陜西生物質氣化發(fā)電的優(yōu)勢承諾守信 電研新能源

中國對各種氣化方式都有研究，已完成了多種氣化爐的研制，目前已使用的氣化爐有上吸式、下吸式、敞口式和流化床等。從原理上講，各種氣化爐都可以用于氣化發(fā)電，但目前研究完成并正常運轉的主要有三種，即敞口下吸式，下吸式及循環(huán)流化床（見表1），發(fā)電功率可以從幾千瓦到幾千千瓦，這為氣化發(fā)電技術的進一步發(fā)展提供了條件。生物質氣化技術是一種熱化學處理技術，通過氣化爐將固態(tài)生物質轉換為使用方便而且清潔的可燃氣體，用作燃料或生產動力。

生物質氣化發(fā)電的投資主要包括氣化與凈化系統(tǒng)、發(fā)電設備及土建三部分。以1000KW的谷殼氣化發(fā)電系統(tǒng)為例，其投資構成見表2。由表2可知，由于谷殼氣化不需要專門收集與運輸設備和儲存設備，所以單位投資只需3500元/千瓦，大大低于小型的燃煤發(fā)電站（約6000元/千瓦）。2億千瓦時，消耗農林剩余物20多萬噸，為農民增加收入5000萬元以上。另外，由于氣化設備、配套設備及廢水處理設備等隨著容量的變小，其比例越來越高，BGPG的單位投資隨著容量的變小而越來越大，當功率小于60KW時，單位投資即高于小型燃煤電站的投資

由于受氣化效率與氣體機效率的限制，簡單的氣化-氣體機發(fā)電循環(huán)效率很難高于20%，所以單位電量的生物質消耗量一般大于1.1千克（干）/千瓦時。而我們從發(fā)電成本的分析可知，原料成本是發(fā)電成本主要的一部分，如果不能降低生物質數量，很難利用需要收集與預處理的生物質資源。所以從長遠來說，提高系統(tǒng)總效率是推廣利用BGPG的一個前提。從純技術的角度看，生物質IGCC可以有效地提高BGPG的總效率，但由此可以看出于焦油處理技術與燃氣輪機技術的限制，在中國研究發(fā)展生物質IGCC仍比較困難。所以如何利用現已較成熟的技術，研制開發(fā)在經濟上可行，而效率又有較大提高的系統(tǒng)，是目前發(fā)展BGPG的一個主要課題。圖5是建立在較成熟的氣化-氣體機系統(tǒng)上的一種聯合循環(huán)構想，它有三個特點：（1）技術難度小，不需要很高的氣體凈化技術；（2）系統(tǒng)發(fā)電效率有較大提高，可達28%左右，達到小型燃煤發(fā)電的水平；生物質的熱化學轉換是指在一定的溫度和條件下，使生物質汽化、炭化、熱解和催化液化，以生產氣態(tài)燃料、液態(tài)燃料和化學物質的技術，由燃料的熱能轉換為電能的方式。（3）由于技術成熟，設備都是傳統(tǒng)的定型產品，單位投資較低，約4000~5000元/千瓦，所以綜合技術性與經濟性兩方面的考慮，該系統(tǒng)是一個比較適合中國國情的選擇，特別對4~10兆瓦的規(guī)模更為優(yōu)越。是我國今后研究開發(fā)的方向之一。

相對于發(fā)達國家，中國的生物質氣化發(fā)電有比較好的市場環(huán)境，但從成本分析可知，即使解決二次污染問題，大規(guī)模的生物質收集與運輸仍使發(fā)電成本提高，失去經濟上的競爭性。所以目前可能使用生物質氣化發(fā)電的主要對象應是有大量生物質廢料而沒有收集及運輸問題的企業(yè)或地區(qū)。為了充分顯示BGPG的技術及經濟上的優(yōu)勢，很有必要在這些企業(yè)中進行商業(yè)性示范，使BGPG逐漸被企業(yè)所接受。在此基礎上，改進并提高BGPG的技術性能，探討B(tài)GPG應用于大規(guī)模處理農業(yè)秸稈或森林廢物的可能性。從中國目前企業(yè)的特點考慮，比較可能使用BGPG的主要有碾米廠和木材加工廠。中國每年生產稻谷近2.0億噸，生產人造板1000多萬立方米，所以上規(guī)模的碾米廠和人造板廠分別有幾百家，因此即使BGPG目前只針對這兩種企業(yè)，也有很大的市場潛力。國外鼓勵生物質發(fā)電產業(yè)發(fā)展的政策主要體現在價格激勵、財政補貼、減免稅費等方面，力度非常大。

生物質氣化技術是一種熱化學處理技術，通過氣化爐將固態(tài)生物質轉換為使用方便而且清潔的可燃氣體，用作燃料或生產動力。其基本原理是將生物質原料加熱，生物質原料進入氣化爐后被干燥，伴隨著溫度的升高，析出揮發(fā)物，并在高溫下裂解（熱解）；熱解后的氣體和炭在氣化爐的氧化區(qū)與供入的氣化介質（空氣、氧氣、水蒸氣等）發(fā)生氧化反應并燃燒；因此，生物質氣化技術已成為我國能源及農業(yè)研發(fā)領域的一個熱點內容。燃燒放出的熱量用于維持干燥、熱解和還原反應，終生成了含有一定量CO，H2，CH4，CnHm的混合氣體，去除焦油、雜質后即可燃用或者發(fā)電[1]。生物質氣化原理如圖1所示。