固定床生物质气化发电项目相关内容

固定床生物质气化发电项目介绍

一、背景

自2006年12月，我国第一个生物质直燃发电项目——单县生物质发电厂投产以来，到2009年底，全国已投产生物质直燃发电厂50余座，装机容量超过1200MW，生物质气化发电总装机容量约为

50MW，生物质发电产业已经具有一定的规模。

二、存在问题

目前我国生物质发电技术比较单一，在已经投产的生物质发电厂中，生物质气化发电仅为50MW，其余均采用直燃发电技术。存在的主要问题有：

（一）直燃发电技术项目经济效益低下

现已建成的生物质直燃发电项目经济效益均不尽人意，为此，国家发改委价格司两次调整了生物质直燃发电厂的上网电价，现已开始执行全国统一的750元/MWh的固定电价。造成项目经济效益低下的主要原因有以下几点：

1.技术适应性差

生物质直燃发电采用锅炉——汽轮机——发电机工艺，这种工艺

已经非常成熟，单套发电系统的装机规模已经达到1000MW（超超临界机组）。而生物质发电受到原料收集和供应的限制，目前生物质电厂的装机规模仅为25~30MW。此规模的机组与大机组相比，单位投资高、效率低，因此，直燃发电技术用于生物质发电存在“先天性”的缺陷。

2.发电原料涉及农户数量巨大

一个装机容量为30MW的生物质直燃发电厂，按年运行6000小时计，每年约需消耗生物质原料25~28万吨。我国农业生产主要以农户为单位，全国人均耕地面积为1.91亩/人，户均约为6.5亩，按每亩生成秸秆1吨计，每个农户每年可提供的秸秆为6.5吨。据调查数据显示，秸秆除了用于还田、饲料和炊事外，可以用于生物质发电的比例约为30~40%，这意味着每个农户每年可为生物质发电提供的原料仅约2吨。因此，一个装机容量为30MW的生物质发电厂，需要12-14万户农户为其提供原料，而且需要分两季收集，每年涉及的秸秆收购交易高达20万次以上，管理成本大大增加。

3.收集半径大，运输成本高

由于生物质原料需求量较大，所以收集半径加大，调查数据显示，目前生物质直燃发电厂的收集半径均达到100-150km。农村广泛使用的小型农用拖拉机已经无法胜任原料运输任务，必须使用大型车辆，而大型车辆的折旧、维修保养、司机工资均大大高于农户使用小型农

用拖拉机运输成本。

4.生物质原料损耗高

由于生物质原料收集均为农忙时期，收集时间十分集中，也不可能有充分干燥的时间，大量未经干燥的原料堆积，霉烂、变质损耗很大，据调查，生物质直燃发电厂的原料损耗一般可达到原料消耗的15%，一旦管理不到位，损耗比例将大幅增加。

（二）已建成的气化发电存在技术问题

目前已建成的生物质气化发电主要采用循环流化床气化发电技术，存在一些技术问题尚未得到很好的解决。

1.燃气焦油脱除问题

由于目前生物质气化并网发电项目采用了循环流化床技术，燃气中氧含量将达到2%或更高，因此无法采用电捕焦油器除焦油，电捕焦油器对燃气氧含量的要求是低于1%，否则将有发生爆炸的危险。目前循环流化床气化燃气除焦油只能采用水洗，去除率不高，燃气中焦油含量超过20mg/L，造成内燃发电机需要经常清洗，一般清洗周期不超过200小时，影响了系统运行。此外循环流化床气化的燃气中飞灰含量很高，热燃气经过水洗，大量焦油混入飞灰同时洗出，形成了水—灰—焦油的三相混合物，无法分离，无法利用。

2.系统设计、建设不规范

目前建成的循环流化床气化发电厂，属于研究产物，工厂设计、施工均未有设计院参与，安全、环保、工程平面布置等均未按有关规范和标准执行，存在大量隐患，同时，也不利于技术的推广。

三、技术选择思路及结论

生物质发电是一种有效的规模化利用的方式，不仅可以替代化石能源，减少温室气体排放，还可以增加农民收入和就业机会，是一项利国利民的举措。解决好上述问题有利于促进生物质产业健康发展，主要思路为：

1.选择适合我国国情项目规模

我国农业生产的国情是已农户为生产单位，因此，规模生物质发电规模不宜过大，否则将增加原料收集的难度和成本，但也不宜过小，过小则不利于发电并网。根据调查，当生物质原料收集总量不超过10万吨/年时，收集成本和难度不大，但超过10万吨/年后，收集成本急剧上升，难度也大大增加。所以生物质发电年消耗原料的总量应控制在10万吨以下，相应的发电总装机容量在10MW千瓦以下。但项目的规模也不宜过小，过小则会增加电网接入系统的成本，所以，发电厂的总装机容量不宜小于5MW，相应的原料消耗在5万吨/年。

2.选择可适应各种规模的技术

我国的国情是幅员辽阔，各地自然条件、农业生产情况差异很大，千篇一律的规模不可能适用于所有的地区，因此要求项目规模可以在年消耗5—10万吨之间，相应的装机容量为5—10MW。所选择的技术应该具有弹性规模，可根据实际情况选择项目规模。

3.选择经济性好的技术

前已述及，直燃发电技术采用的工艺适用于大规模发电厂，用于25~30MW规模的电厂，难以达到该技术的经济规模。

4.技术选择结论

通过分析，选择固定床气化发电工艺路线可以较好地体现上述技术选择原则，也能最大限度地避免上述问题的出现。其理由是：

●固定床生物质气化发电的关键设备生物质气化炉将基于固定床煤

炭气化炉研发，该技术已经有100年以上的历史，非常成熟，有许多经验可以借鉴，大大降低了研发风险。

●固定床生物质气化炉最大规模为直径3m，产气量为5000m3/h，

可配套燃气内燃发电机组2.5MW。但建设5~10MW的生物质发电厂时，气化炉不仅可以处于经济（最大）规模运行，而且可以实现模块化建设，根据当地资源的实际情况，确定气化炉的数量，调节项目规模。

●固定床生物质气化炉产生的燃气中氧含量一般小于0.5%，可以使

用非常成熟的电捕焦油技术，设置两级电捕焦油后，燃气中焦油含量可控制在5 mg/L以下，完全满足内燃发电机对燃气洁净度的要求。

●固定床生物质气化系统的投资将不超过8000元/kW，同时由于燃

料收集半径小、成本低、适合中国国情。

●固定床生物质气化发电采用成型燃料为原料，原料适应性广泛、

原料损失率低，运输成本低，有利于提高项目的经济效益。四、工艺路线

固定床生物质发电工艺路线如下图，生物质原料经过粉碎、成型后，用皮带输送到料仓，料仓中的原料进入气化炉气化，燃气通过旋风分离器去除少量飞灰，通过两级电捕焦油器脱除焦油，脱硫塔脱硫后到燃气储柜，燃气由罗茨风机增压进入内燃发电机发电。气化炉产生的灰渣可以作为肥料或建筑材料的原料。