淺析生物質(zhì)直燃發(fā)電

趙錦 喬志勇

【摘要】生物質(zhì)能[1-2]是我國可再生能源的重要組成部分，其中生物質(zhì)直燃發(fā)電[3-4]是生物質(zhì)能規(guī)模化利用的主要方式。文章簡述了生物質(zhì)直燃發(fā)電技術(shù)，介紹了目前我國生物質(zhì)直燃發(fā)電項目現(xiàn)狀與趨勢，針對目前發(fā)展瓶頸，提出了發(fā)展大容量生物質(zhì)直燃發(fā)電機組以及電化聯(lián)產(chǎn)等有關(guān)建議。

【關(guān)鍵詞】生物質(zhì);直燃發(fā)電;大容量;電化聯(lián)產(chǎn)

1.背景

能源是人類經(jīng)濟社會存在和發(fā)展的基礎(chǔ)，同時也是影響社會發(fā)展的主要因素。隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展，人類使用的能源特別是化石能源所占的比例越來越多，能源對經(jīng)濟社會發(fā)展的制約日益突出，對賴以生存的自然環(huán)境的影響也越來越大。隨著化石能源不斷消耗造成的能源緊缺以及環(huán)境惡化等問題逐漸被人們所認識，世界各國越來越重視清潔能源技術(shù)的開發(fā)，其產(chǎn)業(yè)化利用比例也越來越大。在這其中，生物質(zhì)能是除化石能源之外的第四大能源，具有清潔環(huán)保、可再生、資源總量大且分布廣泛易獲取的特點，且與化石能源一樣可儲存、可運輸，可以轉(zhuǎn)變?yōu)槎喾N產(chǎn)品滿足多種利用形式，是清潔能源的重要組成部分。當前，生物質(zhì)直燃發(fā)電是生物質(zhì)能規(guī)?；玫闹饕绞?，具有良好的社會效益和經(jīng)濟效益，已受到世界各國政府的高度重視。

2.發(fā)展生物質(zhì)發(fā)電產(chǎn)業(yè)意義重大

目前，世界能源發(fā)展已進入新一輪戰(zhàn)略調(diào)整期，各發(fā)達國家和新興國家紛紛制定能源發(fā)展戰(zhàn)略，大力開發(fā)生物質(zhì)能，作為替代化石能源、保障國家能源安全和節(jié)能、減排的重要戰(zhàn)略措施。作為當前生物質(zhì)能規(guī)?；玫闹饕绞?，生物質(zhì)發(fā)電產(chǎn)業(yè)的意義也越來越被人們所重視。

2.1 生物質(zhì)發(fā)電產(chǎn)業(yè)對“新四化”中“城鎮(zhèn)化”和“農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化”建設(shè)有促進作用

我國是農(nóng)業(yè)大國，擁有豐富的生物質(zhì)能資源，而最大量的生物質(zhì)資源集中在農(nóng)村。目前，生物質(zhì)直燃發(fā)電項目一般都建設(shè)在糧食主產(chǎn)區(qū)如東北、華北、華中等地區(qū)，以充分利用當?shù)氐霓r(nóng)作物秸稈的生物質(zhì)資源。以裝機容量為2.5萬千瓦的生物質(zhì)發(fā)電廠為例，年發(fā)電量可達1.5-2億千瓦時，新增產(chǎn)值超億元，同時，每年消耗各類農(nóng)作物秸稈約20-25萬噸，按照250元/噸計算，可為當?shù)剞r(nóng)民增加收入達5000-6000萬元以上。另外，在農(nóng)作物秸稈的收、加、儲、運過程中，還為當?shù)剞r(nóng)民增加了各類就業(yè)機會。近幾年，隨著生物質(zhì)發(fā)電產(chǎn)業(yè)的不斷完善、穩(wěn)定，各類農(nóng)作物秸稈的需求量越來越大，也間接推動了農(nóng)業(yè)機械裝備的發(fā)展，從而進一步促進農(nóng)業(yè)與農(nóng)村的發(fā)展。

