生物质发电介绍

来源:guoluchuchen    发布时间:2019-06-17 07:34:26


生物质发电


生物质发电是利用生物质所具有的生物质能进行的发电,是可再生能源发电的一种,包括农林废弃物直接燃烧发电、农林废弃物气化发电、垃圾焚烧发电、垃圾填埋气发电、沼气发电。

 发电前景情况

 

世界生物质发电起源于20世纪70年代,当时,世界性的石油危机爆发后,丹麦开始积极开发清洁的可再生能源,大力推行秸秆等生物质发电。自1990年以来,生物质发电在欧美许多国家开始大力发展。

 

中国是一个农业大国,生物质资源十分丰富,各种农作物每年产生秸秆6亿多吨,其中可以作为能源使用的约4亿吨,全国林木总生物量约190亿吨,可获得量为9亿吨,可作为能源利用的总量约为3亿吨。如加以有效利用,开发潜力将十分巨大。

 

为推动生物质发电技术的发展,2003年以来,国家先后核准批复了河北晋州、山东单县和江苏如东3个秸秆发电示范项目,颁布了《可再生能源法》,并实施了生物质发电优惠上网电价等有关配套政策,从而使生物质发电,特别是甜高粱秸秆发电迅速发展。

 

根据国家“十一五”规划纲要提出的发展目标,未来将建设生物质发电550万千瓦装机容量,已公布的《可再生能源中长期发展规划》也确定了到2020年生物质发电装机3000万千瓦的发展目标。此外,国家已经决定,将安排资金支持可再生能源的技术研发、设备制造及

 

检测认证等产业服务体系建设。总的说来,生物质能发电行业有着广阔的发展前景。

 

发展

 

随着生物质能发电产业竞争的不断加剧,大型生物质能发电企业间并购整合与资本运作日趋频繁,国内优秀的生物质能发电企业愈来愈重视对行业市场的研究,特别是对企业发展环境和客户需求趋势变化的深入研究。正因为如此,一大批国内优秀的生物质能发电企业迅速崛起,逐渐成为生物质能发电产业中的翘楚!

 

我国生物质能资源非常丰富,发展生物质发电产业前景广阔。一方面,中国农作物播种面积有18亿亩,年产生物质约7亿吨。相当于3.5亿吨标准煤。此外,农产品加工废弃物包括稻壳、玉米芯、花生壳、甘蔗渣和棉籽壳等,也是重要的生物质资源。另一方面,我国现有森林面积约1.95亿公顷,森林覆盖率20.36%,每年可获得生物质资源量约8亿至10亿吨。

 

同时,发展生物质发电,实施煤炭替代,可显著减少二氧化碳和二氧化硫排放,产生巨大的环境效益。与传统化石燃料相比,生物质能属于清洁燃料,燃烧后二氧化碳排放属于自然界的碳循环,不形成污染。据测算,运营1台2.5万kW的生物质发电机组,与同类型火电机组相比,可减少二氧化碳排放约10万t/a。

 

到2025年之前,可再生能源中,生物质能发电将占据主导地位。未来,利用生物质再生能源发电已经成为解决能源短缺的重要途径之一。

 

此外,我国还有5400多万公顷宜林地,可以结合生态建设种植

 

农作物,这些都是中国发展生物质发电产业的优势。发展生物质发电产业是构筑稳定、经济、清洁、安全能源供应体系,突破经济社会发展资源环境制约的重要途径。

 

发电形式

燃烧发电

 

直接燃烧发电是将生物质在锅炉中直接燃烧,生产蒸汽带动蒸汽轮机及发电机发电。生物质直接燃烧发电的关键技术包括生物质原料预处理、锅炉防腐、锅炉的原料适用性及燃料效率、蒸汽轮机效率等技术。

 

混合发电

 

生物质还可以与煤混合作为燃料发电,称为生物质混合燃烧发电技术。混合燃烧方式主要有两种。一种是生物质直接与煤混合后投入燃烧,该方式对于燃料处理和燃烧设备要求较高,不是所有燃煤发电厂都能采用;一种是生物质气化产生的燃气与煤混合燃烧,这种混合燃烧系统中燃烧,产生的蒸汽一同送入汽轮机发电机组。

 

气化发电

 

生物质气化发电技术是指生物质在气化炉中转化为气体燃料,经净化后直接进入燃气机中燃烧发电或者直接进入燃料电池发电。气化发电的关键技术之一是燃气净化,气化出来的燃气都含有一定的杂质,包括灰分、焦炭和焦油等,需经过净化系统把杂质除去,以保证发电设备的正常运行。

 

沼气发电

 

沼气发电是随着沼气综合利用技术的不断发展而出现的一项沼气利用技术,其主要原理是利用工农业或城镇生活中的大量有机废弃物经厌氧发酵处理产生的沼气驱动发电机组发电。用于沼气发电的设备主要为内燃机,一般由柴油机组或者天然气机组改造而成。 垃圾发电

