生物质能发电技术介绍
生物质能发电技术介绍
我国生物质能发电技术方向探讨
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　来源：中国电力报
我国地域辽阔，在地理、气候、作物种类、农村经济、文化、生活习惯等方面，各个地区的差异很大，所以单一技术不可能支撑一个产业。技术的多元化是支持秸秆发电产业的基础，特别是需要国有技术的支持。
　　据发改委能源研究所有关专家介绍，秸秆气化发电、秸秆直燃发电、煤与秸秆混燃发电都是可以采用的技术路线。秸秆直燃发电是采用锅炉-蒸汽-蒸汽轮机-发电机的工艺路线，可以借鉴的相关技术比较多，而且可以采用热电联供的方式提高系统效率，其特点是规模效益明显，如发电装机容量小于1万千瓦，系统效率将明显下降。
　　煤-秸秆混燃技术的特点是可以对现有的小型热电厂进行改造，与新建电厂相比，投资很少。但是首先需要解决好电厂掺烧秸秆量的计量和监督的问题。
　　由于每种技术都有各自的特点，所以，不应该完全肯定或完全否定某一项技术。关键是在选择技术路线时，必须充分考虑项目所在地的实际情况，采用最适宜的技术。
　　生物质发电最大的问题是资源的收集，这在我国尤其困难。我国大部分地区都是以农户为农业生产单位，户均耕地占有面积很小，根据对我国粮食产量最大的五个省的统计，每年每户的秸秆可获得量仅为4～5吨。以2.5万千瓦的秸秆发电厂每年消耗秸秆20万吨计，需要从近5万户农户收购，这些秸秆还是分夏秋两季提供，意味每年需要完成近10万笔秸秆收购交易，无论对收购的组织还是收集成本控制都是极大的考验。
　　能源转换产业的规模效益非常明显，国外秸秆发电也有向大规模发展的趋势，但是其农业生产以农场为主，每个收购合同或收购交易可以提供的秸秆数量远远超过我国。因此，根据我国的国情，除了黑龙江、新疆等地，其他省份的秸秆发电项目规模不宜太大。
　　有关专家曾对收集秸秆的运输成本进行过详细的调查和测算，发现收集半径在15千米以内，其运输成本增加很少。半径15千米可以提供的秸秆为10千米的一倍以上，所以，可在此范围内有选择性地收购，以有效地防范秸秆收购价格被恶意抬升的风险。
生物质发电不是小火电
&&&&生物质发电并非传统意义上的小火电。作为生物质能产业的重要领域，生物质发电其实是一项为国家增加能源供给、保护生态环境、服务“三农”的重要措施。
&&我国目前已实现并网发电的4个生物质直燃发电项目中，均采用的是2.5万千瓦级的发电机组。从世界上一些生物质直燃发电比较发达的国家来看，目前也均采用的是2.5万千瓦级或1.2万千瓦级，甚至更小容量的发电机组。而当今世界上运行的最大的生物质直燃发电机组是英国的ELY电厂，装机也仅为3.8万千瓦。仅从单机容量来看，各界人士会轻易地误将其视为常规小火电。
&&面对这样的困惑，社会各界需要正确认识和理解生物质发电项目自身的一些特点。
&&首先，使用燃料的不同，从根本上区分了生物发电与常规小火电的性质。常规小火电一般都是燃烧不可再生的化石能源，而且大部分小火电设备落后，生产效率很低，造成大量的能源浪费。生物质发电利用可再生的植物秸秆做燃料，加之我国生物质资源非常丰富，所以未来生物质发电将会在替代能源中扮演重要角色。
&&其次，从环保的角度看，常规小火电属于重污染项目，燃烧煤炭所产生的大量二氧化碳和二氧化碳对环境的破坏非常严重。而生物质发电使用的是清洁的生物质能源，绿色无污染。而且，收集农林废弃物来发电，还避免了农民大量焚烧秸秆带来的环境污染。以国能单县生物发电项目为例，2.5万千瓦的发电机组一天就能处理农林废弃物约600吨。
&&最后，从服务“三农”的角度看，我国的生物质资源主要集中在农村，开发利用农村丰富的生物质资源，可以缓解农村及边远地区的用能问题，显著改进农村的用能方式，改善农村的村容村貌和居民生活条件。对农林废弃物的采集、加工、运输、储存，会提高农民收入，增加农民就业机会，开辟农业经济和县域经济新的产业。而常规小火电就不具备这些优势。
&&所以，生物质能发电和一般意义上的小火电有很大区别。
&&有观点把大力发展生物质能产业比喻成一件“一石四矢”的好事：能源替代，环境保护，农民增收，新经济增长点。
信息来源：中国工业报&
秸秆创造惊奇？
来源：《中国投资》&作者：陈蕾&
不管是用来发电还是制酒精，一旦突破核心技术，形成产业化，对新农村建设都是一个巨大的支持
　对绝大多数中国农民来说，都没有听说过去年发生的两件小事，但对他们来说，这可以称得上是特大喜讯。
　　日，全球第二条千吨级纤维乙醇生产线在河南天冠集团开工建设，投产后每年可消化玉米和小麦秸秆18000吨，以6∶1的全球同行业最高转化率生产3000吨燃料酒精。&
　　同年12月，由中节能生物质能投资有限公司（以下简称中节能生物质能公司）投资建设的我国第一个拥有自主知识产权的国产化秸秆直燃发电示范项目点火运行，标志着国产化秸秆直燃发电进入了一个新的发展时期。
　　不管是制酒精，还是发电，对农民来说都意味着一件事：增收。
　　在替代能源发展备受重视的大背景下，普通的农作物秸秆也被赋予了重大的商业意义，如今它们被冠以一个新的名字：生物质能。
　　早在去年8月，在北京召开全国生物质能开发利用工作会议上，国家发改委副主任陈德铭强调指出了三点：开发利用生物质能是调整能源结构、保障能源安全的重要措施；是保护环境、要实现可持续发展的重要途径；是促进农村经济发展、建设社会主义新农村的重要举措。
　　国外样板
　　中节能生物质能投资有限公司副总经理吴效华博士告诉《中国投资》：作为一种重要可再生能源，生物质能的发展前景非常广阔，国外很早就涉足秸秆发电的研究。
　　生物质直燃发电是利用生物质燃烧发电的技术，主要原料是农林废弃物、城市固体废弃物等，目前我国主要集中开发以农林废弃物为原料的农林生物质发电。
　　国能生物发电有限公司有关负责人对《中国投资》表示，生物质能直燃发电作为生物质综合开发应用的重要内容，就是通过高效率的锅炉技术燃烧农作物秸秆、林木废弃物等可燃生物质进行发电。
　　自1970年代石油危机以来，生物质能的开发利用受到了各国关注。以芬兰为例，芬兰本国没有化石燃料资源，因而生物质发电量占本国发电量的11%，居世界第一位。1988年在丹麦诞生了世界上第一座秸秆生物燃烧发电厂，如今已有130家秸秆发电厂。靠新兴替代能源，丹麦由石油进口国一跃成为石油出口国。
　　目前在丹麦、荷兰、瑞典、芬兰等欧洲国家，利用植物秸秆作为燃料发电机组已有300多台，社会和经济效益都很好。尤其是北欧等发达国家已拥有较为成熟的生物质能发电技术，生物质能发电量在发达国家的电力总量中所占比重逐年上升，其中瑞典的生物质能源利用率已占其能源消费总量的16%左右。
　　有消息称，到2020年，西方工业国家15%的电力将来自生物质发电，而目前生物质发电只占整个电力生产的1%。届时，西方将有1亿个家庭使用的电力来自生物质发电，生物质发电产业还将为社会提供40万个就业机会。
　　发展农作物秸秆直燃发电，不仅节能和环保效益显著，而且能够成为我国最大的支农产业。有专家指出，可供直燃发电的2亿吨秸秆折合标准煤1亿吨。以秸秆代替煤炭作为发电新能源，是我国生物质能发电领域的重要突破，是利用可再生资源、大力发展循环经济的重要尝试，有利于经济增长方式的转变和农村经济的发展。
　　尽管与风电、光电等相比，生物质发电克服了波动性和间歇性的缺点，但还有一个不容忽视的问题就是秸秆资源和运输环节问题。
　　国家发改委能源研究所副所长李俊峰对《中国投资》表示，目前我国的秸秆产量大约是6亿吨，还田大约需要秸秆2亿吨左右，畜牧业养牛大约1亿吨，烧柴取暖和农民盖房子大约1亿多吨，可供直燃发电的秸秆资源量不足2亿吨。
　　建立秸秆收集网络、保证秸秆资源供应是项目实施过程的一个关键环节。与国外农场式的农作物种植模式完全不同，中国大部分家庭的种植面积很小，土地大都复耕，种植种类变化大。这意味着，收集秸秆的难度较大，而且收集运输过程本身需要消耗大量能量，经济性有待经验。
