生物質(zhì)能發(fā)電技術(shù)及前景分析(畢業(yè)設(shè)計(jì))

1、分類號(hào) 鄭州電力高等專科學(xué)校畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）題 目 生物質(zhì)能發(fā)電技術(shù)及前景分析 并列英文題目the technology and prospect analysis of biomass power generation 系部 動(dòng)力工程系 專業(yè)電廠熱能動(dòng)力裝置姓名 班級(jí) 指導(dǎo)教師 職稱 論文報(bào)告提交日期2012.05.30 鄭州電力高等?？茖W(xué)校摘要本設(shè)計(jì)的主要目的在于研究生物質(zhì)能發(fā)電的技術(shù)分類，以及各種生物發(fā)電技術(shù)之間的特點(diǎn)比較。介紹了生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)的系統(tǒng)組成和設(shè)備組成，并且著重介紹了氣化發(fā)電的幾種氣化爐。在文章的最后又對(duì)生物質(zhì)發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)進(jìn)行了分析，并且結(jié)合搜索的信息提出了自

2、己對(duì)我國(guó)生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)發(fā)展前景的看法，認(rèn)為生物質(zhì)發(fā)電在今后必將成為我國(guó)的一項(xiàng)朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)。關(guān)鍵詞：生物質(zhì)能發(fā)電；生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)；氣化爐；前景分析abstractthe main purpose of this design is to study the characteristics between the classification of biomass power generation technology, as well as a variety of biomass power generation technology. and biomass gasification pow

3、er generation technology system components and equipment components, and highlights several of the gasification and power generation gasify. end of the article on the advantages and disadvantages of biomass power generation, analysis, and combine the search for information put forward their own view

4、s on the prospects for the development of biomass power generation technology in the development of biomass power generation in the future will become a sunrise industry.keywordbiomass power generation，the technology of biomass power generation，gasify，prospect analysis目錄前言1第一章 生物質(zhì)能發(fā)電的技術(shù)分類2第一節(jié) 生物質(zhì)直接燃

5、燒發(fā)電技術(shù)2第二節(jié) 生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)3第三節(jié) 生物質(zhì)混合燃燒發(fā)電技術(shù)5第四節(jié) 沼氣發(fā)電技術(shù)7第五節(jié) 生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)的特點(diǎn)比較8第二章 生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)的系統(tǒng)構(gòu)成10第一節(jié) 生物質(zhì)氣化發(fā)電機(jī)組的主要系統(tǒng)和設(shè)備10第二節(jié) 氣化系統(tǒng)10第三節(jié) 凈化系統(tǒng)12第四節(jié) 燃?xì)獍l(fā)電系統(tǒng)13第三章：生物質(zhì)氣化技術(shù)常見(jiàn)的系統(tǒng)與設(shè)備14第一節(jié) 生物質(zhì)氣化技術(shù)系統(tǒng)設(shè)備15第二節(jié) 固定床氣化爐15第三節(jié) 流化床氣化爐17第四章：生物質(zhì)能發(fā)電優(yōu)缺點(diǎn)分析及前景預(yù)測(cè)21結(jié)束語(yǔ)24附錄26參考文獻(xiàn)35前 言生物質(zhì)能是唯一一種既可再生又可儲(chǔ)存運(yùn)輸?shù)哪茉础Ｖ袊?guó)生物質(zhì)能在能源消費(fèi)中約占20但大部分仍處于低效應(yīng)用和直接焚燒的狀況。

6、生物質(zhì)發(fā)電主要是利用農(nóng)業(yè)、林業(yè)和工業(yè)廢棄物為原料，也可以將城市垃圾為原料，采取直接燃燒或氣化的發(fā)電方式。對(duì)發(fā)電行業(yè)在當(dāng)前化石燃料如煤炭、石油、天燃?xì)獾染o缺的狀況下，開發(fā)并產(chǎn)生各種可再生能源來(lái)代替化石燃料，是世界解決能源緊缺的一種有效途徑。生物質(zhì)能是綠色可再生能源，生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)也是綠色電力能源技術(shù)，國(guó)家出于環(huán)境保護(hù)及開發(fā)可再生能源的目的對(duì)于污染治理和綠色電力能源技術(shù)的研究和整合十分重視。由于我國(guó)生物質(zhì)資源豐富可開發(fā)潛力大而且生物質(zhì)能發(fā)電技術(shù)的日趨成熟，并且發(fā)展生物質(zhì)綠色電能是調(diào)整能源結(jié)構(gòu)實(shí)施可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略要求。另外國(guó)內(nèi)相關(guān)政策的出臺(tái)將打通生物質(zhì)能發(fā)電在內(nèi)的綠色電力上網(wǎng)的瓶頸，因此生物質(zhì)能發(fā)電

7、在我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展的大環(huán)境下其發(fā)展走向已引起人們的關(guān)注，生物質(zhì)能發(fā)電也將成為朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)。第一章 生物質(zhì)能發(fā)電的技術(shù)分類第一節(jié) 生物質(zhì)直接燃燒發(fā)電技術(shù)生物質(zhì)直接燃燒發(fā)電技術(shù)是指利用生物質(zhì)燃燒后的熱能轉(zhuǎn)化為蒸汽進(jìn)行發(fā)電，在原理上，與燃煤火力發(fā)電沒(méi)有什么區(qū)別如圖1-1所示。其原理是將儲(chǔ)藏在生物質(zhì)中的化學(xué)能通過(guò)在特定蒸汽鍋爐中燃燒轉(zhuǎn)化為高溫、高壓蒸汽的內(nèi)能，再通過(guò)蒸汽輪機(jī)轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)子的動(dòng)能，最后通過(guò)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)化為清潔高效的電能。圖1-1生物質(zhì)直燃發(fā)電系統(tǒng)示意圖1.料倉(cāng) 2.鍋爐 3.汽輪機(jī) 4.發(fā)電機(jī) 5.汽包 6.爐排 7.過(guò)熱器 8.省煤器9.煙氣冷卻器 10.空氣預(yù)熱器 11.除塵器 12.引風(fēng)機(jī)

8、 13.煙囪 14.凝汽器15.循環(huán)水泵 16.凝結(jié)水泵 17.低壓加熱器 18.除氧器 19.給水泵 20.高 壓加熱器 21.送風(fēng)機(jī) 22.給料機(jī) 23.灰斗簡(jiǎn)單講整個(gè)工藝流程為：將生物質(zhì)原料從附近各個(gè)收集點(diǎn)運(yùn)送至電廠，經(jīng)預(yù)處理（破碎、分選）存放到原料儲(chǔ)存?zhèn)}庫(kù)，倉(cāng)庫(kù)容積要保證存放五天的發(fā)電原料；然后由原料輸送車將預(yù)處理后的生物質(zhì)送入料倉(cāng)，料倉(cāng)中的燃料被螺旋給料機(jī)直接送入爐膛，燃料在振動(dòng)爐排上邊燃燒邊移動(dòng)，燃盡后的爐渣由渣斗排出。送風(fēng)機(jī)將空氣送經(jīng)空氣預(yù)熱器加熱，之后送入爐膛保證燃料的完全燃燒，并形成高溫?zé)煔?。高溫?zé)煔庵鸫瓮ㄟ^(guò)四級(jí)過(guò)熱器、省煤器煙氣冷卻器，對(duì)煙道中各個(gè)受熱面加熱然后進(jìn)入除塵器成

9、為符合國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)的煙氣，最后被引風(fēng)機(jī)送入煙囪，排入大氣。鍋爐給水在汽包、下降管和水冷壁之間形成自然循環(huán)，汽包中的水經(jīng)下降管分配到水冷壁中去，經(jīng)過(guò)水冷壁的加熱，成為汽水混合物，回到汽包后由冷水分離器分離出飽和蒸汽。飽和蒸汽依次經(jīng)過(guò)四級(jí)過(guò)熱器，并有減溫器控制氣溫最終成為符合機(jī)組要求的高溫、高壓蒸汽。蒸汽被送入汽輪機(jī)膨脹做功，推動(dòng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子帶動(dòng)發(fā)電機(jī)，產(chǎn)生電負(fù)荷.第二節(jié) 生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)是把生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為可燃?xì)怏w再利用可燃?xì)怏w，燃?xì)獍l(fā)電設(shè)備進(jìn)行發(fā)電。其原理是將儲(chǔ)藏在生物質(zhì)中的化學(xué)能通過(guò)在特定氣化爐中燃燒轉(zhuǎn)化為可燃?xì)怏w，再通過(guò)燃?xì)鈾C(jī)發(fā)電系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為清潔高效的電能如圖1

