生物质气化发电技术应用综述

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生物质气化发电技术应用综述

李斌

(华中科技大学煤燃烧国家重点实验室,湖北武汉430074)

随着化石燃料的逐渐枯竭、环境问题的日益严重及全球气候异常等,寻求新的可再生、洁净的能源资源已经迫在眉睫。生物质作为可再生、几乎无污染的资源,其开发和利用越来越受到人们的重视。生物质是重要的可再生能源,我国生物质能资源样多量大,可用于发电的资源相当丰富。生物质发电技术和产业有着良好的发展前景。

1.国家政策扶持

我国自1998年起实施的《中华人民共和国节能法》就明确提出“国家鼓励开发利用新能源和可再生能源”。可再生能源是重要的战略替代能源,对增加能源供应,改善能源结构,保障能源安全,保护环境有重要作用,是建设资源节约型、环境友好型社会和实现可持续发展的重要战略措施。人类能够长久依赖的未来能源必须储量丰富、可再生利用且无环境污染。以植物为主,每年以近2000亿吨的速度不断再生的生物质资源将是人类未来的理想选择。大力开发生物质资源,对于改善我国以化石燃料为主的能源结构,延长化石燃料使用时间,改变能源的生产方式和消费方式,建立可持续发展的能源系统,促进社会经济的发展和生态环境的改善具有重大意义。从2006年1月1日起,全国开始正式实施了《中华人民共和国可再生能源法》,在国家《2006-2020年中长期科学和技术发展规划纲要》中就提出了包括生物质能在内的可再生能源低成本规模化开发利用。同时国家还制定了一系列的优惠政策来鼓励和支持开展生物质能的研究和利用,生物质清洁能源项目将享受国家财政贴息,并且生物质发电可以优先上网。国家发改委2006年1月4日以发改能源【2006】7号文件印发了《可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法》,生物质发电上网每度电可以补贴0.25元。在财政部、发展改革委、农业部、税务总局、国家林业局联合印发的《关于发展生物能源和生物化工财税扶持政策的实施意见》中指出国家将在财税政策上大力扶持生物质能源的发展。同时在“十一五”期间,国家财政也将加大对生物质能源和煤制油等石油替代能源开发的资金投入,以缓解我国面临的石油安全问题。

2.生物质发电技术分类与比较

在生物质发电技术中,比较成熟的有直接燃烧发电和生物质气化发电两种类型。直接燃烧发电的过程是生物质与过量空气在锅炉中燃烧,产生的热烟气和锅炉的热交换部件换热,产生出的高温高压蒸汽在蒸汽轮机中膨胀做功发电。气化发电是一种更为洁净的利用方式,其过程是生物质通过热化学方法转化为气体燃料,净化后的气体燃料直接被送入锅炉、内燃机、燃气轮机的燃烧室中燃烧或者在高温燃料电池中来发电。美国能源部(DOE)在1997年归纳了生物质燃料发电技术的特点,对比直接燃烧与生物质整体气化联合循环(BIGCC) 发电参数。直接燃烧的电站容量是50MWe、效率是23.0 %、投资成本是1965$/ kWh ,总运行费用5.50 C/ kWh ;BIGCC 的电站容量是75MWe、效率是36.0 %、投资成本是2102$/ kWh ,总运行费用3.98 C/ kWh。显然,生物质气化发电技术比直

接燃烧的效率要高很多,而且运行费用也低。所以,我们要大力发展生物质气化发电技术,使生物质发电更具有竞争力。

3.国外生物质气化发电现状

生物质气化及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。奥地利成功地推行了建立燃烧木材剩余物的区域供电站的计划,生物质能在总能耗中的比例由原来大约2%-3%增到1999年的10%,并打算在本世纪末增加到25%,到目前为止该国已拥有装机容量为1-2MWe的区域供热站80-90座。瑞典和丹麦正在实施利用生物质进行热电联产的计划,使生物质能在转换为高品位电能的同时满足供热的需求,以大大提高其转换效率。1991年,瑞典供热及热电联产所消耗的燃料,26%是生物质。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。菲律宾、马来西亚以及非洲的一些国家,都先后开展了生物质能的气化,成型固化、热解等技术的研究开发,并形成了工业化生产。

生物质气化发电技术主要有以下三种方法:带有气体透平的生物质加压气化、带有透平或者是引擎的常压生物质气化、带有Rankine循环的传统生物质燃烧系统。生物质整体气化联合循环发电技术(BIGCC)作为先进的生物质气化发电技术,通过采用两级燃烧方式,利用两种工质将勃雷登(Brayton)循环和朗肯循环叠加在一起,具有较高的发电效率和较大的发电规模,从1990年开始得到了广泛的研究。

