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生物質氣化是在一定的熱力學條件下,借助于空氣部分(或者氧氣)、水蒸氣的作用,使生物質的高聚物發(fā)生熱解、氧化、還原重整反應,終轉化為CO,氫氣和低分子烴類等可燃氣體的過程。生物質的熱化學轉換是指在一定的溫度和條件下,使生物質汽化、炭化、熱解和催化液化,以生產氣態(tài)燃料、液態(tài)燃料和化學物質的技術,由燃料的熱能轉換為電能的方式。中國可用的固體生物質數量巨大,主要以農業(yè)廢棄物和木材廢物為主。生物質分布分散,收集和運輸困難,在中國目前的條件下,難以采用大規(guī)模燃燒技術,所以中小規(guī)模的生物質氣化發(fā)電技術(200—5000kW)在中國有獨特的優(yōu)勢。由于中國電力供應緊張,而生物質廢棄物浪費嚴重,價格低廉,所以生物質氣化發(fā)電的成本,約為0.2-0.3元/Kw.h,已接近或優(yōu)于常規(guī)發(fā)電,其單位投資僅約3500—4000元/Kw,為煤電的60%-70%,所以具備進入市場競爭的條件。
本生物質氣化發(fā)電系統(tǒng)是一種將生物質氣化處理的供氣發(fā)電系統(tǒng)。
1,技術背景
石油、天燃氣、煤等化石能源在燃燒過程中排放出大量溫室氣體而使用全球的氣溫逐步暖化而產生溫室效應。截至2007年底,國家和各省發(fā)改委已核準項目87個,總裝機規(guī)模220萬千瓦。鑒于此,《京都協(xié)議書》規(guī)定了各成員國應當在未來逐漸減少二氧化碳等溫室氣體的排放。今后全世界所有粉煤電站多要采用氣化發(fā)電的新工藝主要是(減少二氧化碳等溫室氣體的排放),這種歷史背景下,人們開始尋找可能替代化石能源的可再生能源,生物質能、太陽能、風能、地熱能以及曾在歷史短暫輝煌的生物質能被人們重新重視,我國在2006年1月1日執(zhí)行(可再生能源法) 對生物質發(fā)電補貼0.25元RMB/每1度電(1KW)。
從氣化過程上分
由于生物質氣化發(fā)電系統(tǒng)采用氣化技術和燃氣發(fā)電技術的不同,其系統(tǒng)構成和工藝過程有很大的差別。從氣化形式上看,生物質氣化過程可以分為固定床氣化和流化床氣化兩大類。
(1)固定床氣化,包括上吸式氣化、下吸式氣化和開心層式氣化,這3種形式的氣化發(fā)電系統(tǒng)現在都有代表性的產品。
(2)流化床氣化,包括鼓泡床氣化、循環(huán)流化床氣化及雙流化床氣化,這3種氣化發(fā)電工藝目前都在研究,其中研究和應用多的是循環(huán)流化床氣化發(fā)電系統(tǒng)。三是燃氣發(fā)電,利用燃氣輪機或燃氣內燃機進行發(fā)電,有的工藝為了提高發(fā)電效率,發(fā)電過程可以增加余熱鍋爐和蒸汽輪機[4],典型的系統(tǒng)如圖3所示。另外,國際上為了實現更大規(guī)模的氣化發(fā)電方式,提高氣化發(fā)電效率,正在積極開發(fā)高壓流化床氣化發(fā)電工藝。