生物质能的利用技术

村能源2010年第8期生物质能的利用技术樊冲汪军(上海理工大学能源与动力工程学院,上海200093)摘要:发展生物质能是解决当今社会能源危机的一种有效方式。秸秆作为一种典型的生物质能,在我国储量巨大,发展秸秆发电技术能够带来很大的经济效益并同时降低温室效应关键词:生物质能;秸杆;发电生物质能,又称为绿色能源,是地球上最广泛存在的23生物质能具有普遍性、易取性的特点物质是一种古老的可再生能源。目前,全球生物质能消耗生物质能存在于世界上所有国家和地区,而且廉价、易量仅次于煤、石油、天然气,位居第4位。根据生物学家估取,生产过程十分简单算,地球上每年生长的生物质能总量约1400~1800亿t,24生物质能可储存和运输相当于目前世界总能耗的10倍。我国生物质能也极为丰在可再生能源中,生物质能是唯一可以储存与运输的富,现在每年农业剩余物量约为650亿t,2010年将达到能源,对其加工转换与连续使用提供方便7.26亿t,相当于5亿t标煤。如果考虑日益增多的城市垃2.5生物质能挥发组分高,炭活性高,易燃圾和生活污水、禽兽粪便等其他生物质资源,我国每年的在400℃左右的温度下,生物质能源大部分挥发组分生物质资源达6亿t标煤以上,扣除一部分做饲料和其他可释出将其转化为气体燃料比较容易实现。原料,可开发为能源的生物质资源达3亿多吨标煤3生物质发电技术1生物质能的概念31生物质能的利用技术据IEA国际能源署的定义,生物质能分为固体生物生物质能转化利用途径主要包括燃烧、热化学法、生物质木炭城市固体废弃物、生物液态燃料和沼气等,其直化学法物理化学法等,可转化为二次能源分别为热量或接或间接地来源于绿色植物的光合作用,可转化为常规的电力生物质燃气、生物原油或木炭液化油、沼气、氢气和固体燃料、液体燃料和气体燃料。依据是否能大规模代替成型燃料等。生物质发电是利用农作物秸秆、果树枝、林业常规化石能源,而将生物质能分为传统生物质能和现代生加工废弃物、城市和工业有机废弃物、禽畜粪便等燃烧发电物质能。传统生物质能主要包括农村生活用途:薪柴秸的技术。生物质发电一共有四个主要过程庄稼生长,收获秆、稻草、稻壳和其它农业生产的废弃物和畜禽粪便等;传并获得废料,运输废料燃烧废料。第一,植物通光合作用利统生物质能主要限于发展中国家,广义来说它包括所有小用阳光和二氧化碳进行生长。第二,庄稼收获然后获得生规模使用的生物质能。现代生物质能是指那些可以大规模物废料。第三收集这些生物废料并运输到生物发电厂。第用于代替常规能源即矿物类固体、液体和气体燃料的各种四,生物发电厂燃烧这些生物废料发电释放CO2,并产生生物能。肥料灰。据测算运营1台250万kW的生物质发电机组,2生物质能的特点与同类型火电机组相比,每年可减少CO2排放约10万t每生物质能作为优质的可再生能源,与传统的化石能源年燃烧后产生的约8000灰粉,可作为高品质的钾肥直接相比具有很多优点,这也是生物质能越来越被人们重视的还田。原因。生物质能的特点如下:32秸秆发电技术的特点21生物质能在燃烧的过程中,对环境污染危害很小在生物质能中秸秆已经被认为是最具开发利用规模生物质能在燃烧过程中排放的CO2可被等量生长的的一种绿色可再生能源,推广秸秆发电,将具有重要意植物光合作用吸收,实现CO2零排放,这对减少大气中义:的CO2含量以及降低温室效应极为有利。生物质能含硫①农作物秸秆量大覆盖面广,燃料来源充足。量很少,在利用过程中,相比化石能源能够减少对环境②秸秆含硫量很低。国际能源机构的有关研究表明秸的危害。秆的平均含硫量只有3.80‰,而煤的平均含硫量约达1%22生物质能的含量十分巨大,而且属于可再生能源且低温燃烧产生的氮氧化物较少,所以除尘后的烟气不进只要有阻光存绿色植物的光合作用就不会停止生行脱矶中国煤化工丹麦等国家的运行物质能源就不会枯竭。大力提倡植树种草等活动不但植试验表CNMHG加其他净化措施完全物会源源不断的供给生物质能原材料,而且还能改善生态能够满足环保要水。所以种种友电个仅具有较好的经济效环境。益,还有良好的生态效益和社会效益。农量科技5信鬼2010年第8期村能源③各类作物秸秆发热量略有区别但经测定秸秆热值工建设。该秸杆发电厂占地533hm2,引进丹麦的秸秆发电约为15000/kg,相当于标准煤的50%。