国内生物质电厂发电技术及设备发展前景
2021-12-15
当前，合理并高效地利用生物质能发电成为我国在能源安全和保障的重要任务之一。主要介绍了目前生物质发电的主流技术及设备，并对国内已经投产的大容量机组进行了探讨，结合国内外经验，对国内生物质发电应用前景进行了详细地展望。
一、生物质能源简介
随着全球人口数量的快速增长和时代的快速发展，能源短缺问题已成为世界上需要共同面对的问题，与此同时能源安全也是制约一个国家和平和稳定发展的问题之一。因此，如何合理并有效地开发和利用新能源、研发新型设备、探索新的技术就显得尤为重要。
我国是一个农业生产大国，每年产生的各种农林废弃物、林业废弃物和林产品加工废弃物等生物质资源，蕴含着巨大的财富和价值，这不但为我国发展低碳经济提供了物质条件，同时也为我国生物质发电技术提供了可靠的发展基础和提升空间。生物质清洁能源首要是指生物质气体、生物质固体燃料和生物质液体燃料。生物质能源相对传统的化石能源来说，是一种新型的清洁的能源，它具有可再生、低污染性和高附加值的优点。合理地利用生物质能发电不仅可以减少使用传统化石能源所带来的有害废气，还可大大减少二氧化碳的排放量。
2016年，国家发展改革委员会国家能源局联合公布了我国电力行业的第十三个五年（2016—2020年）规划，根据电力发展的“十三五”规划。我国将大面积展开生物质发电试点示范工程，重点任务就是解决来自农业和林业所产生的生物质资源，同时保证生物质发电和并网装机容量在数量和质量上的递增。因此，充分使用生物质清洁资源，助力可持续发展的生物质发电厂必将成为重要的战略。
二、生物质能源特点
生物质指的是动物和植物以及为微生物在死亡之后留下含有能量的有机物质，这些残留物和活体所产生的代谢物中所含的能量均来自固化的太阳能。虽然煤炭、石油和天然气等化石能源也是从生物质能转化而来，但和传统的化石能源不同的是生物质能源具有如下特点：
1循环再生性。生物质能够通过植物的光合作用再生，它和风能、太阳能以及潮汐能一样都是可再生能源，并且它的种类更加丰富，可以确保能源的可持续使用，经济的可持续发展。
2节能减排性。由于生物生长过程中所需的二氧化碳的量和其自身排放的二氧化碳量基本相等。所以，在使用生物质能源的生产中，温室气体在大气中的排放量基本为零。
3生物质中硫和氮以及灰分的含量较低，尤其是硫燃烧后，硫氧化物和粉尘的排放量相对于化石燃料而言十分的低，是一种十分清洁的燃料。
4分布性不但很广，而且在我国生物质资源的储量十分庞大。
三、生物质发电流程
农林废弃物及林业废弃物等生物质原材料通过处理之后，被输送至气化炉内，在高压和高温的双重作用下开始热裂解、碳化，在这一过程中还会产生大量的混合气。这些气体的主要组成是高浓度的一氧化碳、氢气和甲烷等。当这些具有热值的混合气从炉内出来时，气体温度基本处于高温状态（800~900℃），为了能够充分利用这部分的气体，便于核算热值和科学的计量，使其降至低温400℃以下，经过降温的生物质混合气通过运送系统传送，一部分被送入锅炉内燃烧，另一部分带有热值的废气重新回流至预处理环节进行热量回用。按照此步骤将生物质发电流程分为生物质原料的预处理环节、循环流化床气化炉加热环节、混合气降温降压环节、可燃气体加压及检测和核算与计量环节、生物质混合气体燃烧环节等。在上述的环节中还需要吹扫和电路保护以及保障系统。在这几个环节中最核心的因素是生物质热气耦合的设备和技术。
四、我国生物质发电发展前景
1.我国生物质发电产业受政府扶持的影响极为明显，在当前的产业链中有特别明显的嵌入性。我国农业生产方式和现状与发达国家差别很大，发达国家主要是农场为主的农业经济具有完整的上下游体系，不论是从运输到回收还是再到销售，每一环每一链都有明确的分工和准确的定位，反观我国的农业模式和政策条件这就导致了生物质原料的收集和运输必然会受限于地方政府和农户，造成原料供应矛盾问题。除此之外，不完整的收购渠道，运输等产业也会制约发电厂的正常运行。
2.对于现行的电厂而言设备的装机容量基本在200～600MW，但对于大型的火力发电机组主要是600MW以上。因此，设备的特点使得了我国能够开展的生物质发电耦合率小于10%。这就说明了我国的生物质发电产业想要迅速和规模化地发展就必须要采用小锅炉且不需要对原有的燃煤锅炉进行全面的改装。实际上，小农经济下的农业资源分布不均与，生产方式的差异势必是对我国开展生物质发电众多不利影响中最为致命的瓶颈。从国内已开展的生物质发电企业运营情况看，原材料的来源和质量的不稳定，是造成企业经济效益不好，甚至电厂和电站的经营亏损的主要原因。
3.在生物质实际发电计量核算方面，需要进一步完善计算方法、核算规范、计算技术以及核算的标准，也是促进生物质电厂平稳发展和提高效益的重要一步。
五、结论与展望
当前，我国大气污染防治形势极为严峻，生物质作为一种低碳低硫的绿色可再生能源，不但可以解决大量的农林废弃物问题，而且能为群众创收。虽然目前生物质发电产业还存在一些不足和缺点，但是在国家的相关政策扶持下，有序开发生物质能源，因地制宜利用生物质，再加上生物质气化技术的不断成熟，生物质发电厂的发展建设和设备创新也一定能够拥有更美好的明天。
