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浅谈生物质气化发电技术的应用

2021-10-11   淄博太沣环保工程有限公司

浅谈生物质气化发电技术的应用


  伴随着世界经济的发展,工业化的普及导致各国电力需求猛增长,各国电力的供应日益紧张,利用气化发电技术,把生物质能转化为工业电能,既能大规模处理生物质废料,又能提供电力,会产生明显的社会和经济效益。介绍了生物质气化发电技术的国内外发展现状,下面重点讲述了生物质气化发电技术的原理、特点和分类,以及各类生物质气化发电技术的特点,分析了生物质气化发电技术的社会效益及应用前景。指出在我国这样一个农业大国应该大力发展生物质气化发电技术。


 1. 生物质发电技术在发达国家已受到广泛重视。芬兰、法国、挪威、瑞典,奥地利、丹麦、和美国等国家的生物质能在总能源消耗中所占的比例增加相当迅速。例如:奥地利成功地推行了建立燃烧木材剩余物的区域供电站计划,生物质能在总能耗中的比例由原来大约2%~3%激增到1999年的10%,到20世纪末已增加到20%以上。到目前为止,该国已拥有装机容量为1MW~2MW的区域供热站及供电站80~90座。瑞典和丹麦正在实施利用生物质进行热电联产的计划,使生物质能在转换为高品位电能的同时满足供热的需求,以大大提高其转换效率。


  1991年,瑞典地区供热和热电联产所消耗的燃料26%是生物质。美国在利用生物质能发电方面处于世界领先地位,1992年,利用生物质发电的电站已有1000家,发电装机容量为650万kW,年发电42亿度。目前,国际上有很多先进国家开展提高生物质气化发电效率这方面研究,如美国Battelle(63MW)和夏威夷(6MW)项目,欧洲英国(8MW)和芬兰(6MW)的示范工程等。但由于焦油处理技术与燃气轮机改造技术难度很高,仍存在很多问题,系统尚未成熟,造价也很高,限制了其应用推广。以意大利12MW的BPIGCC示范项目为例,发电效率约为31.7%,但建设成本高达2.5万元PkW,发电成本约1.2元PkW/h,实用性能很差。


  中国有着良好的生物质气化发电基础,在20世纪60年代就开发了60kW的谷壳气化发电系统,目前160kW和200kW的生物质气化发电设备在我国已得到小规模应用,显示出一定的经济效益。“九五”期间进行了“1MW生物质气化发电系统”的研究,旨在开发适合中国国情的中型生物质气化发电技术。1MW的生物质气化发电系统已于1998年10月建成,2000年7月通过科学院鉴定后投入小批量使用。该系统在很多方面比200kW气化发电有了改善,但由于受气化效率与气轮机效率的限制,简单的气化-气轮机发电循环系统效率很难高于18%,所以单位电量的生物质消耗量一般大于1.3千克(干)P度。


  “十五”期间,国家863计划在1MW的生物质气化发电系统的基础上,研制开发出4~6MW的生物质气化燃气-蒸汽联合循环发电系统,建成了相应的示范工程,燃气发电机组单机功率达500kW,系统效率也提高到28%,为生物质气化发电技术的产业化奠定了很好的基础。


  2.生物质气化发电原理及发电过程


  生物质气化发电技术的基本原理,是把生物质转化为可燃气,再利用可燃气推动燃气发电设备进行发电。它既能解决生物质难于燃用而且分布分散的缺点,又可以充分发挥燃气发电技术设备紧凑而且污染少的优点,所以,气化发电是生物质能最有效、最洁净的利用方法之一。


  气化发电过程主要包括三个方面:一是生物质气化,在气化炉中把固体生物质转化为气体燃料;二是气体净化,气化出来的燃气都含有一定的杂质,包括灰分、焦炭和焦油等,需经过净化系统把杂质除去,以保证燃气发电设备的正常运行;三是燃气发电,利用燃气轮机或燃气内燃机进行发电,有的工艺为了提高发电效率,发电过程可以增加余热锅炉和蒸汽轮机。