10、-2所示。圖1-2生物質(zhì)整體氣化聯(lián)合循環(huán)工藝流程圖生物質(zhì)氣化發(fā)電過(guò)程包括三個(gè)方面：一是生物質(zhì)氣化，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)舛紟в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)。所謂的生物質(zhì)氣化是指將固體或液體燃料轉(zhuǎn)化為氣體燃料的熱化學(xué)過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中，水蒸氣、游離氧或結(jié)合氧與燃料中的碳進(jìn)行熱化學(xué)反應(yīng)，生成可燃?xì)怏w。生物質(zhì)氣化過(guò)程復(fù)雜，氣化反應(yīng)條件，氣化劑的種類也各不相同，但所有氣化反應(yīng)的過(guò)程基本都包括生物質(zhì)的干燥

11、、熱解、還原和氧化反應(yīng)過(guò)程。（1）生物質(zhì)干燥。生物質(zhì)本身含有一定的水分，進(jìn)入氣化裝置后在高溫作用下，生物質(zhì)內(nèi)的水分被加熱析出。（2）熱分解反應(yīng)。熱解過(guò)程十分復(fù)雜，結(jié)果是大分子的碳水化合物的鍵被打碎，析出揮發(fā)分（主要包括氫氣、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、焦油和其它碳?xì)浠衔铮?，留下碳?gòu)成進(jìn)一步反應(yīng)的機(jī)體。（3）還原反應(yīng)。還原反應(yīng)發(fā)生在沒(méi)有氧氣的條件下，生物質(zhì)中的碳與氣流中的二氧化碳、水、氫氣發(fā)生反應(yīng)，生成可燃性氣體，由于是吸熱反應(yīng)，需外來(lái)熱量維持反應(yīng)溫度。其中發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)如下： c + co2 2co + h h=-162.41kjh2o + c co + h2 + h h=-118.82k

12、j 2h2o + c co2 + 2h2 + h h=-75.24kj h2o + co co2 + h2 +h h=-43.58kj（4）氧化反應(yīng)。氧化反應(yīng)由于還原反應(yīng)是吸熱，所以汽化器內(nèi)必須保持熱量供給。通常的做法是將氣化殘留的碳與氧進(jìn)行燃燒反應(yīng)來(lái)放出熱量。氧化溫度可達(dá)到8001200，反應(yīng)的化學(xué)方程式為： c + o2 co2 c + o2 co通常把熱分解區(qū)和干燥區(qū)成為氣化器的燃料準(zhǔn)備區(qū)，把還原區(qū)和氧化區(qū)統(tǒng)稱為氣化區(qū)。區(qū)與區(qū)之間沒(méi)有嚴(yán)格的界限，是相互滲透的。生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)采用的氣化技術(shù)和燃?xì)獍l(fā)電技術(shù)不同，其系統(tǒng)構(gòu)成和工藝過(guò)程有很大的差別。（1）根據(jù)生物質(zhì)氣化形式不同分類。生物質(zhì)氣化

13、過(guò)程可分為固定床氣化和流化床氣化兩大類（2）根據(jù)發(fā)電技術(shù)不同分類。從燃?xì)獍l(fā)電過(guò)程上看，生物質(zhì)發(fā)電主要有三種方式：一是將可燃?xì)庾鳛閮?nèi)燃機(jī)的燃料，用內(nèi)燃機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)組發(fā)電；二是將可燃?xì)怏w作為燃?xì)廨啓C(jī)的燃料，用燃?xì)廨啓C(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)組發(fā)電；三是用燃?xì)廨啓C(jī)和汽輪機(jī)實(shí)現(xiàn)兩級(jí)發(fā)電即利用燃?xì)廨啓C(jī)排出的高溫廢氣把水加熱成蒸汽，再用蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組發(fā)電。（3）根據(jù)生物質(zhì)氣化發(fā)電規(guī)模分類。從發(fā)電規(guī)模上生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)可分為大型（發(fā)電功率在5000kw以上）、中型(發(fā)電功率在5003000kw)發(fā)電功率、小型（發(fā)電功率小于200kw）三種。第三節(jié) 生物質(zhì)混合燃燒發(fā)電技術(shù)混合燃燒發(fā)電是指將生物質(zhì)原料應(yīng)用于燃煤電廠

14、中，使用生物質(zhì)和煤兩種原料進(jìn)行發(fā)電。在原理上，與燃煤火力發(fā)電沒(méi)有什么區(qū)別。其原理是將生物質(zhì)和煤一起在鍋爐中燃燒轉(zhuǎn)化為高溫、高壓蒸汽的內(nèi)能，再通過(guò)蒸汽輪機(jī)轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)子的動(dòng)能，最后通過(guò)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)化電能。生物質(zhì)和煤混合燃燒技術(shù)可分為直接混燒和氣化利用兩種形式。 直接燃燒是先對(duì)生物質(zhì)進(jìn)行預(yù)處理，然后直接送入鍋爐燃燒室的利用方式。采用的方式可以是層燃流化床和煤粉爐等燃燒方式，例如芬蘭的alholmenskraft機(jī)組的裝機(jī)容量為550mw采用循環(huán)流化床燃燒技術(shù)，燃料由45%的泥煤、10%的森林殘留物、35%的樹皮與木材加工廢料，以及10%的重油或是煤組成?，F(xiàn)階段世界上最大的生物發(fā)電廠工藝流程如圖1-3所示：

15、預(yù)處理燒嘴鍋爐凈化設(shè)備預(yù)處理、粉碎、干燥、制粒、混合汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組煙氣蒸汽生物質(zhì)煤圖1-3生物發(fā)電廠工藝流程圖當(dāng)采用煤粉爐作為燃燒設(shè)備時(shí)，生物質(zhì)的預(yù)處理可以分為以下三種方式。（1）生物質(zhì)與煤預(yù)先混合，然后經(jīng)過(guò)煤粉機(jī)粉碎后，通過(guò)分配系統(tǒng)送至燃燒器。此方式可以充分利用原有設(shè)備，簡(jiǎn)單易行，低投資，但有可能降解鍋爐的出力，限制了生物質(zhì)種類和使用比例，如樹皮會(huì)影響磨煤機(jī)的正常使用。（2）生物質(zhì)與煤分別處理包括計(jì)量粉碎，然后通過(guò)自管路輸送至燃燒器前，此方式需要安裝生物質(zhì)能燃料管道，控制和維護(hù)鍋爐比較麻煩。（3）與第二種方法基本相同，不同的是為生物質(zhì)準(zhǔn)備了專門的燃燒器單獨(dú)使用，此方法投資成本高，但一般不會(huì)影

16、響鍋爐正常運(yùn)行。在采用氣化方式時(shí)，首先將生物質(zhì)在氣化爐中氣化，產(chǎn)生燃?xì)猓ㄖ饕煞譃閏h4、co、co2、cmhn、n2）經(jīng)簡(jiǎn)單的處理后，直接輸送至鍋爐燃燒室與煤進(jìn)行混合燃燒。氣化利用方式產(chǎn)生的燃?xì)鉁囟葹?00900并不需要冷卻過(guò)程，在爐內(nèi)完全燃燒時(shí)間短，且可將生物質(zhì)灰與煤分離，具有一定的靈活性。第四節(jié) 沼氣發(fā)電技術(shù)沼氣燃燒發(fā)電是隨著沼氣綜合利用的不斷發(fā)展 而出現(xiàn)的一項(xiàng)沼氣利用技術(shù), 它將沼氣用于發(fā)動(dòng)機(jī)上, 并裝有綜合發(fā)電裝置, 以產(chǎn)生電能和熱能, 是有效利用沼氣的一種重要方式.沼氣多產(chǎn)生于污水處理廠、垃圾填埋場(chǎng)、酒廠、食品加工廠、養(yǎng)殖場(chǎng)等。沼氣是在厭氧條件下有機(jī)物經(jīng)多種微生物的分解與轉(zhuǎn)化作用后

