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黃劍光
(哈爾濱鍋爐廠有限責(zé)任公司，哈爾濱150046)
摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，世界各國(guó)電力需求猛增，電力供應(yīng)日益緊張，在這種環(huán)境下，通過(guò)氣化發(fā)電技術(shù)，把生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化為電能，既能大規(guī)模處理生物質(zhì)廢料，又能提供電力，具有明顯的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。介紹了生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，著重講述了生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)的原理、特點(diǎn)和分類，以及各類生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)的特點(diǎn)，分析了生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)的社會(huì)效益及應(yīng)用前景。指出在我國(guó)這樣一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)應(yīng)該大力發(fā)展生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)。
1前言
生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)在發(fā)達(dá)國(guó)家已受到廣泛重視。奧地利、丹麥、芬蘭、法國(guó)、挪威、瑞典和美國(guó)等國(guó)家的生物質(zhì)能在總能源消耗中所占的比例增加相當(dāng)迅速。例如：奧地利成功地推行了建立燃燒木材剩余物的區(qū)域供電站計(jì)劃，生物質(zhì)能在總能耗中的比例由原來(lái)大約2%~3%激增到1999年的10%，到20世紀(jì)末已增加到20%以上。到目前為止，該國(guó)已擁有裝機(jī)容量為1MW~2MW的區(qū)域供熱站及供電站80~90座。瑞典和丹麥正在實(shí)施利用生物質(zhì)進(jìn)行熱電聯(lián)產(chǎn)的計(jì)劃，使生物質(zhì)能在轉(zhuǎn)換為高品位電能的同時(shí)滿足供熱的需求，以大大提高其轉(zhuǎn)換效率。
1991年，瑞典地區(qū)供熱和熱電聯(lián)產(chǎn)所消耗的燃料26%是生物質(zhì)。美國(guó)在利用生物質(zhì)能發(fā)電方面處于世界領(lǐng)先地位，1992年，利用生物質(zhì)發(fā)電的電站已有1000家，發(fā)電裝機(jī)容量為650萬(wàn)kW，年發(fā)電42億度。目前，國(guó)際上有很多先進(jìn)國(guó)家開(kāi)展提高生物質(zhì)氣化發(fā)電效率這方面研究，如美國(guó)Battelle(63MW)和夏威夷(6MW)項(xiàng)目，歐洲英國(guó)(8MW)和芬蘭(6MW)的示范工程等。但由于焦油處理技術(shù)與燃?xì)廨啓C(jī)改造技術(shù)難度很高，仍存在很多問(wèn)題，系統(tǒng)尚未成熟，造價(jià)也很高，限制了其應(yīng)用推廣。以意大利12MW的BPIGCC示范項(xiàng)目為例，發(fā)電效率約為31.7%，但建設(shè)成本高達(dá)2.5萬(wàn)元PkW，發(fā)電成本約1.2元PkW/h，實(shí)用性能很差。
中國(guó)有著良好的生物質(zhì)氣化發(fā)電基礎(chǔ)，在20世紀(jì)60年代就開(kāi)發(fā)了60kW的谷殼氣化發(fā)電系統(tǒng)，目前160kW和200kW的生物質(zhì)氣化發(fā)電設(shè)備在我國(guó)已得到小規(guī)模應(yīng)用，顯示出一定的經(jīng)濟(jì)效益。“九五”期間進(jìn)行了“1MW生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)”的研究，旨在開(kāi)發(fā)適合中國(guó)國(guó)情的中型生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)。1MW的生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)已于1998年10月建成，2000年7月通過(guò)科學(xué)院鑒定后投入小批量使用。該系統(tǒng)在很多方面比200kW氣化發(fā)電有了改善，但由于受氣化效率與氣輪機(jī)效率的限制，簡(jiǎn)單的氣化-氣輪機(jī)發(fā)電循環(huán)系統(tǒng)效率很難高于18%，所以單位電量的生物質(zhì)消耗量一般大于1.3千克(干)P度。
