北極星火力發(fā)電網(wǎng)訊:生物質(zhì)能一直是人類賴以生存的重要能源，它是僅次于煤炭、石油和天然氣，居于世界能源消費(fèi)總量第四位的能源，在整個(gè)能源系統(tǒng)中占有重要地位。有關(guān)專家估計(jì)，生物質(zhì)能極有可能成為未來(lái)可持續(xù)能源系統(tǒng)的重要組成部分，采用新技術(shù)生產(chǎn)的各種生物質(zhì)替代燃料將占全球總能耗的40%以上。
（來(lái)源：工業(yè)過(guò)程氣體監(jiān)測(cè)技術(shù) ID:Gas-Monitor）
一、生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)
生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)主要包括生物質(zhì)直接燃燒發(fā)電、氣化發(fā)電以及與煤混合燃燒發(fā)電等技術(shù)。
1、生物質(zhì)直接燃燒發(fā)電
生物質(zhì)直接燃燒發(fā)電是指把生物質(zhì)原料送入適合生物質(zhì)燃燒的特定鍋爐中直接燃燒，產(chǎn)生蒸汽，帶動(dòng)蒸汽輪機(jī)及發(fā)電機(jī)發(fā)電。已開(kāi)發(fā)應(yīng)用的生物質(zhì)鍋爐種類較多，如木材鍋爐、甘蔗渣鍋爐、稻殼鍋爐、秸稈鍋爐等。生物質(zhì)直接燃燒發(fā)電的關(guān)鍵技術(shù)包括原料預(yù)處理，生物質(zhì)鍋爐防腐，提高生物質(zhì)鍋爐的多種原料適用性及燃燒效率、蒸汽輪機(jī)效率等技術(shù)。生物質(zhì)直接燃燒發(fā)電技術(shù)中的生物質(zhì)燃燒方式包括固定床燃燒或流化床燃燒等方式。固定床燃燒對(duì)生物質(zhì)原料的預(yù)處理要求較低，生物質(zhì)經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單處理甚至無(wú)須處理就可投入爐排爐內(nèi)燃燒。流化床燃燒要求將大塊的生物質(zhì)原料預(yù)先粉碎至易于流化的粒度，其燃燒效率和強(qiáng)度都比固定床高。
另外，由于我國(guó)的生物質(zhì)種類多，成分復(fù)雜，收集運(yùn)輸困難，而且主要的農(nóng)業(yè)廢棄物受到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和季節(jié)性的影響不能保證全年供應(yīng)，所以與燃煤鍋爐對(duì)燃料單一性的要求不同，生物質(zhì)鍋爐要求能適應(yīng)多種生物質(zhì)原料，以保證燃料供應(yīng)的穩(wěn)定性。我國(guó)的生物質(zhì)鍋爐和小型蒸汽輪機(jī)技術(shù)已基本成熟，但設(shè)備規(guī)模較小，參數(shù)較低，與進(jìn)口設(shè)備相比效率較低。生物質(zhì)直接燃燒發(fā)電技術(shù)比較成熟，在大規(guī)模生產(chǎn)條件下具有較高的效率。該技術(shù)在我國(guó)應(yīng)用較少，因?yàn)樗笊镔|(zhì)資源集中，數(shù)量巨大，如果大規(guī)模收集或運(yùn)輸生物質(zhì)，將提高原料成本，因此該技術(shù)比較適于現(xiàn)代化大農(nóng)場(chǎng)或大型加工廠的廢物處理。
表1. 6MW和25MW生物質(zhì)直接燃燒發(fā)電技術(shù)指標(biāo)
2、生物質(zhì)氣化發(fā)電
生物質(zhì)氣化發(fā)電是指生物質(zhì)在氣化爐中氣化生成可燃?xì)怏w，經(jīng)過(guò)凈化后驅(qū)動(dòng)內(nèi)燃機(jī)或小型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電。氣化爐應(yīng)對(duì)不同種類的生物質(zhì)原料有較強(qiáng)的適應(yīng)性。內(nèi)燃機(jī)一般由柴油機(jī)或天然氣機(jī)改造而成，以適應(yīng)生物質(zhì)燃?xì)鉄嶂递^低的要求;燃?xì)廨啓C(jī)要求容量小，適于燃燒高雜質(zhì)、低熱值的生物質(zhì)燃?xì)狻?/p>