 

垃圾发电包括垃圾焚烧发电和垃圾气化发电,其不仅可以解决垃圾处理的问题,同时还可以回收利用垃圾中的能量,节约资源,垃圾焚烧发电是利用垃圾在焚烧锅炉中燃烧放出的热量将水加热获得过热蒸汽,推动汽轮机带动发电机发电。垃圾焚烧技术主要有层状燃烧技术、流化床燃烧技术、旋转燃烧技术等。发展起来的气化熔融焚烧技术,包括垃圾在450°~640°温度下的气化和含碳灰渣在1300℃以上的熔融燃烧两个过程,垃圾处理彻底,过程洁净,并可以回收部分资源,被认为是最具有前景的垃圾发电技术。

 

有待扶持

 

国家在生物质能发电的上网电价上给予了扶持,每千瓦时电价比火电高两角钱左右,但是,我国的扶植力度与欧美国家比还是有差距。欧洲一些国家除了电价,在税收上的扶持力度更大。欧洲一些电厂之所以经营得好,有很重要的一条,人家的原料不仅不付钱,而且

 

由于秸秆是按照垃圾处理,还要征收垃圾处理费,因此可以良性发展。我国与国外情况不同,一方面要通过发电避免农民焚烧秸秆引起污染等社会问题,一方面又要通过发电扶助农民。基于以上两点,

 

不仅秸秆收购价格不能过低,而且随着此类项目的增多,收购价格还在上升。如国家在确定生物质能发电的上网电价补贴时,秸秆每吨价格被定在100元左右,而秸秆实际收购价格已达200—300元/吨,如此高的原料成本增加了企业成本预算,以山东秸秆发电的上网电价为例,实际成本在0.65元/千瓦时左右,脱硫标杆上网电价(0.344元/千瓦时)加上政府补贴电价(0.25元/千瓦时),总计为0.594元/千瓦时,亏损显而易见。亏损的状态迫使部分生物质能企业停产,因此国家在税收等政策上进一步加大扶持力度就显得非常重要。

 

此外,在生物质发电项目布局上国家也应该更科学规划,有序建设,避免一哄而上。如果布局太密集,势必会加大秸秆的收购和运输半径,而且还会导致原料价格上升,企业的效益就会受到更大的影响。 

发展意义

 

1.增加我国清洁能源比重

 

2.改善环境

 

3增加农民收入,缩小城乡差距

 

必要可行 国家发改委能源局可再生能源处周篁博士在河北省晋州生物质发电项目开工仪式上介绍说,生物质直接燃烧发电(简称生物质发电)是世界上仅次于风力发电的可再生能源发电技术。据初步估算,在我国,仅农作物秸秆技术可开发量就有6亿吨,其中除部分用于农村炊事取暖等生活用能、满足养殖业、秸秆还田和造纸需要之外,我国每年废弃的农作物秸秆约有1亿吨,折合标准煤5000万吨。照此计算,

 

预计到2020年,全国每年秸秆废弃量将达2亿吨以上,折合标准煤1亿吨相当于煤炭大省河南一年的产煤量。

 

致公党中央在全国政协十届四次会议上的发言中提出,我国生物质资源生产潜力可达650亿吨/年,折合33亿吨标准煤,相当于每年化石资源消耗总量的3倍以上。中国工程院专家预测说,2015年,全球总能耗将有4成来自生物。大力加强生物质产业的开发与培育,对于缓解能源短缺、改善环境、扩大乡镇产业规模、促进循环经济的发展具有重要意义。

 

我国是世界上人口最多的国家,国民经济发展面临资源和环境的双重压力。从人均化石能源资源量看,煤炭资源只有世界平均水平的60%,石油只有世界平均水平的10%,天然气只有5%。从能源生产和消费来看,目前我国已经成为世界上第二大能源生产国和第二大能源消费国,大量生产和使用化石能源所造成的环境污染已经十分严重。专家认为,随着经济的发展和人民生活水平的提高,我国的能源需求将快速增长,能源、环境和经济三者之间的矛盾也将更加突出,因此,加大能源结构调整力度,加快可再生能源发展势在必行。

 

秸秆发电工艺流程

 

蒸汽循环

 

20世纪90年代后,以煤为代表的化石燃料发电技术的飞速发展,使整个发电厂的发电效率,蒸汽的温度和压力得到了大幅提高。对于秸杆燃烧发电设备,也同样取得了很大发展。但是,相对与燃煤设备,

 

秸秆燃烧发电设备的设计建设经验相对较少。而且秸杆还具有独特的特性,使其很难达到较高的蒸汽参数。尤其是秸杆中氯化物含量较高,增加了锅炉在高蒸汽压力下腐蚀的可能性。多数秸杆燃烧发电厂的发电效率只能达到30%左右。一般而言,秸秆发电厂在发电的同时都供热,以提高整个电厂的效率。

 

燃烧发电

 