“十五”期間，國(guó)家863計(jì)劃在1MW的生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，研制開(kāi)發(fā)出4~6MW的生物質(zhì)氣化燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，建成了相應(yīng)的示范工程，燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組單機(jī)功率達(dá)500kW，系統(tǒng)效率也提高到28%，為生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化奠定了很好的基礎(chǔ)。
2生物質(zhì)氣化發(fā)電原理及發(fā)電過(guò)程
生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)的基本原理，是把生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為可燃?xì)猓倮每扇細(xì)馔苿?dòng)燃?xì)獍l(fā)電設(shè)備進(jìn)行發(fā)電。它既能解決生物質(zhì)難于燃用而且分布分散的缺點(diǎn)，又可以充分發(fā)揮燃?xì)獍l(fā)電技術(shù)設(shè)備緊湊而且污染少的優(yōu)點(diǎn)，所以，氣化發(fā)電是生物質(zhì)能最有效、最潔凈的利用方法之一。
氣化發(fā)電過(guò)程主要包括三個(gè)方面：一是生物質(zhì)氣化，在氣化爐中把固體生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為氣體燃料；二是氣體凈化，氣化出來(lái)的燃?xì)舛己幸欢ǖ碾s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，以保證燃?xì)獍l(fā)電設(shè)備的正常運(yùn)行；三是燃?xì)獍l(fā)電，利用燃?xì)廨啓C(jī)或燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)進(jìn)行發(fā)電，有的工藝為了提高發(fā)電效率，發(fā)電過(guò)程可以增加余熱鍋爐和蒸汽輪機(jī)。
以江蘇省興化市4MW生物質(zhì)氣化燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電示范工程為例，該聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置主要由進(jìn)料機(jī)構(gòu)、燃?xì)獍l(fā)生裝置、余熱鍋爐(蒸汽發(fā)生裝置)、焦油裂解裝置、燃?xì)鈨艋b置、空氣預(yù)熱裝置、燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組、蒸汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組、循環(huán)冷卻水裝置、水處理裝置、電氣控制裝置及廢水、廢渣處理裝置等幾部分組成。
3生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)特征
生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)是生物質(zhì)能利用中有別于其他利用技術(shù)的一種獨(dú)特方式，具有三個(gè)特點(diǎn)：(1)技術(shù)有充分的靈活性：生物質(zhì)氣化發(fā)電可用內(nèi)燃機(jī)，也可用燃?xì)廨啓C(jī)，甚至結(jié)合余熱鍋爐和蒸汽發(fā)電系統(tǒng)，所以生物質(zhì)氣化發(fā)電可以根據(jù)規(guī)模的大小選用合適的發(fā)電設(shè)備，保證在任何規(guī)模下都有合理的發(fā)電效率。這一技術(shù)的靈活性能很好地滿足生物質(zhì)分散利用的特點(diǎn)。(2)具有較好的潔凈性：生物質(zhì)本身屬可再生能源，可以有效地減少CO2、SO2等有害氣體的排放。而氣化過(guò)程一般溫度較低(約在700~900e)，NOx的生成量很少，所以能有效控制NOx的排放。(3)經(jīng)濟(jì)性：生物質(zhì)氣化發(fā)電的靈活性，可以保證在小規(guī)模下有較好的經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)，燃?xì)獍l(fā)電過(guò)程簡(jiǎn)單，設(shè)備緊湊，也使生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)，比其他可再生能源發(fā)電技術(shù)投資更小。綜上所述，生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)是所有可再生能源技術(shù)中最經(jīng)濟(jì)的發(fā)電技術(shù)。
