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生物质发电技术汇总及经济效益对比分析

北极星环保网来源:工业过程气体监测技术2018/11/2 15:49:49我要投稿

北极星环保网讯:生物质能一直是人类赖以生存的重要能源,它是仅次于煤炭、石油和天然气,居于世界能源消费总量第四位的能源,在整个能源系统中占有重要地位。有关专家估计,生物质能极有可能成为未来可持续能源系统的重要组成部分,采用新技术生产的各种生物质替代燃料将占全球总能耗的40%以上。

一、生物质发电技术

生物质发电技术主要包括生物质直接燃烧发电、气化发电以及与煤混合燃烧发电等技术。

1、生物质直接燃烧发电

生物质直接燃烧发电是指把生物质原料送入适合生物质燃烧的特定锅炉中直接燃烧,产生蒸汽,带动蒸汽轮机及发电机发电。已开发应用的生物质锅炉种类较多,如木材锅炉、甘蔗渣锅炉、稻壳锅炉、秸秆锅炉等。生物质直接燃烧发电的关键技术包括原料预处理,生物质锅炉防腐,提高生物质锅炉的多种原料适用性及燃烧效率、蒸汽轮机效率等技术。

生物质直接燃烧发电技术中的生物质燃烧方式包括固定床燃烧或流化床燃烧等方式。固定床燃烧对生物质原料的预处理要求较低,生物质经过简单处理甚至无须处理就可投入炉排炉内燃烧。流化床燃烧要求将大块的生物质原料预先粉碎至易于流化的粒度,其燃烧效率和强度都比固定床高。

另外,由于我国的生物质种类多,成分复杂,收集运输困难,而且主要的农业废弃物受到农业生产和季节性的影响不能保证全年供应,所以与燃煤锅炉对燃料单一性的要求不同,生物质锅炉要求能适应多种生物质原料,以保证燃料供应的稳定性。

我国的生物质锅炉和小型蒸汽轮机技术已基本成熟,但设备规模较小,参数较低,与进口设备相比效率较低。生物质直接燃烧发电技术比较成熟,在大规模生产条件下具有较高的效率。该技术在我国应用较少,因为它要求生物质资源集中,数量巨大,如果大规模收集或运输生物质,将提高原料成本,因此该技术比较适于现代化大农场或大型加工厂的废物处理。

表1. 6MW和25MW生物质直接燃烧发电技术指标

QQ截图20181102153415.jpg

注:25MW参数为进口设备

2、生物质气化发电

生物质气化发电是指生物质在气化炉中气化生成可燃气体,经过净化后驱动内燃机或小型燃气轮机发电。气化炉应对不同种类的生物质原料有较强的适应性。内燃机一般由柴油机或天然气机改造而成,以适应生物质燃气热值较低的要求;燃气轮机要求容量小,适于燃烧高杂质、低热值的生物质燃气。

生物质气化发电包括小型气化发电和中型气化发电2种模式:小型气化发电采用简单的气化—内燃机发电工艺,发电效率一般在14%-20%,规模一般小于3MW。中型气化发电除了采用气化—内燃机(或燃气轮机)发电工艺外,同时增加余热回收和发电系统,气化发电系统的总效率可达到25%-35%。

另外,大规模的气化—燃气轮机联合循环发电系统作为先进的生物质气化发电技术,能耗比常规系统低,总体效率高于40%,但关键技术仍未成熟,尚处在示范和研究阶段。

根据我国已完成的MW级生物质气化发电技术的实际情况,将生物质气化发电技术经济指标列于表2。

表2. 生物质气化发电技术指标

QQ截图20181102153428.jpg

3、生物质混合燃烧发电

“生物质混合燃烧发电是指将生物质原料应用于燃煤电厂中,和煤一起作为燃料发电。生物质与煤有2种混合燃烧方式:

①生物质直接与煤混合燃烧,产生蒸汽,带动蒸汽轮机发电。生物质要进行预处理,生物质预先与煤混合后再经磨煤机粉碎,或生物质与煤分别计量、粉碎。生物质直接与煤混合燃烧要求较高,并非适用于所有燃煤发电厂,而且生物质与煤直接混合燃烧可能会降低原发电厂的效率。

②将生物质在气化炉中气化产生的燃气与煤混合燃烧,产生蒸汽,带动蒸汽轮机发电,即在小型燃煤电厂的基础上增加一套生物质气化设备,将生物质燃气直接通到锅炉中燃烧。生物质燃气的温度为800℃左右,无须净化和冷却,在锅炉内完全燃烧所需时间短。这种混合燃烧方式通用性较好,对原燃煤系统影响较小。

表3. 20MW和40MW生物质气化混烧发电技术指标

QQ截图20181102153443.jpg

延伸阅读:

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