淺析生物質氣化發(fā)電技術

1、淺析生物質氣化發(fā)電技術    摘要研究生物質氣化發(fā)電發(fā)展對于解決當前電力供應不足、增加農(nóng)民收入以及減少環(huán)境污染等方面具有十分重要的意義。本文重點分析了生物質氣化發(fā)電技術的現(xiàn)狀和特點，并闡述了我國生物質氣化發(fā)電技術的難點與前景展望。關鍵詞生物質；發(fā)電技術；系統(tǒng)；IGCC中圖分類號TM文獻標識碼A文章編號16739671-(2011)0220145-01我國可利用的生物質能源非常豐富。據(jù)可靠統(tǒng)計，每年可以使用的生物質能源總量很高，大概相當于5億噸的標準煤，但是事實上生物質能源年利用量卻還不到0，1億噸的標準煤。2006年中國生物質發(fā)電總裝機是2200MW，大

2、部分集中在糖廠的熱電聯(lián)產(chǎn)、稻殼發(fā)電和城市垃圾發(fā)電?！笆晃濉逼陂g，我國生物質發(fā)電裝機會達5500MW，預計2020年生物質發(fā)電總裝機容量將達到30000MW。1生物質氣化發(fā)電技術的現(xiàn)狀和特點眾所周知，生物質燃料有以下特點：高氯、高堿、低灰熔點高揮發(fā)分等。采用鍋爐直燃生物質發(fā)電和生物質一煤混合燃燒發(fā)電技術，燃燒的效率低下。而且鍋爐容易出現(xiàn)問題，比如產(chǎn)生結渣、腐蝕、結焦等。生物質氣化發(fā)電技術可以充分利用生物質原料揮發(fā)分高達70以上的特點，在相對低溫的情況下能使大量的揮發(fā)分物質析出?？梢员苊馍镔|燃料燃燒過程中發(fā)生的灰團聚、結渣的問題。從20世紀60年代初就展開了這方面的相關研究，現(xiàn)在已經(jīng)有了一定的

3、基礎。近幾年開發(fā)的中小規(guī)模氣化發(fā)電系統(tǒng)具有以下特點，投資不多、原料適應性強規(guī)模靈活。氣化爐的結構有以下幾種：層式下吸式、開心式、下吸式和常壓循環(huán)流化床氣化爐等。生物質氣化發(fā)電從規(guī)模上可分為小型，中型和大型，下面以秸稈為例說明一下。1)小型秸稈氣化發(fā)電系統(tǒng)。小型秸稈氣化發(fā)電系統(tǒng)采用的是下吸式固定床氣化爐，發(fā)電功率在2kW160kw之間。本系統(tǒng)比較簡單，產(chǎn)出燃氣焦油含量較低，因此對環(huán)境幾乎不造成污染和危害。采用內燃發(fā)電機組，運行方便，比較適合照明或驅動小型電動機。2)中型秸稈氣化發(fā)電系統(tǒng)。中型秸稈氣化發(fā)電系統(tǒng)的功率在500kW-5MW之間，大多采用流化床或循環(huán)流化床的形式。該系統(tǒng)的優(yōu)點是冷卻過濾系

4、統(tǒng)比小型發(fā)電系統(tǒng)更完善，通過催化裂解的方法能使90以上的焦油裂解成永久性氣體。采用內燃機發(fā)電機組，比較適合秸稈多的地區(qū)。具體的流程是：將經(jīng)過簡單預處理的生物質原料送人循環(huán)流化床反應器，在反應器中與高溫的返料和熱載體混合，并在空氣的推動下，達到很高的流速，形成高速湍流攜帶床層。在強烈的熱作用下，用很短的時間就能完成熱解以及部分氧化和還原過程，產(chǎn)生的燃氣經(jīng)除塵冷卻后用做氣體燃料；沒完全反應的碳顆粒和熱載體與燃氣分離后通過循環(huán)回料系統(tǒng)返回流化床反應器，繼續(xù)完成氣化?，F(xiàn)在該生物質循環(huán)流化床氣化燃燒技術已進人中間試驗階段。3)大型秸稈氣化發(fā)電系統(tǒng)。整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)是將煤氣化技術和高效的聯(lián)合循環(huán)

