生物質(zhì)能發(fā)電

1、新能源發(fā)電技術新能源發(fā)電技術 新能源發(fā)電技術生物質(zhì)能發(fā)電生物質(zhì)能發(fā)電黃守道黃守道 教授教授新能源發(fā)電技術新能源發(fā)電技術主要內(nèi)容主要內(nèi)容一、生物質(zhì)能發(fā)電一、生物質(zhì)能發(fā)電簡介簡介二、二、生物質(zhì)能發(fā)電的國內(nèi)外現(xiàn)狀生物質(zhì)能發(fā)電的國內(nèi)外現(xiàn)狀三、三、生物質(zhì)能發(fā)電生物質(zhì)能發(fā)電技術技術四、四、生物質(zhì)能發(fā)電生物質(zhì)能發(fā)電的問題的問題五、展望五、展望新能源發(fā)電技術新能源發(fā)電技術一、一、生物質(zhì)能發(fā)電簡介生物質(zhì)能發(fā)電簡介新能源發(fā)電技術新能源發(fā)電技術生生 物物 質(zhì)質(zhì) 生物質(zhì)包括植物、動物及其排泄物、垃圾及有機廢水等幾大類。從廣義上講，生物質(zhì)是植物通過光合作用生成的有機物，它的能量最初來源于太陽能，所以生物質(zhì)能是太陽能的一

2、種，它的生成過程如下： 生物質(zhì)具體形式:植物類中最主要也是我們經(jīng)常見到的有木材、農(nóng)作物（秸稈、稻草、麥稈、豆稈、棉花稈、谷殼等）、雜草、藻類等。非植物類中主要有動物糞便、動物尸體、廢水中的有機成分、垃圾中的有機成分等。新能源發(fā)電技術新能源發(fā)電技術生生 物物 質(zhì)質(zhì) 分分 類類 （1）城市垃圾 包括工業(yè)、生活和商業(yè)垃圾，全球每年排放約100億噸。 （2）有機廢水 包括工業(yè)廢水和生活污水，全球每年排放約4500億噸。新能源發(fā)電技術新能源發(fā)電技術 （3）糞便類 包括牲畜、家禽、人的糞便等，全球每年排放數(shù)百億噸以上。生生 物物 質(zhì)質(zhì) 分分 類類新能源發(fā)電技術新能源發(fā)電技術 （4）林業(yè)生物質(zhì) 包括薪柴、枝

3、丫、樹皮、樹根、落葉、木屑、刨花等。 （5）農(nóng)業(yè)廢棄物 包括秸稈、果殼、果核、玉米芯、甜菜渣、甘蔗渣等。生生 物物 質(zhì)質(zhì) 分分 類類新能源發(fā)電技術新能源發(fā)電技術 （6）水生植物 包括藻類、海草、浮萍、水葫蘆、蘆葦、水風信子等。 （7）能源植物 包括生長迅速，輪伐期短的喬木、灌木和草本植物，如棉籽、芝麻、花生、大豆等。油楠油楠 生生 物物 質(zhì)質(zhì) 分分 類類新能源發(fā)電技術新能源發(fā)電技術生物質(zhì)發(fā)電生物質(zhì)發(fā)電 求生物質(zhì)發(fā)電是利用生物質(zhì)所具有的生物質(zhì)能進行的發(fā)電，是可再生能源發(fā)電的一種，主要包括以下幾種:農(nóng)林廢棄物直接燃燒發(fā)電;農(nóng)林廢棄物氣化發(fā)電;垃圾焚燒發(fā)電;垃圾填埋氣發(fā)電;沼氣發(fā)電。新能源發(fā)電技術新

