綠色能源氣化發(fā)電技術(shù)應(yīng)用綜述匯總VIP

1、生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)應(yīng)用綜述李斌（華中科技大學(xué)煤燃燒國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北武漢430074）隨著化石燃料的逐漸枯竭、環(huán)境問(wèn)題的日益嚴(yán)重及全球氣候異常等，尋求新的可再生、潔凈的能源資源已經(jīng)迫在眉睫。生物質(zhì)作為可再生、幾乎無(wú)污染的資源，其開(kāi)發(fā)和利用越來(lái)越受到人們的重視。生物質(zhì)是重要的可再生能源，我國(guó)生物質(zhì)能資源樣多量大，可用于發(fā)電的資源相當(dāng)豐富。生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)和產(chǎn)業(yè)有著良好的發(fā)展前景。1. 國(guó)家政策扶持我國(guó)自1998年起實(shí)施的中華人民共和國(guó)節(jié)能法就明確提出“國(guó)家鼓勵(lì)開(kāi)發(fā)利用新能源和可再生能源”?？稍偕茉词侵匾膽?zhàn)略替代能源，對(duì)增加能源供應(yīng)，改善能源結(jié)構(gòu)，保障能源安全，保護(hù)環(huán)境有重要作用，是建設(shè)資源節(jié)

2、約型、環(huán)境友好型社會(huì)和實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略措施。人類(lèi)能夠長(zhǎng)久依賴(lài)的未來(lái)能源必須儲(chǔ)量豐富、可再生利用且無(wú)環(huán)境污染。以植物為主，每年以近2000億噸的速度不斷再生的生物質(zhì)資源將是人類(lèi)未來(lái)的理想選擇。大力開(kāi)發(fā)生物質(zhì)資源，對(duì)于改善我國(guó)以化石燃料為主的能源結(jié)構(gòu)，延長(zhǎng)化石燃料使用時(shí)間，改變能源的生產(chǎn)方式和消費(fèi)方式，建立可持續(xù)發(fā)展的能源系統(tǒng)，促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的改善具有重大意義。從2006年1月1日起，全國(guó)開(kāi)始正式實(shí)施了中華人民共和國(guó)可再生能源法，在國(guó)家2006-2020年中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要中就提出了包括生物質(zhì)能在內(nèi)的可再生能源低成本規(guī)?；_(kāi)發(fā)利用。同時(shí)國(guó)家還制定了一系列的優(yōu)惠政策來(lái)

3、鼓勵(lì)和支持開(kāi)展生物質(zhì)能的研究和利用，生物質(zhì)清潔能源項(xiàng)目將享受?chē)?guó)家財(cái)政貼息，并且生物質(zhì)發(fā)電可以?xún)?yōu)先上網(wǎng)。國(guó)家發(fā)改委2006年1月4日以發(fā)改能源【2006】7號(hào)文件印發(fā)了可再生能源發(fā)電價(jià)格和費(fèi)用分?jǐn)偣芾碓囆修k法，生物質(zhì)發(fā)電上網(wǎng)每度電可以補(bǔ)貼0.25元。在財(cái)政部、發(fā)展改革委、農(nóng)業(yè)部、稅務(wù)總局、國(guó)家林業(yè)局聯(lián)合印發(fā)的關(guān)于發(fā)展生物能源和生物化工財(cái)稅扶持政策的實(shí)施意見(jiàn)中指出國(guó)家將在財(cái)稅政策上大力扶持生物質(zhì)能源的發(fā)展。同時(shí)在“十一五”期間，國(guó)家財(cái)政也將加大對(duì)生物質(zhì)能源和煤制油等石油替代能源開(kāi)發(fā)的資金投入，以緩解我國(guó)面臨的石油安全問(wèn)題。2. 生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)分類(lèi)與比較在生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)中，比較成熟的有直接燃燒發(fā)電和

4、生物質(zhì)氣化發(fā)電兩種類(lèi)型。直接燃燒發(fā)電的過(guò)程是生物質(zhì)與過(guò)量空氣在鍋爐中燃燒，產(chǎn)生的熱煙氣和鍋爐的熱交換部件換熱，產(chǎn)生出的高溫高壓蒸汽在蒸汽輪機(jī)中膨脹做功發(fā)電。氣化發(fā)電是一種更為潔凈的利用方式，其過(guò)程是生物質(zhì)通過(guò)熱化學(xué)方法轉(zhuǎn)化為氣體燃料，凈化后的氣體燃料直接被送入鍋爐、內(nèi)燃機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒室中燃燒或者在高溫燃料電池中來(lái)發(fā)電。美國(guó)能源部（DOE汪1997年歸納了生物質(zhì)燃料發(fā)電技術(shù)的特點(diǎn)，對(duì)比直接燃燒與生物質(zhì)整體氣化聯(lián)合循環(huán)（BIGCC）發(fā)電參數(shù)。直接燃燒的電站容量是50MWfe效率是23.0%、投資成本是1965/kWh，總運(yùn)行費(fèi)用5.50C/kWh；BIGCC的電站容量是75MWe效率是36.0

5、%、投資成本是2102$/kWh，總運(yùn)行費(fèi)用3.98C/kWh。顯然，生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)比直接燃燒的效率要高很多，而且運(yùn)行費(fèi)用也低。所以，我們要大力發(fā)展生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)，使生物質(zhì)發(fā)電更具有競(jìng)爭(zhēng)力。3. 國(guó)外生物質(zhì)氣化發(fā)電現(xiàn)狀生物質(zhì)氣化及發(fā)電技術(shù)在發(fā)達(dá)國(guó)家已受到廣泛重視，如奧地利、丹麥、芬蘭、法國(guó)、挪威、瑞典和美國(guó)等國(guó)家生物質(zhì)能在總能源消耗中所占的比例增加相當(dāng)迅速。奧地利成功地推行了建立燃燒木材剩余物的區(qū)域供電站的計(jì)劃，生物質(zhì)能在總能耗中的比例由原來(lái)大約2%-3%增到1999年的10%，并打算在本世紀(jì)末增加到25%，到目前為止該國(guó)已擁有裝機(jī)容量為1-2MWe的區(qū)域供熱站80-90座。瑞典和丹麥

6、正在實(shí)施利用生物質(zhì)進(jìn)行熱電聯(lián)產(chǎn)的計(jì)劃，使生物質(zhì)能在轉(zhuǎn)換為高品位電能的同時(shí)滿(mǎn)足供熱的需求，以大大提高其轉(zhuǎn)換效率。1991年，瑞典供熱及熱電聯(lián)產(chǎn)所消耗的燃料，26%是生物質(zhì)。一些發(fā)展中國(guó)家，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展也逐步重視生物質(zhì)的開(kāi)發(fā)利用，增加生物質(zhì)能的生產(chǎn)，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍，提高其利用效率。菲律賓、馬來(lái)西亞以及非洲的一些國(guó)家，都先后開(kāi)展了生物質(zhì)能的氣化，成型固化、熱解等技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)，并形成了工業(yè)化生產(chǎn)。生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)主要有以下三種方法：帶有氣體透平的生物質(zhì)加壓氣化、帶有透平或者是引擎的常壓生物質(zhì)氣化、帶有Rankine循環(huán)的傳統(tǒng)生物質(zhì)燃燒系統(tǒng)。生物質(zhì)整體氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)（BIGCC作為先進(jìn)的生物質(zhì)