生物質(zhì)氣化發(fā)電包括小型氣化發(fā)電和中型氣化發(fā)電2種模式：小型氣化發(fā)電采用簡(jiǎn)單的氣化—內(nèi)燃機(jī)發(fā)電工藝，發(fā)電效率一般在14%-20%，規(guī)模一般小于3MW。中型氣化發(fā)電除了采用氣化—內(nèi)燃機(jī)(或燃?xì)廨啓C(jī))發(fā)電工藝外，同時(shí)增加余熱回收和發(fā)電系統(tǒng)，氣化發(fā)電系統(tǒng)的總效率可達(dá)到25%-35%。
另外，大規(guī)模的氣化—燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)作為先進(jìn)的生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)，能耗比常規(guī)系統(tǒng)低，總體效率高于40%，但關(guān)鍵技術(shù)仍未成熟，尚處在示范和研究階段。
根據(jù)我國(guó)已完成的MW級(jí)生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)的實(shí)際情況，將生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)列于表2。
3、生物質(zhì)混合燃燒發(fā)電
“生物質(zhì)混合燃燒發(fā)電是指將生物質(zhì)原料應(yīng)用于燃煤電廠中，和煤一起作為燃料發(fā)電。生物質(zhì)與煤有2種混合燃燒方式：
①生物質(zhì)直接與煤混合燃燒，產(chǎn)生蒸汽，帶動(dòng)蒸汽輪機(jī)發(fā)電。生物質(zhì)要進(jìn)行預(yù)處理，生物質(zhì)預(yù)先與煤混合后再經(jīng)磨煤機(jī)粉碎，或生物質(zhì)與煤分別計(jì)量、粉碎。生物質(zhì)直接與煤混合燃燒要求較高，并非適用于所有燃煤發(fā)電廠，而且生物質(zhì)與煤直接混合燃燒可能會(huì)降低原發(fā)電廠的效率。
②將生物質(zhì)在氣化爐中氣化產(chǎn)生的燃?xì)馀c煤混合燃燒，產(chǎn)生蒸汽，帶動(dòng)蒸汽輪機(jī)發(fā)電，即在小型燃煤電廠的基礎(chǔ)上增加一套生物質(zhì)氣化設(shè)備，將生物質(zhì)燃?xì)庵苯油ǖ藉仩t中燃燒。生物質(zhì)燃?xì)獾臏囟葹?00℃左右，無(wú)須凈化和冷卻，在鍋爐內(nèi)完全燃燒所需時(shí)間短。這種混合燃燒方式通用性較好，對(duì)原燃煤系統(tǒng)影響較小。
二、生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)投資分析
1、生物質(zhì)直接燃燒發(fā)電項(xiàng)目投資
生物質(zhì)直接燃燒發(fā)電要求生物質(zhì)資源集中，數(shù)量巨大，在大規(guī)模利用下才有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。小型生物質(zhì)直接燃燒發(fā)電系統(tǒng)已在我國(guó)南方地區(qū)的許多糖廠得到應(yīng)用，但一般只在甘蔗收榨季節(jié)運(yùn)行;大型系統(tǒng)應(yīng)用的較少，國(guó)內(nèi)在建的幾個(gè)大項(xiàng)目所用設(shè)備均從發(fā)達(dá)國(guó)家引進(jìn)，進(jìn)口設(shè)備的投資成本幾乎是國(guó)產(chǎn)設(shè)備的2倍
2、生物質(zhì)氣化發(fā)電項(xiàng)目投資
在新建小型MW級(jí)生物質(zhì)氣化電站的投資中，主體設(shè)備投資約占總投資的60%左右，單位投資隨著發(fā)電規(guī)模的增大而減小。6MW中型生物質(zhì)氣化電站采用內(nèi)燃機(jī)—蒸汽輪機(jī)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電工藝，系統(tǒng)復(fù)雜，增加了余熱回收及汽輪機(jī)發(fā)電系統(tǒng)，并且電網(wǎng)接入項(xiàng)要求較高，因而單位投資較小型氣化電站高，達(dá)到6500元/kW。內(nèi)燃機(jī)—蒸汽輪機(jī)發(fā)電部分的投資(表6中前4項(xiàng))約占總投資的55%。