4、能源發(fā)電技術生物質(zhì)生物質(zhì)蘊藏豐富蘊藏豐富 由于地球上生物數(shù)量巨大，由這些生命物質(zhì)排泄和代謝出許多有機質(zhì)，這些物質(zhì)所蘊藏的能量是相當驚人的。根據(jù)生物學家估算，地球上每年生長的生物能總量約14001800億噸（相當于目前世界總能耗的10倍）。新能源發(fā)電技術新能源發(fā)電技術生物質(zhì)發(fā)電特點生物質(zhì)發(fā)電特點優(yōu)點 （1）清潔性 （2）充足性 （3）可再循環(huán) （4）可儲存和運輸 （5）易燃性 （6）開發(fā)轉(zhuǎn)化技術容易 （7）與農(nóng)林業(yè)關系緊密新能源發(fā)電技術新能源發(fā)電技術 生物質(zhì)發(fā)電特點生物質(zhì)發(fā)電特點缺點（1）體積密度和能量密度低（2）生物質(zhì)供應和價格不穩(wěn)定（3）生物質(zhì)組成性質(zhì)差異大（4）水分含量（5）灰成分新能源發(fā)

5、電技術新能源發(fā)電技術Combustion燃燒Production and harvesting生產(chǎn)和收獲Transport運輸Distributio分配Primary energy一次能源Final energy最終能源新能源發(fā)電技術新能源發(fā)電技術二、生物質(zhì)能發(fā)電的國內(nèi)外現(xiàn)狀二、生物質(zhì)能發(fā)電的國內(nèi)外現(xiàn)狀新能源發(fā)電技術新能源發(fā)電技術生物質(zhì)能發(fā)電的國內(nèi)外現(xiàn)狀生物質(zhì)能發(fā)電的國內(nèi)外現(xiàn)狀 世界各地包括我國在內(nèi)生物質(zhì)資源非常豐富，是第四大能源，它們對全世界一次能源的貢獻占14%。 由于生物質(zhì)能源的可持續(xù)利用性，不會增加二氧化碳的凈排放，符合能源安全性和環(huán)境保護的要求； 同時相比其它風能、小水電、太陽能來說

6、更穩(wěn)定，因此必將成為可再生能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的方向之一。新能源發(fā)電技術新能源發(fā)電技術生物質(zhì)能發(fā)電的國外現(xiàn)狀生物質(zhì)能發(fā)電的國外現(xiàn)狀 生物質(zhì)能源的開發(fā)利用早已引起世界各國政府和科學家的關注，許多國家都制定和實施了相應的開發(fā)研究計劃：美國的能源農(nóng)場；巴西的酒精能源；日本的陽光計劃。歐洲秸稈高效直燃發(fā)電技術己經(jīng)十分成熟。新能源發(fā)電技術新能源發(fā)電技術 19世紀70年代，世界石油危機爆發(fā)，丹麥開始開發(fā)生物質(zhì)能源發(fā)電； 自1990年以來，歐美的許多國家開始大力發(fā)展生物質(zhì)發(fā)電技術， 在2002年約翰內(nèi)斯堡可持續(xù)發(fā)展世界峰會以后，全球加快推進了生物質(zhì)能的開發(fā)利用。 在2004年，世界各國生物質(zhì)發(fā)電裝機總?cè)萘考哼_390

7、0萬千瓦，年發(fā)電量大約為2000億千瓦時，可替代將近7000萬噸標準煤，是風電、光電、地熱等可再生能源發(fā)電量的總和。生物質(zhì)能發(fā)電的國外現(xiàn)狀生物質(zhì)能發(fā)電的國外現(xiàn)狀新能源發(fā)電技術新能源發(fā)電技術生物質(zhì)能發(fā)電的國外現(xiàn)狀生物質(zhì)能發(fā)電的國外現(xiàn)狀 在生物發(fā)電領域，瑞典、丹麥的技術都很先進。2010年歐盟電力總消費的22%來自可再生能源并規(guī)定了各成員國要達到的目標： 德國為12.5%； 丹麥為29%； 瑞典為60%； 意大利為25%。歐盟新能源發(fā)電技術新能源發(fā)電技術美國 美國目前生物質(zhì)發(fā)電的總裝機容量達10000MW，單機容量達10一25MW； 生物質(zhì)能利用率占一次能源消耗總量4%左右。其在沼氣發(fā)電領域處于世