7、氣化發(fā)電技術(shù)，通過(guò)采用兩級(jí)燃燒方式，利用兩種工質(zhì)將勃雷登（Brayton）循環(huán)和朗肯循環(huán)疊加在一起，具有較高的發(fā)電效率和較大的發(fā)電規(guī)模，從1990年開(kāi)始得到了廣泛的研究。傳統(tǒng)的BIGCC技術(shù)包括生物質(zhì)氣化、氣體凈化、燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電及蒸汽輪機(jī)發(fā)電。由于生物質(zhì)燃?xì)鉄嶂档停s1200kcal/m3），爐子出口氣體溫度較高（800C以上），要使BIGCC具有較高的效率，必須具備兩個(gè)條件，一是燃?xì)膺M(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)之前不能降溫，二是燃?xì)獗仨毷歉邏旱?。這就要求系統(tǒng)必須采用生物質(zhì)高壓氣化和燃?xì)飧邷貎艋瘍煞N技術(shù)才能使BIGCC的總體效率較高（40%）。目前歐美一些國(guó)家正開(kāi)展這方面研究，如美國(guó)Battelle（63MW

8、乎口夏威夷（6MVV項(xiàng)目、歐洲英國(guó)（8MMW瑞典（加壓生物質(zhì)氣化發(fā)電4MWA芬蘭（6MW/以及歐盟建設(shè)3個(gè)712MWfe物質(zhì)氣化發(fā)電IGCM范項(xiàng)目，其中一個(gè)是加壓氣化，兩個(gè)是常壓氣化。但由于焦油處理技術(shù)與燃?xì)廨啓C(jī)改造技術(shù)難度大，存在許多問(wèn)題，如系統(tǒng)未成熟，造價(jià)很高，限制了其應(yīng)用推廣。以意大利12MW勺BIGCC示范項(xiàng)目為例，發(fā)電效率約為31.7%,但建設(shè)成本高達(dá)25000元/kW,發(fā)電成本約1.2元/kWh,實(shí)用性很差。近年歐美開(kāi)展了其它技術(shù)路線(xiàn)的研究，如比利時(shí)（2.5MW和奧地利（TINA,6MW開(kāi)展的生物質(zhì)氣化與外燃式燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電技術(shù)，美國(guó)的史特林循環(huán)發(fā)電等，但技術(shù)仍未成熟，成本較高。3.

9、1. 國(guó)外生物質(zhì)整體氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電示范項(xiàng)目介紹3.1.1. 美國(guó)Battelle美國(guó)在利用生物質(zhì)能發(fā)電方面處于世界領(lǐng)先地位。美國(guó)建立的Battelle生物質(zhì)氣化發(fā)電示范工程代表生物質(zhì)能利用的世界先進(jìn)水平，生產(chǎn)一種中熱值氣體，不需要制氧裝置，此工藝使用兩個(gè)實(shí)際上分開(kāi)的反應(yīng)器：氣化反應(yīng)器，在其中生物質(zhì)轉(zhuǎn)化成中熱值氣體和殘?zhí)?；燃燒反?yīng)器，燃燒殘?zhí)坎闅饣磻?yīng)供熱。兩個(gè)反應(yīng)器之間的熱交換載體由氣化爐和燃燒室之間的循環(huán)沙粒完成。表1給出了Battelle示范電廠(chǎng)氣化爐的產(chǎn)氣組分和熱值，圖1的工藝流程圖則表明了兩個(gè)反應(yīng)器以及它們?cè)谡麄€(gè)氣化工藝中的配合情況。這種Battelle/FERCO工藝與傳統(tǒng)的氣化

10、工藝不同，它充分利用了生物質(zhì)原料固有的高反應(yīng)特性。生物質(zhì)的氣化強(qiáng)度超過(guò)146000kg/hm2,而其他氣化系統(tǒng)的氣化強(qiáng)度通常小于1000kg/hmtBattelle氣化工藝的商業(yè)規(guī)模示范建在弗蒙特州的柏林頓McNeil電站，該項(xiàng)目的一期工程，用Battelle技術(shù)建造日產(chǎn)200噸燃料氣的氣化爐，在初始階段生產(chǎn)的燃料氣用于現(xiàn)有的McNeil電站鍋爐。二期工程，將安裝一臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)來(lái)接受從氣化爐來(lái)的高溫燃?xì)?，組成聯(lián)合循環(huán)。該氣化設(shè)備于1998年完成安裝并投入運(yùn)行。%熱值(MJ/m3)COH2CH4CO2C2H4C2H644.42215.612.25.10.717.3白棉的產(chǎn)昂氣表1 Battelle

11、示范電廠(chǎng)氣化爐產(chǎn)氣組分和熱值空氣巷汽輪機(jī)過(guò)熱藐汽玳蒸汽煙氣產(chǎn)品氣存化系統(tǒng)圖1Battelle/FERCO工藝流程圖3.1.2. 瑞典VARNAMO瑞典VARNAMOBIGCC廠(chǎng)是由SydkraftAB公司投建的，于199許正式運(yùn)行，是世界上首家以生物質(zhì)為原料的整體氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠(chǎng)，電廠(chǎng)裝機(jī)容量為6MW供熱容量為9MW整體電效率為32%（除自用電外）。系統(tǒng)流程見(jiàn)圖2。生物質(zhì)原料（主要是木屑和樹(shù)皮）經(jīng)過(guò)干燥粉碎后，在帶有密閉閥門(mén)的上下料斗中加壓后進(jìn)入氣化爐。電廠(chǎng)采用FosterWheeler公司生產(chǎn)的增壓CFg化爐，操作溫度為9501000C,壓力為1.8MPa,采用空氣作為氣化劑，從燃?xì)廨啓C(jī)的

12、壓縮機(jī)抽調(diào)10%fc右的空氣，經(jīng)二次壓縮后由流化床底部布風(fēng)板通入。產(chǎn)氣經(jīng)過(guò)旋風(fēng)分離器分離后，進(jìn)入煙氣冷卻器冷卻至350400C,然后通過(guò)高溫管式過(guò)濾器凈化，凈化后燃?xì)饨M分和熱值見(jiàn)表2。凈化燃?xì)馔ㄟ^(guò)TYPHOON氣輪機(jī)（4.2MW發(fā)電；燃?xì)馔钙脚艢膺M(jìn)入余熱鍋爐，連同煙氣冷卻器一起產(chǎn)生蒸汽（4MP455C）,蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)發(fā)電（1.8MW,同日t供熱（9MW/。VARNAMOT從1993年開(kāi)始運(yùn)行,系統(tǒng)整體運(yùn)行時(shí)間達(dá)3600h/a,驗(yàn)證了生物質(zhì)增壓氣化和高溫?zé)煔鈨艋到y(tǒng)的可行性，得到了一些寶貴的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。在運(yùn)行中出現(xiàn)了冷卻器的沉灰和結(jié)垢等現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)表明，使用Mg彈床料和采用底灰再循環(huán)方式可以有效解

13、決這些問(wèn)題。系統(tǒng)采用陶瓷管式過(guò)濾器，在運(yùn)行1200佐右后發(fā)生機(jī)械應(yīng)力破碎，在199弭改用金屬管式過(guò)濾器，正常運(yùn)行時(shí)間達(dá)2500h,可以有效地過(guò)濾飛灰和重焦油。通過(guò)對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒室、燃燒器和空氣壓縮機(jī)進(jìn)行改造，使低熱值產(chǎn)氣（3.44.2MJ/m3）能穩(wěn)定燃燒，燃?xì)廨啓C(jī)能在40%-氣體組分CO (衿 H2 (衿 CH 4%) CO 2(% N2 (%100%勺電廠(chǎng)負(fù)荷下穩(wěn)定運(yùn)行，但低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)C/F放量較大（0.02%）表2VARNAMO1廠(chǎng)氣化爐產(chǎn)氣組分和熱值執(zhí)值八、|J=L苯輕焦油333(MJ/m)(mg/m)(mg/m)16-199.515.8-7.14.4-148-52500063150