3、生物質(zhì)氣化混燒發(fā)電項(xiàng)目投資
在小型燃煤電站的基礎(chǔ)上增加一套生物質(zhì)氣化設(shè)備，無(wú)須增加發(fā)電系統(tǒng)，并可直接利用燃煤電站原有建筑和基礎(chǔ)設(shè)施。主要投資項(xiàng)目包括氣化爐和燃料供應(yīng)系統(tǒng)，這2項(xiàng)投資約占增加投資的83%，單位投資在300元/kW以下。
綜合比較以上各種生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)可以看出：
①生物質(zhì)氣化混燒發(fā)電的單位投資成本是最經(jīng)濟(jì)的，而且系統(tǒng)簡(jiǎn)單;
②同一發(fā)電技術(shù)的單位投資成本一般隨著發(fā)電規(guī)模的增大而減小，同一發(fā)電規(guī)模的進(jìn)口設(shè)備比國(guó)產(chǎn)設(shè)備投資成本高;
③系統(tǒng)規(guī)模越大，系統(tǒng)越復(fù)雜，所以主體設(shè)備投資占總投資比例隨著系統(tǒng)規(guī)模的增大而減小。
三、生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)的適用性
通過(guò)以上分析，可以得出以下結(jié)論：
①生物質(zhì)與煤混合燃燒發(fā)電技術(shù)投資少，發(fā)電效率決定于原燃煤電站的效率，其中生物質(zhì)氣化混燒發(fā)電對(duì)原有電站的影響比直接混燒發(fā)電對(duì)原有電站的影響小，通用性較強(qiáng)。
②由于氣化發(fā)電技術(shù)關(guān)鍵設(shè)備——小型低熱值燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)尚未成熟，因此對(duì)10MW以上的生物質(zhì)發(fā)電系統(tǒng)而言，比較有優(yōu)勢(shì)的技術(shù)是直接燃燒發(fā)電。對(duì)10MW以下的生物質(zhì)發(fā)電系統(tǒng)而言，氣化—余熱發(fā)電系統(tǒng)與直接燃燒發(fā)電系統(tǒng)投資接近，但氣化—余熱發(fā)電系統(tǒng)效率遠(yuǎn)高于直接燃燒發(fā)電系統(tǒng)，所以具有更大的優(yōu)勢(shì)，特別適合于5～6MW規(guī)模的生物質(zhì)發(fā)電系統(tǒng)。
在各類生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)中，混燒發(fā)電技術(shù)的投資經(jīng)濟(jì)性最好，但需要附屬于已有的燃煤電廠，其發(fā)電經(jīng)濟(jì)性決定于原電廠的效率，而且會(huì)對(duì)原電廠有一定的影響。生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)的發(fā)電規(guī)模比較靈活，投資較少，適于我國(guó)生物質(zhì)的特點(diǎn)，但是技術(shù)還不成熟，須要進(jìn)一步發(fā)展和完善。直接燃燒發(fā)電技術(shù)成熟，但在小規(guī)模應(yīng)用情況下蒸汽參數(shù)難以提高，只有大規(guī)模利用才具有較好的經(jīng)濟(jì)性，目前我國(guó)主要是引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備加以利用。該技術(shù)投資大，要求集中收集生物質(zhì)原料，原料成本高。
原標(biāo)題:干貨 | 生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)匯總及經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比分析
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