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生物质发电起源于20世纪70年代,世界性的石油危机爆发后,丹麦开始积极开发清洁的可再生能源,大力推行秸秆等生物质发电。自1990年以来,生物质发电在欧美许多国家发展迅速。中国是一个农业大国,生物质资源十分丰富,各种农作物每年产生秸秆7亿吨左右,其中可利用量约4亿吨,如加以有效利用,开发潜力十分巨大。使用生物质能替代大量的煤炭、石油和天然气等燃料生产电力,能有效减少对矿物能源的依赖,保护国家能源资源,同时生物质能发电也可带动周边农村经济收入,而秸秆灰渣是很好的钾肥可直接利用或进一步加工为复合肥等。目前生物质发电分为:直接燃烧发电、混合燃料发电、气化发电、沼气发电及垃圾发电。

1我国生物质能发电发展史
我国在生物质能发电方面起步较欧美晚,但经过十几年的发展,已经基本掌握了农林生物质发电、城市垃圾发电等技术。
2005年以前,以农林废弃物为原料的规模化并网发电项目几乎是空白。2006年全国核准了100多万千瓦的直燃发电项目。生物质发电装机容量超过 220万千瓦,其中蔗渣发电170万千瓦,碾米厂稻壳发电5万千瓦,城市垃圾焚烧发电40万千瓦,此外还有一些规模不大的生物质气化发电的示范项目。2006年《可再生能源法》、生物质发电优惠上网电价等有关配套政策的实施,使我国的生物质发电行业开始了快速壮大。
2006年至2009年,秸秆直燃发电的装机规模以年均30%以上的速度增长。2009年底,我国秸秆直燃发电总装机容量为265万千瓦,占所有生物质能发电的62%;垃圾焚烧发电总装机容量为125万kWh,占所有生物质能发电的29%;其他气化发电、沼气发电、混燃发电等所占比例很小,总共占有不到10%。

根据国家可再生能源中长期项目计划,生物质发电要在2020年达到30GW。目前,全国已有10多个生物质直燃发电项目在建,装机规模超过400万kWh。但是要达到2020年的发展目标,仍需要解决资源分散、原料收集困难的问题。

2我国的生物质能发电技术现状
2.1直接燃烧发电
国内直接燃烧发电技术已臻成熟,单机容量能达到15MW。根据燃料性质可分为两类:一是欧美国家针对木质生物质燃料的燃烧技术。我国早期的蔗渣炉和稻壳炉属于这类。另一类是秸秆燃烧技术,我国生物质资源以秸秆为主体,因此国内生物质燃烧技术的研究主要集中在秸秆燃烧技术上。国内锅炉厂家根据我国生物质发电实际情况对引进的丹麦技术进行改进后制造生产。国内自主开发了燃料预处理系统、给料系统以及排渣系统。多家国内科研机构和锅炉生产厂家研制了具有自主知识产权的流化床锅炉,技术比较成熟。
2.2混合燃料发电
混合燃料发电方式主要有两种。一种是生物质直接与煤混合后投入燃烧,该方式对于燃料处理和燃烧设备要求较高;一种是生物质气化产生的燃气与煤混合燃烧,产生的蒸汽一同送入汽轮机发电机组。混合燃料发电主要也是引进丹麦技术加以改造。
我国南方利用甘蔗渣掺烧发电早有先例。仅需对现有煤炭发电厂锅炉炉膛稍加改造,再增加输料和袋式除尘装置即可。直接在传统燃煤锅炉中混燃小于总热值20%的生物质,技术上已基本成熟。
2.3气化发电
生物质气化发电是指生物质在气化炉中转化为气体燃料,经净化后进入燃气机中燃烧发电或者进入燃料电池发电。我国应用到工程中的气化发电技术主要是由中科院广州能源所研发的生物质循环流化床气化技术。国内其它研究机构,如山东能源研究所也在开展相关研究。 1998年在福建莆田建成了国内首个1MW生物质稻壳气化发电系统,随后在全国范围内建设了20多座生物质气化发电系统。
现有的燃气内燃机的效率低、装机容量小,普遍存在着发电转化效率低(一般只有12~18%),不能满足大工业规模应用的需求。燃气热值低、气化气体中的焦油含量高、二次污染严重。因此需要进一步研究开发合适的规模化设备和技术。
2.4沼气发电
沼气发电主要是利用工农业或城镇生活中的大量有机废弃物经厌氧发酵处理产生的沼气驱动发电机组发电。
中国沼气发电技术的研发已有二十多年的历史,目前的国内沼气发电工程主要是结合高浓度可降解有机废水处理所建设的,属于废水处理的产物,国内运行正常的最大机组为1万kW・h,尚未出现更大规模的生物质沼气发电机组。
2.5垃圾发电
垃圾发电包括垃圾焚烧发电和垃圾气化发电,其不仅可以解决垃圾处理的问题,同时还可以回收利用垃圾中的能量,节约资源。垃圾焚烧技术主要有层状燃烧技术、流化床燃烧技术、旋转燃烧技术等。近年发展起来的气化熔融焚烧技术,包括垃圾在450℃~640℃温度下的气化和含碳灰渣在1300℃以上的熔融燃烧两个过程,垃圾处理彻底,过程洁净,并可以回收部分资源,被认为是最具有前景的垃圾发电技术。
截至2009年底,我国垃圾焚烧厂总数已达到80多座,每天垃圾焚烧处理量突破5.5万吨,垃圾焚烧发电总装机容量达到125万kW・h。我国东部,特别是沿海城市,垃圾处理正在逐渐由卫生填埋为主向焚烧为主转变。随着垃圾回收、处理、运输、综合利用等各环节技术不断发展,垃圾焚烧发电有着广阔的市场前景。




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