試析生物質發電發展現狀及前景

唐雁峰

摘要：隨著人口的不斷增加，對空氣的污染不斷增加，近年來，空氣污染已然成為我們國家較為嚴重的一個環境治理問題，本文首先對生物質能發電技術進行了概述，然后提出了生物質發電產業發展問題及解決措施，最后對生物質能發電的應用前景與發展趨勢進行了分析。

關鍵詞：生物質能發電技術;應用;發展前景

引言

生物質發電是一種利用可再生生物質資源實現循環再利用發電的方法，比如垃圾焚燒發電、農林廢棄物氣化發電或者利用沼氣和垃圾填埋氣發電等。與火力發電等傳統發電模式相比，生物質發電可以有效實現能源循環利用，變廢為寶，節約能源，而且發電燃料可再生，有利于我國電力行業的可持續性發展，與此同時，生物質發電還具有更高的清潔度，符合我國的低碳環保發展戰略，近年來已經得到了廣泛普及應用，有效緩解了現有能源緊缺的問題，而且還可以同時減少環境污染，是一種實現多贏局面的發電手段。

1生物質能源化利用技術現狀

當前，我國生物質發電產業規模不斷擴大。《2018年中國生物質發電產業排名報告》顯示，截至2017年12月31日，全國已投產生物質發電項目744個，并網裝機容量1475.83萬kW。生物質發電工藝包括生物質直燃發電、生物質氣化發電、沼氣發電、生物質燃煤混燃發電。

1.1直燃發電

（1）工藝。生物質燃燒發電所用的燃燒方式一般為鍋爐燃燒，生物質直燃技術主要分為固定床燃燒、流化床燃燒和懸浮燃燒技術。（2）規模。湛江生物質發電廠于2011年8月20日正式投入商運，規劃總裝機容量為4×50MW，一期工程2×50MW，是目前國內單機容量及總裝機容量最大的純燃生物質發電廠，是世界上最大的生物質發電廠。

1.2物質與燃煤混合燃燒發電

生物質與燃煤在爐外或爐內混合后進行燃燒，產生蒸汽后在汽輪機內做功，帶動發電機進行發電，流程示意如圖1。混合燃燒技術方案較多，其中共磨方案最為簡單。

典型工藝流程：生物質燃料在輸煤皮帶上與燃煤預混后進入磨煤機，經磨煤機磨制后的混合煤粉由煤粉管道輸送至鍋爐進行燃燒，此種方式對生物質的顆粒度要求較高，否則會影響制粉系統的正常運行;第二種是共管方案，對生物質燃料進行單獨破碎后輸送至磨煤機出口煤粉管道中，與煤粉混合后進入鍋爐燃燒，該方案控制系統和現場管道布置復雜，應用案例較少;第三種是獨立噴燃方案，對生物質燃料進行單獨粉碎后，直接送入鍋爐生物質燃燒器中進行燃燒，早期大容量機組大多采用此方案進行生物質燃料摻燒。

生物質燃料直接與燃煤混燒的優點是，摻配系統簡單，機組運行方式不受生物質燃料摻配量的影響。存在的問題如下：生物質摻燒量難以計量，生物質電量難以確定;根據與煤摻混方式不同，對摻燒的生物質要求較高，大多要進行預處理;生物質燃料引起鍋爐結渣和腐蝕;生物質中堿金屬容易污染脫硝催化劑;影響粉煤灰品質。

1.3制備生物柴油

關于生物柴油：具體而言，是動物和植物油或者其他已經利用過或作廢的油，通過一定的加工手段，加工生產出一種叫作脂肪酸甲酯的物質。生物柴油可以是生物添加劑，燃料和柴油燃料。它有許多好處，例如，礦物柴油對環境會造成較大的污染，相比之下生物柴油對環境的影響微乎其微，它常常可以代替作為燃料來使用。此外，他的硫元素的含量很低，也不會對環境產生較大的影響。最后，這種原料在加工過程中通過各種手段會得到比較大的增值效果，并且這種材料在生產過程中比較精細，易于生物降解。在生物柴油的生產中，有兩個主要步驟：一個是酯化的，即通過甲醇和脂肪酸生成脂肪酸酯，另一種是酯交換反應，即用丙烷酯甲醇和油形成脂肪酸。