4生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)主要類別
從氣化形式上看，生物質(zhì)氣化過(guò)程可以分為固定床氣化和流化床氣化兩大類。固定床氣化包括上吸式氣化、下吸式氣化和開(kāi)心式氣化三種，現(xiàn)在這三種形式的氣化發(fā)電系統(tǒng)都有代表性的產(chǎn)品。流化床氣化包括鼓泡床氣化、循環(huán)流化床氣化及雙流化床氣化三種。這三種氣化發(fā)電工藝目前都有研究，其中研究和應(yīng)用最多的是循環(huán)流化床氣化發(fā)電系統(tǒng)。
從燃?xì)獍l(fā)電過(guò)程上分，氣化發(fā)電可分為內(nèi)燃機(jī)發(fā)電系統(tǒng)、燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)及燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，見(jiàn)圖1。
從發(fā)電規(guī)模上分，生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)可分為小型、中型、大型，如表1所示。
4.1低熱值燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)發(fā)電技術(shù)
以簡(jiǎn)單的燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)組為主，可單獨(dú)燃用低熱值燃?xì)猓部梢匀細(xì)狻⒂蛢捎谩Ｆ涮攸c(diǎn)是：設(shè)備緊湊，系統(tǒng)簡(jiǎn)單、對(duì)燃?xì)赓|(zhì)量要求低。
生物質(zhì)燃?xì)獾奶攸c(diǎn)是熱值低(4~6MJPnm3)、雜質(zhì)含量高，所以生物質(zhì)燃?xì)獍l(fā)電技術(shù)雖然與天然氣發(fā)電技術(shù)、煤氣發(fā)電技術(shù)的原理一樣，但它有更多的獨(dú)特性，對(duì)發(fā)電設(shè)備的要求也與其他燃?xì)獍l(fā)電設(shè)備有較大的差別。生物質(zhì)燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)必須解決以下問(wèn)題：
(1)生物質(zhì)燃?xì)鉄嶂档停瑑?nèi)燃機(jī)出力大大降低，為了保證相同的出力，內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)料系統(tǒng)和燃燒系統(tǒng)、壓縮比等必須做較大改動(dòng)。一般生物質(zhì)燃?xì)鉄嶂抵皇翘烊細(xì)獾?P5~1P6，相同規(guī)格的燃?xì)鈾C(jī)在燃用生物質(zhì)燃?xì)鈺r(shí)出力將降低1P3左右(相對(duì)于柴油將降低50%左右)，如果是增壓的燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)，出力降低將更大，各系統(tǒng)的改動(dòng)將更加復(fù)雜。
(2)合H2量高可能引起的爆燃問(wèn)題：由于H2的著火速度比其他燃?xì)饪欤贖2含量太高時(shí)，燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)容易引起點(diǎn)火時(shí)間不規(guī)則，從而引***燃。生物質(zhì)燃?xì)獾臍錃夂坎顒e很大，流化床一般在10%左右，而固定床有時(shí)將高于15%。通過(guò)大量的試驗(yàn)表明，當(dāng)生物質(zhì)燃?xì)庵蠬2含量高于18%時(shí)，爆燃的問(wèn)題將較嚴(yán)重，所以為安全起見(jiàn)一般生物質(zhì)燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)要求燃?xì)庵蠬2含量<15%。
(3)焦油及含灰量的影響：雖然生物質(zhì)燃?xì)饨?jīng)過(guò)了嚴(yán)格的凈化，但仍有一定的焦油和灰(一般為幾十ppm)。焦油會(huì)引起點(diǎn)火系統(tǒng)失靈，燃燒后積炭會(huì)增加磨損，而含灰量太高也會(huì)增加設(shè)備磨損，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起拉缸。所以一般生物質(zhì)燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)機(jī)組的配件損耗和潤(rùn)滑油消耗比其他燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)都會(huì)成倍增加。
