浅析生物质发电技术分析

武东升

国能赤峰生物发电有限公司，内蒙古自治区赤峰市松山区，024000

摘要：生物质作为太阳能的一种表现形式，它的开发利用将会给人们带来重要的影响，而且生物质是一种再生资源，在当今社会提倡可持续发展的前提条件下，开发利用生物质能源无疑成为社会发展的主流方向。在利用生物质能源的过程中，人们研究出的各种技术，其主要原理都是将固态的生物质进行一个转化过程，从而得到人们想要的结果或者状态，再进行深一步的利用。本文先介绍生物质气化技术相关内容，然后具体对生物质气化发电系统的构建进行了论述。

        关键词：生物质；发电；产业化；原因

1、我国生物质能资源状况

        我国生物质能资源丰富,若全部利用可提供全国66.6%的发电量。按50%的生物质能收集利用率算,我国生物质资源每年可转化为能源的潜力,近期约为5亿吨标准煤,远期可达到10亿吨标准煤以上。若加上荒山、荒坡种植的各种能源林,资源潜力在15亿吨标煤以上。

        我国是世界上人口最多的国家，国民经济发展面临资源和环境的双重压力。从人均化石能源资源量看，煤炭资源只有世界平均水平的60%，石油只有世界平均水平的10%，天然气只有5%。从能源生产和消费来看，目前我国已经成为世界上第二大能源生产国和第二大能源消费国，大量生产和使用化石能源所造成的环境污染已经十分严重。专家认为，随着经济的发展和人民生活水平的提高，我国的能源需求将快速增长，能源、环境和经济三者之间的矛盾也将更加突出，因此，加大能源结构调整力度，加快可再生能源发展势在必行[1]。

        我国农作物播种面积约15亿亩,年产生物质约7亿吨,除部分作为造纸原料和畜牧饲料外,剩余部分可作为燃料使用。农产品加工废弃物,包括稻壳、甘蔗渣和棉籽壳等,约2亿吨。我国森林面积1.75亿公顷,每年通过正常的灌木平茬复壮、森林抚育间伐、修剪、收集采伐、造材、加工剩余物等,可获得生物质量8~10亿吨。我国畜禽养殖业粪便排放量约18亿吨,实际排出污水总量约200亿吨,可生产沼气约500亿m3;工业企业年排放有机废水和废渣约25亿m3,可生产沼气约100亿m3[2]。

2、生物质发电技术比较

        在生物质发电技术的分类上，由于其燃气产生的机理不同而将其分为反应性气化与热解气化。在反应性气化上，大多又分为水蒸气气化、等离子气化等方式。在实际的运用当中，我们又通常根据发电需求的不同而分为大型的流化床气化和相对较小的固定床气化两种。下面将分别对流化床气化和固定床气化以及水蒸气气化和等离子气化作出说明。

       2.1流化床气化发电

        大型的发电装置一般采用流化床气化系统，因为流化床气化在使用的过程中气化的能力大，而且其转化效率非常高，在需求电量比较大的情况下，采取并联方式将发电机连接起来，其实际工作将能很好的满足。同时，在发电过程中，我们也需建立相对应的净化系统和安全系统等。

   2.2固定床气化发电

        作为传统的气化方式，固定床气化通常有两种模式：上吸式固定床气化和下吸式固定床气化。它们两种方式的运行流程基本相同，只是在气化介质的流动方向以及加料的位置上有所不同。

        2.3水蒸气气化

        水蒸汽气化就是首先将生物质粉碎后投入到气化室，然后将蒸汽也注入其中，在高温的条件下，多种混合物进行化学反应，最后产生可燃性的混合气体，再送入内燃机等发电设备中。这中气化方式在反应容器上有着特别的要求，尤其是在气化炉中，其控制的温度、压力等因素都非常重要。

        2.4等离子气化

        等离子气化即采用等离子技术，把生物质原料加入到等离子气化室中，使得他们在超高的温度下气化，在这种环境下，碳的转化率非常之高，气化得到的气体经过一定的净化设备和过滤设备，就能通入到相应的发电设备之中，从而得到我们需要的电能[3]。

