生物质直燃发电的几点建议

Ｑ：　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ｅｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ　Ｈｅｒａｌｄ　工程技术　生物质直燃发电的几点建议①　郭娟　（安阳广播电视大学　河南安阳４５５０００）　摘要：本文首先简要介绍了生物质直燃发电技术，井对生物质燃烧技术、生物质收集以及生物质直燃发电项目的规模大小等问题提出　几点建议，期望能为生物质直燃发电技术的应用提供帮助。　关键词：生物质　燃烧技术　发电　中图分类号：ＴＭ　６　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７４－－０９８ｘ（２０１１）１　２（ｂ）－００８１－－０２　Ｓｅｖｅｒａｌ　Ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓ　ａｂｏｕｔ　Ｂｉｏｍａｓｓ　ｄｉｒｅｃｔｌｙ　Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ　ｆｏｒ　Ｐｏｗｅｒ　Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　Ｇｕｏ　Ｊｕａｎ’　ＧｅＸｉｎＦｅｎｇ　（Ａｎｙａｎｇ　Ｒａｄｉｏ＆Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ　ｕｎｉｖｅｒｓｔｒｙ。ｈｅｎａｎ　４５５０００；Ｎａｎｊｉｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ａｅｒｏｎａｕｔｉｃｓ　ａｎｄ　Ａｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ。ｊｉａｎｇｓｕ，２１１１　０６）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｔｈｅ　ｐｒｅｓｅｎｔ　ａｒｔｉｃｌｅ　ｔｈｅ　ｂｉｏｍａｓｓ　ｄｉｒｅｃｔｌｙ　ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ　ｆｏｒ　ｐｏｗｅｒ　ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　ｗａｓ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ｂｒｉｅｆｌｙ．Ｓｅｖｅｒａｌ　ｒｅｌａｔｉｎｇ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｓｕｃｈ　ａｓ　ｂｉｏｍａｓｓ　ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　ｂｉｏｍａｓｓ　ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ　ａｓ　ｗｅｌｌ　ａｓ　ｔｈｅ　ｓｕｉｔａｂｌｅ　ｓｃａｌｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｏｗｅｒ　ｐｌａｎｔ　ｗｅｒｅ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ，ａｎｄ　ｓｏｍｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｖｅ　ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓ　ｗｅｒｅ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｂｉｏｍａｓｓ　Ｉ　ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ｝ｐｏｗｅｒ　ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　对化石能源的过度依赖不仅导致了生　绍不多。本文首先简要介绍了生物质直燃　把热能转换为电能的转换装置一一汽轮　态环境的不断恶化，还引起了世界范围内　发电技术，重点对生物质收集、生物质燃烧　机、冷凝凝结水蒸气装置一～凝汽器械、给　　的能源危机，探寻新型替代能源实施可持　技术以及生物质直燃发电项１７的规模大小　水泵、化学水处理系统及冷却水系统构成；续发展已刻不容缓。