(4)排煙溫度過(guò)高及效率過(guò)低問(wèn)題：由于低熱值燃?xì)馊紵俣缺绕渌剂下蜔嶂等細(xì)鈨?nèi)燃機(jī)的排煙溫度比其他內(nèi)燃機(jī)明顯偏高。這就使設(shè)備材料容易老化而系統(tǒng)效率有明顯降低。
由于上述難題，我國(guó)生物質(zhì)燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)很少，我國(guó)目前只有200kW的機(jī)組，更大的機(jī)組還沒(méi)有定型產(chǎn)品，只正在開(kāi)發(fā)之中。國(guó)外這方面的產(chǎn)品也很少，只有低熱值與油共燒的雙燃料機(jī)組，大型的機(jī)組和單燃料生物質(zhì)燃?xì)鈾C(jī)都是從天然氣機(jī)組改裝而來(lái)，所以產(chǎn)品價(jià)格很高，是一般國(guó)外柴油機(jī)組價(jià)格的1~2倍，更是國(guó)內(nèi)同類生物質(zhì)燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組的幾倍。所以經(jīng)濟(jì)可靠的單燃料生物質(zhì)燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)組的開(kāi)發(fā)研究是發(fā)展中小型生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)的主要內(nèi)容之一。
4.2燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電技術(shù)
燃?xì)廨啓C(jī)是最常見(jiàn)的發(fā)電設(shè)備之一。國(guó)內(nèi)外的燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)已發(fā)展非常成熟，目前應(yīng)用最多的是作為航空動(dòng)力裝置。作為發(fā)電用途的燃?xì)饧夹g(shù)，一般規(guī)模在幾MW以上，小于3MW的燃?xì)獍l(fā)電設(shè)備應(yīng)用較少，而最大的已達(dá)幾百M(fèi)W。燃?xì)廨啓C(jī)最常見(jiàn)的燃料是石油或天燃?xì)猓渌剂系臍廨啓C(jī)很少見(jiàn)。我國(guó)的燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電技術(shù)與國(guó)內(nèi)外差別較大，特別是在設(shè)備的規(guī)模和效率上與國(guó)外產(chǎn)品有明顯的差距。
生物質(zhì)氣化發(fā)電所需要的燃?xì)廨啓C(jī)很獨(dú)特。首先生物質(zhì)燃?xì)馐堑蜔嶂等細(xì)猓娜紵郎囟扰c發(fā)電效率與天燃?xì)獾认啾让黠@偏低，而且由于燃?xì)怏w積較大，壓縮困難，從而進(jìn)一步降低了系統(tǒng)發(fā)電效率；其次，生物質(zhì)燃?xì)怆s質(zhì)偏高，特別是有堿金屬等腐蝕成份，對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)的轉(zhuǎn)速和材料都有更嚴(yán)格的要求。最后，因?yàn)樯镔|(zhì)較分散，生物質(zhì)氣化發(fā)電規(guī)模不可能很大，所以所需的燃?xì)廨啓C(jī)也較小，一般幾MW左右，小型燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)備的效率較低，而單位造價(jià)較高，這幾方面使燃?xì)廨啓C(jī)應(yīng)用于生物質(zhì)氣化電系統(tǒng)更為困難。表2表示了典型燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)對(duì)燃料的要求，實(shí)際上有的要求將比表中的指標(biāo)嚴(yán)格得多，有的雜質(zhì)在長(zhǎng)期運(yùn)行中要求比表中指標(biāo)低10倍以上。
在國(guó)內(nèi)外的研究中，影響最大的雜質(zhì)主要是堿金屬和硫化物，在生物質(zhì)中硫的含量很少，但即使很少量的硫，例如含硫量約0.1%時(shí)，燃?xì)庵械牧蚧镆部赡芨哌_(dá)100ppm，這對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)備的影響是明顯的，但生物質(zhì)的過(guò)程與生物質(zhì)中堿金屬的析出和硫化物等雜質(zhì)的排放之間的關(guān)系，直到現(xiàn)在仍不是很清楚，也是目前生物質(zhì)研究的主要內(nèi)容之一。