14、0-22005.0-6.3007.5圖2瑞典VARNAMOBIGCC廠(chǎng)系統(tǒng)流程示意圖3.1.3. 意大利TEF2002年6月，意大禾1JTERTHERMIBENERGFARMBIGC航范電廠(chǎng)在Cascina建成。該電廠(chǎng)生物質(zhì)消耗量為8230kg/h,發(fā)電容量為16MW發(fā)電效率為31.7%（除自用電外）。電廠(chǎng)投資4100萬(wàn)歐元（歐盟THERMIE資34%,建設(shè)成本為2300歐元/kW。該系統(tǒng)流程見(jiàn)圖3。電廠(chǎng)采用Lurgi制造的常壓CF支化爐和常溫濕法煙氣凈化系統(tǒng)。原料（短期輪作物和木屑）在微負(fù)壓環(huán)境下，利用余熱鍋爐乏氣進(jìn)行干燥，空氣經(jīng)壓縮和預(yù)熱后由氣化爐底部布風(fēng)板進(jìn)入。產(chǎn)氣通過(guò)空氣預(yù)熱器和煙氣冷

15、卻器進(jìn)行冷卻，再通過(guò)二次旋風(fēng)分離和布袋除塵，然后在水洗塔內(nèi)徹底清除焦油和其它污染物（NH3HCNHCl等）。除塵器捕集的飛灰與灰渣一起排放，水洗塔排水經(jīng)處理后排放。凈化燃?xì)饨?jīng)過(guò)冷卻壓縮后，其組分和熱值如表3所示。燃?xì)馀c經(jīng)過(guò)壓縮比為15.4的多級(jí)空壓機(jī)壓縮的空氣在燃燒室內(nèi)混合燃燒。燃?xì)廨啓C(jī)采用NuovoPignone的pgt10機(jī)組，發(fā)電容量為11MW燃?xì)廨啓C(jī)排氣經(jīng)余熱鍋爐回收熱量，連同煙氣冷卻器一起產(chǎn)生蒸汽（5.5MPa,470C）,蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)發(fā)電（5MVV。表3TEF示范電廠(chǎng)氣化爐產(chǎn)氣組分和熱值氣體組分（%：熱值（MJ/m3）COH2CH4CnHmCO2N2H2O221742134117

16、.4圖3意大利TE師范電廠(chǎng)系統(tǒng)流程圖3.1.4. 英國(guó)ARBRE英國(guó)ARBREBIGCC廠(chǎng)于1999年建成，發(fā)電容量為8MWV系統(tǒng)整體電效率為31%電廠(chǎng)所用原料來(lái)自電廠(chǎng)周?chē)N植的柳樹(shù)和白楊樹(shù)，氣化爐和催化裂解爐的灰渣及處理污水所得的污泥用作樹(shù)木的有機(jī)肥料。電廠(chǎng)采用2臺(tái)TP嘴壓CF驢，一臺(tái)作為氣化爐，操作溫度為850900C,另一臺(tái)加入催化劑作為催化裂解爐。燃?xì)馔ㄟ^(guò)冷卻器換熱后，經(jīng)過(guò)布袋除塵和水洗，除去焦油和其它污染物。凈化后的燃?xì)鈮嚎s至2MPag進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)（AlstomPowe公司的TYPHOO跳氣輪機(jī)）發(fā)電。整體系統(tǒng)與意大利TE際范電廠(chǎng)大致相同。3.2. 國(guó)外生物質(zhì)氣化項(xiàng)目概括大型生物質(zhì)氣

17、化循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)包括原料預(yù)處理、循環(huán)流化床氣化、催化裂解凈化、燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電、蒸汽輪機(jī)發(fā)電等設(shè)備，適合于大規(guī)模處理農(nóng)林廢物。表4給出了國(guó)外生物質(zhì)氣化項(xiàng)目的概括。表4國(guó)外生物質(zhì)氣化項(xiàng)目概括工程組織/項(xiàng)目名工程概況國(guó)家原料規(guī)模備注FOSTER WHEELER司，原奧斯龍公司常壓/壓力CFB氣化發(fā)電木片, 芬蘭樹(shù)皮, 泥煤2t/h-27t/h該公司的全尺寸CF汽化爐，以MSW為原料已在瑞典投入商業(yè)運(yùn)行THERMI能源農(nóng)場(chǎng)速生能源林意大木片11.9MW1994年開(kāi)始計(jì)劃組織，常壓鼓空氣循環(huán)床氣化Varnamo IGCC® 目(Sydkraft )壓力循環(huán)流化床IGCC空氣氣化項(xiàng)目示范，Lurgi

18、利Bioelettica公司S.P.A.CFBIGC微第一座成功運(yùn)行瑞典廢木材6MW-9MW勺生物質(zhì)IGCC電廠(chǎng)BG成目壓力鼓泡流蔗渣，在1997年8月到(Westinghouse,美國(guó)100t/d化床IGCC能源林11月期間試運(yùn)行PICHTR/IGTDOE氧氣氣化產(chǎn)加拿BIOSYN®目品氣合成甲木頭已投運(yùn)大醇BattelleVERMONT程BattelleColumbus雙流化BURLINGTON力公工藝的美國(guó)木片200t/d床工藝，燃?xì)鉄嶂邓綢GCM范316-18MJ/NmIMTRANVOIMA水蒸氣干燥，注蒸汽聯(lián)合循環(huán)高水分鼓空氣壓力氣化，注水蒸氣聯(lián)合循環(huán)芬蘭木柴，泥煤，造紙廢

19、液JWPENEPGYPRODUCTS司流化床氣化美國(guó)木頭，農(nóng)業(yè)廢棄物，RDF25MW已有3臺(tái)木柴流化床氣化裝置分別在Oregon,CalifomiaandMissouriLURGI循環(huán)流化床德國(guó)RDF木14MWUMWELTTECHN喳化發(fā)電、頭，樹(shù)50-100GMBH水泥、石灰皮等MW窯供熱最大達(dá)330t/d已有2臺(tái)廢木材氣化器，一臺(tái)稻殼氣化器投運(yùn)不同的供木片，POWERSOURCES熱、發(fā)電、稻殼，美國(guó)INC.產(chǎn)蒸汽商用造紙廢氣化裝置液THERMOCHEM（MTCD脈動(dòng)燃燒水木片，稻殼，造紙廢液20t/d-50t/d間接加熱流化床氣化，燃燒增加傳執(zhí)血型燃?xì)鈭?zhí)值八、)/、.1U八、1I_39-

20、12MJ/Nm蒸氣流化床氣化美國(guó)多區(qū)固定爐PRODUCERSRICE排氣化器，MILLSENEGY產(chǎn)熱、蒸汽SYSTEM法司和電能美國(guó)稻殼，秸稈，樹(shù)皮，10-1000t/d在美國(guó)，澳大利亞，馬來(lái)西業(yè)和哥斯達(dá)黎加有18套系統(tǒng)投運(yùn)SUR-LITECORP.流化床氣化，產(chǎn)煤氣和蒸汽美國(guó)木片，秸稈，稻殼等120t/d已有4-5個(gè)商業(yè)運(yùn)行裝置TPSTERMISKAPROCESSORAB（原STUDSVI心司）流化床氣化器(IGCC)瑞典木柴，樹(shù)皮，泥煤，秸稈，RDF最大50MW具技術(shù)已應(yīng)用于許多大型氣化系統(tǒng)TampellapowerInc.流化床氣化芬蘭U-GASK化工藝WELLMANPROCESS式固

