淺談生物質能及其發電技術

唐成鵬

摘 要：生物質能是地球上最普遍的一種清潔的可再生能源，被認為是第四大能源資源，但現在生物質利用總量還不到其生產總量的1%，生物質能的開發利用前景十分廣闊。本文從生物質的定義談起，先論述了生物質能的利用方式，并對其最主要的利用方式——生物質能發電進行了介紹，最后論述了我國的生物質資源和生物質發電的現狀，并對生物質能的發展進行了展望。

關鍵詞：生物質 生物質能發電 技術狀況

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）05（b）-0120-01

1 生物質概述

生物質，從廣義上講，是指通過光合作用而形成的各種有機體，包括了所有的動植物和微生物。生物質所蘊含的能量稱為生物質能，是一種可再生能源，它直接或間接地來源于綠色植物的光合作用。

生物質能是地球上最古老的能源，一直以來是人類賴以生存的重要能源之一。在目前世界能源消耗中，生物質能占總能耗的14%，僅次于石油、煤和天然氣，是世界第四大能源。在生物質能的利用過程中產生的二氧化碳可被等量的植物通過光合作用所吸收，從而實現二氧化碳的零排放和生物質能的循環利用，同時生物質能也是一種含硫量低的可再生能源，可以轉化得到氣態、液態和固態燃料，從而補充和替代化石燃料，減少對礦物能源的依賴。

目前，世界各國，尤其是發達國家，都在致力于開發高效、無污染的生物質能利用技術，以達到保護礦產資源，保障國家能源安全，實現二氧化碳減排，保持國家經濟可持續發展的目的。

2 生物質能的利用轉化方式

目前，我們對生物質能的利用主要有生物質直接燃燒、氣化、液化、固化和沼氣技術等方式。

生物質直接燃燒是通過燃燒將化學能轉化為熱能，從而獲取熱量。直接燃燒可分為鍋爐燃燒、爐灶燃燒、爐窯燃燒和炕連灶燃燒。

生物質氣化是在一定的熱力學條件下，將組成生物質的碳氫化合物轉化為含一氧化碳和氫氣等可燃氣體的過程。氣化過程不同于燃燒過程，一方面，燃燒過程中需供給充足的氧氣，使原料充分燃燒，從而獲取熱量，而氣化過程希望盡可能多地將能量保留在反應后得到的可燃氣體中，所以只供給較少的氧氣以滿足熱化學反應的需要；另一方面，燃燒后產生的是水蒸氣和二氧化碳等不可再燃燒的煙氣，而氣化后的產物是含氫、一氧化碳和低分子烴類的可燃氣體。

生物質液化是生物質熱裂解技術的一部分。生物質熱裂解是生物質在完全無氧供給的條件下熱降解為可燃氣體、液體生物油和固體生物質炭三種成分的過程。其中，反應產生的生物油可進一步分離，制成燃料油和化工原料。

在生物質能轉化利用的各種途徑中，利用生物質能轉化后的熱能來發電具有高效、環保等優勢，在丹麥、瑞典、芬蘭、荷蘭以及巴西和印度等國家已得到廣泛應用。近年來，隨著能源和環保壓力的增大，我國生物質能發電得到快速發展。

3 生物質能發電技術

生物質發電的主要形式有：生物質直接燃燒發電、生物質混合燃燒發電、生物質氣化發電、沼氣發電和垃圾發電。

生物質直接燃燒發電與燃煤火力發電在原理上沒有本質區別，主要區別體現在原料上，火力發電的原料是煤，而直接燃燒發電的原料主要是農林廢棄物和秸稈。直接燃燒發電是把生物質原料送入適合生物質燃燒的特定蒸汽鍋爐中，產生蒸汽，驅動蒸汽機轉動從而帶動發電機發電。直接燃燒發電對原料預處理技術、蒸汽鍋爐的多種原料適用性、蒸汽鍋爐的高效燃燒、蒸汽輪機的效率等方面都有較高要求。

