生物质气化发电系统探究

焦耀华，1977年11月，男，汉族，河南省郑州市，河南电研新能源科技有限公司，经济师，研究方向：工商管理，生物质能源，湖北大学商学院工商管理硕士在读，

摘要：近年来，随着经济的增长和社会的进步，人们的物质生活水平在不断地提高。但是随着社会的发展，地球上的资源也在日益减少，为了满足人类发展的需求，人们将新能源资源的开发利用作为首要的发展目标。生物质气化发电技术的利用，能在很大程度上解决人们对电力资源的需求，同时有利于生物质资源的高效利用与环境保护。随着科学技术的发展，近年来生物质气化发电技术不断得到完善和创新。因此，本文针对生物质气化发电系统进行探究，以期能够推动生物质气化发电技术的发展和优化，推动社会的进步。

关键词：生物质资源;生物质气化;气化发电系统

1 生物质气化技术

1.1 生物质气化技术介绍

生物质气化技术的发展要追溯到20世纪70年代，相较于国外，我国在此方面的研究起步较晚。生物质气化技术符合时代发展的需求，其一经出现就受到社会的广泛关注和欢迎。常见的农作物秸秆、薪柴、草本植物等生物质原料，在高温欠氧环境下容易挥发在经过一系列化学反应后会产生可燃性的气体，综合这一特点，利用生物质气化技术可以有效地将固体的生物质原料转化为生物质燃气，清洁的燃气可以用于发电或者供热。我国是农业大国，农作物种类很多，生物质资源十分丰富，小麦、水稻、玉米是农村地区的主要农作物，因此农作物秸秆是我国最主要的生物质资源之一。通过生物质气化技术，一方面可以推动生物质资源的高效利用，另一方面可以解决秸秆焚烧、堆积腐烂带来的环境问题。

目前，针对生物质气化技术的应用主要有以下几种方式：第一，利用生物质燃气带动锅炉产生蒸汽，由蒸汽驱动汽轮发电机组发电;第二，利用洁净的燃气带动燃气内燃机工作，由内燃气驱动发电机组发电;第三，利用洁净的燃气带动燃气轮机工作，由燃气轮机驱动发电机组发电;第四，利用生物质燃气直燃为烘干机、工业窑炉等供热。无论采取何种应用方式，其目的都是通过生物质气化技术将生物质资源中的能量高效地转化为社会发展所需要的能源。

1.2 生物质气化技术分类

生物质气化技术有多种分类方式，根据不同的分类条件：气化压力、气化温度、气化剂、加热方式、气化炉结构等对应有不同的技术种类，以下介绍几种常见的气化技术。

1.2.1 固定床气化炉

固定床气化是一种较为传统的气化种类，具有制造简便、操作简单、成本低廉等优点。在实际应用中，又可以进一步分为下吸式固定床与上吸式固定床等多种炉型。上吸式与下吸式固定床气化炉工作模式基本相同，在气化炉内生物质原料的反应层基本固定不动，生物质原料随着反应的不断进行，缓慢移动进入不同的反应区域进行气化反应。二者之间的区别在于气化剂及燃气的流动方向不同，下吸式气化炉生成的燃气由气化炉下部引出炉外，上吸式气化炉生成的燃气由气化炉上部引出炉外。

1.2.2 流化床气化炉

流化床气化适用于粒度较细、颗粒均匀的生物质原料，气化效率和气化强度都高于固定床气化炉。在实际应用中，常用的有单流化床气化炉与循环流化床气化炉，在气化炉内向上流动的气流吹动颗粒均匀的生物质原料像液体一样处于浮动翻滚状态，生物质原料与气化剂在混合状态下一边向上运动，一边发生干燥、热解及氧化还原等反应，生成的可燃性气体从气化炉上部引出。

1.2.3 水蒸气气化技术

水蒸气气化技术是指以水蒸气作为生物质原料气化的气化剂。在实际应用中，一般不单独使用水蒸气气化，而是与氧气混合作为气化剂使用，这种混合气化剂与生物质原料反应产生的燃气里含有较高量的烷烃和氢气，燃气热值高，可以达到中热值燃气的标准，通常用作化工合成气的原料。

1.2.4 等离子气化技术

等离子气化技术是将生物质原料加入到等离子气化室中，在高温、高能的反应环境中可以快速提高生物质原料气化反应的速率，同时又能大幅度降低燃气中氮硫氧化物和含量，提高碳的转化率，降低燃气净化设备的费用。

1.3 存在的相关问题

生物质气化技术距今已经发展了一定的时间，并且在应用上也取得了一定的成绩。但是结合目前的实际发展情况来说，还存在着一些问题。我国农村地区的农作物虽然非常多，但是都呈现季节性交替的特点，例如小麦、玉米等只有在收获季节才能产出大量的秸秆，在一定程度上会影响生物质气化技术的推广应用。

1.4 生物质气化技术的发展

生物质气化技术发展至今已经出现了一些先进的技术，主要有等离子气化技术、低温新型固定床气化技术等，这些技术有的虽然仍处于研发阶段，但是相信在不久之后其应用推广会十分深入，并且推动社会的发展和进步。

2 生物质气化发电技术

2.1 生物质气化发电系统

生物质气化发电的基本工作流程是先将生物质原料转化为可燃性的气体;然后通过一系列燃气净化设备除去气体中的灰分、焦炭、焦油等杂质，以保证燃气发电设备正常运转;最后利用燃气轮机或者燃气内燃机进行发电，有的工艺为了提高发电效率，还在发电过程中增加了余熱锅炉。

生物质气化发电技术从气化过程上来看，又可以分为固定床气化发电与流化床气化发电两类，两种气化炉的结构与工作过程均不相同，但整个气化发电的工艺流程基本相同，都包括上料设备、生物质气化炉、燃气净化设备、缓存气罐、发电机组等。

根据燃气发电方式的不同，生物质气化发电又可以分为主要的三种方式：一是利用净化后的可燃气带动燃气内燃气工作，再由内燃机驱动发电机组发电;二是利用净化后的燃气带动燃气轮机工作，再由燃气轮机驱动发电机组发电;三是利用燃气带动锅炉产生蒸汽，由蒸汽驱动汽轮发电机组发电。

2.2 生物质气化发电特点

生物质气化发电系统的规模灵活多变，小型发电系统的发电功率一般在500kw以下，适合用于电力紧缺并且具有一定规模生物质原料的地区分散使用;中型生物质气化发电系统的发电功率一般在500kw-3000kw之间，适用于一些中大型企业作为自备电力来源;中大型生物质气化发电系统的发电功率一般为3000kw-6000kw之间，可以作为区域性电力供应来源。上述发电系统都可以采用燃气内燃气驱动发电机组发电的方式，发电效率远高于生物质原料直燃发电系统，并且发电机组布置灵活。

生物质气化发电，利用的是植物体内的有机物质，系统排放的二氧化碳会被下一季的植物生长所吸收，所以并没有增加大气中二氧化碳的含量，可以实现二氧化碳的“零排放”。

2.3 分析与讨论

我国生物质资源非常丰富，相较于化石能源的日益消减，生物质气化发电技术有很大的发展空间，既能解决秸秆、农林废弃物焚烧堆积带来的环境问题，又能将其转化为清洁的电能带来收益，是生物质资源最为清洁的利用方法之一，对我国新农村现代化建设具有重要意义。

参考文献

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