解決能源短缺 可再生能源生物質(zhì)發(fā)電前景廣闊

 生物質(zhì)發(fā)電，是利用生物質(zhì)所具有的生物質(zhì)能進(jìn)行的發(fā)電，是可再生能源發(fā)電的一種，起源于20世紀(jì)70年代。包括農(nóng)林廢棄物直接燃燒發(fā)電、農(nóng)林廢棄物氣化發(fā)電、垃圾焚燒發(fā)電、垃圾填埋氣發(fā)電、沼氣發(fā)電。

直接燃燒發(fā)電

直接燃燒發(fā)電是將生物質(zhì)在鍋爐中直接燃燒，生產(chǎn)蒸汽帶動(dòng)蒸汽輪機(jī)及發(fā)電機(jī)發(fā)電。生物質(zhì)直接燃燒發(fā)電的關(guān)鍵技術(shù)包括生物質(zhì)原料預(yù)處理、鍋爐防腐、鍋爐的原料適用性及燃料效率、蒸汽輪機(jī)效率等技術(shù)。

丹麥BWE公司率先研發(fā)秸稈生物燃燒發(fā)電技術(shù)，并于1988建成了世界上第一座秸稈生物燃燒發(fā)電(Haslev，5MW)，此后，BWE公司在西歐設(shè)計(jì)并建造了大量的生物發(fā)電廠。

自1992年世界環(huán)境與發(fā)展大會(huì)后，歐美國(guó)家開(kāi)始大力發(fā)展生物質(zhì)能，將其作為21世紀(jì)發(fā)展可再生能源的戰(zhàn)略重點(diǎn)和具備發(fā)展?jié)摿Φ膽?zhàn)略性產(chǎn)業(yè)。

我國(guó)第一個(gè)生物質(zhì)直燃發(fā)電示范項(xiàng)目——國(guó)能單縣25MW生物質(zhì)發(fā)電廠，于2006年11月建成并網(wǎng)運(yùn)行。該電廠生物質(zhì)燃料年消耗15萬(wàn)噸，年發(fā)電0.18TWh，與同等規(guī)模燃煤火電廠相比，每年減少SO2排放量達(dá)600多噸，年可節(jié)省標(biāo)準(zhǔn)煤近40萬(wàn)噸。

我國(guó)在生物質(zhì)能燃燒利用方面取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，無(wú)論技術(shù)層面還是應(yīng)用層面仍有很大差距。

混合發(fā)電

生物質(zhì)還可以與煤混合作為燃料發(fā)電，稱為生物質(zhì)混合燃燒發(fā)電技術(shù)。

混合燃燒方式主要有兩種。一種是生物質(zhì)直接與煤混合后投入燃燒，該方式對(duì)于燃料處理和燃燒設(shè)備要求較高，不是所有燃煤發(fā)電廠都能采用；一種是生物質(zhì)氣化產(chǎn)生的燃?xì)馀c煤混合燃燒，這種混合燃燒系統(tǒng)中燃燒，產(chǎn)生的蒸汽一同送入汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組。

生物質(zhì)與煤混合燃燒發(fā)電技術(shù)在歐洲和北美地區(qū)應(yīng)用相當(dāng)普遍。在美國(guó)，有300多家發(fā)電廠采用生物質(zhì)與煤混合燃燒發(fā)電技術(shù)，裝機(jī)容量達(dá)6000MW。

中國(guó)首臺(tái)秸稈與煤混合燃燒發(fā)電機(jī)組于2005年12月6日在山東棗莊華電國(guó)際十里泉電廠5#機(jī)組順利投產(chǎn)。2006年3月21日，中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)在華電國(guó)際十里泉發(fā)電廠主持召開(kāi)了“400t/h煤粉爐直燃摻燒秸稈發(fā)電技術(shù)研究與應(yīng)用”技術(shù)成果鑒定會(huì)，鑒定委員會(huì)經(jīng)過(guò)認(rèn)真討論考評(píng)，一致認(rèn)為該項(xiàng)燃燒技術(shù)為國(guó)內(nèi)首創(chuàng)，目前在國(guó)內(nèi)處于領(lǐng)先水平。

生物質(zhì)與煤混合燃燒發(fā)電的運(yùn)行實(shí)踐證明了在中國(guó)將會(huì)有廣闊的應(yīng)用前景。

氣化發(fā)電

生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)是指生物質(zhì)在氣化爐中轉(zhuǎn)化為氣體燃料，經(jīng)凈化后直接進(jìn)入燃?xì)鈾C(jī)中燃燒發(fā)電或者直接進(jìn)入燃料電池發(fā)電。

