(jīng)濟(jì)性比較見考慮到項(xiàng)目的投資和運(yùn)行人員費(fèi)用,項(xiàng)目回收和盈表8。表8生物質(zhì)集中供氣與 常規(guī)能源的經(jīng)濟(jì)性比較Table 8 Comparison of biomass centralized gas supply with other fuelsHoneycombLiquidFuBiomass fuel gasFuel woodBiogasbriquetpetroleum gasMonthly consumption per household /kg302501501 bottle300 kg organicsMonthly fuel cost per household /yuan≈6≈30≈50≈90工業(yè)供氣效益:生物質(zhì)能源與燃煤比單位熱量顯著提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。如在南方沿海地區(qū),利用成本更高,但與天然氣、燃料油等化石能源單位熱量生物質(zhì)氣化技術(shù)可實(shí)現(xiàn)代替天然氣，可節(jié)省燃料成本成本將明顯低。所以如果能使用生物質(zhì)能替代天然50%左右,即是考慮增加設(shè)備投資和運(yùn)行成本,經(jīng)濟(jì)氣、石油等高價(jià)能源,可以有效降低企業(yè)生產(chǎn)成本，效 益仍然可觀。南方沿海地區(qū)燃料價(jià)格見表9。表9南方沿海地區(qū)燃料價(jià)格Table 9 Fuel prices in coastal areas of southem ChinaSpecific energy price/ Price difference fromSulfur contentFuelQuv/ (MJ.kg^ ) Price/( yuan.t-" )( yuan.M")coal equivalent /%w/%Common fuel coal23.0290039. 15018.192~5Refined coal28. 892 00069. 34544.921Mixed fuel oil37. 684 500119. 625149.981~2180#heavy oil41.876000143. 545199. 981~3diesel41. 87203. 35324.97Natural gas37. 68 MJ/m'5.0 yuan/m'132. 908205. 54Liquid petroleum gas46. 0:! 800169. 645254.52Biomass pellet16. 3355. 20841.56Biomass fuel gas from5.4473. 61088. 75gasification4中國生物質(zhì) 氣化產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨的新形勢工業(yè)窯爐也是主要污染排放源之--,同時(shí)也是4.1發(fā)展生物質(zhì)氣化與生態(tài)環(huán)境改善相結(jié)合耗能大戶。據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院2011年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),中在中國“十二五”節(jié)能減排規(guī)劃的重點(diǎn)工程中,國共有各類工業(yè)窯爐約1.1x10°臺,其中,燃煤工業(yè)工業(yè)鍋爐、窯爐改造排在首位:“到2015年,工業(yè)鍋窯爐約有6x10*多臺,主要分布在華北、西北和西南爐窯爐平均運(yùn)行效率比2010年分別提高5個(gè)和2等地區(qū)。中國大部分工業(yè)窯爐在爐型結(jié)構(gòu)、燃燒系個(gè)百分....十二五”時(shí)期形成7.5x10't標(biāo)準(zhǔn)煤.統(tǒng)余熱利用、絕熱材料、熱工檢測、自控、微機(jī)應(yīng)用的節(jié)能能力”。及環(huán)保等方面都比較落后，而且中國工業(yè)窯爐容量截止至2008年底,中國在用工業(yè)鍋爐超過5.7大多偏小，造成能源浪費(fèi),同時(shí)環(huán)境污染嚴(yán)重。目x10°臺,年耗燃料約4x10* t標(biāo)準(zhǔn)煤,約占中國煤炭前，中國電石、鐵合金、鋼鐵、化工建材、有色等主要總產(chǎn)量的四分之-一。工業(yè)鍋爐排放大量煙塵以及耗能行業(yè)的工業(yè)窯爐余熱利用率僅在5%左右,并SO2和NO,等污染物,是中國大氣主要煤煙型污染且以煙氣余熱或直接燃燒制取蒸汽為主要利用方源之--。中國每年工業(yè)鍋爐的污染物排放約為:煙式，有效利用率不足40%,沒有達(dá)到真正的能源綜塵8x10° t,SO29x10° t,CO2 1.25x10° t{10]。目前，合利用,并且排放出大量的CO2 ,溫室效應(yīng)嚴(yán)重。工業(yè)鍋爐能源消耗和污染排放均位居全國工業(yè)行業(yè)4.2生物質(zhì)氣化 與新農(nóng)村和小城鎮(zhèn)建設(shè)相結(jié)合第二,僅次于電站鍋爐,煤炭消耗量明顯高于鋼鐵、2012年政府工作報(bào)告指出,中國城鎮(zhèn)化率已經(jīng)石化等高耗能工業(yè)行業(yè)。中國重點(diǎn)城市工業(yè)鍋爐排超過50%,標(biāo)志著中國已進(jìn)人城市化加速發(fā)展階放造成的污染已超過電站鍋爐。段。如果到2020年提高到55%~60%,按照每年燃料化學(xué)學(xué)報(bào)第41卷提高一個(gè)百分點(diǎn)來算,每年將增加至少1.3x10城(2)提供長期發(fā)展目標(biāo)和配套政策,建立和完鎮(zhèn)人口。而中國城鎮(zhèn)人口年均消耗能源約為農(nóng)村人善 生物質(zhì)氣化利用的財(cái)政支持和補(bǔ)貼政策,逐步建口的3.5倍,需要大量的新增能源。隨之而來的污立二氧化碳減排計(jì)算方法和補(bǔ)貼方法,推動先進(jìn)高染物排放也將升高,超過環(huán)境容量和承載能力,大氣效的生物質(zhì)氣化應(yīng)用技術(shù)實(shí)現(xiàn)商業(yè)生產(chǎn):空氣質(zhì)量繼續(xù)惡化。依靠現(xiàn)有的以化石燃料為主的制定鼓勵發(fā)展小型分布式氣化發(fā)電產(chǎn)業(yè)的支持能源結(jié)構(gòu)難以滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，必須大力發(fā)展政策, 將小型氣化發(fā)電(2 MW。