17、產(chǎn)生的可燃性氣體，屬于生物質(zhì)能的范疇，主要成分是甲烷二氧化碳，其中甲烷含量約為50%70%，二氧化碳含量為30%40%（容積比）還有少量的硫化氫、氮、氧、氫等氣體，約占總含量的10%20%。甲烷在空氣中與火燃燒，轉(zhuǎn)變?yōu)槎趸己退?，并釋放出能量，其化學(xué)方程式為： + k沼氣發(fā)酵又稱為厭氧消化、厭氧發(fā)酵或甲烷發(fā)酵，是指有機(jī)物質(zhì)在一定的水分、溫度和厭氧條件下，通過(guò)種類繁多、數(shù)量巨大且功能不同的各類微生物的分解代謝，最終形成甲烷和二氧化碳等混合性氣體（沼氣）的復(fù)雜生物化學(xué)過(guò)程。沼氣發(fā)酵一般可分為三個(gè)階段：（1）液化階段。在液化階段，復(fù)雜有機(jī)物（纖維素、蛋白質(zhì)、脂肪等）在兼容性微生物及少數(shù)厭氧微生物的

18、酶催化作用下降解至基本結(jié)構(gòu)單位或簡(jiǎn)單有機(jī)酸、醇等。（2）產(chǎn)酸階段。液化產(chǎn)物被微生物吸收到菌體內(nèi)，并在胞內(nèi)酶的催化作用下，將他們轉(zhuǎn)化為低分子化合物，如乙酸、丙酸、丁酸、及乳酸等，還有乙醇、甲醇以及氫等。乙醇數(shù)量最大約占80%。（3）產(chǎn)甲烷階段。經(jīng)過(guò)前兩階段的分解作用后，有機(jī)溶液中產(chǎn)甲烷的基質(zhì)已經(jīng)很豐富以及產(chǎn)氨細(xì)菌的活動(dòng)，使氨態(tài)氮濃度不斷增高，使發(fā)酵液中的氧化還原電勢(shì)降低。為產(chǎn)甲烷細(xì)菌提供了適宜的環(huán)境條件，促使產(chǎn)甲烷細(xì)菌迅速生長(zhǎng)繁殖，將乙酸、甲酸、甲醇、氫氣及二氧化碳轉(zhuǎn)化為甲烷。目前已知的甲烷反應(yīng)綜合如下： 乙酸 ch3coo- + h2o ch4 + hco3- 甲醇 4ch3oh 3ch4 +

19、hco3- + h+ + h2o h2、co2 4h2 + h+ + hco3- ch4 + 2h2o 4ch3nh3- + 3h2o 3ch4 + hco3- + 4nh4+ + h+ 胺類 2(ch3)2nh+ + 3h2o 3ch4 + hco3- + 2nh4+ + h+ 4(ch3)3nh3+ + 9h2o 9ch4 + 3hco3- + 4hn4 + 3h+ 甲酸 4hcooh + h2o ch4 + 3hco3- + 3h+從能量角度看，碳?xì)淙剂峡杀欢喾N動(dòng)力設(shè)備使用，如內(nèi)燃機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、鍋爐（蒸汽輪機(jī)）等。燃料燃燒放出的能量通過(guò)動(dòng)力發(fā)電機(jī)組的熱交換器進(jìn)行利用，相比不進(jìn)行余熱利用的

20、機(jī)組，其綜合效率高。圖1-4所示是采用不同種類動(dòng)力發(fā)電裝置的效率，從圖中可以看出采用內(nèi)燃機(jī)式的結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單，而且具有操作簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)、高效等優(yōu)點(diǎn)圖1-4不同動(dòng)力設(shè)備的能量利用率第五節(jié) 生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)的特點(diǎn)比較生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)集環(huán)保與可再生能源利用于一體，受到各國(guó)政府的重視，特別是在目前能源和環(huán)保的雙重壓力下，從戰(zhàn)略需求出發(fā)，各國(guó)都加大投資力度進(jìn)行開發(fā)利用。生物質(zhì)直燃發(fā)電技術(shù)在大規(guī)模下效率較高，但它要求生物質(zhì)集中，數(shù)量巨大，如果考慮大規(guī)模收集運(yùn)輸，電廠的運(yùn)行管理成本較高，而小規(guī)模直燃發(fā)電技術(shù)存在效率較低的問(wèn)題。直燃發(fā)電技術(shù)在國(guó)外已進(jìn)入推廣應(yīng)用階段，但在中國(guó)還沒(méi)有形成系統(tǒng)性研究，許多問(wèn)題亟待解決。如：以

21、秸稈為燃料容易在爐膛內(nèi)結(jié)渣、結(jié)焦或沉積于受熱面，嚴(yán)重影響鍋爐換熱，甚至造成腐蝕，制約生物質(zhì)鍋爐長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。生物質(zhì)和煤混合燃燒發(fā)電技術(shù)，規(guī)模靈活經(jīng)濟(jì)性較好。美國(guó)和歐盟已建設(shè)了混合燃燒示范工程，裝機(jī)容量在50 mw700mw。中國(guó)還處于技術(shù)研究階段，實(shí)際應(yīng)用剛剛起步缺乏自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。該技術(shù)生產(chǎn)實(shí)踐中仍有一些實(shí)際問(wèn)題需要解決，如：燃煤鍋爐燃燒溫度通常介于10001250，高于生物質(zhì)的灰熔點(diǎn)，容易引起結(jié)渣等。生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)具有有投資少，發(fā)電成本較低，靈活性好的特點(diǎn)，是同類技術(shù)中最具競(jìng)爭(zhēng)力的技術(shù)之一，比較符合發(fā)展中國(guó)家的情況。但該發(fā)電技術(shù)在配套設(shè)備和系統(tǒng)優(yōu)化集成方面仍然存在不足，電廠的自動(dòng)化控制程

22、度較低，生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)的成套性成為產(chǎn)業(yè)化的主要瓶頸。沼氣發(fā)電技術(shù)應(yīng)用于畜牧場(chǎng)、工業(yè)廢水處理沼氣以及垃圾填埋場(chǎng)沼氣。由于國(guó)產(chǎn)沼氣發(fā)電機(jī)組主要是對(duì)柴油機(jī)進(jìn)行簡(jiǎn)單改裝，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的熱工性能研究不深，產(chǎn)品質(zhì)量不過(guò)關(guān)，發(fā)電機(jī)組效率比國(guó)外同類機(jī)組低4%8%，成熟的發(fā)電機(jī)組規(guī)模也只有500mw。綜上所述生物質(zhì)直接燃燒、混合燃燒、沼氣發(fā)電的關(guān)鍵設(shè)備多是引進(jìn)國(guó)外技術(shù)，國(guó)內(nèi)還沒(méi)有消化吸收，目前不適合在國(guó)內(nèi)大規(guī)模推廣應(yīng)用。氣化發(fā)電技術(shù)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，但也有許多產(chǎn)業(yè)化問(wèn)題需要解決。第二章 生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)的系統(tǒng)構(gòu)成第一節(jié) 生物質(zhì)氣化發(fā)電機(jī)組的主要系統(tǒng)和設(shè)備生物質(zhì)氣化發(fā)電機(jī)組有六大系統(tǒng)組成：氣化系統(tǒng)；凈化系統(tǒng)；發(fā)

