生物质气化发电技术及应用前景.doc

PAGE1

生物质气化发电技术及应用前景

摘要：随着我国经济的高速发展，能源短缺、环境污染问题日益严峻，人类正急切地寻求新型可再生能源。介绍了生物质气化发电技术的历史、原理和应用概况。阐明生物质气化发电技术是所有可再生能源技术中最经济的发电技术，其综合发电成本已接近小型常规能源的发电水平。文章对这种新型可再生能源的商业化推广，作了经济性评估和社会效益测评。认为伴随着我国5可再生能源开发利用法6的即将出台，生物质气化发电技术必将成为发展最快的新型产业之一。

进入21世纪，中国经济高速发展，能源短缺、环境污染等问题日益突出。2003年夏天，全国爆发了前所未有的大面积电荒，31个省市自治区中，有19个拉闸限电；2004年拉闸限电的省市自治区，从19个增加到24个。2004年的春天，全国电力供应缺口已超过了30MW/h。2004年我国全年进口原油突破1.2亿t，已超过日本，成为仅次于美国的世界第二个石油消费国。

2002年的监测数据表明，53.5%的城市颗粒污染物超过二级标准，16.6%的城市SO2超过二级标准，其中绝大部分是煤燃烧和汽车尾气造成的[1]。我国在新世纪全面实现现代化建设进程中，面临着严峻的能源资源短缺和环境污染两大挑战，开发新型、高效、清洁的能源，已成了当务之急。因此，大力推广和应用包括生物质能在内的各种可再生能源和新能源意义十分重大。

1生物质能概况

生物质能是指蕴藏在生物质(泛指一切有生命的可以生长的有机物质)中的能量，是绿色植物通过叶绿素将太阳能转化为化学能而存在生物质内部的能量。煤、石油和天然气等化石能源也是由生物质能转变而来的。生物质能是可再生能源，通常包括：(1)木材及森林工业废弃物；(2)农业废弃物；(3)水生植物；(4)油料植物；(5)城市及工业有机废弃物；(6)动物粪便。

生物质能就其能量当量而言，仅次于煤、石油、天然气而列第4位，在世界能源消耗中，生物质能占总能耗的14%，在发展中国家占到多达40%以上[2]。根据生物学家估算，地球上每年生长的生物质能总量约t(干重)，相当于目前世界总能耗的10倍。我国生物质能资源极为丰富，年产量折合成标准石油当量超过8亿t。能源总量超过了30EJ(E=1018)。随着我国农业和林业的发展，特别是随着速生炭薪林的开发推广，我国的生物质资源将越来越多，有非常大的开发和利用潜力。

生物质燃烧是传统的利用方式，热效率低下，劳动强度大，污染严重。通过生物质能转换技术，可以高效地利用生物质能源，生产各种清洁燃料，代替煤炭、石油和天然气等燃料；还可用来生产电力，减少对矿物能源的依赖，保护国家能源资源，减少能源消费给环境造成的污染。

生物质气化技术是通过热化学反应，将固态生物质转换为气体燃料的过程。生物质气化技术已有100多年的历史。最初的气化反应器产生于1883年，它以木炭为原料，气化后的燃气驱动内燃机，推动早期的汽车或农业排灌机械。生物质气化技术的鼎盛时期出现在第2次世界大战期间，当时几乎所有的燃油都被用于战争，民用燃料匮乏，因此，德国大力发展了用于民用汽车的车载气化器，并形成了与汽车发动机配套的完整技术。

我国在能源困难的20世纪50年代，也曾使用这种方法驱动汽车和农村排灌设备。当时固定床气化反应器的技术水平，已达到相当完善的程度。二战后随着廉价优质的石油广泛被使用，生物质气化技术在较长时期内陷于停顿状态。但2次石油危机后，使得西方发达国家重新开始审视常规能源的不可再生性和分布不均匀性，出于对能源和环境战略的考虑，纷纷投入大量人力物力，进行可再生能源的研究。作为一种重要的新能源技术，生物质气化的研究重新活跃起来，各学科技术的渗透，使这一技术发展到新的高度。

我国生物质气化技术在20世纪80年代以后得到了较快发展。主要的技术为固定床气化和流化床气化，一般情况下已不再使用木炭，而是使用各种木材、林业残余物和稻壳，产生出主要用于发电的可燃气体。在生物质气化联合循环发电(B/IGCC)方面，国外做了很多大型的示范电站，如美国Battelle(63MW)和夏威夷(6MW)项目，意大利(12MW)，英国(8MW)示范工程等。在国内，很多单位也做了很多生物质气化方面的基础研究和应用研究，如中国科学院广州能源研究所，成功地把流化床技术应用到生物质气化发电方面，使用木屑或稻壳的1MW流化床发电系统已经投入商业运行，分别在海南三亚、广东揭东建立了MW级气化发电示范工程，并取得了良好的经济和社会效益。该技术设备还出口到泰国，受到国际专家的广泛好评。目前，产品已经升级到4MW生物质气化联合循环发电，正在江苏兴化市兴建，预计2005年5月份投产运行。

2生物质气化发电技术

2.1气化发电技术原理

生物质气化发电技术的基本原