8、界領先水平，總?cè)萘考哼_34OMW； 生物質(zhì)能發(fā)電的國外現(xiàn)狀生物質(zhì)能發(fā)電的國外現(xiàn)狀新能源發(fā)電技術新能源發(fā)電技術日本 由于日本資源短缺，在利用生物質(zhì)能源方面走在了世界前列。 從20世紀40年代日本開始了生物質(zhì)成型技術研究，開發(fā)出單頭、多頭螺桿擠壓成型機，生產(chǎn)棒狀成型燃料。 日本大阪府的企業(yè)共同承擔了“廢木材的再利用系統(tǒng)”的研究課題，進行了利用大阪地區(qū)木材廢屑發(fā)電的試運行，于2001年完成，該發(fā)電廠每年消耗廢木材13萬噸，發(fā)電功率為20MW。生物質(zhì)能發(fā)電的國外現(xiàn)狀生物質(zhì)能發(fā)電的國外現(xiàn)狀新能源發(fā)電技術新能源發(fā)電技術印度 印度年產(chǎn)薪材0.284億噸木質(zhì)生物質(zhì)能源開發(fā)利用搞得比較好，木質(zhì)生物質(zhì)能源壓縮成型

9、、氣化技術等進展顯著; 生物質(zhì)氣化爐與柴油機/發(fā)電機組成的3.7kw、25kw、70kw及l(fā)00kw系統(tǒng)中，100kw系統(tǒng)發(fā)電效率為35%，發(fā)電用水泵、磨谷機和其他小型電氣設備，其中3.7kw發(fā)電系統(tǒng)己推廣應用數(shù)百臺。生物質(zhì)能發(fā)電的國外現(xiàn)狀生物質(zhì)能發(fā)電的國外現(xiàn)狀新能源發(fā)電技術新能源發(fā)電技術巴西 生物質(zhì)能源在巴西能源利用量中約占25%左右： 其中薪柴和甘蔗占生物質(zhì)能源50%-60%； 其余是農(nóng)業(yè)廢棄物。生物質(zhì)能發(fā)電的國外現(xiàn)狀生物質(zhì)能發(fā)電的國外現(xiàn)狀新能源發(fā)電技術新能源發(fā)電技術 總之，目前國外的生物質(zhì)能技術和裝置多己達到商業(yè)化應用程度，實現(xiàn)了規(guī)?；a(chǎn)業(yè)經(jīng)營。 以美國、瑞典和奧地利三國為例，生物質(zhì)轉(zhuǎn)化

10、為高品位能源利用己具有相當可觀的規(guī)模，分別占該國一次能源消耗量的4%、16%和10%。生物質(zhì)能發(fā)電的國外現(xiàn)狀生物質(zhì)能發(fā)電的國外現(xiàn)狀新能源發(fā)電技術新能源發(fā)電技術生物質(zhì)能發(fā)電的國內(nèi)現(xiàn)狀生物質(zhì)能發(fā)電的國內(nèi)現(xiàn)狀生物質(zhì)能發(fā)電在我國早已有之： 如造紙業(yè)、制糖業(yè)作為廢料處理的黑液發(fā)電、甘蔗渣發(fā)電； 近年開展的垃圾發(fā)電和填埋氣發(fā)電卓有成效。 但是相對于大規(guī)模的直接燃燒形式以秸稈等農(nóng)、林、牧“三廢”等來發(fā)電，相對歐美等發(fā)達國家稍顯滯后。新能源發(fā)電技術新能源發(fā)電技術生物質(zhì)能發(fā)電的國內(nèi)現(xiàn)生物質(zhì)能發(fā)電的國內(nèi)現(xiàn)狀狀 我國從1960年就開發(fā)了60kw的谷殼氣化發(fā)電系統(tǒng)，目前160kw和200kw的生物質(zhì)氣化發(fā)電設備在我國

