生物制造技術(shù)論文(2)
生物質(zhì)能發(fā)電技術(shù)論文篇二
生物質(zhì)能并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢分析
摘 要：生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)因為其原料對環(huán)境的有好性和可再生性，越來越被重視，本文介紹了生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)分類，對生物質(zhì)直燃發(fā)電、氣化發(fā)電和混合燃燒發(fā)電技術(shù)進行分析，比較了三種技術(shù)的優(yōu)劣，指出了生物質(zhì)發(fā)電的技術(shù)趨勢。
關(guān)鍵詞：生物質(zhì)發(fā)電;直燃發(fā)電;氣化發(fā)電;混合燃燒發(fā)電;技術(shù)趨勢
引言
生物質(zhì)能是我國“十二五”期間重點發(fā)展的新興能源產(chǎn)業(yè)之一，按我國提出的2020年非化石能源占能源消費總量15%的目標初步估算，到2020年我國生物質(zhì)能裝機總量將達3000萬千瓦，沼氣年利用量440億立方米，生物燃料和生物柴油年產(chǎn)量達到1200萬噸。
截止2013年底，中國生物質(zhì)能并網(wǎng)發(fā)電裝機量779萬千瓦，預計2014年底，生物質(zhì)發(fā)電裝機將有望達到1100萬千瓦，上網(wǎng)電量有望達到500億千瓦時[1]。從產(chǎn)業(yè)整體狀況分析，生物質(zhì)發(fā)電及生物質(zhì)燃料目前仍處在政策引導扶持期。
1.生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)分類
1.1 生物質(zhì)直燃發(fā)電
生物質(zhì)直接燃燒發(fā)電是指把生物質(zhì)原料送入適合生物質(zhì)燃燒的特定鍋爐中直接燃燒，產(chǎn)生蒸汽帶動蒸汽輪機及發(fā)電機發(fā)電，用于發(fā)電或者熱電聯(lián)產(chǎn)。國內(nèi)生物質(zhì)直接燃燒發(fā)電的鍋爐主要有兩種：爐排爐、循環(huán)流化床鍋爐。采用生物質(zhì)燃燒設備可以快速度實現(xiàn)各種生物質(zhì)資源的大規(guī)模減量化、無害化、資源化利用，而且成本較低，因而生物質(zhì)直接燃燒技術(shù)具有良好的經(jīng)濟性和開發(fā)潛力。
1.2 生物質(zhì)氣化發(fā)電
生物質(zhì)氣化發(fā)電是指生物質(zhì)在氣化爐中氣化生成可燃氣體，經(jīng)過凈化后驅(qū)動內(nèi)燃機或小型燃氣輪機發(fā)電。氣化爐對不同種類的生物質(zhì)原料有較強的適應性。內(nèi)燃機一般由柴油機或天然氣機改造而成，以適應生物質(zhì)燃氣熱值較低的要求;燃氣輪機要求容量小，適于燃燒高雜質(zhì)、低熱值的生物質(zhì)燃氣。
1.3 生物質(zhì)混合燃燒發(fā)電
生物質(zhì)混合燃燒發(fā)電是指將生物質(zhì)原料應用于燃煤電廠中，和煤一起作為燃料發(fā)電。生物質(zhì)與煤有兩種混合燃燒方式： 一種是生物質(zhì)直接與煤混合燃燒，生物質(zhì)預先與煤混合后再經(jīng)磨煤機粉碎或生物質(zhì)與煤分別計量、粉碎。生物質(zhì)直接與煤混合燃燒要求較高，并非適用于所有燃煤發(fā)電廠，而且生物質(zhì)與煤直接混合燃燒可能會降低原發(fā)電廠的效率。第二種是將生物質(zhì)在氣化爐中氣化產(chǎn)生的燃氣與煤混合燃燒，即在小型燃煤電廠的基礎上增加一套生物質(zhì)氣化設備，將生物質(zhì)燃氣直接通到鍋爐中燃燒，這種混合燃燒方式通用性較好，對原燃煤系統(tǒng)影響較小。
2.生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)比較
生物質(zhì)與煤混合燃燒發(fā)電技術(shù)投資少，發(fā)電效率決定于原燃煤電站的效率.其中生物質(zhì)氣化混燒發(fā)電對原有電站的影響比直接混燒發(fā)電對原有電站的影響小，通用性較強[2]。由于氣化發(fā)電技術(shù)關(guān)鍵設備―小型低熱值燃氣輪機技術(shù)尚未成熟，對10 MW以上的生物質(zhì)發(fā)電系統(tǒng)而言，比較有優(yōu)勢的技術(shù)是直接燃燒發(fā)電[3]。對10 MW以下的生物質(zhì)發(fā)電系統(tǒng)而言，氣化一余熱發(fā)電系統(tǒng)效率遠高于直接燃燒發(fā)電系統(tǒng)，具有更大的優(yōu)勢。另外，生物質(zhì)直接燃燒發(fā)電技術(shù)比較成熟，但在小規(guī)模發(fā)電系統(tǒng)中蒸汽參數(shù)難以提高，只有在大規(guī)模利用時才具有較好的經(jīng)濟性，比較適合于10 MW以上的發(fā)電系統(tǒng)。生物質(zhì)混燒發(fā)電技術(shù)在已有燃煤電站的基礎上將生物質(zhì)與煤混燒發(fā)電，混燒發(fā)電對原有電站的影響比直接混燒發(fā)電對原有電站的影響小，通用性較強，投資成本是三類技術(shù)中最少的，但可能降低原燃煤電站效率。
