試析生物質(zhì)發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀及前景

唐雁峰

摘要：隨著人口的不斷增加，對(duì)空氣的污染不斷增加，近年來，空氣污染已然成為我們國(guó)家較為嚴(yán)重的一個(gè)環(huán)境治理問題，本文首先對(duì)生物質(zhì)能發(fā)電技術(shù)進(jìn)行了概述，然后提出了生物質(zhì)發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展問題及解決措施，最后對(duì)生物質(zhì)能發(fā)電的應(yīng)用前景與發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：生物質(zhì)能發(fā)電技術(shù);應(yīng)用;發(fā)展前景

引言

生物質(zhì)發(fā)電是一種利用可再生生物質(zhì)資源實(shí)現(xiàn)循環(huán)再利用發(fā)電的方法，比如垃圾焚燒發(fā)電、農(nóng)林廢棄物氣化發(fā)電或者利用沼氣和垃圾填埋氣發(fā)電等。與火力發(fā)電等傳統(tǒng)發(fā)電模式相比，生物質(zhì)發(fā)電可以有效實(shí)現(xiàn)能源循環(huán)利用，變廢為寶，節(jié)約能源，而且發(fā)電燃料可再生，有利于我國(guó)電力行業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展，與此同時(shí)，生物質(zhì)發(fā)電還具有更高的清潔度，符合我國(guó)的低碳環(huán)保發(fā)展戰(zhàn)略，近年來已經(jīng)得到了廣泛普及應(yīng)用，有效緩解了現(xiàn)有能源緊缺的問題，而且還可以同時(shí)減少環(huán)境污染，是一種實(shí)現(xiàn)多贏局面的發(fā)電手段。

1生物質(zhì)能源化利用技術(shù)現(xiàn)狀

當(dāng)前，我國(guó)生物質(zhì)發(fā)電產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大。《2018年中國(guó)生物質(zhì)發(fā)電產(chǎn)業(yè)排名報(bào)告》顯示，截至2017年12月31日，全國(guó)已投產(chǎn)生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目744個(gè)，并網(wǎng)裝機(jī)容量1475.83萬kW。生物質(zhì)發(fā)電工藝包括生物質(zhì)直燃發(fā)電、生物質(zhì)氣化發(fā)電、沼氣發(fā)電、生物質(zhì)燃煤混燃發(fā)電。

1.1直燃發(fā)電

（1）工藝。生物質(zhì)燃燒發(fā)電所用的燃燒方式一般為鍋爐燃燒，生物質(zhì)直燃技術(shù)主要分為固定床燃燒、流化床燃燒和懸浮燃燒技術(shù)。（2）規(guī)模。湛江生物質(zhì)發(fā)電廠于2011年8月20日正式投入商運(yùn)，規(guī)劃總裝機(jī)容量為4×50MW，一期工程2×50MW，是目前國(guó)內(nèi)單機(jī)容量及總裝機(jī)容量最大的純?nèi)忌镔|(zhì)發(fā)電廠，是世界上最大的生物質(zhì)發(fā)電廠。

1.2物質(zhì)與燃煤混合燃燒發(fā)電

生物質(zhì)與燃煤在爐外或爐內(nèi)混合后進(jìn)行燃燒，產(chǎn)生蒸汽后在汽輪機(jī)內(nèi)做功，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電，流程示意如圖1?；旌先紵夹g(shù)方案較多，其中共磨方案最為簡(jiǎn)單。

典型工藝流程：生物質(zhì)燃料在輸煤皮帶上與燃煤預(yù)混后進(jìn)入磨煤機(jī)，經(jīng)磨煤機(jī)磨制后的混合煤粉由煤粉管道輸送至鍋爐進(jìn)行燃燒，此種方式對(duì)生物質(zhì)的顆粒度要求較高，否則會(huì)影響制粉系統(tǒng)的正常運(yùn)行;第二種是共管方案，對(duì)生物質(zhì)燃料進(jìn)行單獨(dú)破碎后輸送至磨煤機(jī)出口煤粉管道中，與煤粉混合后進(jìn)入鍋爐燃燒，該方案控制系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)管道布置復(fù)雜，應(yīng)用案例較少;第三種是獨(dú)立噴燃方案，對(duì)生物質(zhì)燃料進(jìn)行單獨(dú)粉碎后，直接送入鍋爐生物質(zhì)燃燒器中進(jìn)行燃燒，早期大容量機(jī)組大多采用此方案進(jìn)行生物質(zhì)燃料摻燒。

