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关注|生物质发电前景如何?

北极星固废网  来源:江苏省能源研究会    2019/5/13 13:53:24  我要投稿  

北极星固废网讯:生物质发电,是利用生物质所具有的生物质能进行的发电,是可再生能源发电的一种,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开始大力发展。

生物质发电,包括农林废弃物直接燃烧发电、农林废弃物气化发电、垃圾焚烧发电、垃圾填埋气发电、沼气发电

直接燃烧发电

直接燃烧发电是将生物质在锅炉中直接燃烧,生产蒸汽带动蒸汽轮机及发电机发电。生物质直接燃烧发电的关键技术包括生物质原料预处理、锅炉防腐、锅炉的原料适用性及燃料效率、蒸汽轮机效率等技术。

丹麦BWE公司率先研发秸秆生物燃烧发电技术,并于1988建成了世界上第一座秸秆生物燃烧发电(Haslev,5MW),此后,BWE公司在西欧设计并建造了大量的生物发电厂。

自1992年世界环境与发展大会后,欧美国家开始大力发展生物质能,将其作为21世纪发展可再生能源的战略重点和具备发展潜力的战略性产业。

我国第一个生物质直燃发电示范项目——国能单县25MW生物质发电厂,于2006年11月建成并网运行。该电厂生物质燃料年消耗15万吨,年发电0.18TWh,与同等规模燃煤火电厂相比,每年减少SO2排放量达600多吨,年可节省标准煤近40万吨。

我国在生物质能燃烧利用方面取得了长足的进步,但与发达国家相比,无论技术层面还是应用层面仍有很大差距。

混合发电

生物质还可以与煤混合作为燃料发电,称为生物质混合燃烧发电技术。

混合燃烧方式主要有两种。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,不是所有燃煤发电厂都能采用;一种是生物质气化产生的燃气与煤混合燃烧,这种混合燃烧系统中燃烧,产生的蒸汽一同送入汽轮机发电机组。

生物质与煤混合燃烧发电技术在欧洲和北美地区应用相当普遍。在美国,有300多家发电厂采用生物质与煤混合燃烧发电技术,装机容量达6000MW。

中国首台秸秆与煤混合燃烧发电机组于2005年12月6日在山东枣庄华电国际十里泉电厂5#机组顺利投产。2006年3月21日,中国电力企业联合会在华电国际十里泉发电厂主持召开了“400t/h煤粉炉直燃掺烧秸秆发电技术研究与应用”技术成果鉴定会,鉴定委员会经过认真讨论考评,一致认为该项燃烧技术为国内首创,目前在国内处于领先水平。

生物质与煤混合燃烧发电的运行实践证明了在中国将会有广阔的应用前景。

气化发电

生物质气化发电技术是指生物质在气化炉中转化为气体燃料,经净化后直接进入燃气机中燃烧发电或者直接进入燃料电池发电。

气化发电的关键技术之一是燃气净化,气化出来的燃气都含有一定的杂质,包括灰分、焦炭和焦油等,需经过净化系统把杂质除去,以保证发电设备的正常运行。

生物质气化技术已有100多年的历史。最初的气化反应器产生于1883年,它以木炭为原料,气化后的燃气驱动内燃机,推动早期的汽车或农业排灌机械。生物质气化技术的鼎盛时期出现在第2次世界大战期间,当时几乎所有的燃油都被用于战争,民用燃料匮乏,因此,德国大力发展了用于民用汽车的车载气化器,并形成了与汽车发动机配套的完整技术。

我国在能源困难的20世纪50年代,也曾使用这种方法驱动汽车和农村排灌设备。当时固定床气化反应器的技术水平,已达到相当完善的程度。

20世纪80年代以后,生物质气化技术在我国得到了较快发展。主要的技术为固定床气化和流化床气化,使用各种木材、林业残余物和稻壳,产生出主要用于发电的可燃气体。

可以预期,未来几十年内,生物质气化发电将成为我国发展最快的新型产业之一。

沼气发电

沼气发电是随着沼气综合利用技术的不断发展而出现的一项沼气利用技术,其主要原理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。用于沼气发电的设备主要为内燃机,一般由柴油机组或者天然气机组改造而成。

沼气发电在发达国家已受到广泛重视和积极推广,如美国的能源农场、德国的可再生能源促进法的颁布、日本的阳光工程、荷兰的绿色能源等。

我国沼气发电研发工作有20多年的历史,特别是在“九五”、“十五”期间研制出20~600kW纯燃沼气发电机组系列产品,气耗率0.6~0.8m3/kWh(沼气热值≥21MJ/m3),价格在200~300美元/kWh,其性价比有较大的优势,适合我国经济发展状况。

鉴于沼气发电广阔的发展前景,国内数家有实力的研究院所和大型企业进行了强强合作,针对市场需求开发出不同规格的沼气发电机组系列产品。在大机组方面,胜利油田胜利动力机械集团已全面开发出了全烧沼气内燃机的沼气发电机组,并在污水处理、柠檬酸、酒精等行业应用成功。

值得一提的是,国内新一轮开发出来的沼气发电机组,已不是过去简单改装内燃机的发电机组。新的发电机组在性能方面已缩小了与国外先进机组技术指标的差距。可以说,在发电设备方面,已可为沼气发电的实施提供有力支持。

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。

垃圾焚烧发电是利用垃圾在焚烧锅炉中燃烧放出的热量将水加热获得过热蒸汽,推动汽轮机带动发电机发电。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。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。

从20世纪70年代起,一些发达国家便着手运用焚烧垃圾产生的热量进行发电。欧美一些国家建起了垃圾发电站,美国某垃圾发电站的发电能力高达100MW,每天处理垃圾60万t。

近三十年内,几乎所有发达国家、中等发达国家都建设了不同规模、不同数量的垃圾焚烧厂,发展中国家建设的垃圾焚烧厂也不在少数。

21世纪初期以来,全球有1000多处垃圾焚烧发电站,仅仅在日本就有200多个垃圾焚烧发电站,总发电能力近1000MW。日本政府预计,到2010年垃圾发电能力将达到5000MW,这个发电量可为500万户家庭提供照明用电,是个不小的数目。

我国垃圾焚烧发电虽起步较晚,但发展迅速。1988年深圳建立我国第一座引进日本三菱马丁进口设备和技术的垃圾发电厂——深圳市政环卫综合处理厂(日处理垃圾3×150吨,装机容量4MW)。随后珠海、上海浦东和浦西、宁波、杭州、温州、苏州、常州、重庆、成都、广州、福州、厦门、天津和北京等多个城市的垃圾焚烧发电厂相继建成投产,2010年全国已建和在建的垃圾焚烧发电(供热)厂已经超过170座。

随着生物质能发电产业竞争的不断加剧,大型生物质能发电企业间并购整合与资本运作日趋频繁,国内优秀的生物质能发电企业愈来愈重视对行业市场的研究,特别是对企业发展环境和客户需求趋势变化的深入研究。正因为如此,一大批国内优秀的生物质能发电企业迅速崛起。

我国生物质能资源非常丰富,发展生物质发电产业前景广阔。同时,发展生物质发电,实施煤炭替代,可显著减少二氧化碳和二氧化硫排放,产生巨大的环境效益。与传统化石燃料相比,生物质能属于清洁燃料,燃烧后二氧化碳排放属于自然界的碳循环,不形成污染。

到2025年之前,可再生能源中,生物质能发电将占据主导地位。未来,利用生物质再生能源发电已经成为解决能源短缺的重要途径之一。


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