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我國生物質(zhì)能源發(fā)展現狀與思考(2)2011-02-13 19:53 環(huán)衛科技網(wǎng) 作者：吳創(chuàng )之 周肇秋 陰秀麗

        目前國內在建的生物質(zhì)直燃電廠(chǎng)主要依靠國外引進(jìn)技術(shù)，關(guān)鍵設備基本是直接進(jìn)口或在國內委托生產(chǎn)，既沒(méi)有自主知識產(chǎn)權，設備價(jià)格也很高，電站建設成本達1.2萬(wàn)元/kW，發(fā)電成本太高已成為我國秸稈直燃發(fā)電產(chǎn)業(yè)化的主要障礙。生物質(zhì)直燃的另一種方式是生物質(zhì)和煤混合燃燒發(fā)電技術(shù)，該技術(shù)規模靈活，經(jīng)濟性較好。美國已有300多家發(fā)電廠(chǎng)采用生物質(zhì)與煤炭混燃技術(shù)，裝機容量達6000MW[5]，但實(shí)踐中仍有一些實(shí)際問(wèn)題需要解決，如：燃煤鍋爐的燃燒溫度通常介于1000～1250℃，高于生物質(zhì)的灰熔點(diǎn)，容易引起結渣等問(wèn)題。
        生物質(zhì)氣化發(fā)電是一種新興的生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)。首先，生物質(zhì)進(jìn)入氣化爐，在氧氣不足的條件下部分燃燒提供反應所需的熱量，在700～850℃的溫度下發(fā)生熱解氣化反應，轉化為含氫氣、一氧化碳和低分子烴類(lèi)的可燃氣體，可燃氣體經(jīng)過(guò)除塵、除焦等凈化處理，作為燃料驅動(dòng)燃氣輪機或燃氣內燃機組發(fā)電?？扇細怏w熱值越高，發(fā)電效率越高。燃氣發(fā)電設備對燃氣雜質(zhì)有嚴格的要求，因此生物質(zhì)氣化爐和燃氣凈化裝置是生物質(zhì)氣化發(fā)電的關(guān)鍵技術(shù)設備。生物質(zhì)氣化發(fā)電的效率取決于系統規模和采用的氣化發(fā)電工藝，如兆瓦級以下的簡(jiǎn)單氣化發(fā)電系統效率通常低于20%，利用余熱發(fā)電的較大規模的生物質(zhì)整體氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電效率可高于40%[6]。
        沼氣發(fā)電技術(shù)主要應用在禽畜廠(chǎng)沼氣、工業(yè)廢水處理沼氣以及垃圾填埋場(chǎng)沼氣。采用引進(jìn)技術(shù)，國內已完成了一些垃圾填埋氣發(fā)電設施的建設：如杭州天子嶺填埋場(chǎng)于1998年10月建成國內首家垃圾填埋氣發(fā)電廠(chǎng)；廣州大田山垃圾填埋氣發(fā)電廠(chǎng)于1999年6月投入運行。目前所采用的填埋氣發(fā)電機主要是奧地利顏巴赫公司和美國卡特比勒公司的燃氣內燃機，成本達5000～7000元/kW。由于國產(chǎn)沼氣發(fā)電機組主要是對柴油機進(jìn)行簡(jiǎn)單的改裝，對發(fā)動(dòng)機的熱工性能研究不深，產(chǎn)品質(zhì)量不過(guò)關(guān)，發(fā)電機組熱效率比國外同類(lèi)技術(shù)低4%～8%，成熟的發(fā)電機組規模也只有500kW[7]。
綜上，生物質(zhì)直接燃燒、混合燃燒、沼氣發(fā)電技術(shù)的關(guān)鍵設備多是引進(jìn)國外技術(shù)，國內尚未消化吸收。氣化發(fā)電技術(shù)雖然擁有自主知識產(chǎn)權，但仍有許多產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵問(wèn)題需要解決。目前設備成本較高、技術(shù)適用性較差是生物質(zhì)發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要障礙。