　　吴效华介绍说，中节能生物质能公司的试运行项目起到了很好的示范作用。宿迁秸秆直燃发电示范项目已在当地形成了农民—贩草户—草场—秸秆电厂一条完整的产业链，即农民将秸秆销售给贩草户，贩草户将收购的草出售给草厂，草厂经过加工打包，然后运输到电厂销售。
　　《中国投资》在采访中了解到，前期通过政府和项目公司大力宣传，很多农民坚持低茬收割，自觉收储秸秆，集中堆放择机销售。许多农民经纪人主动与项目公司联系，积极建立草场和收储基地，并与中节能生物质能公司签订了合作协议。
　　此外，国能生物发电有限公司经过一年多的实践，在燃料收、储、运方面也初步探索出一条符合中国国情的、适合公司发展的运作模式。
　　李俊峰对记者说，目前在我们国家生物质能秸秆发电的技术不是问题，很早就有专家涉足研究这一领域，并且政策也非常支持，目前主要困难就是秸秆的收集和储存。“对秸秆发电项目，我们不能太乐观，也不能太悲观，一个项目需要运行一段时间后才能看出是否可行”。
　　社会效益
然而，国家“十一五”规划纲要提出，建设生物质发电550万千瓦装机容量的发展目标，《可再生能源中长期发展规划》确定了2020年生物质发电装机3000万千瓦的发展目标。
　　从国外情况来看，生物质发电在不同的政策激励和扶持下逐渐发展起来，并形成了目前蓬勃发展的生物质发电产业。国外鼓励生物质发电发展的政策主要体现在价格激励、财政补贴、减免税费等方面。
　　截至目前，许多国家都制定了相应的计划，如日本的“阳光计划”、美国的“能源农场”、印度的“绿色能源工厂”等，都是把生物质能秸秆发电技术作为21世纪发展可再生能源战略的重点工程。
　　尽管国内目前还没有完全普及秸秆发电项目，不过现有的试点项目还是取得了成功。
　　吴效华对《中国投资》说，中节能生物质能公司宿迁秸秆直燃发电示范项目是我国投入点火运行的第一个国产秸秆直燃发电项目。该项目一期工程占地面积200亩，总投资2.48亿元，建设规模为2台75t/h中温中压燃烧秸秆锅炉，配置1台12MW冷凝式汽轮发电机组和1台12MW抽凝式汽轮发电机组以及相应的辅助设施。
　　据悉，项目建成后，每年可燃烧秸秆约17～20万吨，节约标准煤9.8万吨，外供电力13200万度，销售收入8500万元，利税1500万元，可使本地农民每年增加收入5000多万元。
　　“作为国有企业，我们不仅考虑社会效益、环境友好效益，同时也得考虑国有资产保值和增值问题。所以我们力求经济效益持平或者微利。”吴效华说。
　　李俊峰对《中国投资》说，目前国家发改委已经审批了20多个生物质能发电项目，真正已经落成大约两三个，其中有山东单县和河北晋州两个专案。河北晋州和山东单县的生物质能秸秆发电工程已经被国家发改委列为国家级示范项目，两个示范项目都将引进丹麦BWE公司的世界先进秸秆发电技术。
　　单县生物发电厂是由国家电网公司旗下的国能生物发电有限公司投资建设的，并且是我国第一个生物质能发电厂。以棉花秸秆和林业废弃物为燃料，装机容量为2.5万千瓦。
　　国能单县生物发电项目的建成投产，开创了国内生物质直燃发电这一新型朝阳产业发展的先河，实现了国内农林废弃物综合利用新的突破。该项目按年运行6000小时计算，年消耗农林废弃物约20万吨，年发电量约1.6亿千瓦时。在秸秆收购方面，每年可为当地农民带来直接现金收入达4000多万元。围绕燃料收、储、运等产业链条，能够直接吸纳当地农村劳动力1000多人。与同类型火电机组相比，每年可减排二氧化碳约10万吨。燃烧后产生的草木灰，每年可达8000吨左右，作为高质量的钾肥，可以还田使用，环保效益和社会效益突出。
　　该项目采用的是国内第一次引进的生物质直燃锅炉技术、国内第一次生产制造的第一台生物质直燃发电锅炉，国内第一次设计的生物质直燃发电工程，炉前给料系统选用的设备是国内第一次制造，直线移动螺旋给料机、双列平板给料机是国内第一次设计和制造。该项目从日主厂房基础浇筑第一方混凝土开始，到日正式建成投产。
　　同时，作为农民的生活用能，秸秆燃烧效率只有约15%，而生物质直燃发电锅炉可以将热效率提高到90%以上，显著提高了生物质的利用效率，是节约能源的重要措施。
　　《中国投资》从国能生物发电有限公司获悉，2005年10月开工建设，到去年11月18日，顺利完成72小时满负荷试运行。由于秸秆发电需要大量的原材料，仅在秸秆方面，当地农民就增加收入4000万元。
再来看河北，晋州项目每年燃烧秸秆20多万吨，发电1.38亿kwh。按照每吨秸秆100元的收购价测算，将带动农户增收2000多万元/年；与同等规模的燃煤火电厂相比，一年可节约l0万多吨标准煤。
　　“发展农作物秸秆直燃发电不仅仅能减少温室气体的排放，而且作为一种清洁的、可再生能源还能增加农民收入。”吴效华说。
　　中节能生物质能公司的宿迁项目采用了由北京中环联合环境工程有限公司研制的秸秆上料系统，拥有完全的自主知识产权。目前国外的秸秆上料系统和燃烧技术只能局限于单一的秸秆，而中节能生物质能公司采用的秸秆直燃发电给料装置和燃烧系统可以适合多种复合秸秆同时燃烧，更适合中国国情，同时也降低了建设成本。这将实现从对国外技术的依赖为主向自主创新为主的战略转变，对于秸秆直燃发电项目的建设推广具有重大而现实的意义。
　　政策优惠
　　目前，生物质发电事业得到了各级政府高度重视和大力支持。
　　李俊峰对记者表示，目前的政策支持是非常不错的，对于生物质能发电项目进行大量的补贴，比巴西、美国的补贴政策都好得多。2006年6月和8月，国家财政部和环保总局分别下发了《中央环境保护专项资金项目申报指南》和《国家先进污染治理技术示范名录（第一批）》，将生物质直燃发电技术作为秸秆资源化综合利用的一种方式，纳入补贴范畴。同年9月，《国家鼓励的资源综合利用认定管理办法》发布，明确了以生物质能为燃料的发电企业属于资源综合利用范围。
　　1990年代以来，我国中央和各地方政府出台了一系列法律法规，从不同层面，采取不同措施来支持包括生物质能利用的可再生能源的发展。《电力法》、《节约能源法》、《大气污染防治法》等法律中，都作了有关鼓励开发利用清洁能源，包括可再生能源的原则规定。
　　2006年上半年，依据《可再生能源法》和《电力法》等有关法律法规，国家相继出台了《可再生能源发电有关管理规定》、《可再生能源发电价格与费用分摊管理试行办法》和《关于可再生能源发展专项资金暂行管理办法》，明确了发电企业和电网企业的责任和义务，给出了生物质发电的电价政策和有关鼓励措施。
　　根据国家对可再生能源发电的一系列优惠政策，秸秆发电厂所发电量由电网全额收购；上网电价经当地省政府价格主管部门按现行电价政策提出上报国家发展和改革委员会核批后，一般在0.50～0.60元左右；进口设备的关税和进口环节增值税全免，同时，各地方省市还因地制宜地制定了其它补贴政策。这些政策的出台为秸秆发电在农村的推广利用提供了有力的保障。
目前，随着国家关于生物发电的政策出台，从中央到地方政府都制定了一系列补贴政策支持生物质能技术的发展，加快了技术商业化的进程。目前已经有不少投资主体进入了生物发电行业，纷纷对生物发电行业表示出了很大的兴趣和参与热情。
&生物质热解技术简介
按温度，升温速率，固定停留时间（反应时间）和颗粒大小等实验条件可将热解分为炭化（慢热解），快速热解和气化。由于液体产物的诸多优点和随之而来的人们对其研究兴趣的日益高涨，对液体产物收率相对较高的快速热解技术的研究和应用越来越受到人们的重视。快速热解过程在几秒或更短的时间内完成。所以，化学反应，传热传质以及相变现象都起重要作用。关键问题是使生物质颗粒只在极短的时间内处于较低温度（此种低温利于生成焦炭），然后一直处于热解过程最优温度。要达到此目的的一种方法是使用小生物质颗粒（应用于流化床反应器），另一种方法是通过热源直接与生物质颗粒表面接触达到快速传热（这一方法应用于生物质烧蚀热解技术中）。由众多实验研究得知，较低的加热温度和较长气体停留时间会有利于炭的生成，高温和较长停留时间会增加生物质转化为气体的量，中温和短停留时间对液体产物增加最有利。
秸秆发电商品化前景分析