表2-1 三種生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)比較表
分類 直燃發(fā)電 氣化發(fā)電 混合燃燒發(fā)電
規(guī)模 10MW以上 10MW以下 10MW以上
通用性 強 低 強
熱電連供 可以 可以 不可以
并網(wǎng)獨立性 可以 可以 不可以
投資成本 中 高 低
效率變化 中 高 不確定
3.生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)趨勢
3.1直燃技術(shù)
自2006年以來，我國生物質(zhì)直燃發(fā)電開始進行商業(yè)化運行，國產(chǎn)循環(huán)流化床燃燒技術(shù)已成為生物質(zhì)直燃發(fā)電市場的主導技術(shù)。循環(huán)流化床內(nèi)可采用SNCR脫銷，脫硝率可達50%以上。雖然生物質(zhì)燃料含硫量較低，但實際SO2排放濃度在200mg/m3以上，爐內(nèi)可以加石灰石脫硫，在脫硫效率達到70%時，即可滿足國家標準的要求。對灰熔點較低的生物質(zhì)，如油菜稈、棉花桿等，燃燒此類生物質(zhì)的鍋爐，蒸汽溫度不宜提的過高，除非有很好的防積灰、腐蝕的措施作為保障。此外，生物質(zhì)水分很高，著火推遲，導致不完全燃燒，爐排上未燃盡的生物質(zhì)含碳量很高，需要增加爐排長度，提高燃燒效果。
3.2氣化技術(shù)
生物質(zhì)氣化發(fā)電中含焦油廢水無害化處理是制約氣化發(fā)電的瓶頸，國內(nèi)外研究結(jié)果均提出采用有機溶劑作為燃氣凈化介質(zhì)，避免二次水污染。循環(huán)流化床氣化技術(shù)已有較好的基礎，在循環(huán)流化床中進行生物質(zhì)氣化，氣化溫度控制在950～1000度，可以獲得中值熱燃氣，同時徹底解決焦油問題，燃氣凈化后實現(xiàn)燃氣內(nèi)燃機-蒸汽聯(lián)合循環(huán)，發(fā)電效率可達30%以上，在此基礎上研發(fā)加壓(30atm)循環(huán)流化床生物質(zhì)氣化技術(shù)，采用燃氣內(nèi)燃機-蒸汽聯(lián)合循環(huán)，發(fā)電效率可達40%。
雙床氣化技術(shù)是采用循環(huán)流化床與鼓泡床雙床組合技術(shù)技術(shù)，將生物質(zhì)燃料送入鼓泡床內(nèi)，氣化熱源為循環(huán)流化床分離下的高溫灰，流化介質(zhì)為高溫水蒸氣或氣化氣。循環(huán)流化床燃燒氣化室送來的半焦，產(chǎn)生高溫煙氣，煙氣經(jīng)分離后進入鼓泡床作為氣化室熱源，分離后的高溫煙氣進入余熱鍋爐，加熱蒸汽進行發(fā)電。氣化室反應溫度控制在650～850度，產(chǎn)生的燃氣經(jīng)氣固分離、凈化后送內(nèi)燃機發(fā)電，內(nèi)燃機尾氣經(jīng)余熱鍋爐吸熱后產(chǎn)蒸汽送蒸汽輪機發(fā)電。燃氣中焦油通過閉式循環(huán)水水洗系統(tǒng)，經(jīng)有機溶劑萃取后回收焦油，廢水采用膜技術(shù)處理后達標排放。
4.結(jié)論
在各類生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)中，直燃生物質(zhì)開發(fā)利用已經(jīng)初步產(chǎn)業(yè)化，混燒發(fā)電技術(shù)的投資經(jīng)濟性最好，其發(fā)電經(jīng)濟性決定于原電廠的效率，而且會對原電廠有一定的影響。生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)的發(fā)電規(guī)模比較靈活，投資較少，適于我國生物質(zhì)的特點，但是技術(shù)還不成熟。從產(chǎn)業(yè)整體狀況分析，生物質(zhì)發(fā)電及生物質(zhì)燃料目前仍處在政策引導扶持期。
參考文獻：
[1]水電水利規(guī)劃設計總院和國家可再生能源信息管理中心.2013中國生物質(zhì)發(fā)電建設統(tǒng)計報告[R].北京：國家可再生能源中心，2014.
[2]李利文.生物質(zhì)能發(fā)電模式探討[J].內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟，2009(19)：71-75.
[3]吳創(chuàng)之，周肇秋，馬隆龍，陰秀麗.生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)分析比較[J].可再生能源， 2008(03)：34-37.
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