生物質(zhì)能及垃圾發(fā)電技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展

王博

摘要：作為新興發(fā)展的生物質(zhì)發(fā)電行業(yè)，在現(xiàn)階段確實存在各種各樣的挑戰(zhàn)，但是生物質(zhì)發(fā)電行業(yè)是未來可持續(xù)發(fā)展能源的一個方向之一，它的能源資源也是極其豐富，生物質(zhì)能發(fā)電會在未來的發(fā)展中占據(jù)著重要的地位，我們應(yīng)當(dāng)從這些積極的方面出發(fā)，從國家政策扶持、降低成本、提升技術(shù)和專業(yè)人才培養(yǎng)方面出發(fā)，支持和扶持生物質(zhì)發(fā)電項目。

關(guān)鍵詞：生物質(zhì)發(fā)電；技術(shù)現(xiàn)狀；發(fā)展對策

隨著科技的不斷進(jìn)步，生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)在未來會成為可持續(xù)能源的重要構(gòu)成部分，這也為我國有限的化石能源的利用緩解了一定的壓力，由此可見發(fā)展生物質(zhì)能源對于今后的發(fā)展有著重要的意義。

1生物質(zhì)發(fā)電燃料特點(diǎn)

所謂生物質(zhì)亦即光合作用下的產(chǎn)物，生物質(zhì)包括所有的植物、微生物以及以植物、微生物為食物的動物及其生產(chǎn)的廢棄物，有代表性的生物質(zhì)如農(nóng)作物廢棄物、木材、木材廢棄物。

生物質(zhì)燃料的特點(diǎn)有：可再生性、低污染性、廣泛分布性。自然界的生物質(zhì)種類數(shù)以萬計，但針對生物質(zhì)發(fā)電利用的要求，能有效利用的并不是很多，根據(jù)國內(nèi)生物質(zhì)直燃發(fā)電企業(yè)多年的運(yùn)行經(jīng)驗，能有效利用的主要有：糧食作物秸稈（稻草、麥草、玉米桿等），林業(yè)廢棄物（樹皮、樹枝、樹根等），農(nóng)產(chǎn)品深加工廢棄產(chǎn)物（稻殼、花生殼等）。綜上所述的生物質(zhì)燃料與化石類燃料的可比性很差，怎樣來實現(xiàn)生物質(zhì)燃料的燃燒穩(wěn)定性，這也是各大企業(yè)攻關(guān)的新課題。所有的生物質(zhì)燃料有其共性也有各自的特性，在較為理想的狀況下農(nóng)作物秸稈成分分析如下：水分4%～5%、灰分9%～12%、揮發(fā)份67%～76%、固定碳13%～19%、低位發(fā)熱量4200～4400大卡；林業(yè)廢棄物成分分析：水分6%～7%、灰份1%～2%、揮發(fā)份78%～82%、固定碳11%～17%低位發(fā)熱量4200～4500大卡；農(nóng)產(chǎn)品深加工廢棄物成份分析：水份5%～8%、灰份（花生殼2%～3%、稻殼12%～14%）、揮發(fā)份62%～68%、固定碳（稻殼14%、花生殼22%）、低位發(fā)熱量（稻殼3800大卡、花生殼5000大卡）。

從以上的數(shù)據(jù)看，生物質(zhì)燃料的共性就是高灰份、高揮發(fā)份和低含碳量，從種類上看生物質(zhì)燃料的特性就是秸稈類燃料低位發(fā)熱量偏低，且目前品質(zhì)控制是一個很大的困難，尤其是水份控制會超出原有固定分析成份的6～8倍，是造成發(fā)熱量偏低的主要因素，林業(yè)廢棄物和農(nóng)產(chǎn)品深加工廢棄物的低位發(fā)熱量較高，但其中樹皮、樹根的品質(zhì)控制也非常困難，水份和泥土雜質(zhì)的大幅升高是造成發(fā)熱量降低的主要因素，其他種類還能采取有效的控制措施。