21、定ENGINEERING床氣化裝置英國(guó)木頭，褐煤等最大直徑3米提供氣化器和凈化系統(tǒng)定制設(shè)計(jì)的商業(yè)服務(wù)BRIGHTSTAR外熱式水蒸美國(guó)木屑，中熱值氣化技術(shù)，SYNFUELSCO.氣生物質(zhì)重樹(shù)皮，典型熱值12.5MJ/Nm化技術(shù)MSWBIG-GT工程（STATE生物質(zhì)整體氣化聯(lián)合循BAHIA BRAZIL環(huán)以驗(yàn)證ELECTRO-BRAZBIG-GT 的SHELL世界銀行)一商業(yè)可行性木頭，巴西桂樹(shù)能 源林采用TPS技術(shù)，預(yù)計(jì)系統(tǒng)效率可達(dá)47%ARBRE5 目(TPS技術(shù))8MW CFBIGCCffi速英國(guó) 生林工程熱氣凈化系統(tǒng)也8 MW是示范內(nèi)容，空氣凈化固定床氣化COMBUSTION燃燒整合系

22、一新西木片，2-60Mbtu投運(yùn)裝置超過(guò)600CONSULTANTS統(tǒng)，提供高蘭樹(shù)皮等/hr臺(tái)LTD.)溫清潔的煙氣FERCO(Future高效、大型energyresources氣化系統(tǒng)發(fā)美國(guó)木片5MWCo.)展商4.國(guó)內(nèi)生物質(zhì)氣化發(fā)電現(xiàn)狀我國(guó)的生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)的研究起步比較早，早在上世紀(jì)60年代,我國(guó)就開(kāi)始了生物質(zhì)氣化發(fā)電的研究，研制出了樣機(jī)并進(jìn)行了初步推廣，還曾出口到發(fā)展中國(guó)家，后因經(jīng)濟(jì)條件限制和收益不高等原因停止了這方面地研究工作。近年來(lái)，隨著能源和環(huán)境問(wèn)題日益嚴(yán)峻，化石燃料逐漸枯竭，燃燒化石燃料所造成的溫室效應(yīng)和環(huán)境污染已經(jīng)引起了各國(guó)政府的高度重視。由于能源安全是一個(gè)國(guó)家穩(wěn)定運(yùn)行經(jīng)

23、濟(jì)持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵，因此尋求新的可再生、潔凈的能源資源已是十分緊迫。生物質(zhì)能以其可再生、無(wú)污染、資源量大、分布廣和CO2零排放等優(yōu)點(diǎn)又重新受到了人們的廣泛關(guān)注。而目前我國(guó)隨著鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)的發(fā)展和人民生活水平的提高，一些缺電、少電地方也迫切需要電能；其次是環(huán)境問(wèn)題，丟棄或焚燒農(nóng)業(yè)廢棄物將造成資源浪費(fèi)和環(huán)境污染，生物質(zhì)氣化發(fā)電可以有效的利用農(nóng)業(yè)廢棄物。所以，以農(nóng)業(yè)廢棄物為原料的生物質(zhì)氣化發(fā)電有逐漸得到人們的重視。4.1. 國(guó)內(nèi)生物質(zhì)氣化發(fā)電概況我國(guó)原有的氣化發(fā)電技術(shù)都是以谷殼為主的固定床技術(shù)，而且發(fā)電規(guī)模都較小，最大只有200kW經(jīng)濟(jì)效益不顯著。“九五”期間進(jìn)行1MW勺生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)研究，旨在開(kāi)發(fā)適

24、合中國(guó)國(guó)情的中型生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)。1MW勺生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)已于1998年10月建成，采用一爐多機(jī)的形式，即5臺(tái)200kW發(fā)電機(jī)組并聯(lián)工作，2000年7月通過(guò)中科院鑒定后投入小批量使用。該系統(tǒng)在很多方面比200kW氣化發(fā)電有了改善，但由于受氣化效率與內(nèi)燃機(jī)效率的限制，簡(jiǎn)單的氣化-內(nèi)燃機(jī)發(fā)電循環(huán)系統(tǒng)效率低于18%，且單位電量的生物質(zhì)消耗量一般大于1.3kg（dry）/kWh。“十五”期間，以中科院廣州能源所為主承擔(dān)的國(guó)家863計(jì)劃在1MW的生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，研制開(kāi)發(fā)出46乂6的生物質(zhì)氣化燃?xì)庖灰徽羝?lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，建成了相應(yīng)的示范工程，燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組單機(jī)功率達(dá)500kW，系統(tǒng)效率也提

25、高到28%，雖然與國(guó)外的技術(shù)仍然有一定的差距，但也為我國(guó)生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化打下了基礎(chǔ)。從燃?xì)獍l(fā)電過(guò)程上看，氣化發(fā)電可分為內(nèi)燃機(jī)發(fā)電系統(tǒng)、燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)及燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)。內(nèi)燃機(jī)發(fā)電系統(tǒng)以簡(jiǎn)單的燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)組為主，可單獨(dú)燃用低熱值燃?xì)?，也可以燃?xì)狻⒂蛢捎?，它的特點(diǎn)是設(shè)備緊湊，系統(tǒng)簡(jiǎn)單，技術(shù)較成熟、可靠，我國(guó)基本上使用的都是內(nèi)燃機(jī)發(fā)電系統(tǒng)和內(nèi)燃機(jī)燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)。但由于受氣化效率和內(nèi)燃機(jī)效率的限制，氣化發(fā)電的總效率都比較低。從純技術(shù)的角度看，生物質(zhì)IGCC可以有效地提高生物質(zhì)氣化發(fā)電的總效率，但由于受焦油處理技術(shù)與燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)的限制，在中國(guó)研究發(fā)展生物質(zhì)IGCC仍比較困難。

26、所以如何利用現(xiàn)已較成熟的技術(shù)，研制開(kāi)發(fā)在經(jīng)濟(jì)上可行，而效率又有較大提高的系統(tǒng)，是目前我國(guó)發(fā)展生物質(zhì)氣化發(fā)電的一個(gè)主要課題。4.2. 國(guó)內(nèi)生物質(zhì)氣化發(fā)電項(xiàng)目簡(jiǎn)介我國(guó)的生物質(zhì)氣化發(fā)電項(xiàng)目主要是中小型的氣化發(fā)電系統(tǒng)，目前在運(yùn)行的主要有固定床和流化床兩種，固定床的機(jī)組容量一般都小于200kW流化床機(jī)組目前最大的容量為46MW以下將就這兩種機(jī)組在國(guó)內(nèi)的實(shí)際應(yīng)用做簡(jiǎn)單的介紹。4.2.1. 濟(jì)南市歷城區(qū)董家鎮(zhèn)柿子園村“200kW固定床生物質(zhì)氣化發(fā)電示范系統(tǒng)”該氣化發(fā)電示范系統(tǒng)是由山東省科學(xué)院能源研究所設(shè)計(jì)建造的，發(fā)電容量為200kVV年消耗秸稈約2000t,年發(fā)電量約為140萬(wàn)kWh,可替代燃煤700t（標(biāo)

