新能源发电课程设计 生物质能及其利用

网络教育学院《新能源发电》课程设计

题目：生物质能及其利用

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专业：电气工程及其自动化

年级： 2014 年春季

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完成日期： 2014 年 12 月 28 日

生物质能及其利用

总则

生物质能是人类赖以生存的重要能源，在全球整个能源系统中占有重要地位。生物质能可循环再生，资源分散，环保，可实现资源的综合利用。

一、生物质能发电的发展现状

随着能源和环境问题日益严峻，化石燃料逐渐枯竭，燃烧化石燃料所造成的温室效应和环境污染已经引起了各国政府的高度重视。生物质能以其可再生、无污染、资源量大、分布广和二氧化碳零排放等优点又重新受到了人们的广泛关注。

近年来，生物质能发电技术在发达国家已受到广泛重视，如奥地利、丹麦、芬兰、法国、挪威、瑞典和美国等国家生物质能在总能源消耗中所占的比例增加相当迅速。一些发展中国家，随着经济发展也逐步重视生物质的开发利用，增加生物质能的生产，扩大其应用范围，提高其利用效率。

我国的生物质气化发电技术的研究起步比较早，早在上世纪60年代，我国就开始了生物质气化发电的研究，研制出了样机并进行了初步推广，还曾出口到发展中国家。目前国内的生物质气化发电项目主要是中小型的气化发电系统，目前在运行的主要有固定床和流化床两种，固定床的机组容量一般都小于200kW，流化床机组目前最大的容量为6MW。

二、生物质能发电技术

1、生物质直接燃烧发电技术

生物质直燃发电就是将生物质直接作为燃料进行燃烧，用于发电或者热电联产。主要有以下几种：

层燃炉燃烧技术，层燃炉燃烧技术主要以炉排炉为代表，燃料在固定或者移动的炉排上实现燃烧，空气从下方透过炉排供应上部的燃料，燃料处于相对静止的状态，燃料入炉后的燃烧时间可由炉排的移动或者振动来控制，以灰渣落入炉排下或者炉排后端的灰坑为结束。

循环流化床燃烧技术，循环流化床锅炉独特的流体动力特性和结构使其具备很多独特的优点，如燃料适应性广，低温燃烧，燃烧效率高，负荷调节性能好等。瑞典、丹麦、德国等发达国家在流化床燃用生物质燃料技术方面具有较高的水平。

2、生物质气化发电技术

生物质气化发电技术的基本原理是把生物质转化为可燃气，再利用可燃气推动燃气发电设备进行发电。它既能解决生物质难于燃用而又分布分散的缺点，又可以充分发挥燃气发电技术设备紧凑而污染少的优点，所以是生物质能最有效最洁净的利用方法之一。

典型的生物质气化发电工艺流程如图2.1所示

图2.1

气化发电过程包括三个方面：一是生物质气化，把固体生物质转化为气体燃料；二是气体净化，气化出来的燃气都带有一定的杂质，包括灰份、焦炭和焦油等，需经过净化系统把杂质除去，以保证燃气发电设备的正常运行；

三是燃气发电，利用燃气轮机或燃气内燃机进行发电。

气化发电系统的主要设备包括：气化炉、燃气净化系统、风机、储气罐、燃气发电机组、污水处理池、机组循环冷却水池、加料与送料设备等。

3、生物质固体成型技术

我国研发出来的生物质固体成型燃料有颗粒、块状和棒状几种形式，主要用于民用炊事取暖、商用餐饮和洗浴、工业锅炉和发电等。生物质固体成型设备一般分为螺旋挤压式、活塞冲压式和环模滚压式。

4、生物质液体燃料

利用高粱茎秆、薯类（木薯、甘薯）、甘蔗和农作物秸秆等制取生物燃料乙醇，以及利用菜籽油、棉籽油、乌柏油、木油、茶油和地沟油等原料小规模生产生物柴油。

三、生物质能利用和发展趋势的展望

据专家们预测，在2010-2020年之间的某个时候，全球能源使用格局将开始发生迅速的变化，再生能源技术将以更快的速度代替石化能源。大约在30年之内，全球所需能源的30%将由农民生产出来；到2050年，以生物质能为重要组成部分的可再生能源，将以相同或低于矿物燃料的价格，提供全球3/5的电力和2/5的直接燃料。

生物能源的开发作为一种工程，包括种植高效转化太阳光能的植物（如一些可以快速生长的树和草类），即能源植物，和对这些植物进行加工转换而生产出电力、气态或液态燃料第二次能源。能源植物的种植需要开发大量的能源农场、森林农场。同时能源植物中还含有大量其他化学物质，这些化学物质可用以生产相关化学制品和材料。所以，生物能源的开发将为经济-能源-环境的循环发展体系带来驱动力，而生物能源植物的种植与加工将推动农村农业和工业的发展。

生物能源的种植、加工、销售和使用体系的建立，不仅降低了生物燃料成本，解决了能源紧张的问题，而且提高了农民种植植物的积极性，促进了荒地、尾矿的开发地，保护了生态环境。因此，能源植物的开发和利用已成为世界重大热门课题之一，受到世界各国政府与科学家的关注。

四、总结

生物质能是重要的可再生资源，预计到21世纪中后期，世界能源消费的40%将会来自生物质能。我国有丰富的生物质能资源。随着经济的发展，人们生活水平的提高，环境保护意识的增强，化石能源将逐渐减少，对包括生物质能在内的可再生资源的合理、高效开发利用，必然愈来愈受到人们的重视。因此，科学地利用生物质能资源、加强应用基础和应用技术的研究具有十分重要的意义。