1.2.2生物質(zhì)液體燃料技術(shù)
       生物質(zhì)液體燃料主要包括燃料乙醇、生物柴油、生物質(zhì)裂解油和生物質(zhì)合成燃料等。近20年來(lái)，利用甘蔗、玉米等糖和淀粉類(lèi)原料制取燃料乙醇，利用動(dòng)植物油脂制取生物柴油的技術(shù)已經(jīng)逐步實(shí)現商業(yè)化。目前玉米乙醇、生物柴油等第一代液體生物燃料已經(jīng)逐步應用于國內外工農業(yè)生產(chǎn)，成為石油燃料的有力補充[8]。然而，由于玉米乙醇、生物柴油以糧食、油料種子為原料，須占用大量耕地，與國家糧食安全存在矛盾，不可能在我國進(jìn)行大規模生產(chǎn)，因此，近年來(lái)生物質(zhì)液體燃料的原料開(kāi)始從糧食作物向非糧作物以及農林廢棄物轉變。美國和歐洲開(kāi)始大量投入，開(kāi)展以纖維素和木質(zhì)素等為原料生產(chǎn)生物質(zhì)液體燃料的技術(shù)路線(xiàn)和工業(yè)實(shí)踐，預計在6～10年內將有重大突破。
       從資源可持續供給和取得根本性技術(shù)突破的角度看，生物質(zhì)熱解液化、生物質(zhì)氣化合成燃料具有更加寬泛的資源基礎和廣闊的發(fā)展應用前景，與纖維素燃料乙醇一起通稱(chēng)為第二代生物質(zhì)液體燃料。我國的第二代生物質(zhì)液體燃料技術(shù)尚處于實(shí)驗研究階段，加大其研發(fā)示范力度，對盡快實(shí)現我國中遠期規?；娲唾Y源具有重要的科學(xué)和現實(shí)意義。
       生物質(zhì)熱解液化是在無(wú)氧條件下，利用熱能切斷生物質(zhì)大分子中的化學(xué)鍵，使之轉變?yōu)榈头肿游镔|(zhì)的過(guò)程。生物質(zhì)熱解液化制燃料油是最有開(kāi)發(fā)潛力的技術(shù)之一。自20世紀80年代以來(lái)，歐美等發(fā)達國家在生物質(zhì)熱解液化方面做了大量的研究工作。荷蘭、美國最先開(kāi)展該方面的研究，其中美國的熱解實(shí)驗裝置最高產(chǎn)油率達70%，荷蘭BTG生物質(zhì)技術(shù)公司已于2005年6月在馬來(lái)西亞建成一套日處理50t椰子殼和棕櫚殼的旋轉錐式生物質(zhì)熱解液化裝置，所產(chǎn)生物油全部返銷(xiāo)歐洲用于燃燒發(fā)電和精制試驗。加拿大的DynaMotive公司是目前利用生物質(zhì)快速熱解技術(shù)實(shí)行商業(yè)化生產(chǎn)規模最大的企業(yè)，處理量為1500kg/h，生物油的產(chǎn)率達到60%～75%。國際能源署對該技術(shù)進(jìn)行多年的跟蹤調查和分析評價(jià)，認為該技術(shù)比其他技術(shù)可獲得更多的能源和更大的效益[9]。
       20世紀90年代開(kāi)始，我國一些高校和研究機構在生物質(zhì)熱解液化方面也開(kāi)展了一系列研究工作。其中，山東理工大學(xué)開(kāi)展了400t生物油/年中試裝置的研究，中國科技大學(xué)研制出每h處理120kg物料的自熱式生物質(zhì)熱解液化試驗裝置，并用木屑、稻殼、玉米稈和棉花稈等多種原料試驗成功，產(chǎn)油率達到50%～60%，累計運行時(shí)間已達到600h。此外，華東理工大學(xué)、沈陽(yáng)農業(yè)大學(xué)、浙江大學(xué)、中科院廣州能源研究所、過(guò)程工程研究所等都開(kāi)展了相關(guān)的研究。 （來(lái)源：互聯(lián)網(wǎng)） 共6頁(yè): 上一頁(yè)123456下一頁(yè)