3、生物质发电产业化影响因素

        生物质的气化发电技术虽然已经步入了一定的轨道，但在国内的综合情况来看，其存在问题还是不叫突出的。先就是原料方面，虽然中国地区的生物质资源相对较多，但是具体而言，像麦秆、稻秆这些原料都呈现季节性，而在有些地区，如内蒙古、西藏等就几乎没有，所以，生物质原料又存在区域性。当在特定的地区建立生物质气化应用时，其原料的搜集与运输将会给规模化的生产带来严重的影响。其次，在环境的污染方面，虽然生物质气化发电是一种相对环保性的技术，但是仍然不可避免的出现了焦油等问题，尤其在发电系统上同时采用的净化系统，其很容易带来二次污染。最后在客观上，国家的政策与扶住也会起到重要的影响，而资金的投入在工程建设的初期将会很大，而其产生的经济效益比较缓慢，因此这些也将制约着生物质气化发电技术的顺利进行。具体分析如下：

       3.1规模较小，设施不完善，效益有待提高

        生物质的资源分布不集中，收集难度大，大部分工程工艺、设备简单，利用率和能量的转换效率低，投资回报少，且工程规模一般较小，很难形成一定的规模，效益有待进一步提高。

        3.2行业上没有统一标准，管理混乱

        工程开发上，没有明确的技术检验标准，很多不符合条件的单位参与了工程设备的生产，造成项目技术不达标，甚至有安全隐患，不利于后续工作的开展。

        3.3研究没有达到一定的水平，技术不过关

        研究的技术含量低，开发缓慢，一些关键问题没能得到解决，如：生物质气化中焦油问题，沼气发电效率较低的问题，二次污染问题，还缺乏有效解决方法，导致许多设备系统在运行中经常发生故障，系统运行强度降低，利用效率减小。

4、生物质发电技术的发展措施

 生物质发电企业既可惠及农民，也能防止露天焚烧农林废弃物污染环境，但如何让处境尴尬的生物质发电企业健康发展？一方面，保证生物质发电企业能获得稳定的燃料供应。有关部门既需要加强对农民露天焚烧秸秆行为的教育处罚力度，也需要考虑秸秆运输过程中车辆超高、超宽的实际，开辟“绿色通道”降低运输成本。同时，国家可对农民给予一定的秸秆综合利用补贴，既可以提高农民“送秸秆”的积极性，也能降低企业的原料收购成本。
        另一方面，加强金融支持，为生物质发电项目提供更多低息贷款。一方面国家应鼓励国开行、农发行等政策性金融机构更多支持生物质发电企业；同时，随着生物质发电技术的逐渐成熟及国家扶持力度的加大，商业银行也应逐渐加大对生物质发电产业的低息贷款支持。具体分析如下：
        4.1加快相关技术的研究
        要分门别类的进行生物质能的研究，既要支持有开阔前景的基础性研究，又要推动技术相对成熟的项目不断发展，争取达到尖端水平，确定各个阶段发展目标，努力做到各方面协调发展，稳定有序进行。
        4.2制定行业统一标准
        确定统一的标准，严格审查相关行业的生产资格，加强技术监督与市场管理，建立完善的质量监测系统，规范市场，优化系统，争取实现产出和效益的最大化。
        4.3与工业生产结合，扩大影响
        加强生物质技术与工业生产的有机结合， 在工程应用中应及时找出存在的问题，遇到的难题应重点研究、突破， 在实践中不断检验并提高生物质技术， 确保安全、可靠，为生物质能源的未来大规模推广、应用奠定基础。
5、总结与展望
             随着生物质能发电产业竞争的不断加剧，大型生物质能发电企业间并购整合与资本运作日趋频繁，国内优秀的生物质能发电企业愈来愈重视对行业市场的研究，特别是对企业发展环境和客户需求趋势变化的深入研究。正因为如此，一大批国内优秀的生物质能发电企业迅速崛起，逐渐成为生物质能发电产业中的翘楚!
        同时，发展生物质发电，实施煤炭替代，可显著减少二氧化碳和二氧化硫排放，产生巨大的环境效益。与传统化石燃料相比，生物质能属于清洁燃料，燃烧后二氧化碳排放属于自然界的碳循环，不形成污染。据测算，运营1台2.5万kW的生物质发电机组，与同类型火电机组相比，可减少二氧化碳排放约10万t/a。前瞻网《2013-2017年中国生物质能发电行业深度调研与投资战略规划分析报告》预测，到2025年之前，可再生能源中，生物质能发电将占据主导地位。未来，利用生物质再生能源发电已经成为解决能源短缺的重要途径之一。

参考文献：
        [1]沈西林，影响我国生物质能源发展的因素分析[J].西南石油大学学报，2019.
        [2]李梁杰.生物质发电项目可持续性评价研究[D].北京化工大学，2020.
        [3]王焱军.国能上蔡生物质发电项目综合评价[D].华北电力大学，2019.