生物质发电技术论文

生物质发电技术论文

摘要：生物质能作为可再生的清洁能源，将其用于发电，不仅可以解决日趋增大我国的供电需求、能源缺乏及环境污染等问题，同时可以有利于解决三农问题，提高农民收入，具有广阔的应用前景。

前言

在社会经济和科学技术飞速发展的推动下，人们对能源需求量也日趋增大，而不可再生能源有限，能源衰竭和环境污染成为世界各国面临的主要生存危机[1]。探寻安全环保无污染的、可再生的替代性新型能源是当今社会研究的热门课题之一。在这些新型的清洁能源中，太阳能、风能及水能由于受到时间、季节及地理位置等自然条件的影响，其不稳定性很大程度阻碍了其发展[2]。

生物质可再生能源总量巨大；环境友好，与煤炭石油相比，生物质资源的硫、氮含量低，对环境污染小，二氧化碳即排放量近似为0；其开发利用能与传统化石燃料具有很好的兼容性。生物质能源由于具有可再生、绿色环保及良好的兼容性（煤粉炉共燃生物质技术）等特点，有望替代传统的化石燃料发电（火力发电），因此生物质发电技术的研究受到人们极大的关注。我国生物质资源丰富，人口众多耗电量大，然而我国生物质发电技术仍处于起步阶段，因此开发生物质能发电的技术对我国供电、节能减排及可持续发展都有深远的意义。

1生物质发电技术的研究现状

生物质发电技术是采用燃烧、气化及发酵等方式将生物质资源转化为电能的一种技术，作为新型的可替代型新能源，生物质发电技术引起全世界人们的关注及研究。生物质发电是分布式发电系统，能很好的解决供电的质量及安全，也可以解决传统单一供电的各种弊端。

国外发达国家生物质发电技术发展起步较早、发展较快，生物质能在这些国家的总能耗迅速增加。欧洲是生物质发电技术的发源地，而且发展迅速，新技术不断出现，并向其他国家提供了技术及生产设备上的支持。美国后来居上，目前在生物质发电技术处于世界领先地位，生物质发电站有1000多家，装机容量（2010年，13000MW）及年发量世界之最。

我国对生物质发电技术研究起步较晚，直到1987年，我国才开始尝试利用生物质（甜菜渣或蔗渣）发电。目前全国已建成投产的和在建的生物质发电厂还不到50家，大规模的生物质发电厂就更少了，装机容量约为550MW（2010年）。目前，

我国在这方面的核心技术及高效率的装备（如锅炉等）绝大部分以来进口，总体还处于研发阶段，所以研发出拥有自主核心技术的高效生物质发电技术的研究对我国具有重大的意义。

2生物质发电技术

目前国内外研究及利用最多、最成熟的生物质能利用技术是生物质发电技术，它主要包括燃烧发电、气化发电、沼气发电及生物质能电池。

2.1生物质燃烧发电

燃烧发电是在生物质锅炉中将生物质直接燃烧产生热及高温高压的水蒸气推动蒸汽轮机及发电机进行发电，其主要的两种燃烧方式为固定床燃烧和流化床燃烧，该发电技术的关键因素在于原料预处理、锅炉防腐、锅炉对多种生物质原料的适应性及蒸汽轮机的效率等。该方法相对容易，易实现大规模利用，技术相对较成熟，但热值低、发电效率不高于35%，适用于谷米加工厂、木料加工厂等生物质资源比较集中地方。图1是生物质燃烧发电示意图。

该法可分为汽轮机发电、蒸汽机发电及斯特林发动机，其中最为成熟的汽轮机发电技术通过生物质锅炉燃烧将化学能转化成热能的同时进行热交换，将锅炉给水转化成高温高压的蒸汽，蒸汽进入汽轮机膨胀做功驱动发电机发电，将蒸汽的热能转化成机械能进行发电。

2.2气化发电技术

生物质气化发电技术是通过气化反应（如氧化、还原、裂解及干燥的）把生物质转化为可燃气，再将可燃气净化后进入燃气发电设备进行发电。它是生物质能最有效最洁净的利用方法之一，适用燃烧高杂质、低热值的生物质燃气，燃气发电技术设备紧凑，污染少的优点。图2是生物质气化发电示意图。

生物质气化发电技术有内燃机发电系统、燃气轮机发电系统及燃气-蒸汽联合循环发电系统，其中型气化发电采用气化-内燃机工艺，同时增加余热锅炉和蒸汽轮机，发电效率可达25%～35%，大规模的气化-燃气轮机联合发电效率可达40%。目前气化发电技术的关键技术仍未完善，需要进一步探索研究以达到更高的发电效率。

2.3沼气发电

沼气发电在高温厌氧条件将生物质原料直接装入密闭型发酵设备，产生高质沼气（甲烷），通过沼气发动机转换成电能及热交换器带出余热加以利用，该系

统综合热效率达80%左右，发电机效率高于30%～40%。

2.4生物质能电池

生物质能电池是将生物质发酵产物作为燃料电池的燃料作为阳极材料，通过电池反应直接将燃料化学能转化成电池电能，利用这种转化不受卡诺循环效应的限制，能源转化效率高，噪音小，环境友好及可靠性高。生物质电池有沼气燃料电池及乙醇燃料电池等。

3 发展生物质发电技术的问题及建议

生物质的收集、储运与预处理困难，项目建设时，应做合理的规划有针对性的进行；缺乏先进的技术设备，一方面要开展国际合作，引进国际先进技术和资金，另一方面国家应该加强扶持、加大技术投入及研究，研发发拥有自主核心的技术；单烧生物质发电效率一般不高，可采用热电联用技术或生物质和其他固体燃料（如煤）共燃技术，实现生物质的大量高效利用。其中共燃技术可以利用现役电厂，解决了生物质发电技术初期投资运营成本高的问题；我国电力输配电网络建设滞后不协调，应将其与生物质能发电协调发展。

4展望

生物质能作为可再生的清洁能源，将其用于发电，不仅可以解决日趋增大我国的供电需求、能源缺乏及环境污染等问题，同时可以有利于解决三农问题，提高农民收入，具有广阔的应用前景。

参考文献

[1] 王浩. 生物质能源及发电技术的研究[J]. 环境工程， 2012， 30：461～464.

[2] 沈明忠. 我国生物质发电的发展环境分析[J]. 能源技术经济， 2011，23（1）： 41～45.

[3] 蒋大华. 我国生物质发电产业现状及建议[J]. 可再生能源， 2014， 32（4）： 542～546.

[4] 吴金卓. 生物质发电技术和经济性研究综述[J]. 森林工程， 2012， 28（5）： 102～106.

[5] 刘宝亮. 生物质能源转化技术与应用[J]. 生物质化学工程， 2008， 42