|輕一工一設一計| 2011年第05期新技術新工藝生物質氣化發(fā)電技術分析余麗瑩(華北電力大學(保定)控制與計算機工程學院自動化系,河北保定071000)南要:簡述生物質氣化發(fā)電的國內外發(fā)展狀況，對其原理特點及燃氣凈化進行論述。重點闡述了生物質發(fā)電技術帶來的社會效益和經濟效益,以及其發(fā)展現存問題。最后指出生物質氣化產業(yè)的光明前景。關鍵詞:生物質氣化技術;生物質氣化發(fā)電;燃氣凈化;效益引盲表1不同雜質所用的凈化方法生物質氣化技術已有100多年的歷史。最初的氣化反應器產生于雜質種類典型成份可能引起問題凈化辦法1883年，它以木炭為原料，氣化后的燃氣推動早期的汽車或農業(yè)排灌機械。生物質氣化技術的鼎盛時期出現在第2次世界大戰(zhàn)期間，當時幾乎矢、焦實，熱質、顆粒磨損、堵塞:氣(國縮過濾水洗所有的燃油都被用于戰(zhàn)爭,民用燃料匱乏。因此，德國大力發(fā)展了用于民用汽車的車載氣化器,并形成了與汽車發(fā)動機配套的完整技術。我賊金屬鈉、鉀等化介物高溫脂蝕冷凝、 吸附、過濾|國在能源困難的20世紀50年代，也曾使用這種方法驅動汽車和農村排灌設備。作為一種重要的新能源技術，生物質氣化的研究重新活躍起凱化物主要足氨和HCN形成NO2水洗SCR等來,各學科技術的滲透,使這一技術發(fā)展到新的高度。焦汕各種芳香烴等堵漲、 難以燃燒凝解、 除焦水洗I生物質氣化發(fā)電技術國內外發(fā)展現狀HCI, H2S腐蝕污染本洗化學反順法1.1國內研究進展:中國有著良好的生物質氣化發(fā)電基礎,在20世紀60年代就開發(fā)60kW的谷殼氣化發(fā)電系統(tǒng)，目前160 kW和200kW4生物質氣化發(fā)電研究意義的生物質氣化發(fā)電設備已在我國已得到應用,獲得了一定的經濟效益。4.1社會效益“九五”期間進行了“IMW生物質氣化發(fā)電系統(tǒng)”的研究，旨在開發(fā)適合首先,從能源利用角度上看,達到了開源節(jié)流的目的。它可以充分中國國情的中型生物質氣化發(fā)電技術但效率很難高于18%?！笆濉逼诶媚芰科肺惠^低的農 業(yè)生物質，減少能量品位較高的煤、油等的消間,國家863計劃在1 MW的生物質氣化發(fā)電系統(tǒng)的基礎上研制開耗,從而減少目前 煤荒”、“油荒”帶來的能源資源短缺的壓力。其次，從發(fā)出4-6 MW的生物質氣化燃氣一蒸汽聯合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，效率提高電力供應的角度看， 可以緩解局部地區(qū)日趨緊張的矛盾,對缺少煤炭資到28%,為生物質氣化發(fā)電技術的產業(yè)化奠定了很好的基礎。源的農村意義更為重大。最后,從環(huán)境角度看。它能有效地減少空氣污1.2 國外研究現狀:生物質發(fā)電技術在國外已受到廣泛重視。奧地染。 生物質與煤、油相比,其使用過程對空氣的污染極少,而且由于減少利丹麥、瑞典和美國等國家的生物質能總能源消耗中所占的比例增加農業(yè)生物質在地里焚燒, 可以進一步減少CO2等有害氣體的釋放。相當迅速。例如:奧地利成功地推行了建立燃燒木材剩余物的區(qū)域供電4.2經濟效益站計劃，生物質能在總能耗中的比例由原來大約2% 3%激增到20世紀它能極大地提高農業(yè)的產出,增加農民的收人，從而提高農業(yè)的經末的20%以上。1991 年,瑞典地區(qū)供熱和熱電聯產所消耗的燃料26%濟效益。 以往.農業(yè)生物質作為一-種生產的副產物,利用價值不大,但是是生物質。1992年,美國利用生物質發(fā)電的電站已有1000家，發(fā)電裝機用于氣化發(fā)電則具 有較高的使用價值。以水稻為例,假如每畝地(1畝=容量為650萬k W,年發(fā)電42億度:該國在利用生物質能發(fā)電方面處66.6m2)年產量為 800kg,其稻草、稻殼約為800kg?，F以100元收購用于世界領先地位。于發(fā)電,則每66.6m2增收0.12元,約相當于原來稻谷收人的15%。也就2生物質氣化技術是說，每單位耕地的產出可以增加約15% ,這是相當可觀的數字。