2.2 生物質(zhì)發(fā)電產(chǎn)業(yè)是替代化石能源和節(jié)能減排的有效載體

與常規(guī)火力發(fā)電項目相比，生物質(zhì)直燃發(fā)電項目普遍裝機容量較小，但是，生物質(zhì)直燃發(fā)電項目僅有不到10年的發(fā)展時間，從目前的現(xiàn)狀和長期的發(fā)展趨勢來看，隨著生物質(zhì)原料收集體系的不斷成熟完善、人們清潔能源意識的不斷提高，生物質(zhì)發(fā)電產(chǎn)業(yè)具有很大的替代化石能源的潛力，更重要的是，發(fā)展生物質(zhì)發(fā)電項目，能夠有效處理原來被廢棄的各類生物質(zhì)原料，變無序處理為有效利用，在減少溫室氣體排放，降低城鄉(xiāng)因秸稈焚燒引起的大氣污染，改善環(huán)境方面等效果明顯，據(jù)測算，一臺裝機2.5萬千瓦的生物質(zhì)直燃發(fā)電機組，與同類型火電機組相比，每年可減少二氧化碳排放約10-15萬噸，且實現(xiàn)二氧化碳閉路循環(huán)，氮氧化物、硫氧化物以及粉塵的排放分別是化石燃料電廠排放標準的1/5、1/10 和1/28，節(jié)能減排效果突出。

3.生物質(zhì)直燃發(fā)電技術(shù)簡介

生物質(zhì)能是太陽能以化學能形式儲存在各類生物質(zhì)原料中的能量，生物質(zhì)直燃發(fā)電技術(shù)是將生物質(zhì)能源轉(zhuǎn)化為電能的一種技術(shù)。

生物質(zhì)直燃發(fā)電項目的生產(chǎn)系統(tǒng)主要由生物質(zhì)加工處理系統(tǒng)、輸送系統(tǒng)、鍋爐系統(tǒng)、汽輪機系統(tǒng)、發(fā)電機系統(tǒng)、化學水處理系統(tǒng)及除灰、除渣系統(tǒng)等各部分組成，主要生產(chǎn)過程是將生物質(zhì)原料從附近各個收購站點運送至生物質(zhì)電廠，經(jīng)破碎、分選等加工處理后存放到原料倉庫，然后由原料輸送裝置將其送入生物質(zhì)鍋爐燃燒，通過鍋爐換熱將生物質(zhì)燃燒后的熱能轉(zhuǎn)化為高溫、高壓蒸汽，推動蒸汽輪機做功，最后帶動發(fā)電機生產(chǎn)電能。生物質(zhì)原料燃燒后的灰渣落入除灰裝置，由輸灰機送到灰坑，進行灰渣處理。煙氣經(jīng)過煙氣處理系統(tǒng)后由煙囪排放入大氣環(huán)境中。