&&&&解决浪费性生物质能资源的唯一出路在于商品化。生物质能秸秆发电技术，不仅为农村提供更多电力，更有意义的是将使生物质能资源的商品化成为可能，一方面农民可通过出售秸秆获得更多的收入；另一方面过去农村使用直接燃烧秸秆的方式进行炊事，要为秸秆的收集、运输、储存以及在直接燃烧时花费大量的时间和劳力&。如果能使用秸秆发电，农村使用更多的商品能源，农民将获得更多的时间从事生产性劳动，以尽早脱贫致富。因此，将秸秆发电进行能源方式转化，是一件利国利民的好事。&
　　1&生物质能秸秆发电的工艺流程&
　　农作物秸秆在很久以前就开始作为燃料，直至1973年第一次石油危机时丹麦开始研究利用秸秆作为发电燃料。在这个领域丹麦BWE公司是世界领先者，第一家秸秆燃烧发电厂于1998年投入运行(Haslev，5Mw)。此后，BWE公司在西欧设计并建造了大量的生物发电厂，其中最大的发电厂是英国的Elyan发电厂，装机容量为38Mw。&
1.1&秸秆的处理、输送和燃烧&
　　发电厂内建设两个独立的秸秆仓库。每个仓库都有大门，运输货车可从大门驶入，然后停在地磅上称重，秸秆同时要测试含水量。任何一包秸秆的含水量超过25％，则为不合格。在欧洲的发电厂中，这项测试由安装在自动起重机上的红外传感器来实现。在国内，可以手动将探测器插入每一个秸秆捆中测试水分，该探测器能存储99组测量值，测量完所有秸秆捆之后，测量结果可以存入连接至地磅的计算机。然后使用叉车卸货，并将运输货车的空车重量输入计算机。计算机可根据前后的重量以及含水量计算出秸秆的净重。&　　
　　货车卸货时，叉车将秸秆包放入预先确定的位置；在仓库的另一端，叉车将秸秆包放在进料输送机上；进料输送机有一个缓冲台，可保艚崭?分钟；秸秆从进料台通过带密封闸门(防火)的进料输送机传送至进料系统；秸秆包被推压到两个立式螺杆上，通过螺杆的旋转扯碎秸秆，然后将秸秆传送给螺旋自动给料机，通过给料机将秸秆压入密封的进料通道，然后输送到炉床。炉床为水冷式振动炉，是专门为秸秆燃烧发电厂而开发的设备。&　　
　　1.2&锅炉系统&
　　锅炉采用自然循环的汽包锅炉，过热器分两级布置在烟道中，烟道尾部布置省煤器和空气预热器。由于秸秆灰中碱金属的含量相对较高，因此，烟气在高温时(450℃以上)具有较高的腐蚀性。此外，飞灰的熔点较低，易产生结渣的问题。如果灰分变成固体和半流体，运行中就很难清除，就会阻碍管道中从烟气至蒸汽的热量传输。严重时甚至会完全堵塞烟气通道，将烟气堵在锅炉中。由于存在这些问题，因此，专门设计了过热器系统，已经用在最新的发电厂中。
&&&1.3&汽轮机系统&
　　1.3.1&汽轮机系统&
　　涡轮机和锅炉必须在启动、部分负荷和停止操作等方面保持一致，汽轮机和锅炉，协调锅炉、汽轮机和空冷凝汽器的工作非常重要。&
　　1.3.2&空冷凝汽器&
　　丹麦的所有发电厂都是海水冷却的，西班牙的Sanguesa发电厂是河水冷却，英国的Ely发电厂装有空气冷凝器。在中国，空气冷凝器是一种很成熟的产品，可以在秸秆发电厂中采用。&　　
　　1.4&环境保护系统&
　　在湿法烟气净化系统之后，安装一个布袋除尘器，以便收集烟气中的飞灰。布袋除尘器的排放低于25&mg/Nm3，大大低于中国烧煤发电厂的烟灰排放水平。布袋除尘器为脉动喷射式，容器由压缩空气脉冲清洁。&　　
　　1.5&副产物&
　　秸秆通常含有3％～5％的灰分。这种灰以锅炉飞灰和灰渣/炉底灰的形式被收集，这种灰分含有丰富的营养成分如钾、镁、磷和钙，可用作高效农业肥料。&　　&
　　2&我国农村推广秸秆发电技术意义重大&
　　我国生物质能资源非常丰富，农作物秸秆资源量超过7.2亿t，其中6.04亿t可作能源使用。国家通过引进、消化、吸收国外先进技术，嫁接商品化、集约化、规模化的管理经验，结合中国国情，在农村推广实施秸秆发电技术，在节省不可再生资源、缓解电力供应紧张等方面都具有特别重要的意义。&　　&
　　2.1&秸秆资源是新能源中最具开发利用规模的一种绿色可再生能源秸秆为低碳燃料，且硫含量、灰含量均比目前大量使用的煤炭低，是一种较为“清洁”的燃料，在有效的排污保护措施下发展秸秆发电，会大大地改善环境质量，对环境保护非常有利。&
　　秸秆资源是新能源中最具开发利用规模的一种绿色可再生能源。据有关部门统计数据，我国在用作能源的农作物秸秆中，其中用于畜牧饲料为1.45亿t，还田肥料0.91亿t，工业原料0.14亿t，作为农民传统的生活燃料的秸秆为2.8亿t，分别占总量的24％、15％、2.3％和40％。除了上述用途外，还有18.7％约1.13亿t剩余秸秆没有任何用途，成为真正的废弃物，大部分被农民或农场主在田野焚烧了，这不仅严重污染环境，影响交通，而且造成生物质能源的极大浪费。　　
　　2.2&我国利用秸秆发电的市场广阔&
　　目前生物质能秸秆发电技术的开发和应用，已引起世界各国政府和科学家的关注。许多国家都制定了相应的计划，如日本的“阳光计划”，美国的“能源农场”，印度的“绿色能源工厂”等，它们都将生物质能秸秆发电技术作为21世纪发展可再生能源战略的重点工程。根据我国新能源和可再生能源发展纲要提出的目标，至2010年，我国生物质能发电装机容量要超过：300万kw。因此，从中央到地方政府都制定了一系列补贴政策支持生物质能技术的发展，加快了技术商业化的进程。随着我国国民经济的高速发展和城乡人民生活水平的不断提高，既有经济、社会效益，又能保护环境的秸秆发电技术的利用前景将会越来越广阔。
&&&&&我国农村的秸秆资源相当丰富，主要的农作物种类有稻谷、小麦、玉米、豆类、薯类油料作物、棉花和甘蔗。根据我国地理分布和气候条件，南方地区水域多、气温高，适合水稻、甘蔗、油料等农作物生产，北方地区四季温差大，适合玉米、豆类和薯类作物生长，故播种面积大于其他地区&。小麦在我国各地区都普遍种植，播种面积以华中、华东地区最多；棉花产地主要是华东和华中地区，其次是华北和西部地区。预计在2000年到2010年期间，我国每年秸秆资源的可获得量为3.5亿～3.7亿t，相当于1.7亿tce。如果将这些秸秆资源用于发电，相当于0.9亿kw火电机组年平均运行5000h，年发电量为4500亿kWh。&
　&&3&我国开始引进世界先进技术，启动生物质能发电工程示范项目的实施&
　　农作物秸秆直接燃烧供热发电的利用方式，是一条将秸秆转化为生物质能源可行的工艺技术路线。如果秸秆直接燃烧供热发电示范成功，将成为中国最大的支农项目、最大的节能、环保项目，是我国最可能迅速大面积推广的可再生能源项目。正是由于秸秆直燃发电项目拥有以上特点，同时它又可能解决目前许多企业面临的煤炭供应趋紧，价格持续上升的问题，我国启动实施秸秆发电的示范工程引起了国内外业界的极大关注。&
　　3.1&引进的丹麦BWE公司秸秆发电技术居世界领先地位&
　　20世纪70年代爆发世界第一次石油危机后，能源一直依赖进口的丹麦，在大力推广节能措施的同时，积极开发生物质能和风能等清洁可再生能源，现在以秸秆发电等可再生能源已占丹麦能源消费量的24％以上。丹麦BWE公司是亨誉世界的发电厂设备研发、制造企业之一，长期以来在热电、生物发电厂锅炉领域处于全球领先地位。丹麦BWE公司率先研发的秸秆生物燃烧发电技术，迄今在这一领域仍是世界最高水平的保持者。在这家欧洲菩名能源研发企业的技术支撑下，l988年丹麦诞生了世界上第一座秸秆生物燃烧发电厂。&
　　目前丹麦已建立了13家秸秆发电厂，还有一部分烧木屑或垃圾的发电厂也能兼烧秸秆。BWE公司的秸秆发电技术已走向世界。瑞典、芬兰、西班牙等国由BWE公司提供技术设备建成了秸秆发电厂，其中位于英国坎贝斯的生物质能发电厂是目前世界上最大的秸秆发电厂，装机容量3.8万kW。&
　3.2&我国大型企业与丹麦BME公司合资合作蓄势待发&
　　由中国龙基电力科技有限公司与北京德源投资有限公司共同合作经营的龙基电力有限公司，是BWE公司“超超临界锅炉”和“生物质能发电”等核心技术、锅炉设备相关技术及其更新技术进入中国的唯一平台。作为BWE公司在中国电力领域的项目发展公司和窗口公司，龙基电力有限公司将在中国境内投资生产世界先进的发电厂设备，逐步把BWE公司的生物质能发电技术引入中国，在国内生产BWE公司的生物质能发电锅炉及全部配套设备。