其中麦秸秆、玉米设备建成后年烧秸秆20万t发电量为120亿度,每年可秸秆的发热量在农作物秸秆中为最小,低位发热量也有节约煤炭16万t,减少SO2排放量60多t减少烟尘排放量1440mJ∧kg,相当0.492kg标准煤。使用秸秆发电,可降低煤400。此外该厂消耗秸秆全部从农民手中收购而来。按照炭消耗。秸秆100元∧的收购价测算,该厂通过收购秸秆,每年就可④秸秆通常含有3%~5%的灰分,这种灰以锅炉飞灰和使当地农民增收2000万元灰渣炉底灰的形式被收集含有丰富的营养成分如钾、镁、据不完全统计,到2006年底,全国在建农作物秸秆发磷和钙,可用作高效农业肥料电项目34个,分布在山东、吉林、江苏、河南、黑龙江、辽宁作为燃料煤炭开采具有一定的危险性特别是矿井和新疆等省(区),总装机容量约120万kW;山东单县、江苏开采管理难度大。农作物秸秆与其相比,则危险性小,易管宿迁和河北威县3座发电站已投产发电,总装机容量8万理,且属于废弃物利用。kW。据国家“十一五”规划纲要提出的发展目标,未来将建3.3国外的秸秆发电技术设生物质发电550万kW装机容量,已公布的《可再生能源目前国际上,丹麦在秸秆发电技术上较为先进,且得到中长期发展规划》也确定了到2020年生物质发电装机3000了广泛应用。丹麦BWE公司是世界领先者第一家秸秆燃万kW的发展目标。烧发电厂于1998年投入运行。此后,BWE公司在西欧设计4中国生物质能的前景并建造了大量的生物发电厂,其中最大的发电厂是英国的虽然我国在生物质能开发方面取得了很好成绩,但技Eyan发电厂装机容量为38mW。目前丹麦建立了13家秸术水平与发达国家相比仍存在一定差距;在我国现实社会秆发电厂,还有一部分烧木屑或垃圾的发电厂也兼烧秸秆,经济环境中还存在一些消极因素制约并阻碍着生物质能利秸秆发电等可再生能源占到全国能源消费量的24%以上。用技术的发展推广和应用。我国生物质能利用技术的研BWE公司的秸秆发电技术已走向世界被联合国列为重点究与开发有必要借鉴发达国家的经验,积极寻求国际合作推广项目瑞典、芬兰西班牙等国由BWE公司提供技术设的机会引进国外的先进技术与装备,争取国际组织或发达备建成了秸秆发电厂,许多国家还制定了相应的计划,如日国家的援助或资助,建立具有规模效益的新技术实验示范本的“阳光计划”,美国的“能源农场”,印度的“绿色能源工工程,加大开发与应用力度,加快我国生物质能利用技术的厂”等它们都将秸秆发电技术作为2世纪发展可再生能发展进程。Ⅲ源战略的重点工程争考文献德国在20世纪8年代提出的控制No3排放的燃料,油表静种位务静烧的研素验明201)分级燃烧技术,也可用于秸秆-煤粉混烧。试验证明,对于113固体和液体燃料,再燃燃料的挥发分越高,则再燃效果越吴根白梅等生物质种化能技术的发展观软及趋势探讨坏境科学与管理,2D0好。在固体燃料中稻秸的挥发分为75%,为最佳再燃燃料庆红,丁晓红等世界能源形势和前录固M北家:地质出版杜,20034中国的秸秆发电技术我国是一个农业国家,农村人口占总人口的70%以上生物质能一直是农村的主要能源之一,在国家能源构成中防些辣椒界亵五玦窍也占有重要地位,我国政府及有关部们对生物质能利用极①水肥供应及时。辣椒采收后应及时补允肥料每为重视已连续四个“五年计划”将生物质能利用技术的研|6m施磷酸二铵12kg施肥前先将磷酸二铵溶解在水中究与应用列为重点科技攻关项目,开展了生物质能利用新灌在辣椒秧根部。技术的研究与开发并取得了多项科研成果。②注意防治病虫害。辣椒最常见的是炭疽病,可用代204年12月在山东枣庄的十里泉发电厂建成投产森铵50倍液喷施。每10喷1次的我国首台“煤粉-秸秆混燃”发电机组,从丹麦BWE公③适时采收。以果实开始变红时采收为宜,迟收会加司引进秸秆发电技术,每年将燃用1050万多t秸秆,相当剧养分消耗还会导致植株衰老。于减少756万t原煤消耗,与改造前单纯燃煤发电相比,防止徒长。第一茬辣椒采收后,植株已处于歇枝阶利用开-煤粉混烧发电技术改造后的这台机组每年可段此中国煤化工减少安业减少s92排放150,有效减少了有害气体及悬浮颗粒对|养分CNMHG大气的污染。wn”要及204年我国首个秸秆燃烧发电厂在河北省晋州市开时摘除,以防止病害的传播与蔓延农业利技5信复塑