生物質混合燃燒發電，顧名思義，即為生物質與煤混合作為燃料發電?；旌先紵姆绞街饕袃煞N：一種是將生物質原料直接送入燃煤鍋爐，與煤共同燃燒；另一種是先將生物質原料在氣化爐中氣化生成可燃氣體，再通入燃煤鍋爐與煤共同燃燒，最后發電?？梢姡诨旌先紵绞街校瑢ι镔|原料的預處理過程顯得尤為重要。一般情況下，通過改造現有的燃煤電廠就可以實現混合燃燒發電，只需在廠內增加儲存和加工生物質燃料的設備和系統，同時對原有燃煤鍋爐燃燒系統進行適當改造就可以了。

生物質氣化發電是利用生物質氣化技術產生的氣體燃料，經凈化后直接進入燃氣機中燃燒發電或者直接進入燃料電池發電的過程，可以分為內燃機發電、燃氣輪機發電、燃氣—蒸汽聯合循環發電和燃料電池發電。生物質氣化發電是生物質能最有效、最潔凈的利用方式之一，它不僅能解決生物質難于燃用、分布分散等缺點，還能充分發揮燃氣發電設備緊湊和污染小的優點。

沼氣發電是一種新型的發電方式，也是沼氣能量利用的一種有效形式。在沼氣發電中，驅動發電機組發電的是沼氣而非蒸汽。

垃圾發電包括垃圾焚燒發電和垃圾氣化發電，簡而言之，垃圾發電就是將垃圾直接作為燃料或者將垃圾制成可燃氣體作為燃料來進行發電的方式。垃圾發電不僅能夠回收利用垃圾中的能量，達到節約資源的目的，同時還解決了垃圾的處理問題。

我國的生物質能資源及其發電的狀況

我國作為傳統的農業大國，生物質資源非常豐富。我國農作物秸稈年產量約為6.5億噸，2010年達到7.26億噸；薪柴和林業廢棄物資源中，可開發量每年達到6億噸以上。近年來，高產的能源作物如甘薯、甜高粱、巨藻、綠玉樹、木薯、芭蕉芋等，作為現代生物質能源已受到廣泛關注，越來越多的科研機構、科技企業也不斷參與到研究和發展生物質能資源的隊伍中來，為生物質能源產業提供了可靠的資源保障。

我國的生物質發電以直接燃燒和氣化發電為主要方式，原料主要采用農業、林業和工業廢棄物等。我國生物質發電起步較晚，但也有近30年的歷史，2006年我國生物質發電總裝機容量約為2000 MW，其中蔗渣發電約為1700 MW；從2006年12月，我國第一個生物質直燃發電項目—— 國能單縣生物發電廠正式投產開始，截止2008年8月，我國累計核準農林生物質發電項目130多個，總裝機容量約3000 MW，已有25個生物質直燃發電項目并網發電；2009年我國6 MW及以上火電設備中生物質發電共占到0.37%，預計到2020年將建成總裝機容量為20000 MW的生物質發電項目，這樣每年就可以節約7500萬噸煤，而且減少大量的污染排放，此外，秸稈銷售還可以給農民增加200～300億元的收入。

4 結語

從總體上看，我國生物質發電產業尚處于起步階段，商業化程度較低，效益也不高，市場競爭力較弱。但是，近年來，國家對生物質能的開發利用逐漸重視，已連續在4個“五年計劃”中將生物質能利用技術的研究與應用列為重點科技攻關項目，并先后制定了《可再生能源法》《可再生能源中長期發展規劃》《可再生能源發展“十一五”規劃》《可再生能源產業發展指導目錄》和《生物產業發展“十一五”規劃》，提出了生物質能發展的目標和任務，明確了相關扶持政策。有了這些政策和技術支持，相信生物質能的未來必定會生機勃勃。

參考文獻

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