11、已得到小規(guī)模應用，經(jīng)濟效益明顯； 改革開放以來，我國在四個“五年”計劃將生物質(zhì)能利用技術的研究與應用列為重點科技攻關項目，開展了生物質(zhì)能利用新技術的研究與開發(fā)，取得了較大的進展；新能源發(fā)電技術新能源發(fā)電技術生物質(zhì)能發(fā)電的國內(nèi)現(xiàn)生物質(zhì)能發(fā)電的國內(nèi)現(xiàn)狀狀 自1987年起，我國進行生物質(zhì)能氣化發(fā)電技術研究工作，并列為國家科技部“七五”重點攻關項目。 1996年，IMW生物質(zhì)能循環(huán)流化床氣化發(fā)電系統(tǒng)被列為國家科技部“九五”重點攻關項目。新能源發(fā)電技術新能源發(fā)電技術 “十五”期間，國家863計劃在IMW生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)的基礎上，研制開發(fā)出4一6MW的生物質(zhì)氣化燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，建成了相應的示范

12、工程，燃氣發(fā)電機組單機功率達500kw，系統(tǒng)效率也提高到28%； 1998年IMW谷殼氣化發(fā)電示范工程建成投入運行；生物質(zhì)能發(fā)電的國內(nèi)現(xiàn)狀生物質(zhì)能發(fā)電的國內(nèi)現(xiàn)狀新能源發(fā)電技術新能源發(fā)電技術 1999年IMW木屑氣化發(fā)電示范工程建成投入運行； 2000年6000kW秸稈氣化發(fā)電示范工程建成投入運行，經(jīng)過幾年連續(xù)運行，目前設備狀況良好，為我國更好地利用生物質(zhì)能源莫定了良好的基礎。生物質(zhì)能發(fā)電的國內(nèi)現(xiàn)狀生物質(zhì)能發(fā)電的國內(nèi)現(xiàn)狀新能源發(fā)電技術新能源發(fā)電技術 中國科學院廣州能源研究所承擔的國家“九五”重點科技攻關項目“IMW生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)”，其成套裝置己正式投入產(chǎn)業(yè)化運營； 2001年實現(xiàn)產(chǎn)值 100

13、0多萬元，利潤200多萬元，產(chǎn)品出口到泰國、緬甸等東南亞國家。 這標志著我國自主開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權的生物質(zhì)能氣化發(fā)電技術，已達到國際先進水平。生物質(zhì)能發(fā)電的國內(nèi)現(xiàn)生物質(zhì)能發(fā)電的國內(nèi)現(xiàn)狀狀新能源發(fā)電技術新能源發(fā)電技術三、生物質(zhì)能發(fā)電技術三、生物質(zhì)能發(fā)電技術新能源發(fā)電技術新能源發(fā)電技術生物質(zhì)能發(fā)電技術主要包括：（1）生物質(zhì)直燃發(fā)電；（2）生物質(zhì)混燃發(fā)電；（3）生物質(zhì)氣化發(fā)電；（4）沼氣發(fā)電。生物質(zhì)能發(fā)電技術生物質(zhì)能發(fā)電技術新能源發(fā)電技術新能源發(fā)電技術生物質(zhì)直燃發(fā)電技術 生物質(zhì)直接燃燒發(fā)電技術是在內(nèi)燃機發(fā)電技術上進行設備改革而實現(xiàn)的技術，該技術基本成熟，并逐漸得到規(guī)?；纳虡I(yè)應用，是生物質(zhì)發(fā)電的主

14、要方式之一。新能源發(fā)電技術新能源發(fā)電技術生物質(zhì)直燃發(fā)電生產(chǎn)過程 生物質(zhì)直接燃燒發(fā)電的生產(chǎn)過程是:生物質(zhì)燃料不經(jīng)過化學轉(zhuǎn)變，根據(jù)燃料的特性，在特定的蒸汽鍋爐中直接燃燒放出熱量，產(chǎn)生蒸汽，驅(qū)動汽輪機，帶動發(fā)電機發(fā)電。 用于直接燃燒發(fā)電的原料主要包括:秸稈(玉米、棉花、大豆、油菜等)、木塊、薪柴等。新能源發(fā)電技術新能源發(fā)電技術生物質(zhì)直接燃燒發(fā)電生產(chǎn)過程如下圖所示新能源發(fā)電技術新能源發(fā)電技術生物質(zhì)直燃發(fā)電主要生產(chǎn)系統(tǒng) 生物質(zhì)直接燃燒發(fā)電主要生產(chǎn)系統(tǒng)包括： 生物質(zhì)預處理系統(tǒng)； 鍋爐燃燒系統(tǒng)； 汽水系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)。 生產(chǎn)系統(tǒng)除燃料和燃燒系統(tǒng)與一般火力發(fā)電廠略有不同外，其余汽水系統(tǒng)及電氣系統(tǒng)均與一般火力發(fā)電