以下)納入國家最近:具有巨大資源潛力的生物質(zhì)可再生能源,建立多種推出的分布式可再生發(fā)電上網(wǎng)的鼓勵政策中;能源形式并存的可持續(xù)發(fā)展能源體系。制定新農(nóng)村建設(shè)中推廣使用生物質(zhì)熱/電/氣聯(lián)4.3促進(jìn)生 物質(zhì)氣化產(chǎn)業(yè)發(fā)展的建議供技術(shù)的政策,將使用生物質(zhì)氣化技術(shù)實(shí)現(xiàn)熱電氣(1)增加投人，鼓勵分布式生物質(zhì)氣化應(yīng)用示聯(lián)供的項(xiàng)目納進(jìn)新農(nóng)村建設(shè)補(bǔ)貼政策重,在項(xiàng)目立范，通過應(yīng)用示范完善技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)，形成適合于中國項(xiàng)、建設(shè)資金補(bǔ)貼、稅務(wù)和收費(fèi)等方面給與優(yōu)惠。特點(diǎn)的商業(yè)化模式:(3)制定鼓勵利用生物質(zhì)氣化燃?xì)庾鳛楣徨伌_保增加和提供持續(xù)的研發(fā)和示范資金支持，爐、工業(yè)鍋爐、工業(yè)窯爐的替代燃料，完善成型燃料制定可靠的生物質(zhì)氣化可持續(xù)性發(fā)展計(jì)劃,以促進(jìn)補(bǔ)貼政策、節(jié)能減排補(bǔ)貼政策,對生物質(zhì)氣化應(yīng)用給常規(guī)和先進(jìn)高效生物轉(zhuǎn)化更具成本優(yōu)勢;與建設(shè)投資補(bǔ)貼(將物質(zhì)燃?xì)馓娲剂狭考{人利用綠色城設(shè)建設(shè)等計(jì)劃,鼓勵進(jìn)行生物質(zhì)氣國家 節(jié)能量補(bǔ)貼范圍)、運(yùn)行成本補(bǔ)貼(將生物質(zhì)氣化利用的商業(yè)化示范,促進(jìn)生物質(zhì)氣化生產(chǎn)中的技化應(yīng)用納 進(jìn)成型燃料補(bǔ)貼范圍)和稅收優(yōu)惠等。術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的完善和商業(yè)化模式的形成。參考文獻(xiàn)[1] KWANT K w, KNOEF H. Status of Gasifcation in countries participating in the IEA biomass gasification and GasNEt activity August 2004[R].2004.[2] E4Tech. Review of Technologies for Gasification of Biomass and Wastes Final report[ R]. NNFCC project 09/008 2009.[3] STAHL K, NEERGAARD M. IGCC power plant for biomass uisation, varmamo, Sweden[J]. Biomass and Biocnergy, 1998, 15(3): 205-211.[4] KIRKELS A F, VERBONG G P J. Biomass gasifcation: Still promising? A 30-year global overview[J]. Renewable and Sustainable EnergyReviews, 2011, 15(1): 471-481.[5] DWIVEDI P, ALAVALAPATIJR R, LaL P. Cellulosic ethanol production in the United States: Conversion tchnologes, curent productionstatus, economics, and emerging developmens[ J]. Energy for Sustainable Development, 2009, 13(3); 174-182.[6OBERNBERGER I, THEK G. Cost asessment of selected decentralized CHP applications based on biomass combustion and biomassgasification. presented at the Proceeding of the 16th European Biomass Conference & Exhibition, June 2008.[7] 王紅彥. 秸稈氣化集中供氣工程技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析[D].中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院，2012.(WANG Hong yan. Technical and economical analysis of straw gasification engineering for central gas supply[D]. Chinese Academy ofAgricultural Sciences Dissertation, 2012. )[8] 鄺俊俠， 龍濤，黃清鳳等.燃料燃燒排放系數(shù)的研究[J].中國環(huán)境監(jiān)測，2001, 17(6): 27-30.( KUANG Jun-xia, LONG Tao, HUANG Qing-feng , JIAN Jian-yang. Sudy of emission factor for burning fuel[J]. Environmental Monitoringin China, 2001, 17(6): 27-30. )[9] 陰秀麗， 吳創(chuàng)之，徐冰等.生物質(zhì)氣化對減少CO2排放的作用[J]。太陽能學(xué)報(bào),2000 ,21(1) :4044.( YIN Xiu-li, WU Chuang zhi, XU Bing-yan, CHEN Yong. The efect of biomass gasification on reducing CO2 emision[J]. Acta EnergiaeSolaris Sinica, 2000, 21(1): 40-44.)10]何心良. 中國工業(yè)鍋爐使用現(xiàn)狀與節(jié)能減排對策探討[J].工業(yè)鍋爐, 2010, 25(3): 1-8.( HE Xin-liang. The present situations of IB in use and strategy of energy-conservation and emission reduction in China[J]. Industrial Boiler,2010, 25(3): 18.)