生物質(zhì)燃料直接與燃煤混燒的優(yōu)點(diǎn)是，摻配系統(tǒng)簡(jiǎn)單，機(jī)組運(yùn)行方式不受生物質(zhì)燃料摻配量的影響。存在的問題如下：生物質(zhì)摻燒量難以計(jì)量，生物質(zhì)電量難以確定;根據(jù)與煤摻混方式不同，對(duì)摻燒的生物質(zhì)要求較高，大多要進(jìn)行預(yù)處理;生物質(zhì)燃料引起鍋爐結(jié)渣和腐蝕;生物質(zhì)中堿金屬容易污染脫硝催化劑;影響粉煤灰品質(zhì)。

1.3制備生物柴油

關(guān)于生物柴油：具體而言，是動(dòng)物和植物油或者其他已經(jīng)利用過或作廢的油，通過一定的加工手段，加工生產(chǎn)出一種叫作脂肪酸甲酯的物質(zhì)。生物柴油可以是生物添加劑，燃料和柴油燃料。它有許多好處，例如，礦物柴油對(duì)環(huán)境會(huì)造成較大的污染，相比之下生物柴油對(duì)環(huán)境的影響微乎其微，它常?？梢源孀鳛槿剂蟻硎褂?。此外，他的硫元素的含量很低，也不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生較大的影響。最后，這種原料在加工過程中通過各種手段會(huì)得到比較大的增值效果，并且這種材料在生產(chǎn)過程中比較精細(xì)，易于生物降解。在生物柴油的生產(chǎn)中，有兩個(gè)主要步驟：一個(gè)是酯化的，即通過甲醇和脂肪酸生成脂肪酸酯，另一種是酯交換反應(yīng)，即用丙烷酯甲醇和油形成脂肪酸。

1.4生物質(zhì)氣化發(fā)電

第一步，需要把細(xì)菌或者生物質(zhì)氣化的得到的各種可以被點(diǎn)燃的氣體收集起來，然后把它們輸送到特有的實(shí)驗(yàn)設(shè)備中進(jìn)行相應(yīng)操作，從而為一些發(fā)電的設(shè)備提供一些能量，最終可以產(chǎn)生電能。而這種過程其實(shí)對(duì)于燃料本身有非常嚴(yán)格的需求。因此，許多食品加工設(shè)備、木材加工發(fā)電機(jī)才會(huì)選擇使用這樣的供給方式，主要原因是此流程只能應(yīng)用于小型設(shè)備的用電。而秸稈在作為燃料時(shí)一方面不能夠長(zhǎng)時(shí)間供電，另一方面也會(huì)給環(huán)境帶來比較大的影響，因此還需要不斷的改進(jìn)。

