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(3)大型秸秆气化发电系统。目前有2种技术,一种是整体气化联合循环(IGCC),另一种是热空气气轮机循环(HATC)。IGCC发电系统的功率在5MW~10MW之间,效率可达35%~40%,系统由物料预处理设备、气化设备、净化设备、换热设备(余热锅炉等)、燃气轮机、蒸汽轮机等组成。气化炉为循环流化床或增压流化床,净化采用陶瓷滤芯过滤器、焦油裂解炉及焦油水洗塔。该系统的特点是原料处理量大,自动化程度高,系统效率高,适合工业化生产。
目前,我国的生物质IGCC示范系统正在建设之中,与国外先进的同类技术相当,设备已全部实现国产化,投资不到国外的2/3,运行成本比国外低50%左右。HATC发电系统的功率在0.5MW~3MW之间,系统包括原料系统、空气流化床(或移动床气化炉)、净化设备、燃烧器、热交换器及燃气轮机等。其与IGCC的主要区别是气化后产生的热可燃气可在相邻的燃烧器中燃烧,故净化系统相对简单,只需旋风分离器除去杂粒即可。燃气轮机在干净的热空气下运行,减少了气化后可燃气中焦油和杂质对燃气轮机的损害,因此又称之为间接燃气轮机发电。
2生物质气化发电的难点
目前,生物质气化发电技术还需解决以下5个技术难题。
(1)一般认为生物质的利用半径为(80~120)km,且生物质原料大多体积大,造成运输、储存的费用相对较高,这大大限制了大型电厂对生物质能的有效利用。同时,生物质原料的密度和能量低,不同生物质原料在水分含量、挥发分含量、热值和灰分化学组成上差异大,给电厂在生产使用上带来困难。
(2)生物质灰熔点低,碱金属元素含量高,燃烧时易产生结焦和高温碱金属元素腐蚀。
(3)生物质气化时,渣与飞灰的含碳量高,气化效率低。此外,燃气中焦油含量高,导致一方面产生大量含焦废水,另一方面影响燃气利用设备的连续正常运行。
(4)在目前的工艺水平下,焦油裂解和废水处理再利用是气体净化的2个基本要求,但现用的水洗方法不但降低了系统效率,而且产生大量含焦油废水,因此气体净化是国内生物质气化技术的研究重点之一。
(5)生物质气化发电中的燃气和经发电机组产生的尾气未回收,造成整个系统效率降低(18%左右)。
3技术展望
生物质气化发电技术具有良好的发展前景,经过几十年的发展,有了很大进步。但是,生物质原料的密度低,体积大,运输、存储成本高,不太适合建造大型的生物质发电厂,而分散的小型电站投资、人工费高,效率低,经济效益差,所以将生物质与化石燃料联合气化燃烧成为一个新的研究方向。
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