5、相結合的先進動力系統(tǒng)。它由兩大部分組成，第一部分的主要設備有氣化爐、煤氣凈化設備、空分裝置；第二部分的主要設備有燃氣輪機發(fā)電系統(tǒng)、蒸汽輪機發(fā)電系統(tǒng)、余熱鍋爐。IGCCI藝過程介紹如下：煤經(jīng)氣化成為中低熱值煤氣，經(jīng)過凈化后，除去煤氣中的硫化物、氮化物、粉塵等污染物，變?yōu)榍鍧嵉臍怏w燃料，然后送入燃氣輪機的燃燒室燃燒，加熱氣體工質以驅動燃氣透平作功，燃氣輪機排氣進入余熱鍋爐加熱給水，產(chǎn)生過熱蒸汽驅動蒸汽輪機作功。IGCC發(fā)電系統(tǒng)的功率為5MW-10MW，效率為3540。該系統(tǒng)由下列部分組成：物料預處理設備、凈化設備、氣化設備、換熱設備(余熱鍋爐等)、燃氣輪機、蒸汽輪機等。另外，氣化爐是循環(huán)流化床或增

6、壓流化床，在凈化的時候，采用的是陶瓷濾芯過濾器、焦油裂解爐及焦油水洗塔等?，F(xiàn)階段，我國的生物質IGCC示范系統(tǒng)還在建設過程中，與國外先進的同類技術相當，設備已全部實現(xiàn)國產(chǎn)化，投資不到國外的23，運行成本比國外低50左右。HATC發(fā)電系統(tǒng)的功率在0.5MW3MW之間，系統(tǒng)包括原料系統(tǒng)、空氣流化床(或移動床氣化爐)、凈化設備、燃燒器、熱交換器及燃氣輪機等。2技術難點普遍的觀點是生物質的利用半徑為80km120m，而且生物質原料很多都是體積大較大，造成運輸、儲存的成本相對比較高，這對大型電廠對生物質能的有效利用造成很大的限制。與此同時，生物質原料的能量和密度都很低，不同的生物質原料在揮發(fā)分含量、水分

7、含量、熱值和灰分化學組成上存在很大差異，這給電廠在生產(chǎn)使用上造成很大困難。生物質灰熔點低，堿金屬元素含量高，燃燒時容易出問題，造成結焦和高溫堿金屬元素腐蝕。生物質氣化時，渣與飛灰的含碳量高，氣化效率低。除此之外，燃氣中焦油的含量高，這產(chǎn)生兩方面的后果，一方面產(chǎn)生大量含焦廢水，另一方面影響燃氣利用設備的連續(xù)正常運行。在現(xiàn)有的工藝水平下，焦油裂解和廢水處理再利用是氣體凈化的兩個基本要求，但是水洗方法很不適合，不但降低了系統(tǒng)效率，而且產(chǎn)生大量含焦油廢水。生物質氣化發(fā)電中的燃氣和經(jīng)發(fā)電機組產(chǎn)生的尾氣未回收，造成整個系統(tǒng)效率降低百分之十八上下。3技術未來展望中國歷來是農(nóng)業(yè)大國，其生物質資源異常豐富。每年

8、都可產(chǎn)生大約10億多噸的生物質廢棄物，因此研究發(fā)展生物質能有很大的潛力空間。經(jīng)過近幾十年的研究和發(fā)展，生物質氣化發(fā)電技術取得了很大的進步。但是我們也注意到，生物質原料的體積大，密度低，運輸?shù)某杀竞芨?，所以不適合建造大型的生物質發(fā)電廠，而分散的小型電站投資、效率低，人工費也高，經(jīng)濟效益很差。因此將生物質與化石燃料聯(lián)合氣化燃燒成為一個新的研究發(fā)展方向。大力發(fā)展生物質氣化發(fā)電技術對于解決當前電力供應不足、增加農(nóng)民收入以及減少環(huán)境污染等方面具有十分重要的意義和作用。    相關論文    · 開發(fā)生物質發(fā)電技術實現(xiàn)熱電持續(xù)發(fā)展· 理昂電