生物質(zhì)直燃發(fā)電與常規(guī)火電廠相比，原理上是相同的，但是，在原料供給體系和鍋爐等方面存在一些差異。

4.生物質(zhì)直燃發(fā)電項目發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢

2006年12月1日投產(chǎn)的國能單縣1X30兆瓦生物質(zhì)直燃發(fā)電項目是我國第一個生物質(zhì)直燃發(fā)電項目，拉開了國內(nèi)生物質(zhì)發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的序幕，由此，我國的生物質(zhì)直燃發(fā)電項目開始進入了高速發(fā)展階段。國家電網(wǎng)公司、華能集團、大唐集團、華電集團、國電集團、中電投集團、中節(jié)能公司等企業(yè)紛紛參與生物質(zhì)直燃發(fā)電項目的投資、建設(shè)、運營，國內(nèi)民營企業(yè)及外資企業(yè)也紛紛進入該領(lǐng)域，截至到2013年底，我國已成功投產(chǎn)運營生物質(zhì)直燃發(fā)電項目的約162個，裝機容量4070兆瓦。在我國的可再生能源發(fā)展“十二五”規(guī)劃中，農(nóng)林生物質(zhì)發(fā)電利用規(guī)模將達到800萬千瓦，可以預見，生物質(zhì)直燃發(fā)電項目發(fā)展空間仍然巨大。國家發(fā)改委、國家能源局、國家環(huán)保部聯(lián)合下發(fā)的《能源行業(yè)加強大氣污染防治工作方案》（發(fā)改能源（2014）506號）中提出：“促進生物質(zhì)發(fā)電調(diào)整轉(zhuǎn)型，重點推動生物質(zhì)熱電聯(lián)產(chǎn)、醇電聯(lián)產(chǎn)綜合利用，加快生物質(zhì)能供熱應用，繼續(xù)推動非糧燃料乙醇試點、生物柴油和航空渦輪生物燃料產(chǎn)業(yè)化示范。2017年，實現(xiàn)生物質(zhì)發(fā)電裝機1100萬千瓦”，可以看出，生物質(zhì)發(fā)電項目作為國家調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，緩解能源開發(fā)利用與生態(tài)環(huán)境保護矛盾的重要手段，越來越受到重視。

5.發(fā)展生物質(zhì)直燃發(fā)電項目的建議

從近幾年的實踐來看，我國生物質(zhì)直燃發(fā)電項目單個裝機規(guī)模普遍為12MW-30MW，裝機規(guī)模小、受原料限制大、抗風險能力弱，能量利用率不高，從長期來看，生物質(zhì)直燃發(fā)電項目除去在現(xiàn)有裝機規(guī)模下發(fā)展生物質(zhì)熱電聯(lián)產(chǎn)外，還可以發(fā)展大容量生物質(zhì)直燃發(fā)電機組和電化聯(lián)產(chǎn)等模式。

5.1 發(fā)展大容量生物質(zhì)直燃發(fā)電機組

隨著生物質(zhì)直燃發(fā)電技術(shù)特別是生物質(zhì)鍋爐技術(shù)的不斷進步以及世界范圍生物質(zhì)原料收、加、儲、運體系的不斷完善，發(fā)展建設(shè)大容量生物質(zhì)直燃發(fā)電機組的條件逐漸成熟，大容量生物質(zhì)發(fā)電機組在能量利用率、機組穩(wěn)定性、經(jīng)濟性和節(jié)能減排方面的優(yōu)勢將會逐漸被認識。

5.2 電化聯(lián)產(chǎn)

電化聯(lián)產(chǎn)指的是生物質(zhì)發(fā)電與生物質(zhì)綜合利用相結(jié)合一種生產(chǎn)模式，生物質(zhì)發(fā)電系統(tǒng)提供各類能源，生物質(zhì)綜合利用系統(tǒng)提供各類深加工產(chǎn)品，二者有機結(jié)合，是生物質(zhì)直燃發(fā)電產(chǎn)業(yè)調(diào)整轉(zhuǎn)型的一個方向。如醇電聯(lián)產(chǎn)生產(chǎn)方式就是通過纖維素乙醇系統(tǒng)和生物質(zhì)發(fā)電系統(tǒng)將農(nóng)林生物質(zhì)資源的物質(zhì)轉(zhuǎn)化和能量轉(zhuǎn)化結(jié)合起來進行耦合生產(chǎn)，可以進一步提高生物質(zhì)原料的利用效率，較大程度實現(xiàn)生物質(zhì)的能源化利用，實現(xiàn)了物質(zhì)和能量的“分級轉(zhuǎn)化-梯級利用”。

參考文獻

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作者簡介：趙錦（1981—），男，工程師，主要從事新能源規(guī)劃和投資開發(fā)等方面工作。