传统的BIGCC技术包括生物质气化、气体净化、燃气轮机发电及蒸汽轮机发电。由于生物质燃气热值低(约1200kcal/m3),炉子出口气体温度较高(800℃以上),要使BIGCC具有较高的效率,必须具备两个条件,一是燃气进入燃气轮机之前不能降温,二是燃气必须是高压的。这就要求系统必须采用生物质高压气化和燃气高温净化两种技术才能使BIGCC的总体效率较高(40%)。目前欧美一些国家正开展这方面研究,如美国Battelle (63MW)和夏威夷(6MW)项目、欧洲英国(8MW)、瑞典(加压生物质气化发电4MW)、芬兰(6MW)以及欧盟建设3个7~12MW生物质气化发电IGCC 示范项目,其中一个是加压气化,两个是常压气化。但由于焦油处理技术与燃气轮机改造技术难度大,存在许多问题,如系统未成熟,造价很高,限制了其应用推广。以意大利12MW 的BIGCC示范项目为例,发电效率约为31.7%,但建设成本高达25000元/kW,发电成本约1.2元/kWh,实用性很差。近年欧美开展了其它技术路线的研究,如比利时(2.5MW)和奥地利(TINA,6MW)开展的生物质气化与外燃式燃气轮机发电技术,美国的史特林循环发电等,但技术仍未成熟,成本较高。

3.1.国外生物质整体气化联合循环发电示范项目介绍

3.1.1.美国Battelle

美国在利用生物质能发电方面处于世界领先地位。美国建立的Battelle生物质气化发电示范工程代表生物质能利用的世界先进水平,生产一种中热值气体,不需要制氧装置,此工艺使用两个实际上分开的反应器:①气化反应器,在其中生物质转化成中热值气体和残炭;②燃烧反应器,燃烧残炭并为气化反应供热。两个反应器之间的热交换载体由气化炉和燃烧室之间的循环沙粒完成。表1 给出了Battelle示范电厂气化炉的产气组分和热值,图1的工艺流程图则表明了两个反应器以及它们在整个气化工艺中的配合情况。

这种Battelle/FERCO工艺与传统的气化工艺不同,它充分利用了生物质原料固有的高反应特性。生物质的气化强度超过146000kg/ h·m2,而其他气化系统的气化强度通常小于1000 kg/h·m2。Battelle

气化工艺的商业规模示范建在弗蒙特州的柏林顿McNeil电站,该项目的一期工程,用Battelle技术建造日产200吨燃料气的气化炉,在初始阶段生产的燃料气用于现有的McNeil电站锅炉。二期工程,将安装一台燃气轮机来接受从气化炉来的高温燃气,组成联合循环。该气化设备于1998年完成安装并投入运行。

表 1 Battelle示范电厂气化炉产气组分和热值

气体组分(%)

热值(MJ/m3) CO H2 CH4 CO2 C2H4 C2H6

44.4 22 15.6 12.2 5.1 0.7 17.3

图1 Battelle/FERCO工艺流程图

3.1.2.瑞典VARNAMO

瑞典VARNAMO BIGCC 电厂是由Sydkraft AB公司投建的,于1993年正式运行,是世界上首家以生物质为原料的整体气化联合循环发电厂,电厂装机容量为6MW,供热容量为9MW,整体电效率为32%(除自用电外)。

系统流程见图2。生物质原料(主要是木屑和树皮)经过干燥粉碎后,在带有密闭阀门的上下料斗中加压后进入气化炉。电厂采用Foster Wheeler公司生产的增压CFB气化炉,操作温度为950~1000℃,压力为1.8MPa,采用空气作为气化剂,从燃气轮机的压缩机抽调10%左右的空气,经二次压缩后由流化床底部布风板通入。产气经过旋风分离器分离后,进入烟气冷却器冷却至350~400℃,然后通过高温管式过滤器净化,净化后燃气组分和热值见表2。净化燃气通过TYPHOON燃气轮机(4.2MW)发电;燃气透平排气进入余热锅炉,连同烟气冷却器一起产生蒸汽(4MP,455℃),蒸汽进入汽轮机发电(1.8MW),同时供热(9MW)。VARNAMO电厂从1993年开始运行,系统整体运行时间达3600h/a,验证了生物质增压气化和高温烟气净化系统的可行性,得到了一些宝贵的运行经验。在运行中出现了冷却器的沉灰和结垢等现象,实验表明,使用MgO作床料和采用底灰再循环方式可以有效解决这些问题。系统采用陶瓷管式过滤器,在运行1200h左右后发生机械应力破碎,在1998年改用金属管式过滤器,正常运行时间达2500h,可以有效地过滤飞灰和重焦油。通过对燃气轮机的燃烧室、燃烧器和空气压缩机进行改造,使低热值产气(3.4~4.2MJ/m3)能稳定燃烧,燃气轮机能在40%~100%的电厂负荷下稳定运行,但低负荷运行时CO排放量较大(>0.02%)。