&&&3.3&生物质能发电工程已列入国家级示范项目&　　
　　目前，国家发展和改革委员会已正式批准将河北晋州和山东单县的生物质能秸秆发电工程列为国家级示范项目(发改能源[号文件和发改能源[号文件)，旨在示范中完善技术，规范和培育市场，形成新的产业&。这正式将秸秆发电技术在国内的推广驶上了一条农村能源全新利用的快车道。&
　　　河北晋州(1&25MW)和山东单县(1&24MW)两个示范项目都将引进丹麦BWE公司的世界先进秸秆发电技术，龙基电力有限公司作为项目投资和项目实施单位，在当地做了大量的前期调研，力争在吸收丹麦BWE先进技术的基础上，开创出一条符合中国国情的新路。两个示范项目如能成功，将给我国广袤的农村带来前所未有的新能源革命和巨大的经济效益，如河北晋州项目每年燃烧秸秆20多万t，发电1.38亿kWh。按照每吨秸秆100元的收购价测算，将带动农户增收2000多万元/年；与同等规模的燃煤火电厂相比，一年可节约l0万多tce。&
　　　　除上述两个示范项目外，江苏如东县、黑龙江庆安县、北京平谷区等生物质能丰富的县(区)都在积极与龙基电力有限公司洽谈，着手筹建秸秆发电厂。&
　　　　4&结论&
　　　　根据国家对可再生能源发电的一系列优惠政策，秸秆发电厂所发电量由电网全额收购；上网电价经当地省政府价格主管部门按现行电价政策提出上报国家发展和改革委员会核批后，一般在0.50～0.60元左右；进口设备的关税和进口环节增值税全免，同时，各地方省市还因地制宜地制定了其它的补贴政策。这些政策的出台为秸秆发电在农村的推广利用提供了有力的保障。&　
　　可以预见，在我国农村推广生物质能秸秆发电技术市场广阔，前景光明。
生物质固体成型燃料与秸秆发电&&&&&&&&
&&&&生物质固体成型燃料主要是指农业或林业生物质的固体成型颗粒，属可再生能源。农林生物质具有重量轻、体积大、分布面积广、收获具有季节性等特点。针对生物质的这些特点，必须对其收集、储存、运输即生物质的收储运模式认真研究，才能使大量的生物质作为可再生能源更好的为人类服务。&&&&&&&&&&&&自《中华人民共和国可再生能源法》实施一年来，我国相继建设了一批生物质发电项目，其中部分厂已投入生产运行。这些投产和在建项目中，一般锅炉型式都以引进采用西欧技术，即水冷炉排炉为主，秸秆打捆输送至炉前经撕碎后送入炉内燃烧，或秸秆经破碎后输送入炉内燃烧。应该说，这种锅炉在燃烧技术上是成熟的，但在生物质燃料的问题上却令管理者们头疼不已。根据农林生物质的特点，秸秆存在着收集难、储存难、运输难、防火难四大难题。在已运行的秸秆经破碎后入炉的厂家还遇到了燃料入炉难的问题，使锅炉难以达到额定出力。
&&&&然而，生物质固体成型燃料可使上述难题迎刃而解。
&&&&一是收集不再难。生物质固体成型设备以小型（产量为0.5-1吨／小时）、价款在4万元左右为宜，一家一户即可买得起，放得下，干得了。在村庄里由农户就地将秸秆加工成型，避免了秸秆远距离运输，使秸秆收集不再难。
&&&&二是储存不再难。大量的分散的农户加工使固体成型燃料分储于农户之中，就象千百家生物质“小煤矿”遍地开花，分散的储存方法使储存不再难。
&&&&三是运输不再难。生物质固体成型燃料的密度通常为1吨／立方米左右，和煤差不多。运秸秆就象运煤一样使运输不再难。
&&&&四是防火不再难。秸秆可能用一根火柴就使其燃烧起熊熊大火，而压缩成型后其燃点是比较高的，通常难以引燃，使其防火不再难。
&&&&五是入炉不再难。秸秆压缩成型后，体积大幅度缩小，密度大幅度增加，不再象秸秆那样输送入炉时容易蓬住、卡住，使生物质燃料入炉不再难。
&&&&显然，由于生物质固体成型燃料密度大，便于储存和运输，从而使上述难题得到比较好的解决。但在生物质固体成型过程中要耗费人力、动力、物力，必将使生物质燃料成本增大。这对于年需量在十多万吨、二十几万吨的生物质电厂的经营管理者来说，必将是要高度关注的。
&&&&现以黑龙江双赢再生能源有限公司设备为例，来看看生物质固体成型费用如何。
&&&&一是人工费20元／吨。人工费每人每天按40元计，每班8小时生产4吨，设备出力为0.5吨／小时。
&&&二是电费40元／吨。配套动力为25千瓦，两小时一吨耗电50千瓦时，按0.8元／千瓦时计。
&&&三是秸秆粉碎成本20元／吨。
&&&四是材料消耗5元／吨。
&&&上述四项合计85元／吨。这就是说，在秸秆压缩成型过程中，其费用每吨增加了85元。
&&&有比较才有鉴别。秸秆在压缩成型过程中增加了费用，而秸秆打捆和秸秆压缩成型相比有设有增加费用的地方呢？相互比较能是什么结果呢？
&&&第一、秸秆打捆和秸秆压缩成型相比运输费用大幅度增加。
&&&秸秆打捆的密度是0.18吨／立方米，而秸秆压缩成型的密度是1吨／立方米左右，秸秆压缩成型和秸秆打捆的密度相比，是5倍左右的关系。秸秆压缩成型运费按吨公里0.5元，路程按50公里计，则运一吨压缩成型燃料运费25元，那么运一吨打捆秸秆则需125元，运没有打捆的秸秆费用将会更大。实际上三马车才能运一吨秸秆，其运费之高是可想而知的，这也是老百姓常说的“十里不运草”的道理所在。
&&&&第二、秸秆打捆选用水冷炉排炉和秸秆压缩成型选用循环流化床相比固定资产投资将增大。以一个生物质电厂建两台75吨／小时锅炉为例，按国产设备价格计算，两台水冷炉排炉和两台循环流化床锅炉相比，约增加费用1000万元，年增加折旧费约50万元，按年息6％计息、年增财务费用60万元。另外，水冷炉排炉秸秆输送系统费用也要有所增加。
&&&&第三、秸秆打捆需设秸秆收购点，使费用增加。
&&&&设秸秆收购点后要发生以下费用：一是收购点人员工资等费用；二是收购点需盖收购人员住房费用；三是秸秆称量设备费用；四是秸秆打捆机械设备费用；五是码垛机械设备费用；六是秸秆场地租用费用；七是秸秆防雨设施费用；八是需配备消防车及消防人员费用（不配备消防车安监部门是不会通过的，即使配了消防车，秸秆着起火来也是无法扑救的）。而秸秆固体成型则可省去上述费用，同时，也节省了秸秆运往收购点的运输费用。
&&&&显然，仅从上述三项费用来看，秸秆打捆所增加的费用是可以抵消秸秆成型所增加的费用的。当然，两者费用孰多孰少，多多少，少多少，还是需要通过两者的示范项目，对秸秆的收储运情况和价格体系，从实践中总结对比，才能得出比较准确的数据。&
&&&&应该说，将生物质固体成型燃料技术用于生物质发电生产，将使规模较大的生物质发电生产更容易实现，是一个非常值得研究的重要课题。&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&中国新能源网网友齐宗理投稿
秸秆气化发电大型设备&
&本项目采用本公司研制的高效生物质气化机组与新型生物质气体发电机组相配套的工艺路线，以农作物秸秆等生物质废弃物为原料，采用生物质气化技术，生产出高品位生物质燃气，作为动力燃料驱动的内燃机发电用气，建设秸秆气化发电厂，发出的电供居民生活用电或并网支持国家经济建设。
&&&&本项目全年发电量&792万度，年消化秸秆7920吨，年节约标准煤量3264吨，经济、社会效益巨大。
产品性能指针
燃气内燃机组发电容量&
5台机组一小时发电量&
1000kWh&24小时&
24000kWh&330天&
厂用电率&6%&
日消耗秸秆
年消耗秸秆
24吨&330天&
日产秸秆燃气&
年产秸秆燃气&
每度电秸秆耗量&
一度电用&1公斤秸秆
1吨秸秆产气&
年节约标准煤&
1吨秸秆折合0.412吨标准煤&
秸秆燃气热值&
小时耗水量&
1、秸秆气化、净化设备，每套95万元；&
2、200kW内燃发电机，每台40万元，5台计200万元；
3、1000m3贮气柜，55万元；&&&&
4、发电输配费用150万元；&&&
&5、土建费用70万元；&&
&6、其它费用30万元；
项目建设投资总费用合计为&600万元。
秸秆电站锅炉简介
