生物质气化发电技术分析

|轻一工一设一计| 2011年第05期新技术新工艺生物质气化发电技术分析余丽莹(华北电力大学(保定)控制与计算机工程学院自动化系,河北保定071000)南要:简述生物质气化发电的国内外发展状况，对其原理特点及燃气净化进行论述。重点阐述了生物质发电技术带来的社会效益和经济效益,以及其发展现存问题。最后指出生物质气化产业的光明前景。关键词:生物质气化技术;生物质气化发电;燃气净化;效益引盲表1不同杂质所用的净化方法生物质气化技术已有100多年的历史。最初的气化反应器产生于杂质种类典型成份可能引起问题净化办法1883年，它以木炭为原料，气化后的燃气推动早期的汽车或农业排灌机械。生物质气化技术的鼎盛时期出现在第2次世界大战期间，当时几乎矢、焦实，热质、颗粒磨损、堵塞:气(国缩过滤水洗所有的燃油都被用于战争,民用燃料匮乏。因此，德国大力发展了用于民用汽车的车载气化器,并形成了与汽车发动机配套的完整技术。我贼金属钠、钾等化介物高温脂蚀冷凝、 吸附、过滤|国在能源困难的20世纪50年代，也曾使用这种方法驱动汽车和农村排灌设备。作为一种重要的新能源技术，生物质气化的研究重新活跃起凯化物主要足氨和HCN形成NO2水洗SCR等来,各学科技术的渗透,使这一技术发展到新的高度。焦汕各种芳香烃等堵涨、 难以燃烧凝解、 除焦水洗I生物质气化发电技术国内外发展现状HCI, H2S腐蚀污染本洗化学反顺法1.1国内研究进展:中国有着良好的生物质气化发电基础,在20世纪60年代就开发60kW的谷壳气化发电系统，目前160 kW和200kW4生物质气化发电研究意义的生物质气化发电设备已在我国已得到应用,获得了一定的经济效益。4.1社会效益“九五”期间进行了“IMW生物质气化发电系统”的研究，旨在开发适合首先,从能源利用角度上看,达到了开源节流的目的。它可以充分中国国情的中型生物质气化发电技术但效率很难高于18%。“十五”期利用能量品位较低的农 业生物质，减少能量品位较高的煤、油等的消间,国家863计划在1 MW的生物质气化发电系统的基础上研制开耗,从而减少目前 煤荒”、“油荒”带来的能源资源短缺的压力。其次，从发出4-6 MW的生物质气化燃气一蒸汽联合循环发电系统，效率提高电力供应的角度看， 可以缓解局部地区日趋紧张的矛盾,对缺少煤炭资到28%,为生物质气化发电技术的产业化奠定了很好的基础。源的农村意义更为重大。最后,从环境角度看。它能有效地减少空气污1.2 国外研究现状:生物质发电技术在国外已受到广泛重视。奥地染。 生物质与煤、油相比,其使用过程对空气的污染极少,而且由于减少利丹麦、瑞典和美国等国家的生物质能总能源消耗中所占的比例增加农业生物质在地里焚烧, 可以进一步减少CO2等有害气体的释放。相当迅速。例如:奥地利成功地推行了建立燃烧木材剩余物的区域供电4.2经济效益站计划，生物质能在总能耗中的比例由原来大约2% 3%激增到20世纪它能极大地提高农业的产出,增加农民的收人，从而提高农业的经末的20%以上。1991 年,瑞典地区供热和热电联产所消耗的燃料26%济效益。 以往.农业生物质作为一-种生产的副产物,利用价值不大,但是是生物质。1992年,美国利用生物质发电的电站已有1000家，发电装机用于气化发电则具 有较高的使用价值。以水稻为例,假如每亩地(1亩=容量为650万k W,年发电42亿度:该国在利用生物质能发电方面处66.6m2)年产量为 800kg,其稻草、稻壳约为800kg。现以100元收购用于世界领先地位。于发电,则每66.6m2增收0.12元,约相当于原来稻谷收人的15%。也就2生物质气化技术是说，每单位耕地的产出可以增加约15% ,这是相当可观的数字。