生物质发电技术的几种类型_泓江学苑_企业新闻

生物质发电技术的几种类型

2023-08-18 0次

1. 生物质直燃发电技术

基于目前生物质直燃的发电机组，按照工程实践中使用比较多的炉型可主要分为层状燃烧技术和流态化燃烧技术两种[2]。

层状燃烧是指将燃料输送到固定或移动的炉排上面，空气从炉排的底部通入，通过燃料层进行燃烧反应。具有代表性的层状燃烧技术是引进由丹麦BWE公司研发的水冷振动炉排技术，并于2006 年建造了中国第一座生物质发电厂- 山东单县电厂。由于生物质燃料的灰分低、燃烧温度高，炉排片很容易因为过热不能很好的冷却而损坏，水冷振动炉排最重要的特点是其特殊的结构和冷却方式，解决了炉排过热的问题。随着丹麦水冷振动炉排技术的引进及推广运行，国内多家企业通过学习和消化推出了具有自主知识产权的生物质炉排炉燃烧技术，已规模化投入运行，代表厂家包括上海四方锅炉厂、无锡华光锅炉有限公司等。

流化床技术作为一种以固体颗粒流态化为特征的燃烧技术在燃用生物质方面相比层燃技术有着众多优点。首先流化床内有大量惰性床料，热容高，对高含水率生物质燃料的适应性强；其次，流化床内气固混合物的高效传热传质使得生物质燃料进入炉膛后可以迅速加热升温，同时高热容床料可维持炉膛温度，保证在燃用低热值生物质燃料时的燃烧稳定性，在机组负荷调整方面也具有一定优势。在国家科技支撑计划支持下，清华大学开发了“高蒸汽参数生物质循环流化床锅炉技术”，并采用该技术成功开发了目前世界容量最大的125 MW超高压一次再热生物质循环流化床锅炉、首台纯燃玉米秸秆的130 t/h高温高压循环流化床锅炉。

由于生物质尤其是农业废弃物碱金属和氯含量普遍较高，燃烧过程中存在高温受热面积灰、结渣和腐蚀等问题，国内外生物质锅炉蒸汽参数多为中温中压，发电效率不高，生物质层燃直燃发电的经济性制约了其健康发展。

2. 生物质气化发电技术

生物质气化发电采用特殊的气化反应器，把生物质废弃物，包括木料、秸秆、稻草、甘蔗渣等转换为可燃气体，产生的可燃气体再经过除尘除焦等净化工序后，送到燃气轮机或内燃机进行发电[3]。目前常用的气化反应器可以划分为固定床气化炉、流化床气化炉和气流床气化炉。在固定床气化炉中，物料床层相对稳定，会顺序完成干燥、热解、氧化以及还原等反应，最后转化为合成燃气。根据气化剂与合成燃气流动方向的差异，固定床气化炉主要有上吸式（逆流式）、下吸式（顺流式）、横吸式气化炉三种形式。流化床气化炉由气化室和布风板等组成，气化剂通过布风板均匀给入气化炉中，按气固流动特性不同，可以分为鼓泡流化床气化炉和循环流化床气化炉。气流床中气化剂（氧气、水蒸气等）夹带生物质颗粒，通过喷嘴喷入炉膛。细颗粒燃料分散悬浮于高速气流中，高温下细颗粒燃料与氧气接触后迅速反应，释放大量热，固体颗粒瞬间热解、气化转化生成合成燃气及熔渣。对于上吸式固定床气化炉，合成气中焦油含量较高。下吸式固定床气化炉构造简单，加料方便，可操作性好，在高温作用下，生成的焦油可充分裂解为可燃性气体，但气化炉出口温度较高。流化床气化炉优点是气化反应速度快，炉内气固接触均匀，反应温度恒定，但其设备结构复杂，合成气中灰分含量高，对下游净化系统要求较高。气流床气化炉对物料预处理要求较高，必须粉碎成细小颗粒，以保证物料可以在短暂的停留时间内反应完全。

生物质气化发电规模小的时候经济性较好，成本低，适合农村偏远分散地区，对于补充我国能源供应具有重要意义。需要解决的主要问题是生物质气化产生的焦油问题。气化过程产生的气体焦油遇冷会形成液态焦油，造成管道堵塞，影响发电设备无法正常运行。

3. 生物质耦合发电技术

单纯焚烧农林废弃物发电的燃料成本是制约生物质发电产业的最大难题。生物质直燃发电因机组容量小、参数低，经济性不高，也限制了生物质的利用量。采用生物质耦合多源燃料燃烧，或是降低成本的一个途径。目前来说最能有效降低燃料成本的方式是生物质与燃煤耦合发电。2016年国家下发了《关于推进燃煤与生物质耦合发电的指导意见》，大大地促进了生物质耦合发电技术的研究和推广。近年来，通过现役燃煤电厂改造，采用燃煤耦合生物质发电的方式，借助大型燃煤发电机组高效、低污染的技术优势，显著提高了生物质发电效率。技术路线可分为3种类别：（1）破碎/制粉后直接燃烧耦合，又包括同磨同燃烧器、异磨同燃烧器、异磨异燃烧器混烧三种；（2）气化后间接燃烧耦合，生物质经过气化过程生成可燃气体后送入炉膛燃烧；（3）专用生物质锅炉燃烧后蒸汽耦合。

直接燃烧耦合是一种可大规模实施、性价比高、投资周期短的利用方式，在耦合比例不高时燃用生物质带来的燃料处理、存储、沉积、流动均匀性及其对锅炉安全性和经济性产生的影响都已在技术上得到解决或控制。间接燃烧耦合技术将生物质和煤分别处理，对生物质种类适应性强，单位发电量生物质消耗少，节省燃料，能够一定程度上解决生物质直接燃烧过程中碱金属腐蚀、锅炉易结焦等问题，但工程可扩展性差，不适用于大型化锅炉。国外多以直接燃烧耦合方式为主，由于间接燃烧方式生物质耦合发电量计算较为可靠，因此基于循环流化床气化的间接燃烧耦合发电目前是我国生物质耦合发电应用的主导技术。2018年国首台660MW超临界燃煤发电机组耦合20MW生物质发电示范项目大唐长山电厂获得圆满成功。该项目采用自主研发的生物质循环流化床气化耦合发电工艺，每年大约消耗生物质秸秆10万吨，实现生物质发电1.1亿千瓦时，节省标煤约4万多吨，减排CO₂约14万吨。

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