1.4生物質氣化發電

第一步，需要把細菌或者生物質氣化的得到的各種可以被點燃的氣體收集起來，然后把它們輸送到特有的實驗設備中進行相應操作，從而為一些發電的設備提供一些能量，最終可以產生電能。而這種過程其實對于燃料本身有非常嚴格的需求。因此，許多食品加工設備、木材加工發電機才會選擇使用這樣的供給方式，主要原因是此流程只能應用于小型設備的用電。而秸稈在作為燃料時一方面不能夠長時間供電，另一方面也會給環境帶來比較大的影響，因此還需要不斷的改進。

2生物質發電前景分析

生物質發電技術的應用帶來的收益值得肯擬定，但是相對地，現有的生物質發電技術存有的不成熟之處也極為明顯，如果不對其進行整治與優化，生物質發電系統的整體收益水平難以有效保持，因此無論是發電廠的經營者還是政府都應當對生物質發電行業的發展狀況進行考察與總結，找出現有的發電問題，逐一解決。為了達到優化發電模式的目的，兼顧生物質發電模式的經濟效益與社會效益，把握行業發展的核心問題，首先需要結合生物質燃料的基本特點，對使用的發電設備進行改進，同時還要對上料系統展開改進工作，消除上料環節的問題。在對秸稈與稻殼這些農業生產活動殘留的廢棄物進行使用前，需展開燃燒試驗，對廢棄物燃燒狀況進行分析，確定生物質燃料應用條件，針對普通鍋爐存有的應用缺陷，可考慮使用循環型流化床來輔助鍋爐生產。為了提升生物質發電的技術水平，相應的研發工作需持續進行，通過研發來優化生物質發電過程，減少氯化物等污染性物質的排放量。

2.1混燃發電（耦合發電）

大型燃煤鍋爐耦合生物質燃燒發電技術是解決火電機組

CO2減排方案之一。大型燃煤鍋爐耦合生物質燃燒發電技術在歐洲得到推動和發展得益于該技術比燃煤電廠的CO2排放量低、政府的補貼等。目前，歐洲大型燃煤鍋爐耦合生物質燃燒技術的主流發展方向是生物質與煤耦合燃燒。對于大型燃煤鍋爐耦合生物質燃燒發電技術來說，生物質磨和生物質燃燒器可以實現100%燒生物質燃料;生物質磨和獨立的燃燒器可以耦合5%～40%的生物質能量輸入;生物質磨和共用的燃燒器可以耦合5%～40%的生物質能量輸入;獨立的磨煤機和獨立的燃燒器可以耦合5%～15%生物質能量輸入;共用的磨煤機和共用的燃燒器可以耦合5%～15%生物質能量輸入。

2.2生物質制成型燃料

生物質固化成型技術是將結構松散的生物質材料經過干燥、粉碎和壓縮成型等工序加工成形狀規則、密度較大的固體燃料的過程，生物質固化成型技術生產的固體燃料有成型顆粒、成型棒和成型塊等。生物質固體成型燃料，可以部分替代化石燃料用作發電和供暖，也可以替代薪柴用作家用燃料。與煤相比，生物固體成型燃料CO2的凈排放為零，NOx和SO2的排放大為減少。與傳統的薪材相比，它的密度較高，形狀和性質較為均一，熱值高，便于應用到工業領域。

結語

總體來說，生物質發電是符合我國長期發展戰略部署的一種發電手段，該發電模式不僅可以有效提高清潔能源的利用率，而且還能對生態環境起到積極的保護效果，實現廢物循環利用，變廢為寶，拓寬發電渠道。具體而言，可以從農村獲得發電原材料，農民通過售賣農林作業的廢棄物獲得收入，電力企業通過使用廢棄物提高電力生產質量，一舉兩得，有效提高了農村和電力企業的經濟效益，同時改善了環境污染問題，降低了電力生產成本，有利于縮短城鄉差距，推動我國社會和經濟的良性發展。

參考文獻

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