27、煤），該系統(tǒng)的單位投資約為7000元/kW,投資回收期為10年左右。采用的是“二步法生物質(zhì)固定床氣化發(fā)電技術(shù)”，該技術(shù)可以使秸稈氣化過(guò)程中產(chǎn)生的有害物質(zhì)焦油再次裂解，一定程度上克服了原有氣化技術(shù)中燃?xì)鈨艋щy、易造成二次污染的缺點(diǎn)且回收利用了發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣的部分余熱，提高了能源的利用率，氣化效率比其他固定床氣化器提高8-10個(gè)百分點(diǎn)。該系統(tǒng)的工藝流程圖見(jiàn)圖4。系統(tǒng)采用螺旋推進(jìn)式生物質(zhì)進(jìn)料方式，原料不需進(jìn)行精細(xì)的破碎處理，粒度在10100m的可順暢地進(jìn)料，原料適應(yīng)范圍廣，如玉米芯、花生殼、棉柴、玉米秸和刨花鋸末等均可作為原料。生物質(zhì)原料首先經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單破碎后被送入加料器中，然后由螺旋推進(jìn)器送入氣化爐中。

28、生物質(zhì)原料首先被隔絕空氣間接加熱而發(fā)生熱解反應(yīng)；熱解后的產(chǎn)物（熱解氣和殘?zhí)浚┡c預(yù)熱的空氣發(fā)生強(qiáng)烈的氧化反應(yīng)而產(chǎn)生高溫區(qū)，熱解氣在高溫區(qū)域發(fā)生二次裂解，其中的焦油被消除；二次裂解后的氣體通過(guò)下部炭層，經(jīng)還原反應(yīng)完成氣化，得到含一氧化碳、氫、甲烷等可燃成分的低熱值燃?xì)狻Ｈ細(xì)饨?jīng)過(guò)冷卻凈化后送入內(nèi)燃式發(fā)電機(jī)組，通過(guò)缸內(nèi)燃燒驅(qū)動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)裝置，從而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電力。發(fā)動(dòng)機(jī)的高溫排氣提供熱解過(guò)程所需要的熱量。圖4兩步法生物質(zhì)固定床氣化發(fā)電機(jī)組流程圖1.定量加料器；2.裂解器；3.氣化爐；4.過(guò)濾器；5.風(fēng)機(jī)；6.阻火器；7.內(nèi)燃機(jī)；8.發(fā)電機(jī)4.2.2.海南三亞“IMWfe物質(zhì)流化床氣化發(fā)電系統(tǒng)”該氣化發(fā)

29、電系統(tǒng)是由中科院廣州能源所設(shè)計(jì)，與海南三亞木材廠(chǎng)組成“三亞綠源生物質(zhì)有限公司”共同建成，充分利用當(dāng)?shù)啬静膹S(chǎng)生產(chǎn)廢木屑進(jìn)行發(fā)電，既處理了生產(chǎn)廢料又發(fā)了電，年電廠(chǎng)產(chǎn)值約240多萬(wàn)元，利潤(rùn)約80多萬(wàn)元。該系統(tǒng)的發(fā)電容量為1MW氣化效率大約在75%fc右，系統(tǒng)發(fā)電效率在1518叱間，單位電量對(duì)原料的要需求量為1.251.35kg/kW?i木屑。系統(tǒng)的流程圖見(jiàn)圖5。生物質(zhì)原料(木屑等)從料倉(cāng)進(jìn)入螺旋給料機(jī)，由螺旋給料機(jī)送入爐膛，產(chǎn)生的氣化氣經(jīng)過(guò)慣性分離和旋風(fēng)除塵后，進(jìn)入焦油催化裂解和氣體凈化裝置，凈化后的可燃?xì)馑腿?臺(tái)并聯(lián)的200kW的內(nèi)燃機(jī)機(jī)組中發(fā)電。表5為820c時(shí)木屑?xì)饣瘹饣癄t出口處的產(chǎn)氣組分和低

30、位熱值。該氣化系統(tǒng)也可以采用谷殼作為氣化原料。表5820C時(shí)氣化爐產(chǎn)氣組分和低位熱值溫度(C)衿值(MJ/m3)H2COCO2CH4C2H6C2H2N26198.4.0.0.59820.5.1.9770928.94圖51MW生物質(zhì)循環(huán)流化床氣化發(fā)電系統(tǒng)流程圖5 .生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)分類(lèi)生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)根據(jù)不同的劃分標(biāo)準(zhǔn)，可以分為各種不同的類(lèi)型，主要根據(jù)其所采用的氣化爐、氣體機(jī)和氣化規(guī)模來(lái)進(jìn)行分類(lèi)，以下予以分別介紹。5.1. 氣化爐中國(guó)對(duì)各種氣化方式都有研究，已完成了多種氣化爐的研制，目前已使用的氣化爐有上吸式、下吸式、敞口式和流化床等。從原理上講，各種氣化爐都可以用于氣化發(fā)電，但目前研究完成

31、并正常運(yùn)轉(zhuǎn)的主要有三種，即敞口下吸式，下吸式及循環(huán)流化床（見(jiàn)表6）,發(fā)電功率可以從幾千瓦到幾千千瓦，這為氣化發(fā)電技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展提供了條件。表6中國(guó)生物質(zhì)氣化發(fā)電中的氣化爐型式循環(huán)流化氣化爐型式層式下吸式下吸式床燃料種類(lèi)樹(shù)皮，木塊谷殼，木塊谷殼，木屑400規(guī)模2.030.0kW60200kW4000kW4100-5300KJ3800-4600KJ/4600-6300/mmKJ/m氣化溫度1100c700-800C650-850C70%50%6575%冷氣效率固定床氣化爐對(duì)原料的適應(yīng)性比較好，大塊原料可以不經(jīng)預(yù)處理直接使用，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，初始的建設(shè)投資比較小，但是固定床氣化爐的升溫速率慢，

32、生產(chǎn)強(qiáng)度小，發(fā)電規(guī)模一般都低于200kW燃?xì)獾臒嶂档停l(fā)電效率一般都低于13%，運(yùn)行投資高，綜合經(jīng)濟(jì)性很差，我國(guó)早期的一些固定床氣化爐正因?yàn)榻?jīng)濟(jì)性太差好多早已被迫停爐。而流化床氣化爐雖然結(jié)構(gòu)復(fù)雜，建設(shè)投資高，但是運(yùn)行成本很低，生產(chǎn)強(qiáng)度大，氣體熱值能提高了20%左右，且易于大型化，有較好的經(jīng)濟(jì)性，將是今后氣化發(fā)電技術(shù)的主要發(fā)展方向。5.2. 氣體機(jī)國(guó)外的BGP舔統(tǒng)采用的大多是燃?xì)廨啓C(jī)，但受我國(guó)焦油處理和燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)的限制，我國(guó)采用更多的氣體機(jī)是內(nèi)燃機(jī)。氣體機(jī)主要燃燒的是低熱值的生物質(zhì)氣。我國(guó)低熱值氣體機(jī)發(fā)展較差，小功率（100KW/基本都由柴油機(jī)改裝，未有定型產(chǎn)品。大功率（500KVV的機(jī)組也有