生物质能是一种新的　等问题提出几点建议，期望能给国内相关　电气系统由发电机和变压器以及高低压配　能源，它存储在生物体内部，利用光合作用　产生，以化学能量的方式存在。由于生物质　存有量大、零Ｃ０，排放以及可再生等优点，　因此生物质能利用已经成为新能源领域的　一研究提供参考。　电装置等组成　。生物质直燃发电和燃煤发　电技术类似，但是由于生物质能量密度低、　１生物质直燃发电　生物质直接燃烧发电就是利用生物质　含水率高和挥发分高等特点，致使生物质　锅炉燃烧装置，供料系统等方面与火力发　电不尽相同，汽水系统及电气系统均与一　个研究热点【】ｔ　。　燃烧释放的热量产生蒸汽、推动汽轮机、发　利用生物质能源发电得技术，也被称　电机发电，生物质直燃发电过程见如图１。　般燃煤发电厂相同。而与生物质气化发电　技术相比，生物质直燃发电技术减少了生　为“生物发电”，其原理就是把生物质能转　生物质直燃发电系统主要包括燃烧系统、　化为电能，与其他利用技术相比，生物质直　汽水系统和电气系统。燃烧系统由锅炉的　物质气化这一环节，从而降低初期投资和　燃发电具有较好的灵活性、洁净性和经济　燃烧组成部分、生物质的加工和传送运输　后期相应的运行费用。　性。目前国内的生物质能发电项目多以生　输系统．除去灰尘及除去燃烧残渣等组成；　物质气化发电为主，对生物质直燃发电介　汽水系统由生物质燃烧的空间～一锅炉、　２生物质燃烧技术　传统的生物质燃烧多采用层燃技术，　电能　生物质燃料呈层状铺在炉排上，首先经过　一次配风，使层状粉体燃料与风充分混合　均匀，然后再经过烘干、分解、初步燃烧等　燃烧废料　废热　过程形成风分混合的可燃气体，在二次切　向风的作用下，可燃气体在炉排上方充分　图１　生物质直燃发电过程图　燃烧。层燃技术通常可分为下饲式及炉排　式：下饲式的操作技术简单，对操作员的技　术水平要求不高，成本较低，一些颗粒尺寸　小、含灰量低的生物质燃料可以直接通过　床层２０００　ｌ　６００　压隆１２００　８００　给料器输送到锅炉的燃烧室内，主要用在　小规模发电站。炉排式的种类繁多，其适用　范围更广泛，一些水份含量较大、颗粒大小　／ｐａ　４００　０　不均匀的生物质燃料均可直接送到燃烧室　４０　０　０．２　０．４　０．６　０．８　１　１．２　１．４　８０　Ｉ２０　１６０　１　８０　燃烧，投资及操作成本也都比较低廉Ｈ】。　近些年来层燃技术正逐步被循环流化　风速／（ｍ／ｓ）　床高／ｉＹｌｍ　床燃烧技术所取代。循环流化床燃烧技术　具有较广的燃料适应性、燃烧效率比较高、　有害气体排放容易控制等优点。流化床锅　图２　稻壳　石英砂和煤混合的流化特性曲线　图３稻壳．石英砂和煤混合的稻壳质量分布　炉为高效利用生物废料提供了保证。在西　①作者简介溥Ｂ娟（１９８０年１月），女，汉，河南，讲师，研究方向：机械工程教学及力学。　科技创新导报Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ　Ｈｅｒａｌｄ　８１　丛Ｑ：堑　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ　Ｈｅｒａｌｄ　工程技术　表１　生物质原料价格测算表［。　在农业相对发达的地区生物质电厂的规模　不能一味求大。而对于盐碱地、荒地、山坡　地富于的地区则可以适当考虑大规模生物　质直燃发电项目。可以通过在这些不适合　农作物种植的地区，大力发展薪炭林、能源　林、燃料作物的种植，以此来保证生物质电　场所需的生物质资源。　５展望　随着我国对生物质能发电技术进一步　的深入研究、应用经验也越来越丰富，政府　对生物质发电的扶持力度也在逐渐加强，　２０１０年７月１日起实施了农林生物质发电标　７５元／千瓦时。为促进我国　方发达国家，已经广泛采用了流化床燃烧　左右，需要从将近２万农户中收购秸秆，收　杆上网电价为０．技术，尤其是工业高度发达的美国、英国、　购交易量比较大。如果从生物质燃料的播　的生物质能发电站及相关产业获得更进一　瑞典、丹麦等，该项技术已达到世界一流水　种、除草、施肥、喷洒农药等田间管理、收割　步得发展，我国政府相关部门应出台优惠　平［４Ｉ。在我国生物质燃料主要是秸秆，但是　收集、储运，再经过加工进入锅炉，每个环　政策鼓励生物质能发电项目。创立出一整　在英国、荷兰等国家，家禽粪便也是优质能　节都由电厂部门去完成，成本会增加很多。　源。英国的Ｆｉｂｒｏｗａｔｔ集团修建了三座电站，　套符合我国国情的生物质能发电燃料供应　　表１１３１是生物质燃料收集、运输、储运的一个　保障体系。都以家禽粪便为燃料，其中一家电站拥有３　测算表。因此建议在收购模式打破原来的　台流化床锅炉，每年处理大约７５ｗｔ的家禽　挂牌收购模式，要深入研究，探索适合我国　参考文献　粪，可以为ｌＯ？