针对秸秆类生物质的特点，在已有的循环流化床锅炉技术基础上，开发出适应秸秆类生物质的循环流化床锅炉，避免或解决了生物质燃烧及换热过程中的积灰和结渣问题，并且能够长期稳定运行。烟气的排放满足国家相关的环保标准，灰渣含碳量低，可以实现飞灰的综合利用。锅炉容量可以含盖75t/h及以下容量；生物质循环流化床锅炉可以应用于新建项目，也可以在已有电厂和供热系统中，对原有锅炉实行技改来实现。
环保型生物质秸秆稻壳气化发电系统概述
本生物质气化炉是一种将生物质气化处理的系统。&
该系统具有占地小、环保、易操作、易运输、易安装、功能完善、维修快捷的特点。该系统可将目前各种谷壳、秸杆、木屑、蔗渣、麦杆等生物质进行气化处理，达到冷却、净化的燃气为目的。&
　　该系统在较小的空间内对生物质进行气化、冷却、除尘、除焦处理；同时，该系统从用户的角度出发，最大限度的降低了用户在使用过程中的维修及零配件更换时间，从而减少了使用成本。&
　　该系统采用半自动方式控制并配置自动保护装置，保证了环保型气化系统的使用过程中的稳定性、安全性。&
　　本生物质气化炉涉及通过一套系统，将以谷壳、秸杆、木屑、蔗渣等生物质为原料进行气化，达到去除气化后燃气中灰尘和焦油、净化燃气的目的。&
　　生物质能是可再生能源的一种，近年出现的生物质气化技术，是指在一定地理范围内，将较为分散的谷壳、秸杆、蔗渣、木屑、麦杆等农业废弃物集中转化为生物质燃气，再加以利用的一种技术。生物质在气化过程中，由于高温裂解而产生的灰尘和焦油以微粒的形态存在于生物质燃气中，焦油微粒在温度降低时会重新凝结成固态的焦油，并与燃气中的潮湿灰尘微粒结合，堵塞管道和严重损坏燃气发动机的机械部件。因此，如何将生物质燃气中的灰尘和焦油微粒除去，确保生物质燃气在通过燃气发动机组来产生电能的过程中，不因灰尘、焦油凝结而导致燃气发动机损坏或停机，是生物质气化发电技术应用中面对的一项难题。&
　　为了除去生物质燃气中的灰尘、焦油微粒，而且要保证去除过程中不在产生对环璄的二次污染上，目前大部分的生物质气化设备生产厂家都是采用机械方法，这种方法只能在一定程度上减少燃气中灰尘和焦油微粒的含量，而且在支除过程中会产生污水，废气的污染，因此燃气发动机组在经过一段短时间运作后，最后还是会因灰尘和焦油微粒越积越多而出现故障，导致停机。而一般捕焦、除尘设备，虽然早已出现，但这类产品都是针对大型的火电厂、化工厂、洗煤厂而设计开发的，而一般生物质气化发电项目的燃气流量较小，且生物质燃气与火电厂、化工厂需要处理的气体性质有很大差别，因此，目前市场上还没有针对生物质气化而设计生产的有效除尘、除焦且不对周遭环璄产生二次污染装置和产品。&
环保型生物质气化系统内容&
　　本系统的主要在于提供一种处理能力、产品结构、设备体积、安装方式都已知的环保型生物质气化系统。本系统的设计通过对产品、生产、运输、安装、使用、维修多方面进行综合考虑，开发出一种既经济，高效，又使用安全、维修方便的生物质气化系统。&
本系统的工作原理是：在可调控的进料、进风同时，让最少的生物质在气化炉中高效气化，通过特有的冷却器，对生物质气化后的燃气进行除尘冷却的同时，不对周遭环璄产生二次水、气污染，再通过冷却、除尘、除焦的处理，从而达到降温的同时去除生物质气化的燃气中灰尘和焦油微粒的目的。&
　　&根据上述工作原理生产的环保型生物质气化系统，面临的主要问题是：如何以最少的原料产生最大的燃气？&如果有效的去除气化后燃气的灰尘和焦油？&如何保证在去除燃气中灰尘、焦油的同时不对周遭环璄产生二次污染？&如何方便地运输、安装以及维护？&本系统是一种解决以上问题研发出来的一种可以付诸实际使用的环保型生物质气化系统。
湖光牌）生物质秸秆，稻壳气化发电系统主要技术参数
可驱动发电机组数量(台)
气化炉形式&
占地面积(m2)
主厂房高度(m)
循环水池（长&宽）m
水池深度(m)
水池结构形式&
机组总重量(T)
机组总体积(m3)
全套设备可装集装箱数量&
最大产气量(Nm3/h)
额定原料消耗量(kg/t)
原料允许含水量(%)
气化效率(%)
发电效率(%)
自耗电(含发电机组)(kW)
实际发电功率(kW)
气化炉尺寸&(mm)
生物质循环流化床气化发电装置
1.主要用途
　　生物质循环流化床气化发电装置是利用气化技术，把各种生物质废弃物转换为可燃气体，将这些气体经过除尘除焦处理，再送到气体内燃机进行发电，达到从低品位能源获取高品位能源的目的。
　　该技术应用范围广，灵活性好，根据用户不同需要，发电规模可选择在400~4000kW之间。主要用于处理碾米厂的谷壳，家具厂、人造板厂和造纸厂的木屑、边角料、树皮并为工厂提供电力，还可适用于处理林场及农场的枝桠材、秸杆，以及有大量秸杆、稻草、稻壳的缺电农村地区等。
　　2.工作原理
　　流程图说明
　　生物质循环流化床气化发电装置主要由进料机构，燃气发生装置，燃气净化装置，燃气发电机组、控制装置及废水处理设备六部分组成，其流程如图1所示。
　　流程说明如下：
　　进料机构：&进料机构采用螺旋加料器，动力设备是电磁调速电机。螺旋加料器既便于连续均匀进料，又能有效地将气化炉同外部隔绝密封起来，使气化所需空气只由进风机控制进入气化炉，电磁调速电机则可任意调节生物质进料量。&
　　燃气发生装置：&气化装置采用循环流化床气化炉，它主要由进风机，气化炉和排渣螺旋构成。生物质在气化炉中经高温热解气化生成可燃气体，气化后剩余的灰份则由排渣螺旋及时排出炉外。&
　　燃气净化装置：&燃气需经净化处理后才能用于发电，燃气净化包括除尘、除灰和除焦油等过程。本装置采用三级除尘技术：第一级，惯性除尘器，除尘效率60%，第二级，旋风分离器，除尘效率90%，第三级，文氏管除尘器，效率达98%，经过三级除尘，燃气中的固体颗粒和微细粉尘基本被清洗干净，除尘效果较为彻底；燃气中的焦油采用吸附和水洗的办法进行清除，主要设备是两个串联起来的喷淋洗气塔。&
　　燃气发电装置：采用燃气发电机组，由于目前国内燃气内燃机的最大功率只有200kW,故1000kW发电机组由5台200kW的发电机并联而组成。&
　　控制装置：由电控柜，热电偶及温度显示表，压力表及风量控制阀所构成。&
废水处理设备：采用电凝聚的办法处理废水，处理后的废水可以循环使用。&
　　运行温度和气体成分&
　　本装置用空气做气化介质，运行温度控制在650-850℃，生物质气化后的可燃气中包括N2、O2、H2、CO2&、CO、CH4和CnHm等成分，气体热值在&kJ/Nm3之间。&以1MW谷壳气化发电装置为例，气化炉点火成功后，发电系统进入运行状态，同其它生物质相比，谷壳的灰份含量高达15%以上，当温度超过850℃&时，谷壳灰便会发生熔融结渣现象，堵住炉内排渣口，影响气化炉的正常运行，因此，炉内温度的控制十分关键。正常情况下，气化炉的反应温度应稳定在700~800℃左右。当炉内温度为820℃时，气体成分和热值如表1所示。
表1820°C条件下的气体成份、热值和气化效率&
　　化学过程&
　　气化炉内的化学过程主要包括燃烧反应、热分解反应和还原反应。生物质原料进入气化炉后，部分与氧气燃烧，提供热分解所需的热量，大部分生物质在缺氧条件下发生热分解反应，析出挥发份和焦碳，挥发份在高温反应区内停留发生二次反应，使焦油进一步裂解为气体，同时气体和焦碳之间，气体和气体之间进一步发生还原反应。最后，气相的焦油和气体携带部分细颗粒焦碳、灰尘进入燃气净化装置，部分焦碳通过惯性除尘器后回流进入气化炉参加反应。气相焦油冷凝，通过水洗除去，净化后的燃气达到内燃机的要求。&
　　3.主要特点&
　　本装置的最大特点是燃气发生装置采用循环流化床气化炉（CFBG）。自1992年我国第一台CFBG&（广州能源研究所研制）投入运行后，7年来的应用实践表明，CFBG具有以下优点：&
　　原料适应性较好，配合适当的预处理过程，能处理不同种类的生物质原料；&
　　生产强度大，产气量大，气体热值高，产生的燃气中焦油含量少，气化效率高；&
　　负荷适应能力强，启动、停车容易，调节范围大，运行平稳。&
