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由于燃氣輪機系統(tǒng)發(fā)電后排放的尾氣溫度大于500℃,所以增加余熱鍋爐和過熱器產生蒸汽,再利用蒸汽循環(huán),可以有效提高發(fā)電效率,這就是生物質整體氣化聯合循環(huán),其發(fā)電工藝流程如圖4所示。該系統(tǒng)由物料預處理設備、氣化設備、凈化設備、換熱設備、燃氣輪機、蒸汽輪機等發(fā)電設備組成。功率范圍在7~30MW,整體效率可以達到40%。生物質的直接燃燒在今后相當長的時間內將是我國生物質能利用的主要方式。整體氣化熱空氣循環(huán)(IGHAT)技術正處于開發(fā)階段,它和IGCC的主要區(qū)別在于用一個燃氣輪機代替了后者的燃氣輪機和汽輪機。由水蒸氣和燃氣的混合工質通過燃氣輪機輸出有用功,其整體效率可以達到60%,有望成為2020世紀的新型發(fā)電技術。
生物質發(fā)電以秸稈(包括棉花、小麥、玉米等秸稈)以及農林廢棄物(如樹皮)為原料,通過直燃發(fā)電的技術產生綠色電力,除了可以增加清潔能源比重、改善環(huán)境,還可以增加農民收入、縮小城鄉(xiāng)差距,意義重大。
我國利用農林廢棄物規(guī)模化發(fā)電尚處于起步階段,生物質發(fā)電技術不成熟、項目造價高,總投資大,運行成本高,盡管國家給予了電價優(yōu)惠政策,但盈利水平還是不如常規(guī)火電。究其原因,一是單位造價高,二是燃料成本高,三是生物質發(fā)電企業(yè)實際稅率太高。秸稈發(fā)電變農民在田間無序焚燒,為集中燃燒并發(fā)電、造肥,節(jié)省了大量煤炭資源,并增加農民收入?!犊稍偕茉捶ā芬?guī)定農林廢棄物生物質發(fā)電應享受財政稅收等優(yōu)惠政策,但相關政策和措施尚未出臺。
在國外,以直燃發(fā)電為代表的生物質發(fā)電技術已經比較成熟,丹麥研發(fā)的農林生物質直燃發(fā)電技術被聯合國列為重點推廣項目。農林生物質發(fā)電產業(yè)主要集中在發(fā)達國家,印度、巴西和東南亞等發(fā)展中國家也積極研發(fā)或者引進技術建設相關發(fā)電項目。太陽能以光合作用形式存儲在綠色植物中的能量形勢,通俗來講就是各類農業(yè)生產廢棄物如秸稈、果殼、雜木之類,還有各類生活垃圾都可以成為生物質能。在國土面積只有我國山東省面積1/4強的丹麥,已建立了15家大型生物質直燃發(fā)電廠,年消耗農林廢棄物約150萬噸,提供丹麥全國5%的電力供應。國外鼓勵生物質發(fā)電產業(yè)發(fā)展的政策主要體現在價格激勵、財政補貼、減免稅費等方面,力度非常大。
生物質氣化發(fā)電技術是潔凈利用生物質能的有效方法之一,它可以在不產生污染的情況下把生物質能轉化為電能,達到從低品位能源獲取高品位能源的目的,是有前途的可再生能源技術之一。中國是一個農業(yè)大國,生物質資源十分豐富,各種農作物每年產生秸稈6億多噸,其中可以作為能源使用的約4億噸,全國林木總生物量約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。 因地制宜地利用豐富的生物質資源,建立分散、獨立的離網或并網生物質分布式電站不僅可以彌補電力供應的不足,而且可以有效減少環(huán)境污染和溫室氣體排放,所以它也是一種重要的環(huán)保技術。