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中國(guó)對(duì)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。農(nóng)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(yùn)輸、加工和規(guī)模化利用帶來(lái)困難。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(yùn)轉(zhuǎn)的主要有三種,即敞口下吸式,下吸式及循環(huán)流化床(見(jiàn)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(shù)的進(jìn)一步發(fā)展提供了條件。
生物質(zhì)氣化發(fā)電的投資主要包括氣化與凈化系統(tǒng)、發(fā)電設(shè)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(gòu)成見(jiàn)表2。全世界都在謀求以循環(huán)經(jīng)濟(jì)、生態(tài)經(jīng)濟(jì)為指導(dǎo),堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略,從保護(hù)人類(lèi)自然資源、生態(tài)環(huán)境出發(fā),充分有效地利用可再生的、巨大的生物質(zhì)能源。由表2可知,由于谷殼氣化不需要專(zhuān)門(mén)收集與運(yùn)輸設(shè)備和儲(chǔ)存設(shè)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)。另外,由于氣化設(shè)備、配套設(shè)備及廢水處理設(shè)備等隨著容量的變小,其比例越來(lái)越高,BGPG的單位投資隨著容量的變小而越來(lái)越大,當(dāng)功率小于60KW時(shí),單位投資即高于小型燃煤電站的投資
世界生物質(zhì)發(fā)電起源于20世紀(jì)70年代,當(dāng)時(shí),世界性的石油危機(jī)爆發(fā)后,丹麥開(kāi)始積極開(kāi)發(fā)清潔的可再生能源,大力推行秸稈等生物質(zhì)發(fā)電。自1990年以來(lái),生物質(zhì)發(fā)電在歐美許多國(guó)家開(kāi)始大發(fā)展。
中國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó),生物質(zhì)資源十分豐富,各種農(nóng)作物每年產(chǎn)生秸稈6億多噸,其中可以作為能源使用的約4億噸,全國(guó)林木總生物量約190億噸,可獲得量為9億噸,可作為能源利用的總量約為3億噸。如加以有效利用,開(kāi)發(fā)潛力將十分巨大。
近幾年來(lái),國(guó)家電網(wǎng)公司、五大發(fā)電集團(tuán)等大型國(guó)有、民營(yíng)以及外資企業(yè)紛紛投資參與中國(guó)生物質(zhì)發(fā)電產(chǎn)業(yè)的建設(shè)運(yùn)營(yíng)。截至2007年底,國(guó)家和各省發(fā)改委已核準(zhǔn)項(xiàng)目87個(gè),總裝機(jī)規(guī)模220萬(wàn)千瓦。全國(guó)已建成投產(chǎn)的生物質(zhì)直燃發(fā)電項(xiàng)目超過(guò)15個(gè),在建項(xiàng)目30多個(gè)。可以看出,中國(guó)生物質(zhì)發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展正在漸入佳境。稻殼氣化發(fā)電系統(tǒng)只是生物質(zhì)發(fā)電系統(tǒng)的一個(gè)分支,生物質(zhì)氣化發(fā)電還可以使用其它的生物廢棄物如農(nóng)業(yè)秸稈、蘆葦、木屑等。
采用不同的發(fā)電設(shè)備,氣化發(fā)電技術(shù)又可分為以下三類(lèi):(1)氣化氣直接作為蒸汽鍋爐的燃料燃燒,生產(chǎn)蒸汽帶動(dòng)蒸汽輪機(jī)發(fā)電。這種方式在氣體成分和熱值有變化時(shí)能夠保持穩(wěn)定的燃燒狀態(tài),排放物污染少而且對(duì)氣體要求不很?chē)?yán)格,經(jīng)過(guò)旋風(fēng)分離器除去雜質(zhì)和灰分后即可使用,不需冷卻。(2)氣化氣在燃?xì)廨啓C(jī)內(nèi)燃燒帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。燃?xì)廨啓C(jī)必須進(jìn)行相應(yīng)的改造,將熱值較低的氣化氣增壓到9.8104~29.4105Pa之間,否則發(fā)電效率較低。另外,燃?xì)廨啓C(jī)對(duì)氣化氣質(zhì)量要求高,并且需有較高的自動(dòng)化控制水平,所以單獨(dú)采用燃?xì)廨啓C(jī)的生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)較少。(3)氣化氣在內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燒帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。簡(jiǎn)單的內(nèi)燃機(jī)組可單獨(dú)燃用低熱值氣化氣,也可以氣化氣、油兩用,設(shè)備緊湊,系統(tǒng)簡(jiǎn)單,因而應(yīng)用廣泛,而且效率較高。三是燃?xì)獍l(fā)電,利用燃?xì)廨啓C(jī)或燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)進(jìn)行發(fā)電,有的工藝為了提高發(fā)電效率,發(fā)電過(guò)程可以增加余熱鍋爐和蒸汽輪機(jī)[4],典型的系統(tǒng)如圖3所示。但該種方式對(duì)氣體要求嚴(yán)格,氣化氣必須凈化并冷卻。