2生物質(zhì)發(fā)電前景分析

生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用帶來的收益值得肯擬定，但是相對(duì)地，現(xiàn)有的生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)存有的不成熟之處也極為明顯，如果不對(duì)其進(jìn)行整治與優(yōu)化，生物質(zhì)發(fā)電系統(tǒng)的整體收益水平難以有效保持，因此無論是發(fā)電廠的經(jīng)營(yíng)者還是政府都應(yīng)當(dāng)對(duì)生物質(zhì)發(fā)電行業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行考察與總結(jié)，找出現(xiàn)有的發(fā)電問題，逐一解決。為了達(dá)到優(yōu)化發(fā)電模式的目的，兼顧生物質(zhì)發(fā)電模式的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益，把握行業(yè)發(fā)展的核心問題，首先需要結(jié)合生物質(zhì)燃料的基本特點(diǎn)，對(duì)使用的發(fā)電設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)，同時(shí)還要對(duì)上料系統(tǒng)展開改進(jìn)工作，消除上料環(huán)節(jié)的問題。在對(duì)秸稈與稻殼這些農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)殘留的廢棄物進(jìn)行使用前，需展開燃燒試驗(yàn)，對(duì)廢棄物燃燒狀況進(jìn)行分析，確定生物質(zhì)燃料應(yīng)用條件，針對(duì)普通鍋爐存有的應(yīng)用缺陷，可考慮使用循環(huán)型流化床來輔助鍋爐生產(chǎn)。為了提升生物質(zhì)發(fā)電的技術(shù)水平，相應(yīng)的研發(fā)工作需持續(xù)進(jìn)行，通過研發(fā)來優(yōu)化生物質(zhì)發(fā)電過程，減少氯化物等污染性物質(zhì)的排放量。

2.1混燃發(fā)電（耦合發(fā)電）

大型燃煤鍋爐耦合生物質(zhì)燃燒發(fā)電技術(shù)是解決火電機(jī)組

CO2減排方案之一。大型燃煤鍋爐耦合生物質(zhì)燃燒發(fā)電技術(shù)在歐洲得到推動(dòng)和發(fā)展得益于該技術(shù)比燃煤電廠的CO2排放量低、政府的補(bǔ)貼等。目前，歐洲大型燃煤鍋爐耦合生物質(zhì)燃燒技術(shù)的主流發(fā)展方向是生物質(zhì)與煤耦合燃燒。對(duì)于大型燃煤鍋爐耦合生物質(zhì)燃燒發(fā)電技術(shù)來說，生物質(zhì)磨和生物質(zhì)燃燒器可以實(shí)現(xiàn)100%燒生物質(zhì)燃料;生物質(zhì)磨和獨(dú)立的燃燒器可以耦合5%～40%的生物質(zhì)能量輸入;生物質(zhì)磨和共用的燃燒器可以耦合5%～40%的生物質(zhì)能量輸入;獨(dú)立的磨煤機(jī)和獨(dú)立的燃燒器可以耦合5%～15%生物質(zhì)能量輸入;共用的磨煤機(jī)和共用的燃燒器可以耦合5%～15%生物質(zhì)能量輸入。

2.2生物質(zhì)制成型燃料

生物質(zhì)固化成型技術(shù)是將結(jié)構(gòu)松散的生物質(zhì)材料經(jīng)過干燥、粉碎和壓縮成型等工序加工成形狀規(guī)則、密度較大的固體燃料的過程，生物質(zhì)固化成型技術(shù)生產(chǎn)的固體燃料有成型顆粒、成型棒和成型塊等。生物質(zhì)固體成型燃料，可以部分替代化石燃料用作發(fā)電和供暖，也可以替代薪柴用作家用燃料。與煤相比，生物固體成型燃料CO2的凈排放為零，NOx和SO2的排放大為減少。與傳統(tǒng)的薪材相比，它的密度較高，形狀和性質(zhì)較為均一，熱值高，便于應(yīng)用到工業(yè)領(lǐng)域。

結(jié)語

總體來說，生物質(zhì)發(fā)電是符合我國(guó)長(zhǎng)期發(fā)展戰(zhàn)略部署的一種發(fā)電手段，該發(fā)電模式不僅可以有效提高清潔能源的利用率，而且還能對(duì)生態(tài)環(huán)境起到積極的保護(hù)效果，實(shí)現(xiàn)廢物循環(huán)利用，變廢為寶，拓寬發(fā)電渠道。具體而言，可以從農(nóng)村獲得發(fā)電原材料，農(nóng)民通過售賣農(nóng)林作業(yè)的廢棄物獲得收入，電力企業(yè)通過使用廢棄物提高電力生產(chǎn)質(zhì)量，一舉兩得，有效提高了農(nóng)村和電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)改善了環(huán)境污染問題，降低了電力生產(chǎn)成本，有利于縮短城鄉(xiāng)差距，推動(dòng)我國(guó)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的良性發(fā)展。

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