2生物質(zhì)發(fā)電的技術(shù)現(xiàn)狀

2.1通過生物質(zhì)鍋爐直接燃燒的方式進(jìn)行發(fā)電

通過生物質(zhì)燃燒的性質(zhì)一般情況下可以將其換分為兩個部分：①發(fā)達(dá)國家以木質(zhì)生物質(zhì)燃燒作為基礎(chǔ)實行的燃燒技術(shù)，例如我國較早使用的蔗渣爐以及稻殼爐均屬于該技術(shù)范疇；②通過秸稈燃燒實現(xiàn)發(fā)電的技術(shù)，由于我國的生物資源的是將生物質(zhì)燃料主要以小麥秸稈，玉米秸稈，棉花秸稈，玉米芯等農(nóng)作物費(fèi)料，樹皮，廢樹枝，樹根等費(fèi)木材，施工模板等廢木材，這就使得國內(nèi)的關(guān)于生物質(zhì)燃燒技術(shù)的研究都是以秸稈燃燒前提，并且取得了一定的成果，目前已有等多家鍋爐廠家自主研制了流化床鍋爐。

2.2通過生物質(zhì)和煤相互混合燃燒的方式進(jìn)行發(fā)電

通過將生物質(zhì)和煤相互混合燃燒的方式一般有兩種方式：①通過將其生物質(zhì)和煤直接混合后進(jìn)行燃燒，但是該方式的實現(xiàn)需要有較高的燃料處理技術(shù)和相關(guān)設(shè)備；②通過將生物質(zhì)進(jìn)行氣化，讓其產(chǎn)生的燃?xì)夂兔哼M(jìn)行混合實現(xiàn)燃燒。

2.3通過生物質(zhì)氣化的方式進(jìn)行發(fā)電

根據(jù)生物質(zhì)中燃?xì)獾牟煌瑱C(jī)理可以將其生物質(zhì)氣化方式劃分為反應(yīng)性氣化以及熱解氣化兩中，而反應(yīng)性氣化根據(jù)其特性又可以劃分為水蒸氣氣化以及等離子氣化等。

水蒸汽氣化的實現(xiàn)首先需要粉碎后的生物質(zhì)放入到氣化室中，并將蒸汽也沖入其中，通過高溫條件的作用，使其內(nèi)部的多種混合物之間能夠產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而產(chǎn)生具有可燃性質(zhì)的混合型氣體，同時將該氣體輸送到相關(guān)的發(fā)電設(shè)備中，例如內(nèi)燃機(jī)等，實現(xiàn)最終的操作。

2.4垃圾發(fā)電

垃圾發(fā)電把各種垃圾收集后，進(jìn)行分類處理。其中：一是對燃燒值較高的進(jìn)行高溫焚燒（也徹底消滅了病源性生物和腐蝕性有機(jī)要物），在高溫焚燒（產(chǎn)生的煙霧經(jīng)過處理）中產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)化為高溫蒸氣，推動渦輪機(jī)轉(zhuǎn)動，使發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能。二是對不能燃燒的有機(jī)物進(jìn)行發(fā)酵、厭氧處理，最后干燥脫硫，產(chǎn)生一種氣體叫甲烷，也叫沼氣。再經(jīng)燃燒，把熱能轉(zhuǎn)化為蒸氣。推動渦輪機(jī)轉(zhuǎn)動，帶動發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能。

面對世界城市化進(jìn)程越來越快，城市垃圾泛濫已成為城市的一大災(zāi)難。世界各國已不僅限于掩埋和銷毀垃圾這種被動“防守”戰(zhàn)術(shù)，而是積極采取有力措施，進(jìn)行科學(xué)合理地綜合處理利用垃圾。我國有豐富的垃圾資源，存在極大的潛在效益。全國城市每年因垃圾造成的損失約近300億元（運(yùn)輸費(fèi)、處理費(fèi)等）而將其綜合利用卻能創(chuàng)造2500億元的效益。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計資料稱，我國當(dāng)今城市垃圾清運(yùn)量已達(dá)1萬億t/a，若按平均低位熱值2900kJ/kg，相當(dāng)于1400萬t標(biāo)煤。如其中有1/4用于焚燒發(fā)電，年發(fā)電量可達(dá)60億kwh，相當(dāng)于安裝了1200MW火電機(jī)組的發(fā)電量。無害化垃圾焚燒發(fā)電可實現(xiàn)垃圾無害化，斟為垃圾在高溫（1000℃左右）下焚燒，可進(jìn)行無菌和分解有害物質(zhì)，且尾氣經(jīng)凈化處理達(dá)標(biāo)后排放，較徹底地?zé)o害化。