33、研究，但由于排氣溫度和控制技術(shù)未能過(guò)關(guān)，目前仍未有成熟產(chǎn)品。現(xiàn)在已有定型產(chǎn)品有160KW口200KW兩種。由于單機(jī)功率較小，所以中等規(guī)模的氣化發(fā)電系統(tǒng)必須由多臺(tái)氣體機(jī)并車(chē)，這在一定程度上會(huì)影響氣化系統(tǒng)功率的進(jìn)一步提高。5.3. 發(fā)電規(guī)模從發(fā)電規(guī)模上分，生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)可分為小型、中型、大型三種。小型氣化發(fā)電系統(tǒng)所需的生物質(zhì)數(shù)量較少，簡(jiǎn)單靈活，多采用固定床氣化設(shè)備，主要用于農(nóng)村照明或作為中小企業(yè)的自備發(fā)電機(jī)組，一般發(fā)電功率小于200kW固定床氣化設(shè)備又可分為上吸式、下吸式和開(kāi)心層下式3種,其中下吸式爐型有利于減少爐內(nèi)熱解生成的焦油含量，因而被廣泛采用。中型生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)主要作為大中型企業(yè)的

34、自備電站或小型上網(wǎng)電站，是當(dāng)前生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)的主要方式，所需的生物質(zhì)原料量較大，可適應(yīng)一種或多種不同的生物質(zhì)原料，氣化方式以流化床氣化為主，功率一般為5003000kWo流化床氣化技術(shù)又包括鼓泡床氣化、循環(huán)流化床氣化及雙流化床氣化3種，其中研究和應(yīng)用最多的是循環(huán)流化床氣化技術(shù)，對(duì)生物質(zhì)原料適應(yīng)性強(qiáng)，也可混燒煤、重油等傳統(tǒng)燃料，生產(chǎn)強(qiáng)度大，氣化效率高。大型生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)主要作為上網(wǎng)電站，它適應(yīng)的生物質(zhì)較為廣泛，所需的生物質(zhì)數(shù)量巨大，必須配套專(zhuān)門(mén)的生物質(zhì)供應(yīng)中心和預(yù)處理中心，系統(tǒng)功率一般在5000kW以上，雖然與常規(guī)能源相比仍顯得非常小，但在技術(shù)發(fā)展成熟后，它將是今后替代常規(guī)能源電力的主要

35、方式之一。一般來(lái)說(shuō)，發(fā)電規(guī)模越大，單位發(fā)電量需要的成本就越低，也越有利于提高熱效率和降低二次污染。6 .生物質(zhì)氣化發(fā)電的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析生物質(zhì)氣化發(fā)電包括小型、中型和大型氣化發(fā)電三種模式。小型氣化發(fā)電指采用簡(jiǎn)單的氣化內(nèi)燃機(jī)發(fā)電工藝，發(fā)電效率一般在1420%規(guī)模一般小于3MW。中型氣化發(fā)電指除了采用氣化內(nèi)燃機(jī)（或燃?xì)廨啓C(jī)）發(fā)電之外，同時(shí)增加余熱回收和發(fā)電系統(tǒng)，氣化發(fā)電系統(tǒng)的總效率可達(dá)到25335%另外，大規(guī)模的氣化燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)作為先進(jìn)的生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)，能耗比常規(guī)系統(tǒng)低，總體效率可大于40%，但關(guān)鍵技術(shù)仍未成熟，尚處在示范和研究階段。6.1. 小型生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)小型生物質(zhì)氣化發(fā)電系

36、統(tǒng)一般指采用固定床氣化設(shè)備，發(fā)電規(guī)模在200KW以下的氣化發(fā)電系統(tǒng)。小型生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)主要集中在發(fā)展中國(guó)家，特別是非洲、印度和中國(guó)等東南亞國(guó)家。美國(guó)、歐洲等發(fā)達(dá)國(guó)家雖然小型生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)非常成孰，但由于發(fā)達(dá)國(guó)家中生物質(zhì)能源相對(duì)較貴，而能源供應(yīng)系統(tǒng)完善，對(duì)勞動(dòng)強(qiáng)度大，使用不方便的小型生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)反應(yīng)等非常少，只有少數(shù)供研究用的實(shí)驗(yàn)裝置。6.1.1. 小型氣化發(fā)電系統(tǒng)的技術(shù)性能中國(guó)有著良好的生物質(zhì)氣化發(fā)電基礎(chǔ)，我國(guó)早在60年代初就開(kāi)展該方面工作。研究了樣機(jī)并做了初步推廣，還曾出口到發(fā)展中國(guó)家，一度取得了較大的進(jìn)展。但由于當(dāng)時(shí)經(jīng)濟(jì)環(huán)境的限制，谷殼氣化發(fā)電很難在經(jīng)濟(jì)上取得較好收益，在很長(zhǎng)

37、一段時(shí)間上沒(méi)有新的改進(jìn)。近年來(lái)，中國(guó)的經(jīng)濟(jì)狀況發(fā)生了明顯的變化，因而利用谷殼氣化發(fā)電的外部經(jīng)濟(jì)環(huán)境有了明顯的改善：首先是中國(guó)能源供應(yīng)持續(xù)緊張，電力價(jià)格居高不下，氣化發(fā)電可以取得顯著的效益；其次是糧食加工廠(chǎng)趨向于大型化，谷殼比較集中，便于大規(guī)模處理，氣化發(fā)電的成本大大降低；最后是環(huán)境問(wèn)題，丟棄或燃燒谷殼會(huì)產(chǎn)生環(huán)境污染，處理谷殼已成為一種環(huán)保要求。目前160k府口200kW的生物質(zhì)氣化發(fā)電設(shè)備在我國(guó)已得到小規(guī)模應(yīng)用，顯示出一定的經(jīng)濟(jì)效益。在原來(lái)谷殼氣化發(fā)電技術(shù)的基礎(chǔ)上，近年來(lái)中國(guó)對(duì)生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)作了進(jìn)一步的研究，主要對(duì)發(fā)電容量大小和不同生物質(zhì)原料進(jìn)行了探索，先后完成了2.5至U200KW勺各種

38、機(jī)組的研制，其主要特點(diǎn)見(jiàn)表7。表7中國(guó)生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)主要特點(diǎn)功率(KW)2.55.51260160200總效率()11.516141811.512.5氣化爐層式下吸式下吸式凈化水洗過(guò)濾發(fā)電機(jī)內(nèi)燃機(jī)燃料生物質(zhì)生物質(zhì)和柴油谷殼中國(guó)現(xiàn)在生產(chǎn)的谷殼氣化發(fā)電設(shè)備主要有三種規(guī)格，即60KW160KW200KW由于氣化爐采用的是較簡(jiǎn)單的下吸式氣化爐，氣化效率等各種指標(biāo)都較差，以最典型的200KW幾組為例，其發(fā)電效率也僅為12.5%(見(jiàn)表8)表8200KW谷殼氣化發(fā)電機(jī)組的主要資料參數(shù)投，資(元)氣化爐直徑(mm)2000氣化爐60000.氣體熱值(MJ/m3)4100凈化器30000.氣化效率(%)47

39、發(fā)電設(shè)備320000.水洗塔直徑(mm)500原料系統(tǒng)30000.氣體停留時(shí)間(s)耗水量(m3/h)壓縮比標(biāo)定轉(zhuǎn)速(r/min)熱效率(%)6.0管道10000.30 50水處理40000.9基建50000.750管理費(fèi)10000.26.6總投資550000.小型氣化6.1.2.發(fā)電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性谷殼氣化發(fā)電機(jī)組的固定投資主要包括設(shè)備和基建兩部分。表8列出了200KW氣化發(fā)電機(jī)組的投資組成，其中設(shè)備投資是主要的，單位功率的投資隨容量的增大而降低(見(jiàn)圖6),而且發(fā)電設(shè)備(內(nèi)燃機(jī))所占的份額越來(lái)越大，這也是小功率氣化發(fā)電機(jī)組經(jīng)濟(jì)性差的主要原因。11 1013幡碑6 W4 N4圖6單位投資隨功率的變