利用簡單地講，氣化是以氧氣(空氣、富氧或純氧)、水蒸氣或氫氣等作為農 業(yè)生物質進行氣化發(fā)電，對農村的建設及農業(yè)現代化有著較大的意氣化劑，在高溫的條件下通過熱化學反應將生物質中可燃部分轉化為可燃氣(主要為一氧化碳、氫氣和甲烷等的熱化學反應。生物質氣化后5生物質氣化發(fā)電技術的難點部分轉變?yōu)榭扇細怏w，一 部分轉變?yōu)樘己蜕倭拷褂?。得到的生物質燃目前,生物質氣化發(fā)電技術尚存在的技術難點主要有:a生物質原氣經過水洗凈化后即可使用，可民用,也可直接用于發(fā)電。料體積大,造成運輸、儲存的費用相對較高.而且不同生物質原料在水3生物質氣化發(fā)電分含量揮發(fā)份含量熱值和灰份化學組成上差異大，這大大限制了電3.1生物質氣化發(fā)電原理及特點廠對生物質能的有效利用:b生物質灰熔點低、堿金屬元素含量高,燃燒3.1.1 生物質氣化發(fā)電技術基本原理:將生物質轉化為可燃氣,再利時易結焦和產生高溫喊金屬元素腐蝕;c生物質氣化時，渣與飛灰的含用可燃氣推動燃氣發(fā)電設備進行發(fā)電。氣化發(fā)電工藝包括三個過程,一碳高，氣化效率低。此外燃氣中焦油含量高，導致一-方面產生大量含焦是生物質氣化，將固體生物質轉化為氣體燃料;二是氣體凈化,產生的廢水; 另一方 面影響燃氣利用設備連續(xù)正常運行;d.在目前的工藝水平燃氣都帶有一-定的雜質 ,包括灰份焦炭和焦油等,需經過凈化裝置將下 ,水洗除焦的方法不但降低了系統(tǒng)效率，而且產生相當數量含焦油的其除去,以保證燃氣發(fā)電設備的正常運行;三是燃氣發(fā)電,利用燃氣輪廢水 ,焦油裂解和廢水處理再利用是氣體凈化的兩個難點;e生物質氣機或燃氣內燃機進行發(fā)電,有的工藝為了提高發(fā)電效率，發(fā)電過程可以化發(fā)電的燃氣和發(fā)電機組產生的尾氣顯熱未回收， 造成整個系統(tǒng)效率增加余熱鍋爐和蒸汽輪機。降低。3.12生物質氣化發(fā)電技術的特點6生物質氣化發(fā)電產業(yè)前景①技術有充分的靈活性:由于生物質氣化發(fā)電可以采用內燃機也據相關專家預測，生物質能源將成為未來持續(xù)能源的重要組成部可以采用燃氣輪機甚至結合余熱鍋爐和蒸汽發(fā)電系統(tǒng)，所以生物質氣分 ,到2015年，全球總能耗將有40%來自生物質能源。截止到2020年，化發(fā)電可以根據規(guī)模的大小選用合適的發(fā)電設備,保證在任何規(guī)模下都生 物質燃料將代替20%的石化燃料。美國在生物質發(fā)電方面發(fā)展較快，有合理的發(fā)電效率,②具有較好的潔凈性:生物質本身屬可再生能源可以每年 7%的速度增加，到2020年將達到200G;W。同時,其他國家也制以有效地減少CO2 .s02等有害氣體的排放,而且氣化過程一般溫度較低定 了相應的生物質能開發(fā)研究計劃，如日本的新陽光計劃，巴西的乙醇(大約在700 9000, NOx生成量少,所以能有效控制NOx的排放;③經能源計劃以及我國即將出臺(可再生能源開發(fā)利用法》等等。 可以推測，濟性:燃氣發(fā)電沒有高壓過程,設備簡單,合理的生物質氣化發(fā)電技術比未來幾十年內，生物質氣化發(fā)電將成為我國發(fā)展最快的新型產業(yè)之其他可再生能源發(fā)電技術投資更小。因此,生物質氣化發(fā)電技術是所有可再生能源技術中最經濟的利用方式之一,發(fā)電成 本已接近小型常規(guī)能參考文獻源的發(fā)電水平,是最有效最潔凈的利用方式之-。[]吳創(chuàng)之.生物質氣化發(fā)電技術發(fā)展現狀[J]中國科技產業(yè)2006:76-793.2燃氣凈化系統(tǒng)[2]謝軍生物質氣化發(fā)電技術及應用前景J上海電力2005,1:54 -57目前，生物質氣化技術中焦油含量普遍較高,而焦油對設備和燃氣[3]葛 新鋒生物質氣化發(fā)電技術現狀印發(fā)電設備,2007,1:71-74品質都有影響，因此燃氣必須經過凈化系統(tǒng)進行處理，以保證燃氣品[4]黃達 其我國生物質氣化發(fā)電技術應用及展望]熱力發(fā)電,2008,10:質。由于雜志種類和成分的不同,采取的凈化方法也有所不同,可根據6-8雜志的種類采取相應的凈化方法如表1所示。[5]盛建菊生物質氣化發(fā)電技術的進展[I.節(jié)能技術20071.67-70