23、電系統(tǒng)；升壓并網(wǎng)系統(tǒng)；監(jiān)測(cè)與管理系統(tǒng)；除灰系統(tǒng)。以稻殼氣化發(fā)機(jī)組為例，生物質(zhì)氣化發(fā)電機(jī)組各個(gè)系統(tǒng)的主要設(shè)備如表2-1所示：表2-1 主要設(shè)備系 統(tǒng) 名 稱主 要 設(shè) 備 名 稱氣化系統(tǒng)氣化爐、送風(fēng)機(jī)、螺旋進(jìn)料器凈化系統(tǒng)旋風(fēng)除塵器、管式除塵器、噴淋洗滌塔、文丘里除塵器、汽水分離器、羅茨風(fēng)機(jī)、儲(chǔ)氣罐、循環(huán)水泵發(fā)電系統(tǒng)燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)、發(fā)電機(jī)、控制柜、循環(huán)水泵、冷卻塔、空氣壓縮機(jī)、空氣瓶升壓并網(wǎng)系統(tǒng)變壓器、高壓開關(guān)柜、低壓開關(guān)柜、同期屏監(jiān)測(cè)與管理系統(tǒng)前置單元、主臺(tái)計(jì)算機(jī)除灰系統(tǒng)螺旋除灰器、送風(fēng)機(jī)、集灰倉(cāng)、刮板機(jī)第二節(jié) 氣化系統(tǒng)生物質(zhì)氣化按氣化介質(zhì)分類，可以分為使用氣化介質(zhì)和不使用氣化介質(zhì)兩種。不使用氣化介

24、質(zhì)主要指的是熱解氣化。生物質(zhì)熱解氣化是在完全無(wú)氧或只提供極有限氧情況下進(jìn)行的熱解，也可描述成生物質(zhì)的部分氣化。主要是生物質(zhì)在一定的溫度下進(jìn)行分解，生成固定碳、液體（焦油）和可燃?xì)怏w。熱解過(guò)程工藝參數(shù)的選擇直接決定了熱解產(chǎn)物的組成和比例，工藝參數(shù)包括：熱解溫度、傳熱速率、壓力、停留時(shí)間及生物質(zhì)原料的種類、粒度等。它們的主要工藝參數(shù)見(jiàn)表2-2：表2-2 三類熱解工藝主要參數(shù)類型熱解溫度（）加熱速率(/s)顆粒尺寸（mm）停留時(shí)間（s）常規(guī)熱解3007000.115506006000快速熱解60010001020010.510閃解800100010000.20.5使用氣化介質(zhì)則又分為以下幾種：(1)

25、空氣氣化?？諝鈿饣橘|(zhì)是空氣，空氣中的與生物質(zhì)中的可燃組分進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)所需要的熱量來(lái)源于氧化反應(yīng)過(guò)程中放出的熱量。整個(gè)氣化過(guò)程是一個(gè)自供熱系統(tǒng)，但由于空氣中氮的存在，它不僅不參與氣化反應(yīng)，反而卻稀釋了燃?xì)庵锌扇冀M分的含量，生成的可燃?xì)庵械獨(dú)夂扛哌_(dá)50%左右，因而降低了燃?xì)獾臒嶂?。?）氧氣氣化。由于空氣氣化得到的氣化氣熱值較低，為了提高燃?xì)鈿鉄嶂?，發(fā)展了氣化介質(zhì)為氧氣的工藝。氧氣氣化的特點(diǎn)是產(chǎn)生的可燃性氣體不會(huì)被氮?dú)庀♂專谂c空氣氣化相同的當(dāng)量比下，反應(yīng)溫度較高，反應(yīng)速率加快，反應(yīng)器容積減小，熱效率提高，氣化氣熱值有很大提高，氧氣氣化的氣體產(chǎn)物熱值與城市煤氣相當(dāng)。與空氣氣化相同反應(yīng)溫度

26、下，耗氧量減少，當(dāng)量比降低，因而也提高了氣體質(zhì)量。（3）水蒸氣氣化。水蒸氣氣化是指水蒸氣與高溫下的生物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，它不僅包括水蒸氣碳的還原反應(yīng)，還有co與水蒸氣的變換反應(yīng)、甲烷反應(yīng)、生物質(zhì)在氣化爐內(nèi)的熱分解反應(yīng)等，其主要?dú)饣磻?yīng)是吸熱反應(yīng)，因此水蒸氣氣化需要外部熱源，不易控制和操作，技術(shù)復(fù)雜。（4）空氣（氧氣）水蒸氣混合氣化?？諝猓ㄑ鯕猓┧魵饣旌蠚饣侵缚諝猓ㄑ鯕猓┖退魵馔瑫r(shí)作為氣化質(zhì)的氣化過(guò)程。理論上空氣（氧氣）水蒸氣混合氣化比單用水蒸氣或空氣都優(yōu)越的氣化方法。一方面，氣化所需要的一部分氧氣可有水蒸氣提供，減少了空氣（或氧氣）的消耗量并生成更多的h2及碳?xì)浠衔铮貏e是在有催化劑存在的條

27、件下，co變成co2反應(yīng)的進(jìn)行，降低了氣體中co的含量，使氣體燃料更適合用于城市燃?xì)?；另一方面他是自供熱系統(tǒng)，不需要復(fù)雜的外部熱源。（5）氫氣氣化。氫氣氣化是使氫氣同碳及水發(fā)生反應(yīng)生成大量甲烷的過(guò)程，其可燃?xì)鈱儆诟咧禋怏w，其熱值可達(dá)2226026040kj/m3,但其反應(yīng)條件苛刻，需要在高溫高壓具有氫源的條件下進(jìn)行，此類氣化不常應(yīng)用。生物質(zhì)氣化是非常復(fù)雜的熱化學(xué)過(guò)程，受很多因素影響。影響氣化指標(biāo)的因素取決于三個(gè)方面，即原料特征、氣化過(guò)程的操作條件和氣化反應(yīng)器的連接。這些都影響產(chǎn)品的氣產(chǎn)率、產(chǎn)品的氣組成和熱值、碳轉(zhuǎn)化率、氣化效率、氣化強(qiáng)度等。第三節(jié) 凈化系統(tǒng)生物質(zhì)燃?xì)庵泻懈鞣N各樣的雜質(zhì)，其主要

28、成分如表2-3所示，這些雜質(zhì)會(huì)導(dǎo)致后部氣化發(fā)電設(shè)備磨損腐蝕和污染等問(wèn)題。燃?xì)鈨艋哪繕?biāo)就是要根據(jù)氣化工藝的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)合理有效的雜質(zhì)去除工藝，保證后部氣化發(fā)電設(shè)備不會(huì)因雜質(zhì)而導(dǎo)致磨損腐蝕和污染等問(wèn)題。表2-3 燃?xì)庵懈鞣N雜質(zhì)的特征雜質(zhì)種類典型成份可能引起問(wèn)題凈化辦法顆?；?、焦炭、熱質(zhì)、顆粒磨損、堵塞氣固縮過(guò)濾水洗堿金屬鈉、鉀等化合物高溫腐蝕冷凝、吸附、過(guò)濾氮化物主要是氨和hcn形成no2水洗scr等焦油各種芳香烴等堵塞、難以燃燒裂解、除焦、水洗硫氯hcl、h2s腐蝕污染水洗化學(xué)反應(yīng)法生物質(zhì)氣化燃?xì)夂写罅课⑿〗固款w粒和灰，由于焦炭的密度和直徑都很小，一般的分離器難以去除，這種情況下，比較好的凈化

29、方法是過(guò)濾、水洗、氣固分離。生物質(zhì)氣化設(shè)備產(chǎn)生的燃?xì)馐且环N還原性氣體，其中堿金屬物質(zhì)大多數(shù)處于還原形式并且通常聚集在顆粒較小的飛灰上形成微小煙霧，很難去除通常采用冷凝、吸附、過(guò)濾方法去除。氣化的目標(biāo)是得到盡可能多的可燃性氣體，但在氣化過(guò)程中，焦油是不可避免的副產(chǎn)物，對(duì)氣化系統(tǒng)和用氣設(shè)備都產(chǎn)生十分不利的影響。焦油的成分十分復(fù)雜，一般焦油的主要成分是：苯、萘、甲苯、二甲苯、苯乙烯、酚和茚。焦油對(duì)發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生的危害主要有三點(diǎn)，（1）當(dāng)燃?xì)鉁囟冉档徒褂蜁?huì)形成煙霧，這種焦油霧中含有大量直徑小于1mm的細(xì)小液滴被氣化燃?xì)鈹y帶進(jìn)入下級(jí)設(shè)備，影響其安全運(yùn)行，并對(duì)用氣設(shè)備產(chǎn)生腐蝕，冷凝下來(lái)將附著于管道內(nèi)壁和有關(guān)