40、化谷殼氣化發(fā)電的運(yùn)行成本包括燃料和消耗材料等。由于現(xiàn)在谷殼不能作飼料，市場(chǎng)價(jià)已非常低，有的地方甚至當(dāng)廢料丟棄，所以燃料價(jià)主要指谷殼的收集、運(yùn)輸與處理費(fèi)等。消耗材料主要指發(fā)動(dòng)機(jī)使用的潤(rùn)滑油和除焦用的冷卻水。維修費(fèi)主要指零配件的更換與修理。電力價(jià)格以國(guó)內(nèi)大部分地區(qū)的電網(wǎng)價(jià)為基準(zhǔn)。具體內(nèi)容見(jiàn)表9。從表中可知，200KW谷殼氣化發(fā)電機(jī)組在目前條件可以取得可觀(guān)的經(jīng)濟(jì)效益。從成本的敏感性上分析，可以發(fā)現(xiàn)，影響進(jìn)行成本最大的因素是機(jī)組容量大小、燃料開(kāi)支和運(yùn)行時(shí)間三方面，圖7是在原料為100元/噸，開(kāi)工時(shí)間為6000小時(shí)/年情況下發(fā)電成本隨機(jī)組容量的變化。從圖可以發(fā)現(xiàn)，小功率的氣化發(fā)電成本比柴油發(fā)電還要高。圖

41、8是在現(xiàn)有技術(shù)條件下發(fā)電成本隨原料價(jià)格的變化情況。圖9是原料為100元/噸時(shí)，運(yùn)行時(shí)間對(duì)發(fā)電成本的影響，它說(shuō)明了技術(shù)穩(wěn)定性對(duì)降低成本的重要性。表9200KW谷殼氣化發(fā)電機(jī)組運(yùn)行成本及經(jīng)濟(jì)效益項(xiàng)目數(shù)量單價(jià)總開(kāi)支（元/年）運(yùn)彳丁成本:人工10人6000元/人60000.燃料2361.6噸/年100元/噸236160.潤(rùn)滑油3600kg/年7元/kg25200.水投資費(fèi)用：16000m/年0.5元/m38000.投資利息10%、投資55000元/年55000.設(shè)備維修5%1組投資25000元/年25000.總費(fèi)用409360.經(jīng)濟(jì)效益：產(chǎn)品收益120萬(wàn)kWh0.5元/kWh600000.年利潤(rùn)190

42、460.投資回收期（不考慮通脹因素）2.9（年）生物質(zhì)價(jià)格的關(guān)系圖9發(fā)電成本與運(yùn)行時(shí)間的關(guān)系在現(xiàn)有技術(shù)條件下，由于各地原料、電價(jià)不同，谷殼氣化發(fā)電的經(jīng)濟(jì)效益將有較大的變化。單純從經(jīng)濟(jì)上考慮，谷殼氣化發(fā)電可行的標(biāo)準(zhǔn)是氣化發(fā)電機(jī)組的年收益高于設(shè)備的折舊費(fèi)，或加上設(shè)備折舊費(fèi)用后發(fā)電成本低于0.5元/kWh由圖7圖9可知，谷殼氣化發(fā)電設(shè)備要能取得經(jīng)濟(jì)效益，必須符合以下條件：(1)在現(xiàn)有技術(shù)條件下，原料價(jià)值不能高于150元/噸(包括運(yùn)輸及預(yù)處理費(fèi)用)；(2)在原料為100元/噸，機(jī)組運(yùn)行時(shí)間為6000小時(shí)/年時(shí)，氣化發(fā)電容量不能低于60KVV(3)在發(fā)電容量為200KW/原料單價(jià)為100元/噸時(shí)，設(shè)備年

43、運(yùn)行時(shí)間不能低于2500小時(shí)。6.2. 中型生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)中型生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)一般指標(biāo)采用流化床氣化工藝，發(fā)電規(guī)模在4003000KW勺氣化發(fā)電系統(tǒng)。中型氣化發(fā)電系統(tǒng)在發(fā)達(dá)國(guó)家應(yīng)用較早，所以技術(shù)較成熟，但由于設(shè)備造價(jià)很高，發(fā)電成本居高不下，所以，在發(fā)達(dá)國(guó)家應(yīng)用極少，目前在歐洲有少量的幾個(gè)項(xiàng)目在測(cè)用中。近年我國(guó)開(kāi)發(fā)出了循環(huán)流化床氣化發(fā)電系統(tǒng)，工藝流程如圖10所示，由于該系統(tǒng)有較好的經(jīng)濟(jì)性，在我國(guó)推廣很快，所以已經(jīng)是國(guó)際上應(yīng)用等最多的中型生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)。圖10中型生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)1、2-進(jìn)料裝置；3-循環(huán)流化床氣化爐；47-催化裂解氣體凈化裝置;8-內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組6.2.1. 中型氣化

44、發(fā)電系統(tǒng)的技術(shù)性能以1000kW勺生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)為例，在正常運(yùn)行下，生物質(zhì)循環(huán)流化床氣化發(fā)電系統(tǒng)氣化效率大約在75%fc右，系統(tǒng)發(fā)電效率在1518%t間，單位電費(fèi)對(duì)原料的要需求量為1.51.8lg/kW-(谷殼)，或1.251.35lg/kW?!木屑。但由于氣化工藝的影響，在不同的溫度下進(jìn)行氣化，氣化生成的燃?xì)赓|(zhì)量和氣化效率有明顯的變化，具體變化情況見(jiàn)表10表12。表10溫度對(duì)木粉的氣化發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)的影響影響因素620C750c820c產(chǎn)氣率(mi/kgFuel)1.51.92.4氣化效率(%)4457.7967.96氣體熱值(MJ/m3)7.065.834.3碳的轉(zhuǎn)化率()57.27

45、9.5681.4表11氣化爐在不同操作溫度下的氣體質(zhì)量（谷殼）(C)73073075076076079082082083083083015.16.16.15.15.15.14.15.15.14.15.CO4205376315319.18.17.18.15.15.15.16.16.15.16.CO06474985561氣7.98.75.06.77.58.44.0CH6.87.37.36.8體9811426成GHm1.71.61.61.61.51.51.41.31.51.01.2分1.31.61.30.47.13.12.57.6H23.72.31.5%9394271851.53.54.54.56.