发电厂内建设两个独立的秸杆仓库。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,秸杆同时要测试含水量。任何一包秸杆的含水量超过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。在中国,可以手动将探测器插入每一个秸杆捆中测试水分,该探测器能存储99组测量值,测量完所有秸杆捆之后,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杆的净重。

 

货车卸货时,叉车将秸杆包放入预先确定的位置;在仓库的另一端,叉车将秸杆包放在进料输送机上;进料输送机有一个缓冲台,可保留秸杆5分钟;秸杆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;秸杆包被推压到两个立式螺杆上,通过螺杆的旋转扯碎秸杆,然后将秸杆传送给螺旋自动给料机,通过给料机将秸杆压入密封的进料通道,然后达到炉床。炉床为水冷式振动炉床,是专门为秸杆燃烧发电厂而开发的设备。

 

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。由于秸杆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,并在国际上的大多数秸杆发电厂中得到运用。

 

运作系统

 

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,协调锅炉、汽轮机和空冷凝汽器的工作非常重要。

 

发电装置

 

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。

 

清洁系统

 

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25mg/Nm。布袋除尘器为脉动喷射式,容器由压缩空气脉冲清洁

 

副产物

 

秸杆通常含有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。

 

效益分析

 

生态效益

 

有利于环境的改善。长期以来,农作物秸秆基本上是被作为废品处理。每到收获季节,大部分地区都会出现“村村点火,处处冒烟,秸秆遍地,烽烟四起”的局面,对生态环境造成极大危害。而将这些秸秆变废为宝,可以减少这些不必要的大气污染。另外,秸秆发电是国际上发达国家普遍推行的CDM(清洁发展机制)项目,装机容量为12MW机组的生物质发电机组年减排当量CO2约3.85万吨,可大幅降低全球温室气体排放,比燃煤火电清洁得多,极少有污染物(特别是SO2)排放。可以说,秸秆发电使传统的单向线性经济“资源——产品——污染排放”转化为“资源——产品——再生资源”的循环经济。 经济效益

 

有利于增加农民收入。生物质发电使生物秸秆变废为宝,根据有关人员调查,内地一个百万人口的县,可年产小麦、玉米、棉花及水稻等农作物秸秆100多万吨,约相当于50万吨标煤。1个装机容量为25MW的机组年耗生物质秸秆30万吨以上,若按150元/吨的价格计算,则当地农民年收入约4500万元,再加上生物质秸秆的收、储、运工作,可给当地提供大量新的就业岗位。

 

社会效益

 

改善能源结构。中国的能源结构以煤炭为主,约占70%左右,燃

 

煤严重污染环境,急需增加清洁能源比重,才能建成资源节约型、环境友好型的和谐社会。秸秆发电项目在处理环境接受不了的秸秆以及减少直接燃烧秸秆产生大气污染的情况下,成为清洁能源的一个有效补充。随着其在全国的推广应用,不但可以解决我国能源危机,改善能源结构,而且对污染控制、缓解环境压力、减排温室气体。 

阻力因素成本高

 

秸秆发电是一个全新的事物,对于价格水平,国内还没有参照系数。从实践的情况看,与其它一次性能源相比,秸秆能源的成本投入上也还存在很大的差距。据有关权威部门测算,在现有的技术水平下,生物质发电成本远高于常规燃煤发电成本,约为煤电的1.5倍,主要体现在:一是起动资金高。生物质发电单位投资约10000元/KW;二是机组热效率低于常规火电机组,新建常规火电机组容量一般都在600MW及以上,而国内可建的生物质发电机组容量一般只有12~25MW左右;三是燃料成本较高,由于生物质秸秆燃料低位热值一般在8000KJ/kg,大大低于煤炭,再加上秸秆比重轻、密度小,体积大,运输成本巨大,这些都将导致燃料成本偏高。

 

技术缺陷

 

就现实而言,中国用来秸秆发电的锅炉及燃料输送系统的技术和设备绝大部分依靠进口,由于与国外生产运输方式、工作习惯和文化的差异,很可能在技术和设备引进以后造成消化不良,使机组无法安全、稳定、满发运行。另外,由于缺乏核心技术,投产后生物质发电

 

企业很有可能将长期受制于国外企业。

 

储运不便

 

与国外相比,中国实行的是家庭联产承包制,生物质秸秆的收购和组织面对的是千万家的小农户,无成熟的模式或经验可循,比较困难。一是收购难。农民多年来都是把秸秆作为生活燃料的主要来源,出售秸秆的意识不强。特别是一些发达地区的农户,因秸秆收购价达不到他们的期望值,积极性不高。加之农作物秸秆的收购往往在农村大忙季节,收集秸秆的力量不足;二是储存难。秸秆收购具有很强的季节性,无法均衡收购,要维持企业的正常运转,必须有半年的储存量。因秸秆比重轻,体积大,堆入存储场地广大,还需一系列的防雨、防潮、防火等配套设备,投资建设和维护费用大。