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生物质能规模化利用技术 国家发展和改革委员会 能源研究所 秦世平 2007年 11月 生物质能利用技术分类 生物质资源 热化学法 燃烧 气化 热解 直接液化 生化法 水解、发酵 沼气技术 化学法 间接液化 酯化 物理化学法 压缩成型 热量或电力 生物质燃气 木炭或生物原油 液化油 乙醇 沼气 甲醇、醚 生物柴油 成型燃料 生物质能规模化利用技术分类 一、直接燃烧 二、发电 三、沼气和沼气发电 四、液体燃料 五、压缩成型燃料 发电技术 † 农林剩余物直燃发电 † 农林剩余物混燃发电 † 农林剩余物气化发电 † 垃圾焚烧发电 † 垃圾填埋气发电 † 养殖场畜禽粪便沼气发电 直燃发电工艺简述 † 秸秆在田间打成方捆，并分散储存在秸秆收集 点，按发电厂的调度指令，定期送到发电厂 † 成捆的秸秆经粉碎后直接加入锅炉 † 燃烧产生的烟气经过除尘后达标排放 † 锅炉产生的蒸汽推动蒸汽轮机，并带动发电机 发电 评价 优点 † 技术成熟，国外此类技术已有成功运行的范例 † 秸秆经粉碎直接入炉，不需成型。 † 适合大规模生产 缺点 † 该技术的原料预处理和锅炉等设备国内技术尚未成熟，需要由国外引 进，价格昂贵。 † 该技术适合的规模在20MW-50MW，所需的秸秆资源量为25-45万吨/年， 秸秆收集压力较大，收集成本较高 † 技术的单位投资较大，不适于小规模发电使用 适用范围 † 以2.5MW的秸秆直燃发电厂计每年需消耗秸秆25万吨左右 † 以农场为生产单位的地区 † 适用于复种指数小的地区 † 应接入10千伏以上变电站 煤－生物质混燃发电现状 目前煤－生物质混燃发电主要由企业自主进行，得到政 府有关部门认可的仅山东十里泉电厂。 山东十里泉电厂 总装机容量140MW，设计掺混生物质 20％。执行生物质发电上网电价0.594元/kWh，燃煤发电 上网电价0.354元/kWh。（山东省批准） 协鑫集团公司 下属21个热电厂，有7个掺混生物质原 料，原料有农作物秸秆、树皮、稻壳、芦苇、污水处理厂 污泥等。但所有掺烧电厂均没有得到电价补贴。 山东十里泉电厂 秸秆料仓 上图秸秆料仓。 右上秸秆原料输送。 右下秸秆原料入锅炉 （三根加料管中，中间的为秸秆，上下均为燃煤） 秸秆气化发电 † 循环流化床气化 † 逆流固定床气化 烟气 蒸汽输出 燃气储柜 燃气输出 燃烧与气化过程示意图 空气 空气 气化与燃烧不同之处 † 设备为气化炉 † 产品为燃气 † 炉内发生化学反应时碳元 素过剩 † 主要化学反应为 2CO 2 2CO CH 2 OCOH 2 † 废弃物为灰渣 设备为锅炉 产品为热量蒸汽 炉内发生化学反应时氧元 素过剩 主要化学反应为 CO 2 CO 2 废弃物为烟气和灰渣 循环流化床秸秆气化原理 循环流化床秸秆发电流程示意图 ∽ 灰尘 废水 空气 燃气 水 灰 生物质 ∽ ∽ ∽ ∽ 图 1. 生物质循环流化床气化发电工艺流程 生物质IGCC工艺流程示意图 循环流化床气化发电技术评价 优点 † 循环流化床气化发电是中国科学院广州能源研究所开发的技术， 是目前唯一已经实施的较大规模发电的气化技术。 † 属于国有知识产权的技术，对秸秆发电产业发展非常有利。 † 规模适应能力强，电厂规模大小均可。 † 不需要成型即可气化 存在的问题 † 燃气中飞灰含量太高，导致焦油中含有大量灰渣，焦油只能废弃。 † 焦油污水处理量和处理难度增加。 † 灰渣中碳含量高，转换效率降低。 † 已建成的生物质循环流化床气化发电厂都是以稻壳或木粉为原料 的，尚未真正解决大田秸秆利用的问题。 逆流固定床秸秆制气原理 C CO 2 2CO C O 2 CO 2 氧化层干馏层 还原层 灰渣层 干燥层 气化剂空气 燃气输出 原料仓 工艺流程示意图 秸秆 粉碎 成型 气化炉旋风分离器 成型秸秆仓 电捕焦油器 脱硫塔 增压站燃气储柜 变电站 发电机 内燃机电力输配 灰渣处理 逆流固定床秸秆气化技术评价 优点 † 设备相对简单 † 动力消耗小 † 燃气净化为成熟技术，设备为标准设备。 † 煤的逆流固定床气化炉技术非常成熟，可以移植到秸秆气化。 † 焦油处理技术成熟，焦油可以回收。 存在问题 † 目前还没有建成的示范工程，存在一定的风险。 † 系统和关键设备（气化炉）需要重新设计。 † 现有设备和工艺需要进一步改进和完善。 † 秸秆需要先成型。 内燃发电机 † 现有的内燃发电机技术已经可以使用热值为800- 1000kcal/m3的高炉煤气，完全能够满足生物质燃气发 电的要求。 † 现有商业化的内燃发电机最大功率为800kw，正在研制 中的最大功率为2400kw。 † 国内最为成熟可靠的内燃发电机，最大功率为500kw， 价格约为90-110万元/台（套）。 垃圾焚烧发电 † 减量化 † 无害化 † 资源化 国家环保总局对垃圾处理的要求 垃圾焚烧系统示意图 上图垃圾料仓和垃圾抓斗。 右上电厂主厂房。 右下电厂主控室显示面板。 垃圾填埋气发电 垃圾填埋场 沼气制取及沼气发电 大中型沼气工程的定义规模复合下表要求，并具有原料预处理、 沼气、沼渣、沼液综合利用配套系统的工程。 规模 单池容积（m 3 ） 总池容积（m 3 ） 日产气量（m 3 /d） 大型 500 1000 1000 中型 50-500 50-1000 50-1000 小型 50 50 50 目前我国已建成的大中型沼气工程约700处，仅占大中型养殖场 总量的6.6。 其中配套发电的很少。 沼气主要有效成份为甲烷，热值约为5500kcal/m 3 ,一般采用内燃 发电机发电。 沼气制取基本工艺流程 有 机 废 物 调节池 预处理 厌 氧 消化 器 后处理 储 存 用 户 净化 沼 气 剩余污泥 可用作肥料 排放 生态型沼气工艺流程示意图 净化装置 贮气柜 集中供气 沼气发电 畜禽舍 人工清 粪 畜禽废 水 厌氧消化 沉淀池 固液分离 调蓄塘 鱼塘 水生植物塘 农田 堆沤 拌辅料 烘干 造粒 包装、出售 固体 沼气 液体
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