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生物質發電原理及前景

文章出處:生物質鍋爐責任編輯:自然人鍋爐人氣:-发表时间:2015-12-30 12:00【

生物質發電利用物質所具生物質能進行發電再能源發電種包括農林廢棄物直接燃燒發電、農林廢棄物氣化發電、垃圾焚燒發電、垃圾填埋氣發電、沼氣發電。

農林生物質發電,就是利用稭稈、稻草、蔗渣、木糠等植物燃料直接燃燒或發酵成沼氣後燃燒,燃燒産生的熱量使水蒸汽帶動汽輪機發電.目前國內最大的機組爲1.5萬千瓦,主要是將平原地帶農民廢棄的麥杆、稻草拿來燃燒發電,燃燒後的草木灰作爲肥料,國家視作清潔能源,有政策補貼,但目前已運行的機組基本上虧損.

生物質發電主要是利用農業、林業和工業廢棄物爲原料,也可以將城市垃圾爲原料,采取直接燃燒或氣化的發電方式.
近年來中國能源、電力供求趨緊,國內外發電四虎影库對資源豐富、可再生性強、有利于改善環境和可持續發展的生物質資源的開發利用給予了極大的關注.于是生物質能發電四虎影库應運而生.

世界生物質發電起源于20世紀70年代,當時,世界性的石油危機爆發後,丹麥開始積極開發清潔的可再生能源,大力推行稭稈等生物質發電.自1990年以來,生物質發電在歐美許多國家開始大發展.

中國是一個農業大國,生物質資源十分豐富,各種農作物每年産生稭稈6億多噸,其中可以作爲能源使用的約4億噸,四虎影库林木總生物量約190億噸,可獲得量爲9億噸,可作爲能源利用的總量約爲3億噸.如加以有效利用,開發潛力將十分巨大.

爲推動生物質發電技術的發展,2003年以來,國家先後核准批複了河北晉州、山東單縣和江蘇如東3個稭稈發電示範項目,頒布了《可再生能源法》,並實施了生物質發電優惠上網電價等有關配套政策,從而使生物質發電,特別是稭稈發電迅速發展.
最近幾年來,國家電網公司、五大發電集團等大型國有、民營以及外資企業紛紛投資參與中國生物質發電産業的建設運營.截至2007年底,國家和各省發改委已核准項目87個,總裝機規模220萬千瓦.四虎影库已建成投産的生物質直燃發電項目超過15個,在建項目30多個.可以看出,中國生物質發電産業的發展正在漸入佳境.

根據國家“十一五”規劃綱要提出的發展目標,未來將建設生物質發電550萬千瓦裝機容量,已公布的《可再生能源中長期發展規劃》也確定了到2020年生物質發電裝機3000萬千瓦的發展目標.此外,國家已經決定,將安排資金支持可再生能源的技術研發、設備制造及檢測認證等産業服務體系建設.總的說來,生物質能發電四虎影库有著廣闊的發展前景.

生物質能種頗具産業化規模化利用前景再能源我能源結構優化意義重發展物質發電構築穩定、經濟、清潔、安全能源供應體系突破經濟社發展資源環境制約重要途徑稭稈發電變序焚燒集燃燒並發電、造肥節省量煤炭資源並增加農民收入稭稈燃燒增加氣CO2量且含硫量極低僅0.1%發展生物質發電替代煤炭顯著減少CO2等溫室氣體SO2排放巨環境效益

1 生物质直接燃烧发电利用技术
生物質直燃發電物質直接作燃料進行燃燒用于發電或者熱電聯産生物質直接燃燒具特點:

(1)生物质燃烧所放CO2体相于其通光合作用所吸收CO2 认CO2零排放助于缓解温室效应;

(2)生物質燃燒産物用途廣泛灰渣加綜合利用;

(3)生物质燃料与矿物质燃料混合燃烧既减少运行本提高燃烧效率降低SO2、NOx 等害气体排放浓度;

(4)采用生物質燃燒設備快速度實現各種物質資源規模減量化、害化、資源化利用且本較低生物質直接燃燒技術具良經濟性發潛力

1.1 单燃物直燃技术

欧美发达家主要燃烧物质木本植物 我由于特殊情使我用于燃烧物质基本局限于秸秆等草本类植物据关文献秸秆燃烧机理进行研究秸秆等物质与规燃料区别主要几点:

(1)秸秆含水量较约20%规燃料8~10 倍锅炉相同力情况其烟气量约规燃料1.5~2 倍锅炉受热面布置要充考虑情况

(2)秸秆堆积密度较秸秆投入炉内燃烧先落炉床随着水蒸发始漂浮炉内进行燃烧类锅炉设计 定要考虑燃烧室体积要些使燃料炉内足够停留间完全燃烬

(3)燃料燃燒程看數稭稈(除甘蔗渣外)幹燥揮發份快速脫離母體迅猛燃燒揮發份附著稭稈表面燃燒與煤燃燒機理完全同

(4)逸揮發份稭稈變黑暗紅色焦炭粒未見明顯火焰且爐膛高溫火焰輻射緩慢燃燒燃燼間較

1.1.1 层燃炉燃烧技术

層燃爐燃燒技術主要爐排爐代表燃料固定或者移爐排實現燃燒空氣透爐排供應部燃料燃料處于相靜止狀態燃料入爐燃燒間由爐排移或者振控制灰渣落入爐排或者爐排端灰坑結束

1.1.2 循环流化床燃烧技术

循环流化床锅炉独特流体力特性结构使其具备独特优点燃料适应性广低温燃烧燃烧效率高负荷调节性能等瑞典、丹麦、德等发达家流化床燃用生物质燃料技术面具较高水平美达荷能源四虎影库公司已经发产燃物质流化床锅炉 锅炉蒸汽力4.5~50t/h供热锅炉力36.67MW;美CE 公司利用鲁奇技术研制型燃废木循环流化床发电锅炉力100t/h蒸汽压力8.7MPa; 美B&W 公司制造燃木柴流化床锅炉于20 世纪80~90 代初投入商业运行外瑞典树枝、树叶等林业废弃物作型流化床锅炉燃料加利用锅炉热效率达80%;瑞典丹麦实行利用物质热电联产计划使物质能提供高品位电能同满足供热要求

1.2 生物质与煤混合直燃技术

混合燃燒技術優勢:

(1)生物質再能源煤粉爐物質共燃利用現役電廠提供種快速低本物質發電技術種(廉價低風險)利用再能源發電技術

(2)煤粉燃燒發電效率高達35%物質共燃借用其高效率優點現階段其生物質發電技術難比擬

(3)物质燃烧低硫低氮与煤粉共燃降低电厂SO2NOx 排放

(4)于煤粉燃烧电厂共燃物质意味着CO2排放降低 公认现役燃煤电厂降低CO2排放效措施

(5)我国生物质资源丰富利用未利用物质折合近4 亿t 标准煤且布广泛利用;另面量利用生物质发电增加农民收入促进农业农村经济持续发展

(6)生物质共燃技术简单投资运行费用低物质相较便宜燃煤电厂言增加燃料选择范围燃料适应性降低燃料本丹麦哥本哈根AVEDORE 电厂2002 增加热功率105MW 物质发电设备采用气(油)与麦秸混合燃烧工艺 每秸秆消耗25t 秸秆主要源于芬兰丹麦物质水含量用超声波测定控制25%左右

2 生物质气化发电技术
生物质气化高温部氧化转化程该程直接向生物质通气化剂(空气、氧气或水蒸汽)使缺氧条件转变燃气体程目前 生物质气化技术体按2 类进行类:

①按氣化劑類

②按設備運行式類


2.1 按气化剂类型类
生物质气化技术按气化剂类型类其干馏气化其实热解气化种特例且由于干馏吸热反应应工艺提供外部热源使反应进行氧气气化则需要提供外部热源四虎影库热值15000kJ/m3 热值气化气空气气化由于N2加入使其燃气含量降低热值随降低5000kJ/m3 左右低热值气体氢气气化反应条件苛刻需要高温高压且具氢源条件进行 其气化气热值高达22260~26040kJ/m3 高热值气化气


2.2 按气化装置运行式类

生物质气化技术按气化装置运行式类内外已投入商业运行气化主要:固定床气化炉、流化床气化炉固定床气化炉吸式、吸式、横吸式式其吸式气化炉应用广。生物质原料由炉顶加料口投入炉内气化剂(空气、氧气)由顶部进入喉部加入气化剂与物料混合向流 高温喉管区发气化反应吸式气化炉主要特点气化强度高(相于吸式)工作稳定性随加料;由于燃烧区热解区与原区间干馏热解产物都要经燃烧区高温裂解H2CO使气化焦油含量减少流化床气化炉按气化炉结构气化程流化床气化炉循环流化床、双流化床携带床四种类型按吹入气化剂压力流化床气化炉压流化床加压流化床其循环流化床由于其众优点适用于型商业化运行循环流化床唯恒温床反应气化炉气化反应床内进行焦油床内裂解流化介质般选用惰性材料(沙)或非惰性材料(石灰或催化剂)增加传热及清洗燃气适合水含量、热值低、着火困难物质燃料循环流化床气化炉主要缺点入料需要预处理产气灰需要净化处理部件磨损严重

典型操作条件温度600℃加工能力100kg/h杨木原料产气率达65%优点于结构紧凑、传热速率高、气相停留间短、效抑制裂化载气需求量气化产燃气主要用发电生物质气化发电技术3 种:带气体透平物质加压气化、带透平或者引擎压物质气化、带朗肯循环传统物质燃烧系统传统生物质气化联合发电技术(BIGCC)包括生物质气化、气体净化、燃气轮机发电及蒸汽轮机发电生物质气化发电技术基本原理生物质转化燃气利用燃气推燃气发电设备进行发电气化发电工艺包括3 程:   

①生物質氣化固體物質轉化氣體燃料;

②氣體淨化氣化燃氣都帶定雜質包括灰、焦炭焦油等需要經淨化系統雜質除保證燃氣發電設備運行;

③燃气发电目前际发达家展提高物质发电效率面研究 美Battelle(63MW)项目欧洲英(8MW)芬兰(6MW)示范工程

3 生物质直接燃烧技术与生物质气化技术比较
生物质直接用燃烧简化环节设备 减少投资利用率比较低利用范围广由生于物质布散规模利用物质直接燃烧技术发电较障碍秸秆类物质含较K、Cl 等机物质燃烧程容易现严重积灰、结渣、聚团受热面腐蚀等碱金属问题碱金属问题秸秆规模燃烧利用面临严峻挑战些需要进步研究解决问题生物质气化技术能够定程度缓解气体燃料需求,生物质气化利用途径相应扩展提高利用效率。

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