生物质能源及发电技术研究

文/李鹏林 山东电力建设第一工程公司 山东济南 250100

生物质能源及发电技术研究

文/李鹏林 山东电力建设第一工程公司 山东济南 250100

随着经济水平的持续增长，能导致矿物质资源的需求量越来越大，矿物质能源的大量使用对环境造成了严重的污染。清洁、环保生物质能源替代矿物能源成为了国际关注的焦点，并在各个国家大量应用。生物质发电是我国未来能源发电的主要形式。发展生物质发电项目对于促进国家经济可持续发展具有重要意义。

生物质能源；发电技术；研究

我国作为人口众多的发展中国家，能源相对较贫乏，随着中国经济的持续增长，工业化及城市化进程的不断加快，人均能源消费量在2050年将达到40亿吨标准煤，能源的产出和消耗之间的缺口可能会达到能源总量的50%。同时，中国是目前世界上少数几个仍然以煤炭为主要燃料的国家之一，这样的能源结构使得中国的环境污染问题日益严重，开发和使用新的替代性能源是必要措施。

1、发展生物质能意义

目前，世界上使用的能源主要为矿物能源，主要包括煤炭、石油、天然气。矿物能源的不断开发将最终将导致能源的短缺，也造成了全球环境污染严重等问题。人类在经济持续发展过程中正面临着人口、资源和环境的巨大压力，如何使能源、社会、经济、环境协调和可持续发展是当前需要解决的核心问题。生物质能是一个重要的能源，预计到下世纪，世界能源消费的 40%来自生物质能，生物质作为新能源早已引起世界各国政府和科学家的关注。国外生物质能研究开发工作主要集中于液化、气化、固化、热分解和直接燃烧等方面。如日本的阳光计划、印度的绿色能源工程、美国的能源农场和巴西的酒精能源计划等发展计划。其它诸如丹麦、荷兰、德国、法国、加拿大、芬兰等国，多年来一直在进行各自的研究与开发，并形成了各具特色的生物质能源研究与开发体系，拥有各自的技术优势。随着社会经济的发展，生活水平的提高，环保意识的加强，对生物质能的高效合理的开发利用，必然愈来愈受重视。随着近年经济的飞速发展，政府开始重视生物质能利用研究工作，现今已建立起一支专业研究开发队伍，并取得了一批高水平的研究成果，初步形成了我国的生物质能产业，我国现阶段生物质能源主要用于秸秆发电

2、我国生物质发电的现状

我国是全球第一能源消费大国。为了降低碳排放、实现低碳发展，我国将能源结构调整摆在了重要的位置。能源结构调整中将优先发展可再生能源，生物质能由于其多种天然优势已成为可再生能源中重点发展的能源。据统计，近几年我国生物质发电装机容量逐年增加，由2006年的140万千瓦增加至2012年的800万千瓦，年均复合增长率达33.71%，表明我国生物质发电行业发展较快。2012年全国（不含港澳台，下同）生物质年上网电量211.43亿千瓦时。其中，华东地区 2012年生物质年上网电量为64.76亿千瓦时，占全国总上网电量的30.63%，居全国六大地区之首。江苏省生物质年上网电量为32.62亿千瓦时，居全国首位。从发电项目类型来看，至2012年底，我国生物质发电直燃发电技术类型项目占全国累计并网容量的 55%，是应用最广泛的生物质能利用方式。其次为垃圾焚烧发电技术类型项目，占全国累计并网容量的41.71%。沼气发电技术类型项目占全国累计并网容量的3.54%。我国生物质能资源相当丰富，仅各类农林业废弃物的资源量每年即有3.5×108 t吨标煤，据测算，一个装机容量25MW的机组，一年消耗农林剩余物2×105 t，按热值计算，可替代标准煤约9×104吨。推进生物质发电产业发展也是变废为宝，发展循环经济，实现化石能源替代，走可持续发展道路的具体体现。生物质发电能够大量消耗农林生产过程中产生的剩余物，发出绿色电力，燃烧后的灰分还可以以肥料的形式还田，是一个变废为宝的良性循环过程。另外，发展生物质发电是用可再生能源替代传统能源的有效途径之一，对于构建稳定、经济、清洁、安全的能源供应体系具有积极的作用。

3、生物质能源发电技术

3.1 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。

3.2 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。

3.3 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。

3.4 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。

3.5 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。

结语：

生物质发电是我国重点发展的战略性能源领域,是我国未来能源产业格局中的重要组成部分。发展生物质发电项目对于促进当地经济发展和缓解能源供应压力都具有重要意义。我国要针对目前生物质发电面临的问题积极采取对策,促进对生物质发电项目的发展。

[1]蒋剑春.生物质能源应用研究现状与发展前景[J]，林业化学与工业，2012，（02）.