30、設(shè)備表面上，對(duì)系統(tǒng)安全運(yùn)行造成危害。（2）焦油占可燃?xì)怏w能量的5%10%在低溫下難以與可燃?xì)怏w一道被燃燒利用，易產(chǎn)生炭黑等顆粒物質(zhì)，從而導(dǎo)致磨損和腐蝕問(wèn)題。（3）焦油還會(huì)與顆粒物等其他污染物發(fā)生相互作用，比如吸附在顆粒物質(zhì)上并在管道上積累起來(lái)，嚴(yán)重時(shí)將造成管道的堵塞。焦油的除去方法通?？蓺w納為兩大類物理凈化方法，包括濕法和干法；化學(xué)凈化方法，包括焦油的熱裂化和催化裂化。第四節(jié) 燃?xì)獍l(fā)電系統(tǒng)燃?xì)獍l(fā)電系統(tǒng)的種類有內(nèi)燃機(jī)發(fā)電系統(tǒng)，燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)，整體氣化聯(lián)合循環(huán)。1.內(nèi)燃機(jī)發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)自19世紀(jì)60年代問(wèn)世以來(lái)經(jīng)不斷改進(jìn)和發(fā)展，已經(jīng)是比較完善的機(jī)械。內(nèi)燃機(jī)在實(shí)際工作時(shí)，每次能量轉(zhuǎn)變都必須經(jīng)歷進(jìn)氣

31、、壓縮、做功、排氣四個(gè)過(guò)程，完成四個(gè)過(guò)程就完成了一個(gè)工作循環(huán)。內(nèi)燃機(jī)發(fā)電設(shè)備具有設(shè)備簡(jiǎn)單、技術(shù)成熟可靠、功率和轉(zhuǎn)速范圍寬、配套方便、機(jī)動(dòng)性好、熱效率高等特點(diǎn)獲得了廣泛應(yīng)用。生物質(zhì)氣化氣可在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部燃燒，將釋放出來(lái)的熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。2.燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)燃?xì)廨啓C(jī)是以連續(xù)流動(dòng)的氣體工質(zhì)驅(qū)動(dòng)葉輪高速轉(zhuǎn)動(dòng)，將燃料的能量轉(zhuǎn)化為有用功的熱力發(fā)動(dòng)機(jī)。燃?xì)廨啓C(jī)的工作過(guò)程是，壓氣機(jī)連續(xù)不斷從大氣中吸入空氣并將其壓縮；壓縮后的空氣進(jìn)入燃料室，與噴入的燃料混合后進(jìn)行燃燒，成為高溫燃?xì)?，隨即流入燃?xì)馔钙街信蛎涀龉Γ苿?dòng)透平葉輪帶動(dòng)壓氣機(jī)葉輪一起旋轉(zhuǎn)；加熱后的高溫燃?xì)庾龉δ芰︼@著提高，因而燃?xì)馔钙皆趲?dòng)

32、壓氣機(jī)的同時(shí)，尚有余量作為燃?xì)廨啓C(jī)的輸出機(jī)械功。3.整體氣化聯(lián)合循環(huán)對(duì)于燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)，發(fā)電后的排煙溫度在500600從能量利用角度看，為其仍然攜帶大量的可用能量，應(yīng)該加以回收利用。所以在是用燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電的基礎(chǔ)上，增加余熱鍋爐和過(guò)熱器產(chǎn)生蒸汽，再利用蒸汽循環(huán)進(jìn)行發(fā)電，可有效提高發(fā)電效率（系統(tǒng)效率大于40%）稱為生物質(zhì)氣化聯(lián)合循環(huán)，大規(guī)模生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)是國(guó)際上重點(diǎn)研究方向。工藝流程如2-1圖所示:圖2-1生物質(zhì)整體氣化聯(lián)合循環(huán)工藝流程圖第三章 生物質(zhì)氣化技術(shù)常見(jiàn)的系統(tǒng)與設(shè)備第一節(jié) 生物質(zhì)氣化技術(shù)系統(tǒng)設(shè)備氣化爐是生物質(zhì)氣化反應(yīng)的主要設(shè)備。按氣化爐的運(yùn)行方式不同，可以分為固定床、流化床和旋轉(zhuǎn)床

33、三種。國(guó)內(nèi)目前生物質(zhì)氣化過(guò)程所采用的氣化爐主要為固定床氣化爐和流化床氣化爐。固定床氣化爐和流化床氣化爐又有多種不同的形式，其各種類型見(jiàn)圖 3-1 。圖3-1 生物質(zhì)氣化爐的分類第二節(jié) 固定床氣化爐固定床氣化爐是一種傳統(tǒng)的氣化反應(yīng)爐，其運(yùn)行溫度大約在1000。固定床氣化爐設(shè)備簡(jiǎn)單、熱效率高，處理量小，適合中、小規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)。在固定床氣化爐中，原料相對(duì)于氣流處于靜止?fàn)顟B(tài)，根據(jù)氣化劑在爐內(nèi)的走向，固定床氣化爐可分為上吸式、下吸式和橫吸式氣化爐，目前較為成熟的氣化反應(yīng)設(shè)備為上吸式和下吸式氣化爐。表3-1是兩種爐型的主要特點(diǎn)。在上吸式氣化爐中，生物質(zhì)原料有爐頂加入，氣化劑由爐底部進(jìn)氣口加入，氣流流動(dòng)

34、的方向與燃料運(yùn)動(dòng)方向相反，向下流動(dòng)的生物質(zhì)原料被向上流動(dòng)的熱氣體烘干、裂解、氣化。其主要優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)生氣在經(jīng)過(guò)裂變層和干燥層時(shí)，將其攜帶的熱量傳遞給物料，用于物料的裂解和干燥，同時(shí)降低自身的溫度，使?fàn)t子的熱效率提高，產(chǎn)生氣體含灰量少。如圖3-2 所示。圖3-2 上吸式固定床氣化爐圖 下吸式固定床氣化爐圖在下吸式氣化爐中，生物質(zhì)有頂部的加料口投入，氣化劑可以在頂部加入，也可以再喉部加入。氣化劑與物料混合向下流動(dòng)。該爐的優(yōu)點(diǎn)是，有效層的高度幾乎不變、氣化強(qiáng)度高、工作穩(wěn)定性好、可以隨時(shí)加料，而且氣化氣體中焦油含量較少。但是燃?xì)庵谢覊m較多，出爐溫度較高。 保證固定床下吸式氣化爐的穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)于木炭和木材等

35、優(yōu)質(zhì)原料并不太難，但對(duì)于秸秤和草類等物理性質(zhì)較差的低品質(zhì)原料就難了許多，因?yàn)榻粘拥任锪显趽]發(fā)分大量析出后，其體積會(huì)迅速縮小，從而使得秸秤半焦依靠自身重力向下移動(dòng)的能力變得很差，因此，熱解層和氧化層極易發(fā)生局部穿透。為了及時(shí)填充穿透空間并阻止氣流短路，合理設(shè)計(jì)加料機(jī)構(gòu)和爐腔形狀，輔以合理的撥火方式都是必須的。一般情況下，下吸式固定床氣化爐不設(shè)爐柵，但如果原料尺寸較小也可設(shè)爐柵。其缺點(diǎn)是抽出氣化氣時(shí)要耗費(fèi)較大的功率，且氣化氣的溫度較高，需要冷卻。 兩種氣化爐的特點(diǎn)比較如表3-1 所示。表3-1 兩種固定床氣化爐型的特點(diǎn)氣化爐型氣流走向爐內(nèi)氣壓連續(xù)進(jìn)料焦油含量熱值上吸式與原料移動(dòng)方向相反不能爐冷卻排

36、受到進(jìn)風(fēng)的影響，不易損壞高偏高下吸式與原料移動(dòng)方向相同能爐處于高溫區(qū)，容易損壞低偏低在橫吸式氣化爐中，生物質(zhì)原料有氣化爐頂部加入，氣化劑從位于爐身一定高度處進(jìn)入爐內(nèi)灰分落入爐柵下部的灰室。燃?xì)獬仕搅鲃?dòng)，故稱作橫吸式氣化爐。該氣化爐的燃燒區(qū)溫度可達(dá)到2000，超過(guò)灰熔點(diǎn)，容易結(jié)渣。因此該爐只適用于焦油和灰分不大于5%的燃料，如無(wú)煙煤、焦炭和焦木炭。 3-4 橫吸式固定氣化圖 第三節(jié) 流化床氣化爐流化床燃燒技術(shù)是一種先進(jìn)的燃燒技術(shù)。與固定床相比，流化床沒(méi)有爐欄，一個(gè)簡(jiǎn)單的流化床由燃燒室、布風(fēng)板組成，氣化劑通過(guò)布風(fēng)板進(jìn)入流化床反應(yīng)器中。流化床氣化爐的溫度一般在750800。這種氣化爐適用于氣化水分