15、廠相同。新能源發(fā)電技術新能源發(fā)電技術直燃發(fā)電特點 秸稈直燃發(fā)電與燃煤發(fā)電相比，有許多不同的特點:秸稈燃點低，比煤易于點燃。同時秸稈的揮發(fā)分含量高，秸稈的硫含量較低大約為煤的十分之一；一般采用振蕩爐排，把灰振蕩掉，防止燃料表面的灰影響燃燒，造成燃燒不完全；新能源發(fā)電技術新能源發(fā)電技術直燃發(fā)電特點 同時采用低溫燃燒技術，對爐排進行冷卻，防止爐排上的灰到達灰熔點，形成爐渣，采用布袋式旋風分離器，去掉煙氣中含有的飛灰。 另外一點是對于秸稈燃料含有較多的堿金屬和氯元素，過熱器采用抗腐蝕材料，防止金屬管壁易發(fā)生腐蝕。新能源發(fā)電技術新能源發(fā)電技術直燃發(fā)電技術案例 該案例位于河南省?？h，屬于國能生物質(zhì)發(fā)電有限

16、公司，是繼2006年12月山東單縣直燃發(fā)電項目投產(chǎn)以后。 在2007年10月投產(chǎn)運行，是國家電網(wǎng)公司興建的我國第一臺以農(nóng)作物秸稈小麥稈、玉米稈等為燃料的直燃發(fā)電項目，實現(xiàn)了我國以小麥稈、玉米稈為燃料的黃色秸稈生物質(zhì)直燃發(fā)電機組建設工作的新突破，填補了國內(nèi)黃色秸稈直燃發(fā)電的空白。新能源發(fā)電技術新能源發(fā)電技術生物質(zhì)與混燃發(fā)電技術 生物質(zhì)與煤混燃發(fā)電技術指的就是在傳統(tǒng)燃煤機組上進行改造，煤與秸稈在鍋爐混合燃燒，同樣產(chǎn)生的高溫蒸汽推動汽輪機，帶動發(fā)電機組發(fā)出電能。新能源發(fā)電技術新能源發(fā)電技術生物質(zhì)與混燃發(fā)電技術 經(jīng)過試驗，秸稈和煤共燃時，在較低溫度段(400以下)熱解以生物質(zhì)為主;在高溫段(600一8

17、50)熱解以煤為主。 因此相當于秸稈的混燃對煤的熱解過程有促進作用，使煤的熱解溫度向低溫區(qū)移動，因此可以降低煤的著火溫度。新能源發(fā)電技術新能源發(fā)電技術混合燃燒示意圖新能源發(fā)電技術新能源發(fā)電技術混燃發(fā)電的特點 秸稈摻燒比例小。生物質(zhì)秸稈熱量配比(生物質(zhì)秸稈發(fā)熱量大約為煤的50%)小于20%。若秸稈配比量增大，會造成制粉系統(tǒng)的堵塞，影響鍋爐制粉系統(tǒng)的正常工作; 干燥處理。生物質(zhì)秸稈粉碎前應進行干燥處理，含水量不能過高，且必須粉碎成尺寸為3mm左右的顆粒;新能源發(fā)電技術新能源發(fā)電技術混燃發(fā)電的特點 腐蝕問題。生物質(zhì)秸稈中氯和堿金屬含量較高，容易形成氯化物，會引起受熱面金屬腐蝕，尤其是在過熱器中。這也

