玉溪生物質氣化發(fā)電趨勢按需定制,河南電研新能源

中國對各種氣化方式都有研究，已完成了多種氣化爐的研制，目前已使用的氣化爐有上吸式、下吸式、敞口式和流化床等。從原理上講，各種氣化爐都可以用于氣化發(fā)電，但目前研究完成并正常運轉的主要有三種，即敞口下吸式，下吸式及循環(huán)流化床（見表1），發(fā)電功率可以從幾千瓦到幾千千瓦，這為氣化發(fā)電技術的進一步發(fā)展提供了條件。所謂生物質發(fā)電，就是利用秸稈、稻草、蔗渣、木糠等植物燃料直接燃燒或發(fā)酵成沼氣后燃燒，燃燒產生的熱量使水蒸汽帶動汽輪機發(fā)電。

生物質氣化發(fā)電的投資主要包括氣化與凈化系統(tǒng)、發(fā)電設備及土建三部分。以1000KW的谷殼氣化發(fā)電系統(tǒng)為例，其投資構成見表2。由表2可知，由于谷殼氣化不需要專門收集與運輸設備和儲存設備，所以單位投資只需3500元/千瓦，大大低于小型的燃煤發(fā)電站（約6000元/千瓦）。我國農林固體生物質燃料特性作為能源的農林固體生物質，與化石燃料能源有很大的區(qū)別。另外，由于氣化設備、配套設備及廢水處理設備等隨著容量的變小，其比例越來越高，BGPG的單位投資隨著容量的變小而越來越大，當功率小于60KW時，單位投資即高于小型燃煤電站的投資

生物質循環(huán)流化床氣化技術是一種新型的氣化技術（圖2）。生物質在床料的輔助流化作用下，在爐內經歷聚集、沉降、吹散、上升再聚集的物理衍變過程；循環(huán)床中氣體、生物質、床料發(fā)生劇烈的傳熱傳質和接觸反應，形成爐內循環(huán)。同時氣體對生物質和床料的微小顆粒實現(xiàn)快速夾帶，經過旋風分離器分離出殘留可燃組分和床料，由回料裝置送回反應區(qū)，形成了爐外的物料循環(huán)。氣化爐內外兩種循環(huán)平衡的建立，保證反應進程穩(wěn)定，是循環(huán)流化床氣化技術的核心。從以上估算看，政府出臺的政策也要隨著市場變化適當調整，否則這些綠色能源很難維持下去，投資者也會很快退出生物質發(fā)電這個市場。生物質在循環(huán)流化床氣化爐中完成氣化，產生燃氣經過凈化系統(tǒng)除塵后，以熱燃氣的方式直接送入大型燃煤電站鍋爐，與煤粉進行混燒，利用原有發(fā)電系統(tǒng)實現(xiàn)發(fā)電的技術。

我國農林固體生物質燃料特性

作為能源的農林固體生物質，與化石燃料能源有很大的區(qū)別。農林固體生物質將具有可再生性，只要人類行為得當，這種能源就不會枯竭，可以周而復始的產生；生物質能的利用不會導致大氣圈內主要溫室氣體二氧化碳的凈增加積累，從而減緩地球的溫室效應；農林固體剩余物的分布密度低，品種多樣，依照區(qū)域、氣候、地形、土壤、地形的不同而差別巨大，為原料的收集、運輸、加工和規(guī)模化利用帶來困難。生物質燃料的特點：(1)揮發(fā)份含量高，一般超過65%；(2)固定碳含量低，一般不超過20%；中國擁有充足的可發(fā)展能源作物，同時還包括各種荒地、荒草地、鹽堿地、沼澤地等。(3)低位發(fā)熱量約比煤小40%；(4)含灰量顯著低于煤，一般不超過l0%；(5)含硫量幾乎比煤低一個數(shù)量級；(6)灰熔點比煤低200～300℃。

我國的生物質熱解氣化及熱利用技術近年來也有長足的發(fā)展。目前全國已建成農村氣化站200多個，谷殼氣化發(fā)電設備100多臺(套)。由中科院廣州能源研究所研發(fā)的“4MW生物質氣化聯(lián)介循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)”以谷殼、木屑、稻草等多種生物質廢棄物為原料，發(fā)電效率可達20%～28%，能滿足農村處理農業(yè)廢棄物的需要。中國生物質燃料發(fā)電已具有了一定的規(guī)模，主要集中在南方地區(qū)的許多糖廠利用甘蔗渣發(fā)電。廣東和廣西2省(區(qū))共有小型發(fā)電機組300余臺，總裝機容量800MW，云南也有一些甘蔗渣電廠。燃燒后產生的灰粉有加工成鉀肥返田，該過程將農業(yè)生產原本的開環(huán)產業(yè)鏈子轉變?yōu)榭裳h(huán)的閉環(huán)產業(yè)鏈，是完全的變廢為寶的生態(tài)經濟。中國農作物秸稈燃燒發(fā)電廠在河北石家莊晉州市和山東菏澤市單縣建設。國家高科技發(fā)展計劃(“863”計劃)已建設4MW規(guī)模生物質(秸稈)氣化發(fā)電的示范工程，系統(tǒng)發(fā)電效率可達到30%左右。