37、含量大、熱量低、著火困難的生物質(zhì)物料，但是原料要求相對(duì)小的顆粒，可大規(guī)模、高效的利用生物質(zhì)能。流化床具有物料混合均勻、反應(yīng)速度快、反應(yīng)溫度均勻、傳熱傳質(zhì)系數(shù)高、能連續(xù)工作、生產(chǎn)能力大、焦油含量高、出口溫度高等。按照氣固流動(dòng)特性不同，流化床氣化爐分為單流化床氣化爐、循環(huán)流化床氣化爐、雙流化床氣化爐和攜帶床氣化爐。單流化床氣化爐中氣流速度相對(duì)較低，幾乎沒(méi)有固體顆粒從中逸出。循環(huán)流化床氣化爐中流化速度相對(duì)較高，從床中帶出的顆粒通過(guò)旋風(fēng)分離器收集后，從新送到爐內(nèi)進(jìn)行氣化反應(yīng)，如圖3-5。圖3-5 單流化床氣化爐圖圖3-6為循環(huán)流化床氣化爐的工作原理圖，它與單流化床氣化爐的主要區(qū)別是生成氣中的固體顆粒在

38、經(jīng)過(guò)了旋風(fēng)分離器或?yàn)V袋分離器后，通過(guò)料腳再返回到流化床，繼續(xù)進(jìn)行氣化反應(yīng)。與單流化床氣化相比，循環(huán)流化床氣化的主要優(yōu)點(diǎn)如下(1)由于操作氣速可以明顯提高而不必?fù)?dān)心碳的轉(zhuǎn)化率，故氣化效率尤其是氣化強(qiáng)度可以得到進(jìn)一步提高；(2)可以適用更小的物料粒徑，在大部分情況下可以不加流化熱載體，運(yùn)行較為簡(jiǎn)單。其缺點(diǎn)主要是因流系統(tǒng)控制較難，料腳容易發(fā)生下料困難，且在碳回流較少的情況下容易變成低速攜帶床。圖3-6 循環(huán)流化床氣化爐圖 雙流化床與循環(huán)流化床相似，見(jiàn)圖3-7，不同的是第1級(jí)反應(yīng)器的流化介質(zhì)在第2級(jí)反應(yīng)器中加熱。在第1級(jí)反應(yīng)器中進(jìn)行裂解反應(yīng)，第2級(jí)反應(yīng)器中進(jìn)行氣化反應(yīng)。雙流化床氣化爐碳轉(zhuǎn)化率較高。圖3

39、-7 雙流化床氣化爐攜帶床氣化爐是流化床氣化爐中的一種特例，其運(yùn)行溫度高達(dá)1300，產(chǎn)出氣體中焦油成分和冷凝物含量很低，碳轉(zhuǎn)化率可以達(dá)到100%。1.固定床氣化爐與流化床氣化爐適用范圍 流化床氣化與固定床氣化相比較，氣化溫度更均勻，氣化強(qiáng)度更高，原料粒度要求小，對(duì)于連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，以木材加工廠下腳料和碾米廠的稻殼為原料的中小型氣化發(fā)電系統(tǒng)比較適合。但同時(shí)由于流化床床層溫度相對(duì)較低，焦油裂解受到抑制，產(chǎn)出氣中焦油含量較高，用于發(fā)電需要復(fù)雜的凈化系統(tǒng)，流化床內(nèi)氣流速度大，石英砂等惰性熱載體與床壁易于磨損，燃料顆粒細(xì)小，產(chǎn)出氣體中帶出物較多，加重系統(tǒng)負(fù)擔(dān)。固定床氣化對(duì)原料適應(yīng)性強(qiáng)，原料粒度要求不嚴(yán)格，反應(yīng)

40、區(qū)溫度較高有利于焦油的裂解，出爐灰分相對(duì)較少，系統(tǒng)投資較循環(huán)流化床低，但固定床氣化強(qiáng)度不高，一般是問(wèn)歇式工作，在連續(xù)工作方面不如流化床，目前在農(nóng)村集中供氣供熱系統(tǒng)和中小型氣化發(fā)電中廣泛應(yīng)用。固定床氣化爐與流化床氣化爐都有各自的特點(diǎn)和一定的適用范圍，固定床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作便利，運(yùn)行模式靈活，適用于中小規(guī)模生產(chǎn)；而流化床適合于工業(yè)化、大型化，設(shè)備較復(fù)雜、投資大。充分考慮目標(biāo)市場(chǎng)的實(shí)際情況，選擇技術(shù)路線，采用最適宜的技術(shù)。2. 固定床氣化爐與流化床氣化爐性能比較 固定床氣化爐與流化床氣化爐有著各自的優(yōu)缺點(diǎn)和一定的適用范圍。例如, 逆流式固定床氣化反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作便利, 運(yùn)行模式靈活, 但是只能適用

41、于中小規(guī)模生產(chǎn); 而流化床氣化反應(yīng)器雖然適合于工業(yè)化、大型化, 但設(shè)備復(fù)雜、投資大, 而且需要一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的對(duì)產(chǎn)品氣的市場(chǎng)需求。第四章 生物質(zhì)能發(fā)電優(yōu)缺點(diǎn)分析及前景預(yù)測(cè)我國(guó)擁有豐富的生物質(zhì)能資源, 我國(guó)政府及有關(guān)部門對(duì)生物質(zhì)能源利用極為重視, 九十年代以后中國(guó)主要發(fā)展了生物壓塊成型，氣化與氣化發(fā)電，生物質(zhì)液體燃料等新技術(shù)，到1998年中國(guó)在生物質(zhì)能源利用領(lǐng)域就已經(jīng)取得了重大進(jìn)展。在生物質(zhì)發(fā)電方面已經(jīng)基本掌握了農(nóng)林生物質(zhì)發(fā)電，城市垃圾發(fā)電生物質(zhì)致密成型燃料技術(shù)。但到目前生物質(zhì)能的開發(fā)利用規(guī)模還有待擴(kuò)大，可再生能源“十二五”發(fā)展規(guī)劃提出的“十二五”期間生物質(zhì)能源發(fā)展目標(biāo)是：到2015年底，生物質(zhì)發(fā)

42、電裝機(jī)將達(dá)1300萬(wàn)千瓦，到2020年將達(dá)3000萬(wàn)千瓦，在2010年底550萬(wàn)千瓦的基礎(chǔ)上分別增長(zhǎng)1.36倍和4.45倍；其中“十二五”末，農(nóng)林生物質(zhì)發(fā)電將達(dá)800萬(wàn)千瓦，沼氣發(fā)電將達(dá)200萬(wàn)千瓦，垃圾焚燒發(fā)電將達(dá)300萬(wàn)千瓦，“十二五”期間生物質(zhì)成型燃料利用量將達(dá)1000萬(wàn)噸，并達(dá)到非化石能源占一次能源消費(fèi)比重達(dá)到11.4%的目標(biāo)。生物質(zhì)能發(fā)電最大的優(yōu)點(diǎn)是代替煤炭、石油、天然氣等燃料生產(chǎn)電力，從而減少對(duì)礦物質(zhì)能源的依賴，有利于改善生態(tài)環(huán)境。生物質(zhì)能是最具發(fā)展?jié)摿Φ目稍偕Y源。按照能源當(dāng)量計(jì)算，生物質(zhì)能僅次于煤炭、石油、天然氣，位列第四，是國(guó)際社會(huì)公認(rèn)的能夠緩解能源危機(jī)的有效資源和最佳替代方

