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生物質(zhì)發(fā)電以秸稈(包括棉花、小麥、玉米等秸稈)以及農(nóng)林廢棄物(如樹(shù)皮)為原料,通過(guò)直燃發(fā)電的技術(shù)產(chǎn)生綠色電力,除了可以增加清潔能源比重、改善環(huán)境,還可以增加農(nóng)民收入、縮小城鄉(xiāng)差距,意義重大。
我國(guó)利用農(nóng)林廢棄物規(guī)?;l(fā)電尚處于起步階段,生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)不成熟、項(xiàng)目造價(jià)高,總投資大,運(yùn)行成本高,盡管?chē)?guó)家給予了電價(jià)優(yōu)惠政策,但盈利水平還是不如常規(guī)火電。究其原因,一是單位造價(jià)高,二是燃料成本高,三是生物質(zhì)發(fā)電企業(yè)實(shí)際稅率太高?!犊稍偕茉捶ā芬?guī)定農(nóng)林廢棄物生物質(zhì)發(fā)電應(yīng)享受財(cái)政稅收等優(yōu)惠政策,但相關(guān)政策和措施尚未出臺(tái)。生物質(zhì)的熱化學(xué)轉(zhuǎn)換是指在一定的溫度和條件下,使生物質(zhì)汽化、炭化、熱解和催化液化,以生產(chǎn)氣態(tài)燃料、液態(tài)燃料和化學(xué)物質(zhì)的技術(shù),由燃料的熱能轉(zhuǎn)換為電能的方式。
在國(guó)外,以直燃發(fā)電為代表的生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)已經(jīng)比較成熟,丹麥研發(fā)的農(nóng)林生物質(zhì)直燃發(fā)電技術(shù)被聯(lián)合國(guó)列為重點(diǎn)推廣項(xiàng)目。農(nóng)林生物質(zhì)發(fā)電產(chǎn)業(yè)主要集中在發(fā)達(dá)國(guó)家,印度、巴西和東南亞等發(fā)展中國(guó)家也積極研發(fā)或者引進(jìn)技術(shù)建設(shè)相關(guān)發(fā)電項(xiàng)目。在國(guó)土面積只有我國(guó)山東省面積1/4強(qiáng)的丹麥,已建立了15家大型生物質(zhì)直燃發(fā)電廠,年消耗農(nóng)林廢棄物約150萬(wàn)噸,提供丹麥全國(guó)5%的電力供應(yīng)。Wastewatertreatmentsystem廢水處理系統(tǒng),用以處理經(jīng)過(guò)水洗后的含焦油的廢水,使之能夠達(dá)標(biāo)排放。國(guó)外鼓勵(lì)生物質(zhì)發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策主要體現(xiàn)在價(jià)格激勵(lì)、財(cái)政補(bǔ)貼、減免稅費(fèi)等方面,力度非常大。
生物質(zhì)能發(fā)電技術(shù)主要包括:直接燃燒發(fā)電技術(shù)、熱化學(xué)轉(zhuǎn)換發(fā)電技術(shù)、生物化學(xué)轉(zhuǎn)換發(fā)電技術(shù)等3種途徑。
(1)直接燃燒發(fā)電技術(shù)。是指生物質(zhì)原料送入適合的鍋爐內(nèi)燃燒,生產(chǎn)蒸汽,產(chǎn)生的蒸汽膨脹做功,從而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。生物質(zhì)的直接燃燒在今后相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)將是我國(guó)生物質(zhì)能利用的主要方式。Inertialseparator慣性分離器將氣化器得到的氣體和氣體中的灰渣分離(慣性分離)。當(dāng)前改造熱效率僅為10%左右的傳統(tǒng)燒柴灶,推廣效率可達(dá)20%~30%的節(jié)柴灶,其技術(shù)簡(jiǎn)單、易于推廣,是效益明顯的節(jié)能措施。
(2)熱化學(xué)轉(zhuǎn)換發(fā)電技術(shù)。生物質(zhì)的熱化學(xué)轉(zhuǎn)換是指在一定的溫度和條件下,使生物質(zhì)汽化、炭化、熱解和催化液化,以生產(chǎn)氣態(tài)燃料、液態(tài)燃料和化學(xué)物質(zhì)的技術(shù),由燃料的熱能轉(zhuǎn)換為電能的方式。