3生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)的發(fā)展對策

3.1合理布局

目前生物質(zhì)秸稈發(fā)電產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)局部過熱的跡象，部分地區(qū)沒有統(tǒng)籌規(guī)劃合理布局秸稈發(fā)電項目，已經(jīng)造成秸稈市場搶購的混亂局面。生物質(zhì)發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展將從三個層面完善發(fā)展規(guī)劃布局。一是國家層面的統(tǒng)一發(fā)展規(guī)劃，統(tǒng)一評價全國農(nóng)林生物資源的分布情況，統(tǒng)籌全國生物質(zhì)發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展進(jìn)度和區(qū)域布局分布；二是地方政府層面的區(qū)域發(fā)展規(guī)劃，對當(dāng)?shù)剞r(nóng)林生物質(zhì)資源分布情況和氣候條件進(jìn)行評價，對生物質(zhì)發(fā)電項目布局進(jìn)行規(guī)劃；三是發(fā)電企業(yè)特別是國有發(fā)電企業(yè)之間積極溝通，加強(qiáng)合作和交流，平衡利益，避免在地區(qū)爭搶秸稈資源。

3.2加強(qiáng)原料管理

設(shè)立專門的原料收購加工點(diǎn)、運(yùn)輸機(jī)構(gòu)、以及專業(yè)的原料收購、運(yùn)輸經(jīng)營者，形成一條專門的原料采購、運(yùn)輸、收集、儲存產(chǎn)業(yè)鏈。此外，還要加強(qiáng)原料質(zhì)量檢查，制定相關(guān)原料收購質(zhì)量檢查標(biāo)準(zhǔn)并嚴(yán)格執(zhí)行，對農(nóng)民有個良好的約束機(jī)制，來保證收購原料的質(zhì)量。

3.3充分地展開國際合作和交流

應(yīng)通過多種途徑，積極開展對外交流與合作，有目的、有選擇地引進(jìn)先進(jìn)的技術(shù)工藝和主要設(shè)備，在高起點(diǎn)上發(fā)展生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)同時，開展國際合作也是拓寬生物質(zhì)發(fā)電項目融資渠道的有效方式。要加強(qiáng)與國際風(fēng)險投資等相關(guān)機(jī)構(gòu)的聯(lián)系與合作，拓寬合作領(lǐng)域，創(chuàng)新合作模式。

3.4制定并補(bǔ)充可再生能源相關(guān)配套法規(guī)

（1）完善政府宏觀調(diào)控政策，加大對生物質(zhì)發(fā)電產(chǎn)業(yè)的支持力度.我國生物質(zhì)發(fā)電要盡快實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，離不開政府的政策支持和資金支持。目前國家雖然出臺了一系列補(bǔ)貼政策和管理辦法，但仍需要進(jìn)一步細(xì)化。

（2）完善價格政策。需要抓緊制定生物質(zhì)發(fā)電的相關(guān)補(bǔ)貼措施，建議參照某些地區(qū)對城市垃圾發(fā)電的補(bǔ)貼政策，根據(jù)農(nóng)林剩余物處理噸數(shù)給予適當(dāng)補(bǔ)貼。

（3）落實財稅優(yōu)惠政策。生物質(zhì)發(fā)電屬于利用農(nóng)林廢棄物發(fā)電產(chǎn)業(yè)，符合國家可替代能源發(fā)展戰(zhàn)略，因此，可考慮比照城市生活垃圾發(fā)電，實行增值稅即征即退的政策。

結(jié)束語：

總之，隨著國家對新能源利用的日益重視和生物質(zhì)燃燒技術(shù)的不斷成熟，我國生物質(zhì)發(fā)電廠的建設(shè)也將進(jìn)入下一個高峰期。

參考文獻(xiàn)

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[2]趙巧良.生物質(zhì)發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀及前景[J].農(nóng)村電氣化.2018（03）

（作者單位：中國電建集團(tuán)山東電力建設(shè)第一工程有限公司）