從表2可以看出，燃?xì)廨啓C(jī)對(duì)大部分雜質(zhì)的要求極為荷核，但對(duì)焦油的要求不嚴(yán)，這是因?yàn)榧僭O(shè)燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)口溫度在450~600e，此時(shí)焦油大部分以氣態(tài)存在，但是，如果考慮到燃?xì)庑杞禍睾笤偌訅海藭r(shí)對(duì)焦油的要求也很嚴(yán)格，大約在50ppm以下，所以總的來(lái)說(shuō)，一般生物質(zhì)氣化凈化過(guò)程很難滿足燃?xì)廨啓C(jī)的要求，必須針對(duì)具體原料的特性進(jìn)行專門的設(shè)計(jì)，而燃?xì)廨啓C(jī)也必須經(jīng)過(guò)專門的改造，以適應(yīng)生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)的特殊要求。目前國(guó)內(nèi)外仍沒(méi)有適用于生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)的通用技術(shù)和設(shè)備，極少的幾個(gè)示范工程都是由專門的研究部門或廠家根據(jù)項(xiàng)目的要求進(jìn)行改造和訂造的，造價(jià)非常高，所以燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)是制約生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)大型化發(fā)展的主要因素之一。
4.3燃?xì)庹羝h(huán)聯(lián)合發(fā)電技術(shù)
不管是燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)，還是燃?xì)廨啓C(jī)，發(fā)電后排放的尾氣溫度都在500~600e之間(如果發(fā)電設(shè)備帶空氣增氣增壓系統(tǒng)，尾氣溫都一般在450~500e之間)，從能量利用的角度，這部分尾氣仍含有大量可回收的可用能量。所以在燃?xì)獍l(fā)電設(shè)備后增加余熱回收裝置(如余熱鍋爐等)，是大部分燃?xì)獍l(fā)電系統(tǒng)提高系統(tǒng)效率的有效途徑。在生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)中，除了發(fā)電設(shè)備尾氣有大量余熱外，生物質(zhì)氣化爐出口的燃?xì)鉁囟纫埠芨?達(dá)700~800e左右)，所以把這部分氣化顯熱和燃?xì)獍l(fā)電設(shè)備的余熱結(jié)合起來(lái)，利用余熱鍋爐和過(guò)熱器產(chǎn)生蒸汽，再利用蒸汽循環(huán)進(jìn)行發(fā)電，是大部分大型生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)采用的氣化發(fā)電工藝。由于該工藝與傳統(tǒng)的煤IGCC系統(tǒng)相同，所以一般稱生物質(zhì)整體氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)(BPIGCC)。
傳統(tǒng)的BPIGCC技術(shù)包括生物質(zhì)氣化、氣體凈化、燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電及蒸汽輪機(jī)發(fā)電。由于生物質(zhì)燃?xì)鉄嶂档?約1200kcalPm3)，氣化爐出口氣體溫度較高(800e以上)，要使BPIGCC具有較高的效率，必須具備兩個(gè)條件：一是燃?xì)膺M(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)之前不能降溫，二是燃?xì)獗仨毷歉邏旱摹＿@就要求系統(tǒng)必須采用生物質(zhì)高壓氣化和燃?xì)飧邷貎艋瘍煞N技術(shù)才能使BPIGCC的總體效率達(dá)到較高水平(40%)。否則，如果采用一般的常壓氣化和燃?xì)饨禍貎艋捎跉饣屎蛶嚎s的燃?xì)廨啓C(jī)效率都較低，氣體發(fā)電的整體效率一般都低于35%。
由蒸汽輪機(jī)發(fā)電的效率在100MW以上才較高，所以小型的蒸汽輪機(jī)發(fā)電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性較差。生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)由于原料供應(yīng)問(wèn)題，發(fā)電規(guī)模很難高于100MW，目前國(guó)際上正在建設(shè)的BPIGCC示范項(xiàng)目大部分在10MW左右，所以總的系統(tǒng)效率遠(yuǎn)比煤的IGCC系統(tǒng)為低。即使這樣，大部分生物質(zhì)的BPGICC項(xiàng)目的效率都在35%以上。比一般簡(jiǎn)單的生物質(zhì)氣化)內(nèi)燃機(jī)發(fā)電系統(tǒng)高出了近1倍，但也是由于規(guī)模的原因，目前國(guó)外的BPIGCC系統(tǒng)幾乎全部采用專門改造的燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)備。