(3)生物化學(xué)轉(zhuǎn)換發(fā)電技術(shù)。指汽輪機(jī)和往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)以生物化學(xué)轉(zhuǎn)換燃料作為主要的燃料來(lái)源,以發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電的過(guò)程。生物質(zhì)的生物化學(xué)轉(zhuǎn)換包括有生物質(zhì)-沼氣轉(zhuǎn)換和生物質(zhì)-乙醇轉(zhuǎn)換等。沼氣轉(zhuǎn)化是有機(jī)物質(zhì)在厭氧環(huán)境中,通過(guò)微生物發(fā)酵產(chǎn)生一種以為主要成分的可燃性混合氣體即沼氣,乙醇轉(zhuǎn)換是利用糖質(zhì)、淀粉和纖維素等原料經(jīng)發(fā)酵制成乙醇。從中國(guó)目前企業(yè)的特點(diǎn)考慮,比較可能使用BGPG的主要有碾米廠和木材加工廠。沼氣發(fā)電是指汽輪機(jī)和往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)以沼氣作為主要的燃料來(lái)源,以發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電的過(guò)程。
該系統(tǒng)具有占地小、環(huán)保、易操作、易運(yùn)輸、易安裝、功能完善、維修快捷的特點(diǎn)??蓪⒛壳案鞣N生物質(zhì)能秸稈:稻稈、稻殼、果殼、棉花桿、玉米稈、小米稈、木屑、甘蔗渣、麥桿、棕櫚殼等生物質(zhì)進(jìn)XING氣化處理,達(dá)到冷卻、凈化的燃?xì)鉃槟康摹?
該系統(tǒng)在較小的空間內(nèi)對(duì)生物質(zhì)進(jìn)XING氣化、冷卻、除塵、除焦處理;據(jù)計(jì)算,生物質(zhì)儲(chǔ)存的能量為270億千瓦,比目前世界能源消費(fèi)總量大2倍。同時(shí),DA限度的降低了用戶在使用過(guò)程中的維修及零配件更換時(shí)間,從而減少了使用成本。并采用半自動(dòng)方式控制并配置自動(dòng)保護(hù)裝置,保證了環(huán)保型氣化系統(tǒng)的使用過(guò)程中的穩(wěn)定性、安全性。
近年來(lái)MW級(jí)的中型BGPG系統(tǒng)也已研究開(kāi)發(fā)出來(lái)。1998年10月中科院廣州能源所完成1MW級(jí)的生物質(zhì)循環(huán)流化床氣化-內(nèi)燃機(jī)發(fā)電系統(tǒng)(GIEC),5臺(tái)200kW發(fā)電機(jī)組并聯(lián)工作,但受氣化效率與內(nèi)燃機(jī)效率的限制,效率低于18%,單位電量的生物質(zhì)消耗量一般大于112kg/(kWh),在此基礎(chǔ)上2000年在海南三亞建成第二套中型氣化發(fā)電系統(tǒng),裝機(jī)容量1.2MW。十五期間,廣州能源所現(xiàn)在承擔(dān)的4MW生物質(zhì)氣化氣蒸汽整體聯(lián)合循環(huán)發(fā)電示范工程取得了較好的結(jié)果,設(shè)計(jì)條件下運(yùn)行時(shí),每年可處理約3萬(wàn)多t秸稈、稻殼、木屑等生物質(zhì)廢料,作為直接的效果之一,每年可減少CO2的排放約3萬(wàn)t。但該系統(tǒng)在進(jìn)一步向高品質(zhì)、易于傳輸?shù)碾娔苻D(zhuǎn)換方面,受到了該類(lèi)氣體發(fā)電機(jī)組功率較小的制約,已成為氣化發(fā)電技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展利用的瓶頸。所謂生物質(zhì)發(fā)電,就是利用秸稈、稻草、蔗渣、木糠等植物燃料直接燃燒或發(fā)酵成沼氣后燃燒,燃燒產(chǎn)生的熱量使水蒸汽帶動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電。這些實(shí)踐工作為研究進(jìn)一步大型化氣化發(fā)電系統(tǒng)打下基礎(chǔ),此外也為實(shí)際生產(chǎn)和運(yùn)行提供了jia運(yùn)行參數(shù)。