18、是生物質(zhì)電廠最重要的技術問題之一。新能源發(fā)電技術新能源發(fā)電技術 我國首臺“煤粉一秸稈棍燃”，發(fā)電機組2005年12月在山東棗莊的華電國際電力股份有限公司十里泉發(fā)電廠建成投產(chǎn)。 發(fā)電規(guī)模:鍋爐的蒸汽流量為400t/h，蒸汽壓力為13.75MPa，蒸汽溫度為545度。配各140MW的凝氣式汽輪機機組。混燃發(fā)電案例新能源發(fā)電技術新能源發(fā)電技術生物質(zhì)氣化發(fā)電技術 生物質(zhì)氣化發(fā)電技術的基本原理是： 把生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為可燃氣，再利用可燃氣推動燃氣發(fā)電設備進行發(fā)電; 把固體生物質(zhì)通過氣化爐轉(zhuǎn)化為氣體燃料; 然后對氣化出來的燃氣經(jīng)過凈化系統(tǒng)，把雜質(zhì)除去; 最后利用燃氣輪機或燃氣內(nèi)燃機進行發(fā)電。新能源發(fā)電技術新能源

19、發(fā)電技術生物氣化發(fā)電系統(tǒng)示意圖：新能源發(fā)電技術新能源發(fā)電技術沼氣發(fā)電技術 沼氣燃燒發(fā)電是隨著沼氣綜合利用的不斷發(fā)展而出現(xiàn)的一項沼氣利用技術，它將沼氣用于發(fā)電機上，并裝有綜合發(fā)電裝置，以產(chǎn)生電能和熱能。 沼氣發(fā)電具有高效、節(jié)能、安全和環(huán)保等特點，是一種分布廣泛且廉價的分布式能源，是有效利用沼氣的一種重要方式。 新能源發(fā)電技術新能源發(fā)電技術禽畜糞便加農(nóng)作物下料的沼氣發(fā)電供熱工程禽畜糞便加農(nóng)作物下料的沼氣發(fā)電供熱工程新能源發(fā)電技術新能源發(fā)電技術沼氣發(fā)電工藝流程圖沼氣發(fā)電工藝流程圖新能源發(fā)電技術新能源發(fā)電技術沼氣發(fā)電機組沼氣發(fā)電機組新能源發(fā)電技術新能源發(fā)電技術大型沼氣發(fā)電能環(huán)工程效果圖大型沼氣發(fā)電能環(huán)

20、工程效果圖新能源發(fā)電技術新能源發(fā)電技術某公司生產(chǎn)的戶用小型沼氣發(fā)電機組某公司生產(chǎn)的戶用小型沼氣發(fā)電機組新能源發(fā)電技術新能源發(fā)電技術四、生物質(zhì)能發(fā)電的問題四、生物質(zhì)能發(fā)電的問題新能源發(fā)電技術新能源發(fā)電技術（1）缺乏成熟的核心技術和設備 到目前為止, 用于生物質(zhì)焚燒發(fā)電的鍋爐及燃料輸送系統(tǒng)的技術和設備絕大部分依靠進口, 國內(nèi)尚無成熟的產(chǎn)品制造廠家, 這成為制約我國生物質(zhì)能發(fā)電事業(yè)快速發(fā)展的瓶頸。 另外, 因為缺乏核心技術, 投產(chǎn)后生物質(zhì)能發(fā)電企業(yè)很有可能長期受制于國外企業(yè)。生物質(zhì)能發(fā)電的問題生物質(zhì)能發(fā)電的問題新能源發(fā)電技術新能源發(fā)電技術生物質(zhì)能發(fā)電的問生物質(zhì)能發(fā)電的問題題（2）秸稈燃料購、儲、運組織困難 生物質(zhì)秸稈的收購、運輸過程組織面廣、儲運量大, 涉及到千家萬戶, 且無現(xiàn)成模式可借鑒或套用。 首先, 秸稈收購價低, 液化氣燃料價格高, 農(nóng)民