從理論上講，在中小型氣化發(fā)電系統(tǒng)中，只要增加的余熱回收系統(tǒng)投資合理，綜合考慮原料和發(fā)電的成本可行，增加蒸汽循環(huán)系統(tǒng)仍然是提高系統(tǒng)效率的有效辦法。但由于在發(fā)達(dá)國(guó)家由于生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性較差，目前仍未真正進(jìn)入市場(chǎng)，所以目前中小型氣化發(fā)電系統(tǒng)結(jié)合蒸汽循環(huán)的方案仍未有實(shí)施的先例，有待于今后進(jìn)一步研究與探索。
總的來(lái)說(shuō)，生物質(zhì)氣化發(fā)電有兩種基本的形式，一是采用內(nèi)燃機(jī)，二是采用燃?xì)廨啓C(jī)，為了提高系統(tǒng)效率，可以考慮同時(shí)采用蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)。燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)與燃?xì)廨啓C(jī)的選用與比較，主要是根據(jù)氣化發(fā)電系統(tǒng)規(guī)模來(lái)確定的，雖然兩者之間有明顯的界限，但在國(guó)際上，傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)比較合適于5~10Mwe以下的氣化發(fā)電系統(tǒng)，燃?xì)廨啓C(jī)比較合適于10Mwe~20Mwe的常壓氣化發(fā)電系統(tǒng)，但超過(guò)20Mwe的氣化發(fā)電系統(tǒng)除了必須采用燃?xì)廨啓C(jī)外，還必須采用高壓氣化技術(shù)。一般來(lái)說(shuō)采用燃?xì)廨啓C(jī)的氣化發(fā)電系統(tǒng)都帶有蒸汽聯(lián)合循環(huán)，效率有明顯提高，所以在大規(guī)模下燃?xì)廨啓C(jī)具有更明顯的優(yōu)勢(shì)。在小規(guī)模下，由于燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)具有體積小、效率高、容易維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)，特別是它對(duì)燃?xì)獾馁|(zhì)量要求技術(shù)低，充許雜質(zhì)的含量較高(焦油可高于30ppm)，所以它的用途更廣泛。
5生物質(zhì)氣化發(fā)電的社會(huì)效益
(1)生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)推廣應(yīng)用的社會(huì)效益是明顯的。首先，從能源利用角度上看，達(dá)到了開(kāi)源節(jié)流的目的。它可以充分利用能量品位較低的農(nóng)業(yè)生物質(zhì)，減少能量品位較高的煤、油等的消耗，從而減少目前“煤荒”、“油荒”帶來(lái)的能源資源短缺的壓力。例如：一個(gè)1.5MW的生物質(zhì)氣化發(fā)電設(shè)備，每年可以減少柴油耗量超過(guò)2000t。其次，從電力供應(yīng)的角度看，可以緩解局部地區(qū)日趨緊張的矛盾，對(duì)缺少煤炭資源的農(nóng)村意義更為重大。以南方某個(gè)農(nóng)業(yè)縣為例，如果每年糧食產(chǎn)量達(dá)35萬(wàn)t，則農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的生物質(zhì)有40萬(wàn)t以上，只要1P4的生物質(zhì)能集中起來(lái)發(fā)電，即可滿足一個(gè)15kW的氣化發(fā)電廠使用。最后，從環(huán)境角度看，它能有效地減少空氣污染。生物質(zhì)屬潔凈可再生能源，與煤、油相比，其使用過(guò)程對(duì)空氣的污染極少，而且由于減少農(nóng)業(yè)生物質(zhì)在地里焚燒，可以進(jìn)一步減少CO2等有害氣體的釋放。
(2)利用農(nóng)業(yè)生物質(zhì)發(fā)電具有顯著的間接經(jīng)濟(jì)效益，它能極大地提高農(nóng)業(yè)的產(chǎn)出，增加農(nóng)民的收入，從而提高農(nóng)業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。以往，農(nóng)業(yè)生物質(zhì)作為一種生產(chǎn)的副產(chǎn)物，利用價(jià)值不大。現(xiàn)在進(jìn)行氣化發(fā)電，具有較高的使用價(jià)值，農(nóng)業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益自然提高。以水稻為例，假如每畝地(1畝=666.6m2)每年產(chǎn)量為800kg，其稻草、稻殼約為800kg。