利用简单地讲，气化是以氧气(空气、富氧或纯氧)、水蒸气或氢气等作为农 业生物质进行气化发电，对农村的建设及农业现代化有着较大的意气化剂，在高温的条件下通过热化学反应将生物质中可燃部分转化为可燃气(主要为一氧化碳、氢气和甲烷等的热化学反应。生物质气化后5生物质气化发电技术的难点部分转变为可燃气体，一 部分转变为碳和少量焦油。得到的生物质燃目前,生物质气化发电技术尚存在的技术难点主要有:a生物质原气经过水洗净化后即可使用，可民用,也可直接用于发电。料体积大,造成运输、储存的费用相对较高.而且不同生物质原料在水3生物质气化发电分含量挥发份含量热值和灰份化学组成上差异大，这大大限制了电3.1生物质气化发电原理及特点厂对生物质能的有效利用:b生物质灰熔点低、碱金属元素含量高,燃烧3.1.1 生物质气化发电技术基本原理:将生物质转化为可燃气,再利时易结焦和产生高温喊金属元素腐蚀;c生物质气化时，渣与飞灰的含用可燃气推动燃气发电设备进行发电。气化发电工艺包括三个过程,一碳高，气化效率低。此外燃气中焦油含量高，导致一-方面产生大量含焦是生物质气化，将固体生物质转化为气体燃料;二是气体净化,产生的废水; 另一方 面影响燃气利用设备连续正常运行;d.在目前的工艺水平燃气都带有一-定的杂质 ,包括灰份焦炭和焦油等,需经过净化装置将下 ,水洗除焦的方法不但降低了系统效率，而且产生相当数量含焦油的其除去,以保证燃气发电设备的正常运行;三是燃气发电,利用燃气轮废水 ,焦油裂解和废水处理再利用是气体净化的两个难点;e生物质气机或燃气内燃机进行发电,有的工艺为了提高发电效率，发电过程可以化发电的燃气和发电机组产生的尾气显热未回收， 造成整个系统效率增加余热锅炉和蒸汽轮机。降低。3.12生物质气化发电技术的特点6生物质气化发电产业前景①技术有充分的灵活性:由于生物质气化发电可以采用内燃机也据相关专家预测，生物质能源将成为未来持续能源的重要组成部可以采用燃气轮机甚至结合余热锅炉和蒸汽发电系统，所以生物质气分 ,到2015年，全球总能耗将有40%来自生物质能源。截止到2020年，化发电可以根据规模的大小选用合适的发电设备,保证在任何规模下都生 物质燃料将代替20%的石化燃料。美国在生物质发电方面发展较快，有合理的发电效率,②具有较好的洁净性:生物质本身属可再生能源可以每年 7%的速度增加，到2020年将达到200G;W。同时,其他国家也制以有效地减少CO2 .s02等有害气体的排放,而且气化过程一般温度较低定 了相应的生物质能开发研究计划，如日本的新阳光计划，巴西的乙醇(大约在700 9000, NOx生成量少,所以能有效控制NOx的排放;③经能源计划以及我国即将出台(可再生能源开发利用法》等等。 可以推测，济性:燃气发电没有高压过程,设备简单,合理的生物质气化发电技术比未来几十年内，生物质气化发电将成为我国发展最快的新型产业之其他可再生能源发电技术投资更小。因此,生物质气化发电技术是所有可再生能源技术中最经济的利用方式之一,发电成 本已接近小型常规能参考文献源的发电水平,是最有效最洁净的利用方式之-。[]吴创之.生物质气化发电技术发展现状[J]中国科技产业2006:76-793.2燃气净化系统[2]谢军生物质气化发电技术及应用前景J上海电力2005,1:54 -57目前，生物质气化技术中焦油含量普遍较高,而焦油对设备和燃气[3]葛 新锋生物质气化发电技术现状印发电设备,2007,1:71-74品质都有影响，因此燃气必须经过净化系统进行处理，以保证燃气品[4]黄达 其我国生物质气化发电技术应用及展望]热力发电,2008,10:质。由于杂志种类和成分的不同,采取的净化方法也有所不同,可根据6-8杂志的种类采取相应的净化方法如表1所示。[5]盛建菊生物质气化发电技术的进展[I.节能技术20071.67-70