　　这些特点保证了CFBG与发电系统匹配的综合性能稳定可靠，从而使生物质循环流化床气化发电装置具有原料适应性好，处理规模大，负荷适应能力强，发电效率高的优点，为生物质能源的产业化应用开辟了新的途径。&
　　表2所示为以谷壳气化发电系统为例的固定床机组和CFBG机组的参数对比。由表2可看出，对同种原料谷壳，CFBG的技术指标较好，单机生产能力大，与400kW以上发电系统匹配具有明显的优势。
表2&200kW谷壳固定床发电机组与1MW谷壳CFBG发电机组性能比较
200kW下吸式气化炉机组&1MW循环流化床气化发电机组&&
内部尺寸&内径2m&Φ1.8m&&
处理量&400kg/h&1500kg/h&&
生产强度&127kg/m2.h&600kg/m2.h&&
气体热值&&kJ/Nm3&&kJ/Nm3&&
气化效率&47%&65%&&
发电效率&11．8%&16.5%&&
谷壳耗量&2.2kg/kW.h&1.7-1.9&kg/kW.h&&
*其它原料的耗量大约为：秸杆或稻草&1.6—1.8kg/kW.h；木屑&1.3—1.5kg/kW.h.&
　　4.技术水平&
　　气化炉是生物质气化发电装置的核心。本装置采用的循环流化床气化炉（CFBG）于1992年通过中国科学院主持的鉴定，达到国内首创和国际先进水平，经过7年的应用和不断改进，已具有适合处理各种生物质废料的系列化产品，取得了显著的经济和社会效益，引起社会的强烈反响，相继获得广东省科技进步奖，中国科学院科技进步奖和国家科技进步奖。&
　　在CFBG基础上研制的生物质循环流化床气化发电装置是国家“九五”科技攻关项目，1MW谷壳气化发电系统示范装置在1998年9月投入运行，各项技术指标都达到较高水平。该项技术在国内属于领先地位，它的研究成功标志着我国生物质气化发电技术取得了突破性进展。&
　　和国外的大规模生物质气化发电技术，如IGCC等相比，我国的气化发电技术在规模和效率上仍存在差距，但国外设备的投资成本高，处理规模和应用方式不适合我国国情。生物质循环流化床气化发电装置是针对我国生物质资源特点研制的，实用性强，在国内具有十分广阔的市场潜力。&
　　5.经济指标&
　　生物质循环流化床气化发电装置的投资成本和经济效益是影响用户应用积极性的关键因素。表3是600、800、1000、2000、3000、4000kW气化发电装置的经济效益预算（以谷壳废料为例）。由表2看出，考虑资金占用成本后，其发电成本在0.25-0.30元/度之间，若电力收购价为0.5元/度，投资回收期在2年左右。规模越大，经济效益越显著。对于一些木材加工厂而言，木粉、木屑是废料，不但没有价值，还需要花费一笔不小的处理费，因此木粉气化发电装置的运行成本比谷壳的低，投资回收期大大缩短。
表3&不同规模生物质循环流化床气化发电装置经济效益预测（以谷壳为例）
（万度/年）
（万吨/年）
（万元/年）
（万元/年）
（万元/年）
（万元/年）
（万元/年）
资金占用成本
（万元/年）
（贷款年利率按6%）&
（万元/年）
投资回收期（年）&
注：(1)电力收购价以0.50元/度计算;谷壳以80吨/元计算;人工费用以人均年工资1.5万元计算。&
(2)如果采用秸杆或稻草，原料耗量可以比谷壳省15%左右。
6.应用条件&
根据生物质循环流化床气化发电装置的技术特点和经济性特点，特别适用于有以下条件的工厂和地区使用：
●&有大量的生物质废料。如碾米厂的谷壳，家具厂或人造板厂的木屑、树皮，林场或农场的枝桠材、秸杆等，&农村的大量秸杆、稻草和稻壳等。由于这些厂家和地区的废料便宜，只需支付运输费用，所以有明显的经济效益。
●&有较大的电力需求或本地电网同意收购，收购价在0.4元/度以上，才有较好的经济效益。
●&500kW以下机组，可以每天只运行两班，所以适用于小型工厂自用，或照明用电；&500kW以上机组，要求连续运行，适用于连续运行的工厂动力用电或为电网供电。
生物质气化发电
摘&要：生物质气化发电系统采用农业、林业和工业废弃物为原料，也可以以城市垃圾为原料。固定床气化炉用于小规模气化发电系统，采用内燃机发电方式；流化床气化炉用于大、中规模气化发电系统，采用燃气轮机或蒸汽轮机发电方式，也可采用内燃机发电方式。
　　一、前言
　　尽管人们对能源的需求日益增长，然而作为人类目前主要能源来源的化石燃料却迅速地减少，也许不久的将来会被用尽。七十年代的能源危机也证明了这一点。因此，寻找一种可再生的替代能源便成为社会普遍关注的焦点。生物质能源是一种理想的可再生能源，它来源广泛，每年都有大量的工业、农业及森林废弃物产出。即使不被用于生产能源，这些废弃物的处理也是令人头疼的事情。仅欧盟每年便产出五亿吨(干基)这类物质[1]。另外，世界上87%的能源需求[2]来源于化石燃料，这些燃料燃烧时，向大气中排放出大量的二氧化碳。而生物质作为燃料时，由于生物质在生长时需要的二氧化碳量相当于它燃烧时排放的二氧化碳量，因而对大气的二氧化碳净排放量近似于零。而且，生物质中硫的含量极低，基本上无硫化物的排放。所以，利用生物质作为替代能源，对改善环境，减少大气中二氧化碳含量从而减少“温室效应”都有极大的好处。因此，将生物质作为化石燃料的替代能源，便会向社会提供一种各方面都可被接受的可再生能源。
　　生物质气化技术是本世纪出现的利用生物质作为能源的一种新技术，至今已有了较快的发展。很多研究人员在该领域进行了不同技术的研究。尤其是近年来欧洲很多技术人员对生物质气化发电技术进行了大量的研究，并取得了相当的成果。但我国目前在该领域的研究较少。本文简单介绍生物质气化发电技术和中-意合作项目“生物质气化发电及综合利用”。
　　二、气化发电原理及工艺流程&
　　经处理的（以符合不同气化炉的要求）生物质原料，由进料系统送进气化炉内。由于有限地提供氧气，生物质在气化炉内不完全燃烧，发生气化反应，生成可燃气体─—气化气。气化气一般与物料进行热交换以加热生物质原料，然后经过冷却及净化系统。在该过程中，灰分、固体颗料、褂图袄淠锉怀ィ换蟮钠寮纯捎糜诜⒌纾ǔ２捎谜羝只⑷计只澳谌蓟?br&　　1.&气化炉&
　　气化炉是生物质气化的主要设备。在这里，生物质经燃烧、气化转化为可燃气。气化炉分固定床气化炉、流化床气化炉及携带床气化炉。
　　1.1固定床气化炉
　　固定床气化炉可分为下吸式、上吸式`横吸式及开心式气化炉种类型。
下吸式固定床气化炉的特征是气体和生物质物料混合向下流动。通过高温喉管区（只有下吸式设有喉管区）。生物质在喉管区发生气化反应，而且焦油也可以木炭床上进行裂解。一般情况下，下吸式固定床气化炉不设炉栅，但如果原料尺寸较小也可设炉栅。此种气化炉结构简单，运行比较可靠，适于较干的大块物料或低灰分大块同少量粗糙颗料的混合物料，其最大处理量是500kg/h。目前欧洲的一些国家已用于商业运行。
　　上吸式固定床气化炉的特点是气体的流动方向与物料运动方向相反。向下流动的生物质原料被向上流动的热气体烘干、裂解。在气休炉底部，固定碳与空气中的氧气进行不完全燃烧、气化，产生可燃气体。上吸式固定床气化炉的热效率比其它固定床气化炉的高。且对原料要求不很严格。尽管目前没有较大型号，便在原理上其容量不受限制。该种气化炉主要应用在欧洲及东南亚一些国家。
　　横吸式固定床气化炉的特点是空气由侧方向供给，产出气体由侧向流出。气体流横向通过燃烧气化区。它主要用于木炭气化。在南美洲应用广泛并投入商业运行。
　　开心式固定床化炉同下吸式相似，气流同物料一起向下流动。但是由转动炉栅代替了喉管区。主要反应在炉栅上部的燃烧区进行。结构简单而且运行可靠。它是由我国研制的，主要用于稻壳气化，并已投入商业运行多年。
　　&表1是固定床化炉对原料的一般要求。
表1&固定床气化炉对原料的要求
气化炉类&下吸式&上吸式&横吸式&开心式&
原料类型&废水&废水&木炭&稻壳&
尺寸（mm）&20—100&5—100&40—80&1—3&
水分（db%）&&25&&60&&7&&12&
灰分（db%）&&6&&25&&6&&20&
　　1.2&流化床气化炉