43、式。而且生物質(zhì)資源豐富，發(fā)展?jié)摿薮?，且適合發(fā)展分布式電力系統(tǒng)接近終端用戶，當(dāng)前，不少地區(qū)的秸稈不能得到有效的利用，只能被燒掉，造成大范圍的煙氣污染。生物質(zhì)能發(fā)電技術(shù)恰恰變廢為寶，利用秸稈等生物質(zhì)向電網(wǎng)送電或分散式送電。生物質(zhì)能發(fā)電在可再生能源發(fā)電中電能質(zhì)量好、可靠性高，比小水電、風(fēng)電和太陽(yáng)能發(fā)電等間歇性發(fā)電要好得多，可以作為小水電、風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電的補(bǔ)充能源，具有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值；如果中國(guó)生物質(zhì)能利用量達(dá)到5億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，就可解決目前中國(guó)能源消費(fèi)量的20%以上，每年可減少排放二氧化碳的量近3.5億噸，二氧化硫、氮氧化物、煙塵減排量近2500萬(wàn)噸，而且我國(guó)生物質(zhì)能資源相當(dāng)豐富，僅各類農(nóng)林業(yè)廢棄物的

44、資源量每年即有3.5108t噸標(biāo)煤，預(yù)計(jì)到2020年生物質(zhì)能資源量可達(dá)910億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，在中國(guó)能源資源中占有舉足輕重的地位。如果這些生物質(zhì)得到充分的利用將產(chǎn)生巨大的環(huán)境效益?！笆濉币?guī)劃綱要關(guān)于能源發(fā)展的表述是，“堅(jiān)持節(jié)約優(yōu)先、立足國(guó)內(nèi)、多元發(fā)展、保護(hù)環(huán)境”，發(fā)展生物質(zhì)發(fā)電是發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，走可持續(xù)發(fā)展道路的具體體現(xiàn)。生物質(zhì)發(fā)電能夠利用農(nóng)林生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢棄物發(fā)出電力，燃燒后的灰分還可以肥料的形式還田，是一個(gè)變廢為寶的良性循環(huán)過(guò)程。據(jù)測(cè)算，一個(gè)裝機(jī)容量25mw的機(jī)組，一年消耗農(nóng)林剩余物2105t，按熱值計(jì)算，可替代標(biāo)準(zhǔn)煤約9104t。這是一項(xiàng)節(jié)約能源，減少環(huán)境污染有益于農(nóng)民的技術(shù)。推進(jìn)生物質(zhì)

45、發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展是建設(shè)環(huán)境友好型社會(huì)的重要舉措。廢棄的秸稈無(wú)法有效處理，直接在田間焚燒帶來(lái)的大氣污染和消防安全問(wèn)題危害巨大，是長(zhǎng)期以來(lái)普遍存在而又無(wú)法有效解決的難題。大力發(fā)展生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目，能夠有效處理農(nóng)林剩余物，改善環(huán)境效果明顯。據(jù)測(cè)算，一個(gè)25mw的生物質(zhì)發(fā)電廠每年保守估計(jì)可減少二氧化碳排放超1105t。另外發(fā)展生物質(zhì)發(fā)電是建設(shè)社會(huì)主義新農(nóng)村、服務(wù)“三農(nóng)”的需要。生物質(zhì)發(fā)電可以有效增加農(nóng)民收入，轉(zhuǎn)移農(nóng)村剩余勞動(dòng)力。據(jù)測(cè)算，一臺(tái)裝機(jī)容量為25mw生物質(zhì)發(fā)電廠一年的發(fā)電量可以達(dá)到150gwh，新增產(chǎn)值近億元；年消耗農(nóng)林剩余物約2105t，可為當(dāng)?shù)剞r(nóng)民增加就業(yè)崗位1000余個(gè)，增加收入達(dá)到6000萬(wàn)

46、元以上。同時(shí)，這也是落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的客觀需要，對(duì)今后人類的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展和生存有重要意義。但生物質(zhì)能發(fā)電也有許多問(wèn)題亟待解決，（1）生物質(zhì)能發(fā)電產(chǎn)業(yè)與上下游配套產(chǎn)業(yè)發(fā)展不協(xié)調(diào)。用于生物質(zhì)直接焚燒發(fā)電的鍋爐、燃料輸送系統(tǒng)及草木灰深加工的技術(shù)和設(shè)備仍靠進(jìn)口是中國(guó)生物質(zhì)能發(fā)電技術(shù)快速發(fā)展的關(guān)鍵制約因素。（2）生物質(zhì)資源的收集、運(yùn)輸、加工以及儲(chǔ)存仍面臨一些困難。這一問(wèn)題不解決，會(huì)加大生物質(zhì)能連續(xù)發(fā)電所需的大量、穩(wěn)定的生物質(zhì)燃料的供應(yīng)難度。（3）缺乏促進(jìn)生物質(zhì)能發(fā)電行業(yè)發(fā)展的金融稅收優(yōu)惠政策。（4）上網(wǎng)電能定價(jià)難以生物質(zhì)能發(fā)電廠的正常運(yùn)營(yíng)。（5）中國(guó)生物質(zhì)能發(fā)電尚處于初始示范階段，示范

47、項(xiàng)目從立項(xiàng)、建設(shè)、發(fā)電上網(wǎng)驗(yàn)收，還沒(méi)有專門的管理辦法，這就大大影響了示范項(xiàng)目建設(shè)的進(jìn)度，也影響了投資者的積極性。除了政策問(wèn)題外制約中國(guó)生物質(zhì)能發(fā)電技術(shù)發(fā)展外，新能源行業(yè)的突出問(wèn)題是整個(gè)行業(yè)沒(méi)有一個(gè)能源科技規(guī)劃，也沒(méi)有完整的研發(fā)組織體系和相應(yīng)的資金支持。同時(shí)，新能源技術(shù)更新非?？?，若不加強(qiáng)高新技術(shù)的自主研發(fā)，就只能陷入“引進(jìn)、落后，再引進(jìn)、再落后”的困境。中國(guó)缺乏自主核心技術(shù)，對(duì)不同的技術(shù)路線和工藝缺乏研究，還沒(méi)有成套設(shè)備供應(yīng)能力，進(jìn)口設(shè)備不僅價(jià)格昂貴，而且國(guó)內(nèi)生物質(zhì)發(fā)電設(shè)備市場(chǎng)面臨被國(guó)外技術(shù)壟斷的危險(xiǎn)。另外目前整個(gè)生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)經(jīng)濟(jì)性總體仍然較差發(fā)電成本高于煤炭等火力發(fā)電，造成上網(wǎng)電價(jià)高也影響

48、其發(fā)展壯大。在國(guó)外從 20 世紀(jì) 90 年代起, 丹麥、奧地利等歐洲國(guó)家開始對(duì)生物質(zhì)能發(fā)電技術(shù)進(jìn)行開發(fā)和研究。經(jīng)過(guò)多年努力, 已研制出用于木屑、秸稈、谷殼等發(fā)電的鍋爐。丹麥各電力組織為此進(jìn)行了規(guī)劃, 篩選了一批研究項(xiàng)目, 并重點(diǎn)對(duì)燃燒秸稈和木屑的鍋爐與大型燃煤鍋爐并聯(lián)運(yùn)行發(fā)電供熱進(jìn)行了研究。1988 年誕生了世界上第一座秸稈生物燃燒發(fā)電廠。如今已有130 家秸稈發(fā)電廠遍及丹麥, 秸稈發(fā)電等可再生能源占到全國(guó)能源消費(fèi)量 24% 以上。在美國(guó)生物質(zhì)發(fā)電裝機(jī)容量已達(dá)1050萬(wàn) kw ，70% 為生物質(zhì)煤混合燃燒工藝,單機(jī)容量 13 萬(wàn) kw, 發(fā)電成本 36美分(kw/h) 預(yù)計(jì)到 2015 年裝機(jī)