氣化發(fā)電的關(guān)鍵技術(shù)之一是燃?xì)鈨艋�，氣化出�?lái)的燃?xì)舛己�有一定的雜質(zhì)，包括灰分、焦炭和焦油等，需經(jīng)過(guò)凈化系統(tǒng)把雜質(zhì)除去，以保證發(fā)電設(shè)備的正常運(yùn)行。

生物質(zhì)氣化技術(shù)已有100多年的歷史。最初的氣化反應(yīng)器產(chǎn)生于1883年，它以木炭為原料，氣化后的燃?xì)怛?qū)動(dòng)內(nèi)燃機(jī)，推動(dòng)早期的汽車或農(nóng)業(yè)排灌機(jī)械。生物質(zhì)氣化技術(shù)的鼎盛時(shí)期出現(xiàn)在第2次世界大戰(zhàn)期間，當(dāng)時(shí)幾乎所有的燃油都被用于戰(zhàn)爭(zhēng)，民用燃料匱乏，因此，德國(guó)大力發(fā)展了用于民用汽車的車載氣化器，并形成了與汽車發(fā)動(dòng)機(jī)配套的完整技術(shù)。

我國(guó)在能源困難的20世紀(jì)50年代，也曾使用這種方法驅(qū)動(dòng)汽車和農(nóng)村排灌設(shè)備。當(dāng)時(shí)固定床氣化反應(yīng)器的技術(shù)水平，已達(dá)到相當(dāng)完善的程度。

20世紀(jì)80年代以后，生物質(zhì)氣化技術(shù)在我國(guó)得到了較快發(fā)展。主要的技術(shù)為固定床氣化和流化床氣化，使用各種木材、林業(yè)殘余物和稻殼，產(chǎn)生出主要用于發(fā)電的可燃?xì)怏w。

可以預(yù)期，未來(lái)幾十年內(nèi)，生物質(zhì)氣化發(fā)電將成為我國(guó)發(fā)展最快的新型產(chǎn)業(yè)之一。

沼氣發(fā)電​

沼氣發(fā)電是隨著沼氣綜合利用技術(shù)的不斷發(fā)展而出現(xiàn)的一項(xiàng)沼氣利用技術(shù)，其主要原理是利用工農(nóng)業(yè)或城鎮(zhèn)生活中的大量有機(jī)廢棄物經(jīng)厭氧發(fā)酵處理產(chǎn)生的沼氣驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)組發(fā)電。用于沼氣發(fā)電的設(shè)備主要為內(nèi)燃機(jī)，一般由柴油機(jī)組或者天然氣機(jī)組改造而成。

沼氣發(fā)電在發(fā)達(dá)國(guó)家已受到廣泛重視和積極推廣，如美國(guó)的能源農(nóng)場(chǎng)、德國(guó)的可再生能源促進(jìn)法的頒布、日本的陽(yáng)光工程、荷蘭的綠色能源等。

我國(guó)沼氣發(fā)電研發(fā)工作有20多年的歷史，特別是在“九五”、“十五”期間研制出20～600kW純?nèi)颊託獍l(fā)電機(jī)組系列產(chǎn)品，氣耗率0.6～0.8m3/kWh(沼氣熱值≥21MJ/m3)，價(jià)格在200～300美元/kWh，其性價(jià)比有較大的優(yōu)勢(shì)，適合我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r。

鑒于沼氣發(fā)電廣闊的發(fā)展前景，國(guó)內(nèi)數(shù)家有實(shí)力的研究院所和大型企業(yè)進(jìn)行了強(qiáng)強(qiáng)合作，針對(duì)市場(chǎng)需求開(kāi)發(fā)出不同規(guī)格的沼氣發(fā)電機(jī)組系列產(chǎn)品。在大機(jī)組方面，勝利油田勝利動(dòng)力機(jī)械集團(tuán)已全面開(kāi)發(fā)出了全燒沼氣內(nèi)燃機(jī)的沼氣發(fā)電機(jī)組，并在污水處理、檸檬酸、酒精等行業(yè)應(yīng)用成功。

值得一提的是，國(guó)內(nèi)新一輪開(kāi)發(fā)出來(lái)的沼氣發(fā)電機(jī)組，已不是過(guò)去簡(jiǎn)單改裝內(nèi)燃機(jī)的發(fā)電機(jī)組。新的發(fā)電機(jī)組在性能方面已縮小了與國(guó)外先進(jìn)機(jī)組技術(shù)指標(biāo)的差距�？梢哉f(shuō)，在發(fā)電設(shè)備方面，已可為沼氣發(fā)電的實(shí)施提供有力支持。

