我国生物质发电技术分析比较及展望

摘要：文章比较了生物质直燃发电，生物质气化发电，生物质混合燃烧发电三种主要的生物质发电技术的原理，技术特点，发展现状，得出了特定生物质发电技术的适用范围。指出了制约生物质发电发展的障碍，并对生物质发电的未来进行了展望。

关键词：生物质；发电；比较；展望

Abstract：This paper presents a comparative analysis on three kinds of biomass power generation technologies，including cofiring of biomass with coal in existing power boilers，Biomass gasification and power generation technology，Biomass direct combustion and power generation technology. Point out the obstacle of the development of biomass power generation ,then looking to the future ofbiomasspowergeneration.

Keywords: biomass; power generation; comparation ; looking

中图分类号： TM6 文献标识码： A 文章编号：

我国是农业大国, 生物质资源种类多, 数量非常巨大, 全国每年可利用的生物质能资源总量估计可达7 亿吨标准煤以上。生物质能属于清洁能源,其利用可实现CO2零排放, 是替代煤、石油和天然气等矿物燃料的重要能源，开发利用生物质能, 对于国家能源安全、CO2减排和社会可持续发展都具有重要意义。

一．几种主要的生物质发电技术及其比较

生物质发电技术主要包括生物质直燃发电、气化发电以及与煤混合燃烧发电等技术。

1.1 生物质直燃发电

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。

国内生物质直接燃烧发电的锅炉主要有两种：炉排炉、循环流化床锅炉。

炉排炉主要是国能生物质发电公司引进丹麦BWE公司研发的生物质燃烧发电技术以及国内锅炉厂家根据丹麦技术进行的改进技术。在国内，浙江大学循环流化床燃烧技术方案已经在中节能投资的宿迁生物质发电厂实施应用，这是世界上第一台具有自主知识产权的纯烧秸秆的循环流化床锅炉。除了浙江大学以外，国内还有多家机构进行生物质循环流化床锅炉的研发。

炉排炉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炉排炉高。和流化床锅炉相比，炉排炉更适合燃烧单一稳定的燃料，在燃料适应性方面较差，燃料品种和性质的改变可能造成锅炉效率的下降。燃料适应性好是循环流化床锅炉的一个特点。对低质量的燃料，循环流化床锅炉都能够很好的适应。另外，循环流化床锅炉更能适应变负荷情况下运行，并能够保持较高的效率。

1.2 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两种模式。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3 MW。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%。

我国对生物质气化技术的深入研究始于上世纪80 年代，经过20 多年的努力，我国生物质气化技术日趋完善。但与发达国家生物质气化技术相比，国内生物质气化装置基本上是以空气为气化剂的常压固定床气化技术，如河北的ND 系列、山东的XFL系列、广州的GSQ 系列和云南QL系列。这些固定床气化炉应用在不同场合取得了一定的社会、环保和经济效益。但在技术上存在着一些问题，如气化得到的生物质燃气热值和利用率低、燃气中焦油含量高等，制约了生物质气化技术在我国的商业化推广。

1.3 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。生物质与煤有两种混合燃烧方式: ①生物质直接与煤混合燃烧。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，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。这种混合燃烧方式通用性较好，对原燃煤系统影响较小。

由于计量、监管和落实生物质发电补贴政策的困难，国家对生物质混烧发电的政策扶持较少，导致国内生物质混烧发电厂较少。一般来说，混烧发电具有建设周期短，投资少的特点。另外混烧发电的燃料组织比较自由，可以根据燃料的成本以及供求状况进行调整，这也从一定程度上保证了燃料供应的可靠性。与煤相比，生物质氮、硫含量低，和煤混合燃烧后能够有效降低污染气体排放量。

对以上三类生物质发电技术进行分析比较，可以得出：

生物质直接燃烧发电技术比较成熟，但在小规模发电系统中蒸汽参数难以提高，只有在大规模利用时才具有较好的经济性，比较适合于10 MW以上的发电系统。

由于低热值燃气轮机技术尚未成熟，因此生物质气化发电技术仅适用于10 MW以下中小规模发电系统，气化—余热发电系统效率较高，特别适用于5～6 MW的发电系统。

生物质混烧发电技术在已有燃煤电站的基础上将生物质与煤混烧发电，混烧发电对原有电站的影响比直接混烧发电对原有电站的影响小，通用性较强。投资成本是三类技术中最少的，但可能降低原燃煤电站效率。

二．生物质发电产业发展障碍及展望

2.1生物质发电产业发展存在的障碍

（1）技术障碍。以秸秆直燃锅炉为例，国内没有专门秸秆直燃锅炉的设计生产经验，已建和拟建的秸秆直燃发电项目主要引进丹麦BWE技术。由于对引进的技术和设备不能完全吸收及高效使用，使机组无法安全稳发、满发，缺乏核心技术及备品配件，投产后的生物质发电企业也有可能长时间受制于国外企业。

燃料系统问题包括生物质的预处理和给料。燃料的预处理对生物质电厂运行来说很关键，也是一直困扰中国生物质电厂的问题。燃料破碎系统和给料系统是最容易出问题的两个环节。燃料破碎系统能耗高，磨损大，而且出力低，这种现象对稻草麦草等软秸秆比较严重。燃料破碎不均匀往往造成给料系统的问题。而给料系统的稳定与否直接影响着生物质电厂的运行。

（2）经济障碍。燃烧设备以及其辅助系统（包括燃料的收集和储存）需要较高的费用。和传统火电厂相比，生物质发电厂需要更高的投资。目前，生物质电厂单位造价为每千瓦1～1.5万元，很大一部分原因是燃烧设备的高昂费用。