Ｙ个家庭提供生括用电，美国　加州４０％的电力供应也来源于生物质发电。　１］宋鸿伟，郭民臣．生物质气化发电技术　的刺激性收购模式，不仅要调动农户出卖　［发展状况的综述［Ｊ】．现代电力，２００３，２０　生物质燃料的主动性，而且要调动农户高　（５）：ｌ０～１６　同时生产电能和热能的热电联合生产技　质量储运生物质燃料的积极性。例如农户　合电站在世界各国也雨后春笋般建设了起　对于农民来说，大部分的农业废弃物利用　来。到目前为止，美国已经从小型热电联产　价值比较小，如果能用这些农业废弃物抵　年，将有５０％的新建写字楼类建筑采用小型　调动农民上缴生物质燃料的积极性。此外，　冷热电联产［５—１。我国的热电联产技术在北　对于生物质收购点的布局、收购以及燃料　东输”工程加速了热电联产燃料机构的优　源的合理有效配置。　化。国内这方面的研究主要在哈尔滨工业　大学、浙江大学、广州能源所和山东能源所　４生物质直燃发电项目规模　等单位，其中，流化床燃烧技术是由哈尔滨　工业大学最早开始研究，更进一步的生物　术，可以将热效率利用提高到８５％，热电联　上缴农业废弃物可以消费多少度电量等。２］米铁，唐汝江，陈汉平等．生物质能利用　　［技术及研究进展【Ｊ】．煤气与热力，２００４，　１２，７０１～７０５　３】陈立民，徐征，张贵山等．小型生物质直　发展到了小型冷热电联产计划，预计￣２０２０　消部分电费，等同于增加了收入，必将大大　【燃发电工程及其效益分析【Ｊ】．水利电力　机械，２００６，２８（１２）：ｌ～４　技术综述【Ｊ】．生物质化学工程，２００７，４１　（１）：４３～４８　京、上海等大城市得到了广泛应用，“西气　的储存方式等都要有较好的规划，作到资　［４】马文超，陈冠益，颜蓓蓓等．生物质燃烧　［５】张殿军，陈之航．生物质燃烧技术的应　用［Ｊ】．能源研究与信　ｇ［Ｊｊ．１９９９，ｌ　５（３）：　１　５～２１．　生物质发电项目的经济性要求生物质　发电厂具有一定的规模。理论上说，生物质　质转化利用方案则由浙江大学的陈冠益教　直燃发电项目规模越大，单位发电成本越　【６】武全萍，王桂娟，李业发．生物质洁净能　授率先提出，图２、图３是陈教授设计的一台　低。因此，目前国内关于上大规模生物质发　稻壳流化床锅炉，稻壳的燃烧特性的结果　分析图。　电项目的呼声很高。本文认为生物质直燃　源利用技术［Ｊ］．能源与环境，２００４（２）：　４１～４３．　７】陈冠益，方梦祥，骆仲泱等．生物质流化　发电项目的大小应该考虑项目建设当地的　［实际情况。我国的耕作模式是以农户为单　床的试验研究及设计要点［Ｊ】．热力发　电，１９９９（５）：ｌ９～２３．　３生物质收集　位的家庭模式，种植的农作物有很大的自　８］王振江，周长鲜．农作物秸秆等燃料直　生物质燃料的有效收集和储运一直以　主性和随意性，这将影响生物质燃料的品　［来都是阻碍生物质发电项目大规模应用的　种和收购量的不稳定性，并且城乡之间的　一燃发电的几个关键问题［Ｊ】．四川电力技　个主要问题，不仅在我国，在世界范围内　道路交通不够通达，都会增加生物质燃料　术，２００６，２９（６）：８２～８５．　都是如此。我国农业生产模式大多数是以　单个农户做为生产单位，每户平均耕地面　量仅为２～３吨。以现阶段建立的４＃Ｋ瓦的生　９】曲增杰．我国生物质直燃发电产业发展　的成本。同时发电机组装机容量过大不仅　【的几点思考…．科技创新导报，２００９，３３：　会增加生物质收集、运输的压力，同样也要　４３．　积有限。根据统计，每年每户的秸秆可获得　求有更大的储存场地。在人均耕地不断下　降的今天，拿出大量的耕地作为生物质存　物质发电站来说，每年消耗生物质在４万吨　储场地显然是不合适的。鉴于此，我们认为　（上接８０页）　ｂａｓｅｄ　Ｏｒｌ　ｍｕｌｔｉ－ｓｃａｌｅ　ｃｈｉ￣ｌｅｔ　ａｎｄ　ｉｔｓ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｆａｕｌｔ　ｄｉａｇｎｏｓｉｓ　ｏｆ　ｇｅａｒｂｏｘｅｓ．Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｓｙｓｔｅｍｓ＆Ｓｉｇｎａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ．２０１　１．　适应信号分解算法．电子学报，２００１，２９　（４）：５１　５～５１７．　【７】邹虹，保铮．一种有效的基于Ｃｈｉｒｐｌｅｔ自　８２　科技创新导报Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ　Ｈｅｒａｌｄ