生物质能发电技术及其分析-第2页-北极星固废网

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2.2沼气发电

沼气发电是随着沼气综合利用的不断发展而出现的一项沼气利用技术，它将沼气用于发动机上，并装有综合发电装置，以产生电能和热能的一种有效利用沼气方式。该系统用一个密闭型的热动力装置(BTTPU)[6]，包括一套沼气发动机、发电机和一台带出热量的热交换器。与现用的液体发酵主要区别在于物料有机质不需要液化过程，在高温厌氧环境下将生物质原料直接装入模块式的密封发酵设备，在渗滤液环流作用下使干燥物料潮湿，经过几周时间，变成甲烷含量达70% ~ 80%的高质量沼气，通过沼气发动机转换成电能以及余热利用。

2.3整体气化联合发电

生物质气化发电技术是生物质通过热化学转化为气体燃料，将净化后的气体燃料直接送入锅炉、内燃发电机、燃气机的燃烧室中燃烧来发电。气化发电过程主要包括三个方面[7]，一是生物质气化，在气化炉中把固体生物质转化为气体燃料;二是气体净化，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，以保证燃气发电设备的正常运行;三是燃气发电，利用燃气轮机或燃气内燃机进行发电，有的工艺为了提高发电效率，发电过程可以增加余热锅炉和蒸汽轮机。原理流程图见图2。

目前，国外比较先进的是TPS[9]生物质气化整体循环系统在和Battelle[10]整体气化循环系统。TPS系统中，采用了两个循环流化床，从第一个循环流化床反应器出来的气化气进入焦油催化裂解器底部，与石灰石接触，出来的气体再冷却加压成高压气。清洁的气化气在燃气轮机的燃烧室中增压燃烧后进入燃气轮机，从燃气轮机排放出来的燃气温度大约是450℃~500℃，此外如果需要提高温度，可以在进入余热锅炉前采用附加的燃料进行补燃，在余热锅炉中产生的蒸汽进入蒸汽轮机发电。在Battelle 生物质气化发电系统中：生物质原料经过预处理过程后，进入气化反应器气化，从气化器出来的高温燃气进入旋风分离器，其中的炭、灰粒和循环砂粒被分离后回送到燃烧器内燃烧，产品气经过空气加热器后进入净化系统，干净的产品气进入燃气轮机系统中发电，而从燃烧器出来的烟气进入余热回收利用装置中，产生的高温高压蒸汽带动蒸汽轮机发电。

2.4生物质能电池

生物质能的另一种有效利用方法是将生物质发酵产物作为燃料电池的燃料(如图3)。与传统热机相比这种装置有不受卡诺循环效应的限制、能源转化效率高、噪音小、环境友好等优点。它的工作过程相当于电解水的逆反应过程，电极是燃料和氧化剂向电、水和能量转化的场所，燃料(以氢气为主)在阳极上放出电子，电子经外电路传到阴极并与氧化剂结合，通过两极之间电解质的离子导体，使得燃料和氧化剂分别在两个电极/电解质介面上进行的化学反应构成回路，产生电流。

2.4.1沼气燃料电池

沼气燃料电池由三个单元组成：燃料处理单元、发电单元和电流转换单元。燃料处理单元主要部件是沼气裂解转化器(改质器)，以镍为催化剂，将甲烷转化为氢气;发电单元把沼气燃料中的化学能直接转化为电能;电流转换系统主要任务是把直流电转换为交流电。燃料电池产生的水蒸汽、热量可供消化池加热或采暖用，排出废气的热量可用于加热消化池[11]。

原标题：生物质能发电技术及其分析

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