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发展和商业化生物质气化发电技术

发布日期:2011-05-06  浏览次数:614

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文章摘要:1生物质气化发电技术的重要性1.1生物质能的重要性生物质是植物通过光合作用生成的有机物,包括植物、动物排泄物,垃圾及有机废水

1生物质气化发电技术的重要性

1.1生物质能的重要性

生物质是植物通过光合作用生成的有机物,包括植物、动物排泄物,垃圾及有机废水等,是生物质能的载体,是唯—一种可储存和可运输的可再生能源。从化学的角度上看,生物质的组成是C-H化合物,它与常规的矿物能源如石油、煤等是同类,(煤和石油都是生物质经过长期转换而来的),所以它的特性和利用方式与矿物燃料有很大的相似性,可以充分利用已经发展起来的常规能源技术开发利用生物质能,这也是开发利用生物质能的优势之一。

从环境效益上看,利用生物质可以实现CO2归零的排放,从根本上解决能源消耗带来的温室效应问题。随着全球环境问题的日益严重,各国主要关心的是生物质能对减少CO2排放上的作用,加上发展速生能源作物有利于改善生态环境,不会遗留有害物质或改变自然界的生态平衡,对今后人类的长远发展和生存环境有重要意义,所以国际上很多国家大都把生物质能利用技术作为一种重要的未来源技术来发展,有的国家,象瑞典等欧洲国家拥个物质能作为替代核能的首要选择,对生物质能的研究越来越重视。

中国的生物质能极为丰富,现在每年的秸杆量约6.5亿吨,到2010年将达7.26亿吨,相告于4--5亿吨标煤。柴薪和林业废弃物数量也很大,林业废弃物(不包括炭薪林),每年约达3700m3 ,相当于2000万吨标煤。如果考虑日益增多的城市垃圾和生活污水,禽畜粪便等其他生物质资源,我国每年的生物质资源达6亿吨标煤以上,扣除了一部分做饲料和其他原料,可开发为能源的生物质资源达3亿吨多吨标煤,而随着农业和林业的发展,特别是随着速生炭薪林的开发推广,我国的生物质资源将越来越多,有非常大的开发和利用潜力。

1.2气化发电技术的意义

生物质发电主要有直接燃烧后用蒸汽进行发电和生物质气化发电两种。生物质直接燃烧发电的技术已基本成熟,它已进入推广应用阶段,这种技术大规模下效率较高,单位投资也较合理。但它要求生物质集中,数量巨大。如果考虑生物质大规模收集或运输,成本也较高,只适于现代化大农场或大型加工厂的废物处理,对生物质较分散的发展中国家不适合。生物质气化发电是更洁净的利用方式,它几乎不排放任何有害气体,小规模的生物质气化发电已进入商业示范阶段,它比较合适于生物质的分散利用,投资较少,发电成本也低,比较合适于发展中国家应用。 中小型生物质气化发电技术在发达国家已经成熟,但由于规模小,过程复杂,在发达国家没有竞争力;而其造价(120美元/KW以上)和运行成本都较高,在发展中国家也很难进人市场。中国开发的中小规模的生物质气化发电技术具有投资少,灵活性好的特点,是同类技术中最有竞争力的技术之一。中国地域广阔,生物质资源丰富,能源供应情况千差万别,生物质气化发电具有较好的生存条件和发展空间,所以在中国大力发展生物质气化发电技术可以最大限度地体现该技术的优越性和经济性,也是解决我国农村秸秆焚烧问题的有效方法之一。对中国农村的现代化建设有重要的意义。

2 生物质气化发电技术的研究和发展

2.1中小型气化发电系统的种类

中国已研制的中小型生物质气化发电设备功率从几kw到2000kw。从气化炉的结构上看,有层式下吸式气化炉、开心式气化炉、下吸式气化炉和循环流化床气化炉四种。从气体内燃机上看,有单位燃料气体内燃机、双燃料内燃机,单机最大功率为200KW。各种形式的气化炉对生物质的要求不一样。下吸式气化炉和层式下吸式气化炉只适用于块状、条状或粒状的生物质,开心式气化炉只适用于谷壳,循环流化床气化炉可以适用于各种不同的生物质原料,但使用之前必须进行粉碎,确保其生物质最大尺寸小于10mm。各种生物质气化发电技术的特点见表互一表2中。

2.2中小型气化发电技术的现状和存在的问题

中国近几年特别重视中小型生物质气化发电技术的研究和应用。针对市场需要,开发了不同的技术。在以下方面取得明显的进步。

1)针对不同生物质的特点,推出了不同性能的气化炉,特别是开发了循环流化床气化炉,利用 简单的预处理手段,使各种生物质废弃物都能用于气化发电。

2)开发了不同规模的生物质气化发电系统,除了推广200KW气化发电机组外,还建成了600KW、 800KW、1000KW的示范装置。现正在建设2000KW和3000KW气化发电装置,以满足不同客户的需 要,并通过试用,确定不同行业、不同用户最合理和最经济的规模。

3)有效地降低生物质气化发电的建设成本和运行成本,通过技术改进和发电规模的提高,使气 化发电的单位投资控制在3500元/Kw以下,发电成本在0.2~0.3元/KWh左右,大大提高生物质 气化发电技术的经济性和市场竞争力。 但由于生物质种类的复杂性和气化发电技术本身固有的特点,

现在还有一些问题有待一步解决。

 
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