49、容量將達(dá)1630萬(wàn) kw。日本城市垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)發(fā)展更快, 垃圾焚燒處理的比例已接近 100%。我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，并且擁有著豐富的生物質(zhì)資源，大力發(fā)展生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)對(duì)于解決當(dāng)前電力供應(yīng)不足，增加農(nóng)民收入以及減少環(huán)境污染等方面具有十分重要的意義，隨著農(nóng)業(yè)、林業(yè)的發(fā)展，特別是我國(guó)有計(jì)劃地研究開發(fā)各種速生能源作物和能源植物，生物質(zhì)能資源的種類和產(chǎn)量將會(huì)越來(lái)越大，未來(lái)開發(fā)和利用潛力非常巨大, 在可再生能源中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃中提出，到2020年，我國(guó)生物質(zhì)發(fā)電的裝機(jī)容量要達(dá)到30000mw。中國(guó)在哥本哈根會(huì)議上承諾，2010年單位gdp能耗比2005年減少20%，主要污染物排放減少10%。一系列政策決定

50、未來(lái)低碳經(jīng)濟(jì)是國(guó)內(nèi)能源政策的主要方向，國(guó)內(nèi)能源政策的結(jié)構(gòu)調(diào)整在很大程度上體現(xiàn)在電力結(jié)構(gòu)的調(diào)整上，生物質(zhì)能發(fā)電行業(yè)在“十二五”階段仍將作為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)予以重點(diǎn)扶持，這就保證了生物質(zhì)發(fā)電企業(yè)的盈利能力。顯著的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和良好的經(jīng)濟(jì)性構(gòu)成了生物質(zhì)氣化技術(shù)裝備進(jìn)入市場(chǎng)的基本動(dòng)力?？梢灶A(yù)見(jiàn)，隨著農(nóng)村整體經(jīng)濟(jì)實(shí)力增強(qiáng)，對(duì)高效能的潔凈氣化能源的需求增大，生物質(zhì)能必將與太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)?、沼氣等一起被列為農(nóng)村能源開發(fā)與利用的重點(diǎn)，而且其市場(chǎng)覆蓋面會(huì)越來(lái)越廣闊。同時(shí)，生物質(zhì)氣化技術(shù)具有原料可再生及對(duì)環(huán)境友好的特點(diǎn)，因而受到關(guān)注程度越來(lái)越高，2010年10月，由華北電力大學(xué)、國(guó)能生物發(fā)電集團(tuán)、龍基電力集團(tuán)和濟(jì)南鍋

51、爐集團(tuán)組建的生物質(zhì)發(fā)電成套設(shè)備國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室建設(shè)啟動(dòng)。這些科研機(jī)構(gòu)的參與，將大大促進(jìn)基礎(chǔ)研究成果與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的銜接，為行業(yè)提供關(guān)鍵技術(shù)，為生物質(zhì)發(fā)電行業(yè)發(fā)展提供技術(shù)保障。這對(duì)保障我國(guó)可再生能源工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展、大幅度降低能耗水平具有深遠(yuǎn)而重要的意義?？梢灶A(yù)見(jiàn)在今后一段時(shí)期，隨著國(guó)家對(duì)生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)的關(guān)注度日益提高，國(guó)家在稅收、財(cái)政等多方面的扶持政策不斷出臺(tái)，扶持力度的逐漸加大。在未來(lái)5年國(guó)內(nèi)將興起建設(shè)生物質(zhì)發(fā)電廠的高潮，這項(xiàng)功在當(dāng)代、利在千秋的朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)一定能夠又好又快地發(fā)展。結(jié)束語(yǔ)畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅是對(duì)前面所學(xué)知識(shí)的一種檢驗(yàn)，而且也是對(duì)自己能力的一種提高。進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)寫作畢業(yè)論文是我們每個(gè)大學(xué)生必須經(jīng)

52、歷的一段過(guò)程，也是我們畢業(yè)前的一段寶貴的回憶。我所選的課題是生物質(zhì)能發(fā)電技術(shù)及前景分析，選它作為自己的原因不僅僅是因?yàn)橄矏?ài)，而且是因?yàn)樯镔|(zhì)能發(fā)電技術(shù)在現(xiàn)在發(fā)電行業(yè)里所占份額越來(lái)越大，關(guān)于生物質(zhì)能發(fā)電技術(shù)自己在三年中所學(xué)到的也僅僅是九牛一毛而已，我想更深入的去了解它，去感知它，以便去更好的應(yīng)用它。雖然在以前也對(duì)生物質(zhì)能發(fā)電技術(shù)有所了解，但是在剛進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，還是感到不知所措，無(wú)從下手，幸虧有老師的指導(dǎo)，讓我們理清了設(shè)計(jì)思路。但是思路清晰并不代表能夠很順利的完成老師交給的任務(wù)，在完成畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)我們就會(huì)發(fā)現(xiàn)會(huì)出現(xiàn)各種意想不到的錯(cuò)誤，有的是自己的大意，而有些就純粹是因?yàn)樽约旱睦碚撝R(shí)不完善，所有的這些

53、都是需要自己去克服的：理論知識(shí)不夠，多看書本和資料；思路有誤就要求自己多思考多向老師和其他同學(xué)求教；由于自己馬虎所導(dǎo)致的錯(cuò)誤那就要靠自己，我記得我們老師經(jīng)常說(shuō)的做任何事都要用心，尤其是搞工程的更要心細(xì)，以前體會(huì)不深，但是經(jīng)過(guò)這段時(shí)間，我越來(lái)越明白這話里面所包含的真諦。在兩個(gè)月的學(xué)習(xí)實(shí)踐中我學(xué)到的東西比以往學(xué)到的都要豐富，因?yàn)槲也粌H學(xué)到了一些新的專業(yè)知識(shí)而且還鍛煉了自己解決問(wèn)題的能力，這是不可多得的。但是，在設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到了很多困難，感覺(jué)到自己對(duì)專業(yè)知識(shí)的欠缺，讓自己增加了緊迫感，要抓緊彌補(bǔ)自己的欠缺，學(xué)無(wú)止境，這也讓我體會(huì)到了不管以后走上什么樣的崗位，都不要拋棄自己的學(xué)習(xí)，不進(jìn)則退，別人的進(jìn)步

54、自己的停滯不前終將導(dǎo)致自己的淘汰，這是我在整個(gè)課題設(shè)計(jì)過(guò)程中最大的體會(huì)。雖然我的畢業(yè)設(shè)計(jì)不是很成熟，還有很多不足之處，但我可以自豪的說(shuō)，這里面的每一段文字都有我的勞動(dòng)。當(dāng)看著自己的畢業(yè)設(shè)計(jì)，真是莫大的幸福和欣慰，我相信其中的酸甜苦辣最終都會(huì)化為甜美的甘泉。在此我要特別感謝我的指導(dǎo)老師*老師對(duì)我們的悉心指導(dǎo)，他不僅教給我們?cè)S多治學(xué)的知識(shí)，更重要的是教給了我們做人的道理，這對(duì)我們是終身受用的，還要感謝我親愛(ài)的同學(xué)們，是他們陪伴我度過(guò)了快樂(lè)有意義的大學(xué)生活，無(wú)論是在生活還是在學(xué)習(xí)上都給了我莫大的幫助。隨著畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成，大學(xué)生活也即將離我們而去，但我可以無(wú)悔的說(shuō)“我曾經(jīng)來(lái)過(guò)”。大學(xué)三年，但它給我的影

55、響卻不能用時(shí)間來(lái)衡量，這三年來(lái)，經(jīng)歷過(guò)的所有人、所有事，都將是我以后生活回味的一部分，是我為人處事的指南針。附錄生物質(zhì)焦油裂解技術(shù)1.生物質(zhì)焦油的特性 生物質(zhì)氣化的目標(biāo)是得到盡可能多的可燃?xì)怏w產(chǎn)物，但在氣化過(guò)程中，焦炭和焦油都是不可避免的副產(chǎn)物。其中由于焦油在高溫時(shí)呈氣態(tài)，與可燃?xì)怏w完全混合，而在低溫時(shí)（一般低于200）凝結(jié)為液態(tài)，所以其分離和處理更為困難，特別對(duì)于燃?xì)庑枰禍乩玫那闆r（如燃?xì)庥糜诩彝セ騼?nèi)燃機(jī)發(fā)電時(shí)），問(wèn)題更加突出。 焦油的存在對(duì)氣化有多方面的不利影響，首先它降低了氣化效率，氣化中焦油產(chǎn)物的能量一般占總能量的515%，這部分能量是在低溫時(shí)難以與可燃?xì)怏w一道被利用，大部分被浪費(fèi)，其次焦