以往這些生物質(zhì)價(jià)格很低，現(xiàn)收購(gòu)用于發(fā)電，以100元Pt計(jì)，則每666.6m2增收0.12元，約相當(dāng)于原來(lái)稻谷收入的15%。也就是說(shuō)，每單位耕地的產(chǎn)出可以增加約15%，這是相當(dāng)可觀的數(shù)字。另一方面，農(nóng)民所增加的收入也反映在氣化發(fā)電廠的成本核算上，如15MW的生物質(zhì)氣化發(fā)電廠，每年用于收購(gòu)農(nóng)業(yè)生物質(zhì)的成本約1000萬(wàn)元，這些基本為農(nóng)民所得。總的來(lái)說(shuō)，利用農(nóng)業(yè)生物質(zhì)進(jìn)行氣化發(fā)電，對(duì)農(nóng)村的建設(shè)及農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化有著較大的意義。
6生物質(zhì)氣化發(fā)電的應(yīng)用前景
有專家認(rèn)為，生物質(zhì)能源將成為未來(lái)持續(xù)能源的重要組成部分，到2015年，全球總能耗將有40%來(lái)自生物質(zhì)能源。目前，世界各國(guó)在調(diào)整本國(guó)能源發(fā)展戰(zhàn)略中，已把高效利用生物質(zhì)能擺在技術(shù)開(kāi)發(fā)的一個(gè)重要地位，作為能源利用的重要課題。目前歐洲生物質(zhì)能約占總能源消費(fèi)量的2%，預(yù)計(jì)15年后將達(dá)到15%。制定的計(jì)劃要求到2020年，生物質(zhì)燃料將代替20%的石化燃料。荷蘭要求到2010年生物質(zhì)發(fā)電量達(dá)1.5TW/h，比2000年提高10倍。美國(guó)在生物質(zhì)發(fā)電方面發(fā)展較快，目前已裝機(jī)0.9GW，并以每年7%的速度增加，預(yù)計(jì)到2010年計(jì)劃總裝機(jī)容量達(dá)到6.1GW，到2020年將達(dá)到200TW。同時(shí)，其他國(guó)家也制定了相應(yīng)得生物質(zhì)能開(kāi)發(fā)研究計(jì)劃，如日本的新陽(yáng)光計(jì)劃，巴西的乙醇能源計(jì)劃等。我國(guó)即將出臺(tái)5可再生能源開(kāi)發(fā)利用法6，以加快新能源開(kāi)發(fā)領(lǐng)域的步伐，緩解已經(jīng)出現(xiàn)的能源緊張問(wèn)題。
7結(jié)論
雖然新能源的發(fā)展面臨成本、政策立法和公眾意識(shí)等多方面的障礙，但在全球變暖、油價(jià)上漲等因素的推動(dòng)下，新能源在替代傳統(tǒng)能源方面有著巨大潛力。隨著技術(shù)進(jìn)步，新能源在未來(lái)不長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)就可能明顯改變世界能源格局。
我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，生物質(zhì)資源非常豐富，大力發(fā)展生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)是解決我國(guó)能源短缺的有效辦法，符合我國(guó)國(guó)情，應(yīng)該積極倡導(dǎo)。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，具有廣泛的發(fā)展前景。
參考文獻(xiàn)
[1]陽(yáng)永富，申青連，段繼紅，等.生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)[J].內(nèi)燃機(jī)與動(dòng)力裝置，2006，(4)：67-70.
[2]宋鴻偉，郭民臣.生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r的綜述[J].現(xiàn)代電力，2003，20(5)：10-16.
[3]米鐵，唐汝江，陳漢平，等.生物質(zhì)氣化技術(shù)比較及其氣化發(fā)電技術(shù)研究進(jìn)展[J].能源工程，2004，(5)：33-37.
[4]吳創(chuàng)之，鄭舜鵬，陰秀麗，陳勇，等.MW級(jí)生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)[J].全國(guó)清潔能源技術(shù)研討會(huì)暨成果展示會(huì)文集，北京，1999：314-316.
[5]劉寶亮，蔣劍春.中國(guó)生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)研究開(kāi)發(fā)進(jìn)展[J].生物質(zhì)化學(xué)工程，2006，40(4)：47-52.
[6]馬隆龍，吳創(chuàng)之.生物質(zhì)氣化技術(shù)及其應(yīng)用[M].第一版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003：177-195. |