　　流化床气化炉具有气、固接触，混合均匀和转换率高的优点，是唯一在恒温床上进行反应的气化炉，反应温度为700~850℃，，原料要求相当小的颗粒。其气化反应在流化床内进行，产生的焦油也可在流化床内裂解。流化介质一般选用惰性材料（如砂子），由于灰渣的热性质易发生床结渣而丧失流化床功能，因此要控制好运行温度。
　　流化床气化炉分单床气化炉、循环气化炉和双床气化炉。单床气化炉只有一个流化床，气化后生成的气化气直接进入净化系统中；循环流化床的流化速度较高，能使产出气体中带走大量固体，经旋风分离器后使这些固体返回流化床，与单床相比，提高了碳的转化率；双流化床与循环床相似，不同的是第1级反应器的流化介质被第2级反应器加热。在第1级反应器中进行裂解反应。第2级反应器中进行气化反应，双流化床的碳转化率也很高。
　　1.3携带床气化炉
　　携带床气化炉是流化床气化炉的一种特例，它不使用惰性材料，提供的气化剂直接吹动生物质原料。该气化炉要求原料破碎成细小颗粒，其运行温度高达成℃，产出气体中焦油成分及冷凝物含量很低，碳转化率可达100%。由于运行温度高易烧结。故选材较难。
　　2.&气化产物及处理
　　不同气化炉及不同气化方式产出气体成分也不相同。其气体成分在5MJ/Nm3（低热值气体）~15MJ/Nm3（中热值气体）之间，见表2。
表2&各种气化炉产出气体热值
类型&下吸式&上吸式&横吸式&开心式&单流床&双流床&循环床&携带床&
空气&□&□&□&□&□&○&&&
氧气&○&○&○&&○&&○&○&
蒸汽&&&&&○&○&&&
□：低热值气体&○：中热值气体
　　气体的净化主要是除去产出气体中的固体颗粒、可冷凝物及焦油。常用旋风分离器，水浴清洗器及生物质过滤器来净化气体。焦油问题是影响气化气使用的最大障碍，水浴清洗器除焦油效果较其它过滤器稍好些，。
　　3.&发电方式&
　　生物质气化发电有3种方式。
　　（1）作为蒸汽锅炉的燃料燃烧生产蒸汽带动蒸汽轮机发电。这种方式对气体要求不很严格，直接在锅炉内燃烧气化气。气化气经过旋风分离器除去杂质和灰分即可使用，不需冷却。燃烧器在气体成分和热值有变化时，能够保持稳定的燃烧状态，排放物污染少。
　　（2）在燃气轮机内燃烧带动发电机发电。这种利用方式要求气化压力在10~30kg/cm2，气化气也不需冷却，但有灰尘、杂质等污染的问题。
　　（3）在内燃机内燃烧带动发电机发电。这种方式应用广泛，而且效率较高。但该种方式对气体要求严格，气化气必须净化及冷却。
　　三、&中-意合作项目“生物质气化发电及综合利用”&
　　辽宁省能源研究所目前与意大利ENEA正在进行“生物质气化发电及综合利用”项目的合作研究。双方技术人员已对意大利提供的固定床气化发电系统及测试分析系统进行了调试实验和测试。其性能达到了设计要求；双方技术人员共同设计了流化床气化发电系统，目前正在意大利制造。
　　1.&固定床气化炉气发电系统&
　　该套系统由意大利设计制造，双方共同调试实验。之后，将安装在辽宁省能源研究所实验室，供有关技术人员进行生物质气化发电研究。
　　该系统以木材为原料，采用下吸式气化炉，喉管区尺寸为300mm，气化炉直径为500mm。净化系统分别由旋风分离器，喷淋净化器、除湿装置和生物质过滤器组成。发电机是TERSSI公司生产的既可用油也可用气化气作燃料的多用发电机，容量为30kＷ。该系统主要技术参数如下：
　喉管区反应温度：850-950℃
　产&气&量：90Nm3/h
　产&气&比：1.8
　气&化&气&热&值：4.6-5.4MJ/Nm3
　发&电&量：30kW
　气化气净化后焦油含量：〈10mg/Nm3
　　2.&流化床气化发电系统&
　　由于该系统最后将在营口一木材加工厂示范运行，因此是以该木材加工厂的加工废弃物和稻壳为原料双方共同设计的。流化床采用砂子，床高1.5m。反应温度800℃。该气化炉一个最大特点是采用双流化区设计，即将流化床分为左右两个区，两个区的流化速度不同，并且生物质和床体材料可在两个区进行循环，强化了流化效果，使气化反应更加充分。
　　气化炉产生的气化气经空气预热器与气化介质进行热交换，然后经过喷淋清洗塔除焦油后送入储气柜，发电机为两台TERSSI公司的８０kＷ多用发电机。该系统的技术参数如下：
　流化床反应温度：800℃
　产&气&量：430&Nm3/h
　产&气&比：1.7
　气&化&气&热&值：5-5.6&MJ/Nm3
　发&电&量：160&kW
　气化气净化后焦油含量：〈10mg/Nm3
　　四、&结语
　　中国是一个农业大国，有丰富的农业废弃资源，生物质气化发电技术日趋完善，具有广阔的应用前景。固定床气化技术以农业、林业废弃物为原料，用于小规模气化发电系统，面积农村、林区及偏远地区，操作方便、简单；流化床气化发电系统适用于大、中规模，可以用农业和林产工业废弃物作原料，面向工业企业，生产的电可供企业自身用电，也可并入电网。另外流化床气化发电技术还可以应用在城市垃圾处理领域。
　　利用生物质气化发电技术既可以生产电能同时也使农业和林产工业废弃物得到有效处理，因而不但是有社会经济效益，也减少了处理这些废弃物时造成的环境污染。
中型生物质气化发电系统
系统出力一般在500一2000kW，其组成与小型装置类似，由于气化容量较大，气化炉采用流化床或循环流化床形式，冷却过滤系统比小型系统完善，除焦采用催化裂解的方法，使90%以上的焦油裂解成永久性气体，水洗冷却塔中排水的焦油含量可望达到排放标准，发电设备为内燃机发电机组。
　　&这种设备用于农村、农场、林场的照明用电或小工业用电，也适合粮食加工厂、木材加工厂等农村废弃物较多区域进行自供发电。
图是中型生物质气化发电系统示意图。
该系统可达到如下技术指标：
功率范围500-2000kw
系统效率15%一20％
发电参数达到工业标准
运行方式&&连续
秸秆气化炉焦油裂解技术
焦油裂解技术（一）
秸秆焦油的特性
&&&&秸秆（即生物质）气化的目标是得到尽可能多的可燃气体产物，但在气化过程中，焦炭和焦油都是不可避免的副产物。其中由于焦油在高温时呈气态，与可燃气体完全混合，而在低温时（一般低于200℃）凝结为液态，所以其分离和处理更为困难，特别对于燃气需要降温利用的情况（如燃气用于家庭或内燃机发电时），问题更加突出。
&&&&焦油的存在对气化有多方面的不利影响，首先它降低了气化效率，气化中焦油产物的能量一般占总能量的5～15%，这部分能量是在低温时难以与可燃气体一道被利用，大部分被浪费，其次焦油在低温时凝结为液态，容易和水、焦炭等结合在一起，堵塞送气管道，使气化设备运行发生困难。另外，凝结为细小液滴的焦油比气体难以燃烬，在燃烧时容易产生炭黑等颗粒。对燃气利用设备，如内燃机、燃气轮机等损害相当严重，这就大大降低了气化燃气的利用价值。所以针对气化过程产生的焦油，采取办法把它转化为可燃气，既提高气化效率，又降低燃气中焦油的含量，提高可燃气体的利用价值，对发展和推广秸秆气化发电技术具有决定性的意义。&
焦油的特点
&&&&在秸秆热转换中，焦油的数量主要决定于转换温度和气相停留时间，与加热速率也密切相关。对一般秸秆而言，在500℃左右时焦油产物最多，高于或低于这一温度焦油都相应减少（见图1）。而在同一温度下，气相停留时间越长，意味着焦油裂解越充分。所以随着气相停留时间的增加，焦油产量会相应地减少（见图2）。
焦油的成份非常复杂，可以分析到的成份有100多种，另外还有很多成份难以确定，而主要成份不少于20种，大部分是苯的衍生物及多环芳烃，其中含量大于5%的大约有7种，它们是：benzene（苯），naphthalene（萘），toluene（甲苯），xylene（二甲苯），styrene（苯乙烯），phernol（酚）和indene（茚），其它成份含量一般都小于5%，而且在高温下很多成份会被分解。所以随着温度的升高，焦油含量中成份的数量越来越少（见图3），因而在不同条件下（温度、停留时间、加热速率）焦油的数量和各种成份的含量都是变化的，任何分析结果只能针对于特定的条件而言。
根据这些特点，我们应在气化过程中尽可能提高温度和气相停留时间，减少焦油的产量和种类，以达到在气化时控制焦油的产生，减少气体净化的难度。