46、56.54.56.55.57.53.1275339553659021.71.41.11.21.71.31.62.01.21.51.6氣體熱值615611623623608466544566599577506(kJ/Nm3)23453997121表12溫度對(duì)氣體質(zhì)量的影響度CHCOCOCHCHGH2NLHV9297.7.0.80.2456208.82131.54723105.0.20.1527506.2.5.7351.476198.4.0.00.259.97798.94由于氣化工況對(duì)運(yùn)行效果影響很大，所以中型生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行控制是使用生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)的一個(gè)關(guān)鍵。1）氣化爐的運(yùn)行控制氣化

47、爐點(diǎn)火成功后，即進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)，在循環(huán)流化床谷殼氣化反應(yīng)中，谷殼對(duì)溫度反應(yīng)非常敏感，當(dāng)溫度超過(guò)850c時(shí)，谷殼灰便會(huì)發(fā)生熔融結(jié)渣現(xiàn)象，堵住爐內(nèi)排渣口，影響氣化爐的正常運(yùn)行，因此，爐內(nèi)溫度的控制十分關(guān)鍵。正常情況下，氣化爐的反應(yīng)溫度應(yīng)穩(wěn)定在700800c之間，當(dāng)爐內(nèi)溫度顯示低于600c并繼續(xù)下降，或高于800c并繼續(xù)上升時(shí)，需及時(shí)調(diào)節(jié)，具體方法是：當(dāng)溫度小于600c時(shí)，適當(dāng)減少進(jìn)料量或稍微加大進(jìn)風(fēng)量，使溫度回升至正常范圍；當(dāng)溫度高于800c時(shí)，加大進(jìn)料量或減少進(jìn)風(fēng)量，使?fàn)t溫下降至正常范圍。同其它生物質(zhì)相比，谷殼的灰份含量高達(dá)12%U上，氣化后仍殘余大量灰份，這些灰份必須及時(shí)排出爐外，在圖10所示系

48、統(tǒng)中采用的是螺旋干式排灰機(jī)構(gòu)，排灰連續(xù)而均勻，谷殼進(jìn)料量和排灰量形成一種相對(duì)穩(wěn)定的平衡狀態(tài)，保證氣化爐順利運(yùn)行，當(dāng)排灰螺旋排灰出現(xiàn)不均現(xiàn)象或無(wú)灰排出時(shí)，應(yīng)及時(shí)排除故障，否則，爐內(nèi)灰份越積越多，氣化爐反應(yīng)層逐漸上移，最終將導(dǎo)致加料口堵塞而停機(jī)，止匕外，由于排灰不均勻，爐內(nèi)灰份時(shí)多時(shí)少，谷殼氣化的穩(wěn)定狀態(tài)受到干擾，其結(jié)果是爐內(nèi)溫度不均，局部溫度過(guò)高并出現(xiàn)結(jié)渣現(xiàn)象，氣化爐無(wú)法正常運(yùn)行。從氣化效率的角看，氣化爐溫度的控制對(duì)氣化效率有絕對(duì)的影響，不同氣化形式及不同的原料對(duì)最佳的氣化溫度都有影響。木粉氣化發(fā)電系統(tǒng)典型的結(jié)果見(jiàn)表10。2）凈化裝置的運(yùn)行管理由于凈化裝置中文氏管除塵器及噴淋洗氣塔都采用水封結(jié)構(gòu)

49、，因此，氣化爐點(diǎn)火啟動(dòng)前必須先啟動(dòng)水泵以確保水封結(jié)構(gòu)有充足的水起密封作用，防止燃?xì)馔ㄟ^(guò)水封口外竄引起意外事故；其次，應(yīng)定期清除文氏管喇叭口處的灰垢，一般每星期清理一次較為合理。3）發(fā)電量大小的調(diào)節(jié)1000kW循環(huán)流化床谷殼氣化發(fā)電系統(tǒng)可根據(jù)生產(chǎn)負(fù)荷的需要對(duì)發(fā)電量進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)范圍為200i000kvy其方法是控制谷殼進(jìn)料量及相應(yīng)的進(jìn)風(fēng)量，先緩慢加大進(jìn)料量，同時(shí)加大進(jìn)風(fēng)量，使?fàn)t內(nèi)溫度穩(wěn)定在700800之間，加料量的多少可由加料螺旋電磁調(diào)速電機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)確定。由于氣化爐的溫度直接決定與空氣量與加料量的比例，所以根據(jù)負(fù)荷以及調(diào)節(jié)爐溫的需要，空氣量有一定變化。例如在700kW的負(fù)荷下，一般正常的加料量約

50、900kg/h，為了保證氣化溫度在700800之間，所需的空氣量約為1000m3/h。這是因?yàn)槿缈諝饬考尤胩?，木粉燃料氧化產(chǎn)生的熱量不足以滿(mǎn)足木粉中的碳不完全燃燒所需的熱量，如加入太多，一方面，導(dǎo)致氣體成份中的有效熱值氣體完全氧化；另一方面，可燃?xì)怏w被空氣帶入的大量隨性氣體N2所稀釋?zhuān)虼藢?dǎo)致氣體熱值下降。6.2.2. 中型氣化發(fā)電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性氣化發(fā)電系統(tǒng)的投資成本和經(jīng)濟(jì)效益是影響用戶(hù)應(yīng)用積極性的關(guān)鍵因素，規(guī)模小于200kW的發(fā)電系統(tǒng)國(guó)內(nèi)目前采用固定床氣化裝置，總的經(jīng)濟(jì)效益較差，循環(huán)流化床谷殼氣化發(fā)電對(duì)于處理大規(guī)模生物質(zhì)具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益，表12是600、800、1000kW谷殼氣化發(fā)電的投

51、資成本和運(yùn)行費(fèi)用估算表。表13的結(jié)果表明，在開(kāi)工率70%，電價(jià)0.8元/度條件下，氣化發(fā)電的投資回收期約一年，若開(kāi)工率不變，而電價(jià)降為0.6元/度，則600、800、1000kW三種規(guī)模的投資回收期分別是22.5、21和17.8個(gè)月，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，由于各地的人工成本和電價(jià)差異很大，這兩種因素將對(duì)投資回收期構(gòu)成重大影響，但無(wú)論如何，流化床谷殼氣化發(fā)電的經(jīng)濟(jì)效益是顯著的。需要指出的是，流化床谷殼氣化發(fā)電設(shè)備的氣化原料不僅局限于谷殼，它還可用于處理木屑，從表13的運(yùn)行費(fèi)用中可以看出，廢料成本所占的比例高達(dá)50%，（見(jiàn)圖11）。對(duì)木料加工廠(chǎng)而言，木粉、木屑是一種廢料，有時(shí)不但沒(méi)有任何價(jià)值，還需花費(fèi)

52、一筆不小的處理費(fèi)，因此，對(duì)有廢料的加工廠(chǎng)，木粉氣化發(fā)電的運(yùn)行成本明顯比谷殼低，投資回收期將大大縮短。表13流化床谷殼氣化發(fā)電投資成本及運(yùn)行費(fèi)用估算表項(xiàng)目發(fā)電規(guī)模600kW800kW1000kW總投資（萬(wàn)元）195262290設(shè)備投資（萬(wàn)元）133170207投資基建投資（萬(wàn)元）101215成本安裝調(diào)試費(fèi)用（萬(wàn)元）101215谷殼輸送設(shè)備（萬(wàn)元）888污水處理（萬(wàn)元）354045運(yùn)行天數(shù)250（開(kāi)工率70%250250運(yùn)運(yùn)行人數(shù)4人/班*3班=121212行總發(fā)電量（萬(wàn)度/年）360480600費(fèi)原料費(fèi)用（萬(wàn)元/年）496582用人工費(fèi)用（萬(wàn)元/年）21.621.621.6維修費(fèi)（萬(wàn)元/年）2025.531辦公費(fèi)（萬(wàn)元/年）9.611.213.5總開(kāi)支（萬(wàn)元/年）100.2123.3148.1資金月（彳k本（萬(wàn)兀/年）初率按6%+）11.715.7217.4發(fā)電費(fèi)用成本（兀/度）0.310.290.276年毛利（萬(wàn)元/年）176104245149315195投資回收期13.3個(gè)月22.5個(gè)月12.8個(gè)