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生物質(zhì)氣化是在一定的熱力學(xué)條件下,借助于空氣部分(或者氧氣)、水蒸氣的作用,使生物質(zhì)的高聚物發(fā)生熱解、氧化、還原重整反應(yīng),終轉(zhuǎn)化為CO,氫氣和低分子烴類等可燃?xì)怏w的過程。中國(guó)可用的固體生物質(zhì)數(shù)量巨大,主要以農(nóng)業(yè)廢棄物和木材廢物為主。生物質(zhì)分布分散,收集和運(yùn)輸困難,在中國(guó)目前的條件下,難以采用大規(guī)模燃燒技術(shù),所以中小規(guī)模的生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)(200—5000kW)在中國(guó)有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。由于中國(guó)電力供應(yīng)緊張,而生物質(zhì)廢棄物浪費(fèi)嚴(yán)重,價(jià)格低廉,所以生物質(zhì)氣化發(fā)電的成本,約為0.2-0.3元/Kw.h,已接近或優(yōu)于常規(guī)發(fā)電,其單位投資僅約3500—4000元/Kw,為煤電的60%-70%,所以具備進(jìn)入市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的條件。全國(guó)已建成投產(chǎn)的生物質(zhì)直燃發(fā)電項(xiàng)目超過15個(gè),在建項(xiàng)目30多個(gè)。
我國(guó)農(nóng)林固體生物質(zhì)燃料特性
作為能源的農(nóng)林固體生物質(zhì),與化石燃料能源有很大的區(qū)別。農(nóng)林固體生物質(zhì)將具有可再生性,只要人類行為得當(dāng),這種能源就不會(huì)枯竭,可以周而復(fù)始的產(chǎn)生;生物質(zhì)能的利用不會(huì)導(dǎo)致大氣圈內(nèi)主要溫室氣體二氧化碳的凈增加積累,從而減緩地球的溫室效應(yīng);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)?;脦砝щy。生物質(zhì)燃料的特點(diǎn):(1)揮發(fā)份含量高,一般超過65%;(2)固定碳含量低,一般不超過20%;(3)低位發(fā)熱量約比煤小40%;(4)含灰量顯著低于煤,一般不超過l0%;(5)含硫量幾乎比煤低一個(gè)數(shù)量級(jí);秸稈作為一種可再生能源,在生長(zhǎng)和燃燒中不增加大氣中二氧化碳量,不但可以替代部分化石燃料,而且還能減少溫室氣體排放量。(6)灰熔點(diǎn)比煤低200~300℃。
為了實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展,必須保證電力生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展,要想達(dá)到這一目標(biāo),必須走電力生產(chǎn)與環(huán)境保護(hù)相協(xié)調(diào)的發(fā)展道路,積極發(fā)展清潔的發(fā)電技術(shù)必將對(duì)人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展做出重要的貢獻(xiàn)。總的來說,生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)是所有可再生能源技術(shù)中經(jīng)濟(jì)的發(fā)電技術(shù),綜合發(fā)電成本可接近小型常規(guī)能源的發(fā)電水平。我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó),有豐富的價(jià)格低廉的農(nóng)業(yè)廢棄物資源,而同時(shí)農(nóng)村地區(qū)的電力供應(yīng)時(shí)常會(huì)出現(xiàn)短缺,因此日趨完善的生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用前景。目前我國(guó)的生物質(zhì)氣化發(fā)電已初具規(guī)模,但利用效率仍十分低下,且仍存在不少技術(shù)問題如二次污染和熱效率不夠高等,僅達(dá)到了廢物利用的目的,還遠(yuǎn)未達(dá)到變廢為寶的程度。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。