垃圾發(fā)電

垃圾發(fā)電包括垃圾焚燒發(fā)電和垃圾氣化發(fā)電，其不僅可以解決垃圾處理的問(wèn)題，同時(shí)還可以回收利用垃圾中的能量，節(jié)約資源。

垃圾焚燒發(fā)電是利用垃圾在焚燒鍋爐中燃燒放出的熱量將水加熱獲得過(guò)熱蒸汽，推動(dòng)汽輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。垃圾焚燒技術(shù)主要有層狀燃燒技術(shù)、流化床燃燒技術(shù)、旋轉(zhuǎn)燃燒技術(shù)等。發(fā)展起來(lái)的氣化熔融焚燒技術(shù)，包括垃圾在450°~640°溫度下的氣化和含碳灰渣在1300℃以上的熔融燃燒兩個(gè)過(guò)程，垃圾處理徹底，過(guò)程潔凈，并可以回收部分資源，被認(rèn)為是最具有前景的垃圾發(fā)電技術(shù)。

從20世紀(jì)70年代起，一些發(fā)達(dá)國(guó)家便著手運(yùn)用焚燒垃圾產(chǎn)生的熱量進(jìn)行發(fā)電。歐美一些國(guó)家建起了垃圾發(fā)電站，美國(guó)某垃圾發(fā)電站的發(fā)電能力高達(dá)100MW，每天處理垃圾60萬(wàn)t。

近三十年內(nèi)，幾乎所有發(fā)達(dá)國(guó)家、中等發(fā)達(dá)國(guó)家都建設(shè)了不同規(guī)模、不同數(shù)量的垃圾焚燒廠，發(fā)展中國(guó)家建設(shè)的垃圾焚燒廠也不在少數(shù)。

21世紀(jì)初期以來(lái)，全球有1000多處垃圾焚燒發(fā)電站，僅僅在日本就有200多個(gè)垃圾焚燒發(fā)電站，總發(fā)電能力近1000MW。日本政府預(yù)計(jì)，到2010年垃圾發(fā)電能力將達(dá)到5000MW，這個(gè)發(fā)電量可為500萬(wàn)戶家庭提供照明用電，是個(gè)不小的數(shù)目。

我國(guó)垃圾焚燒發(fā)電雖起步較晚，但發(fā)展迅速。1988年深圳建立我國(guó)第一座引進(jìn)日本三菱馬丁進(jìn)口設(shè)備和技術(shù)的垃圾發(fā)電廠——深圳市政環(huán)衛(wèi)綜合處理廠(日處理垃圾3×150噸，裝機(jī)容量4MW)。隨后珠海、上海浦東和浦西、寧波、杭州、溫州、蘇州、常州、重慶、成都、廣州、福州、廈門、天津和北京等多個(gè)城市的垃圾焚燒發(fā)電廠相繼建成投產(chǎn)，2010年全國(guó)已建和在建的垃圾焚燒發(fā)電(供熱)廠已經(jīng)超過(guò)170座。

隨著生物質(zhì)能發(fā)電產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的不斷加劇，大型生物質(zhì)能發(fā)電企業(yè)間并購(gòu)整合與資本運(yùn)作日趨頻繁，國(guó)內(nèi)優(yōu)秀的生物質(zhì)能發(fā)電企業(yè)愈來(lái)愈重視對(duì)行業(yè)市場(chǎng)的研究，特別是對(duì)企業(yè)發(fā)展環(huán)境和客戶需求趨勢(shì)變化的深入研究。正因?yàn)槿绱�，一大批�?guó)內(nèi)優(yōu)秀的生物質(zhì)能發(fā)電企業(yè)迅速崛起。

空氣能源網(wǎng)小編認(rèn)為，我國(guó)生物質(zhì)能資源非常豐富，發(fā)展生物質(zhì)發(fā)電產(chǎn)業(yè)前景廣闊。同時(shí)，發(fā)展生物質(zhì)發(fā)電，實(shí)施煤炭替代，可顯著減少二氧化碳和二氧化硫排放，產(chǎn)生巨大的環(huán)境效益。與傳統(tǒng)化石燃料相比，生物質(zhì)能屬于清潔燃料，燃燒后二氧化碳排放屬于自然界的碳循環(huán)，不形成污染。

到2025年之前，可再生能源中，生物質(zhì)能發(fā)電將占據(jù)主導(dǎo)地位。未來(lái)，利用生物質(zhì)再生能源發(fā)電已經(jīng)成為解決能源短缺的重要途徑之一。