焦油裂解技术（二）
秸秆焦油催化裂解
焦油催化裂解的原理&&尽管在秸秆气化过程中采取各种措施控制焦油的产生，但实际上气体中焦油的含量仍远远超出应用允许的程度，所以对气体中的焦油进行处理，是有效利用燃气必不可少的过程，其中焦油的催化裂解是最有效、最先进的办法。以往简单的水洗或过滤等办法，只是把焦油从气体中分离出来，然后作为废物排放，既浪费了焦油本身的能量，又会产生大量的污染。而焦油热裂解却可把焦油分解为永久性气体，与可燃气一起被利用。所以它既减少了焦油含量，又利用了焦油中的能量。但热裂解需要很高的温度（;～;），所以实现较困难。催化裂解利用催化剂的作用，把焦油裂解的温度大大降低（约750℃～&#），并提高裂解的效率，使焦油在很短时间内裂解率达99%以上。
化学式描述裂解的转化过程。但不管何种成份，裂解的最终产物与气化气体的成份相似，所以焦油裂解对气化气体质量没有明显影响，只是数量有所增加。对大部分焦油成份来说，水蒸汽在裂解过程中有关键的作用，因为它能和某些焦油成份发生反应，生成CO和H2等气体，既减少炭黑的产生，又提高可燃气的产量。例如，萘在催化裂解时，发生下述反应：
C10H8+10H2OÞ10CO+14H2
C10H8+20H2OÞ10CO2+24H2
C10H8+10H2OÞ2CO+4CO2+6H2+4CH4
由此可知，水蒸汽非常有利于焦油裂解和可燃气体的产生。气化介质为空气时，产生低热值燃气，热值为4MJ/Nm3-7MJ/Nm3，氢气含量为8％～14％（体积），气化介质为水蒸气时产生中热值燃气，热值为10MJ/Nm3～16MJ/Nm3，氢气含量为30％～60％（体积）。
催化剂的特点及选择
秸秆焦油催化裂解原理与石油的催化裂解相似，所以关于催化剂的选用可从石油工业中得到启发。但由于焦油催化裂解的附加值小，其成本要求很低才有实际意义。所以人们除利用石油工业的催化剂外，还大量研究了低成本的材料，如石灰石，石英砂和白云石等天然产物。大量的实验表明，很多材料对焦油裂解都有催化作用，其中效果较好又有应用前景的典型材料主要有三种，即木炭、白云石、镍基催化剂，它们的主要性能列于表1中。
表7-4&&&典型催化剂的主要特点
750℃
(1)&反应温度低，转换效果好[4]
(2)&材料较贵，成本较高
800℃
900℃
(1)&木炭为气化自身产物，成&本低
(2)&随着反应进行，木炭本身减少
800℃
900℃
&&&转换效率高，材料分布广泛，
*白云石的主要成份为CaCO3和MgCO3，不同地方出产的白云石成份略有不同。
从上面三种典型催化结果比较可知，镍基催化剂的效果最好，在750℃时即有很高的裂解率，而其他材料在750℃裂解的效果还不理想，但由于镍基催化剂较昂贵，成本较高，一般秸秆气化技术难以应用，所以只能在气体需要精制或合成汽油的工艺中使用。木炭的催化作用实际上在下吸式气化炉中即有明显的效果，但由于木炭在裂解焦油的同时参与反应，所以消耗很大（在;时达0.1kg/Nm3）,对大型秸秆气化来说木炭作催化剂不现实，但木炭的催化作用对气化炉的设计及小型气化炉有一定的指导意义，因为木炭可参与化学反应，与水蒸汽反应生成一氧化碳和氢气，并能与燃气中生成的二氧化碳反应生成一氧化碳，二者都是可燃气体，这样最终能大大增加燃气的热值。
化学反应式：&C+H2O（水蒸汽）=CO+H2&&&&&C+CO2=2CO
白云石（dolomite）是目前为止研究得最多和最成功的催化剂，虽然各地白云石的成份略有变化，但都有催化效果，一般当白云石中CaCO3&/&MgCO3在1～1.5时效果较好。白云石作为焦油裂解催化剂的主要优点是催化效率高，成本低，所以具有很好的实用价值。
为了方便交流，促进国内生物质能技术研究的发展，请各位网友支持，将自己了解的单位的名称共享一下，谢谢！！&
中科院广州能源研究所&&&&
哈尔滨工业大学燃烧工程研究所&&
上海交通大学热能工程研究所&&&
山东省生物质气化技术重点实验室&&&
辽宁省能源研究所&&
中国林业科学研究院林产化学工业研究所&&&
北京市鑫丰大技术开发研究所&&
中国科技大学生物质洁净能源实验室&&&
浙江大学热能工程研究所http://www.ceee./web_cn/itpe/itpe01_yjsjj/w_yjsjj.htm
天津大学环境科学与工程学院http://www2./colleges/environment/default.htm
热能工程资源：http://www.lib./xkdh/lm/source9.html&
中国科学院过程工程研究所&&&
大连环境科学设计院&&
河南农业大学&&&
中国科学院过程工程研究所&&&
中科院成都生物所&&
云南师范大学太阳能研究所&&&
反应器类型&&&主持研发机构&&&&&&&&&&规模或尺寸&&&&&&&&&&&&&&&&文献发表时间
旋转锥&&&&&&&&沈阳农业大学&&&&&&&&&&&50kg/h&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&1997
&&&&&&&&&&&&&&&上海理工大学&&&&&&&&&&&10kg/h&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&2002
流化床&&&&&&&哈尔滨工业大学&&&&&&&&&内径32mm，高600mm&&&&&&&1997
&&&&&&&&&&&&&&&浙江大学&&&&&&&&&&&&&&&&&5kg/h&&&&&&&&&&&&&&——&
&&&&&&&&&&&&&&&沈阳农业大学&&&&&&&&&&&&1kg/h&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&2000
&&&&&&&&&&&&&&中科院广州能源研究所&&&&5kg/h&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&2001
&&&&&&&&&&&&&&上海理工大学&&&&&&&&&&&&&&5kg/h&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&2001
&&&&&&&&&&&&&&华东理工大学&&&&&&&&&&&&&&5kg/h&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&2002
&&&&&&&&&&&&&&浙江大学&&&&&&&&&&&&&&&&&&——&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&2002
&&&&&&&&&&&&&&山东理工大学&&&&&&&&&&&&&&50&kg/h&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&2003
平行反应管&&河南农业大学&&&&&&&&&&&&微量原料&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&1995
热解釜&&&&&&&浙江农业大学&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&1997
固定床&&&&&&&浙江大学&&&&&&&&&&&&&&&&&直径75mm，长200mm&&&&&&&&1999
回转窑&&&&&&&浙江大学&&&&&&&&&&&&&&&&4.5升/次&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&2000
热分解器&&&&&清华大学化工系&&&&&&&&&——&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&2001
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