表 2 VARNAMO电厂气化炉产气组分和热值

气体组分热值

3 16-19 9.5-12 5.8-7.5 14.4-17.5 48-52 5000-6300 1500-2200 5.0-6.3

图2 瑞典VARNAMO BIGCC 电厂系统流程示意图

3.1.3.意大利TEF

2002年6月,意大利TEF(THERMIE ENERGY FARM)BIGCC示范电厂在Cascina建成。该电厂生物质消耗量为8230kg/h,发电容量为16MW,发电效率为31.7%(除自用电外)。电厂投资4100万欧元(欧盟THERMIE出资34%),建设成本为2300欧元/kW。

该系统流程见图3。电厂采用Lurgi制造的常压CFB气化炉和常温湿法烟气净化系统。原料(短期轮作物和木屑)在微负压环境下,利用余热锅炉乏气进行干燥,空气经压缩和预热后由气化炉底部布风板进入。产气通过空气预热器和烟气冷却器进行冷却,再通过二次旋风分离和布袋除尘,然后在水洗塔内彻底清除焦油和其它污染物(NH3,HCN,HCl等)。除尘器捕集的飞灰与灰渣一起排放,水洗塔排水经处理后排放。

净化燃气经过冷却压缩后,其组分和热值如表3所示。燃气与经过压缩比为15.4的多级空压机压缩的空气在燃烧室内混合燃烧。燃气轮机采用Nuovo Pignone的pgt10机组,发电容量为11MW。燃气轮机排气经余热锅炉回收热量,连同烟气冷却器一起产生蒸汽(5.5MPa,470℃),蒸汽进入汽轮机发电(5MW)。

表 3 TEF示范电厂气化炉产气组分和热值

气体组分(%)

热值(MJ/m3)

CO H2 CH4 CnHm CO2 N2 H2O

22 17 4 2 13 41 1 7.4

图 3 意大利TEF示范电厂系统流程图

3.1.

4.英国ARBRE

英国ARBRE BIGCC电厂于1999年建成,发电容量为8MW,系统整体电效率为31%。电厂所用原料来自电厂周围种植的柳树和白杨树,气化炉和催化裂解炉的灰渣及处理污水所得的污泥用作树木的有机肥料。电厂采用2台TPS常压CFB炉,一台作为气化炉,操作温度为850~900℃,另一台加入催化剂作为催化裂解炉。燃气通过冷却器换热后,经过布袋除尘和水洗,除去焦油和其它污染物。净化后的燃气压缩至2MPa后进入燃气轮机(Alstom Power公司的TYPHOON 燃气轮机)发电。整体系统与意大利TEF示范电厂大致相同。

3.2.国外生物质气化项目概括

大型生物质气化循环发电系统包括原料预处理、循环流化床气化、催化裂解净化、燃气轮机发电、蒸汽轮机发电等设备,适合于大规模处理农林废物。表4给出了国外生物质气化项目的概括。

表4 国外生物质气化项目概括

工程组织/项目名工程概况国家原料规模备注

FOSTER WHEELER公司,原奥斯龙公司常压/压力CFB

气化发电

芬兰

木片,树

皮,泥煤

2t/h-27t/h

该公司的全尺寸CFB气

化炉,以MSW为原料已

在瑞典投入商业运行

THERMIE能源农场项目Bioelettica S.P.A.

速生能源林示

范,Lurgi公司

CFBIGCC技术

意大利木片11.9MW

1994年开始计划组织,常

压鼓空气循环床气化

Varnamo IGCC项目(Sydkraft)压力循环流化床

IGCC,空气气化

瑞典废木材6MW-9 MW

第一座成功运行的生物

质IGCC电厂

BGF项目(Westinghouse,PICHTR/IGT,DOE)压力鼓泡流化床

IGCC

美国

蔗渣,能源

100t/d

在1997年8月到11月期

间试运行

BIOSYN项目氧气气化产品气

合成甲醇

加拿大木头已投运

VERMONT工程BURLINGTON电力公司Battelle工艺的

IGCC示范

美国木片200t/d

Battelle Columbus 双流

化床工艺,燃气热值

16-18MJ/Nm3

IMTRAN VOIMA 水蒸气干燥,注

蒸汽联合循环

芬兰

高水分木

柴,泥煤,

造纸废液

鼓空气压力气化,注水蒸

气联合循环

JWP ENEPGY PRODUCTS 公司流化床气化美国

木头,农业

废弃物,

RDF

25 MW

已有3台木柴流化床气化

装置分别在Oregon,

Califomia and Missouri

LURGI UMWELTTECHNIK

GMBH 循环流化床气化

发电、水泥、石

灰窑供热

德国

RDF,木

头,树皮等

14 MW

50-100 MW

POWER SOURCES,

INC. 不同的供热、发

电、产蒸汽商用

气化装置

美国

木片,稻

壳,造纸废

最大达

330t/d

已有2台废木材气化器,

一台稻壳气化器投运

THERMOCHEM公司脉动燃烧水蒸气美国木片,稻20t/d-50t/d 间接加热流化床气化,燃

(MTCI)流化床气化壳,造纸废

液烧增加传热,典型燃气热值9-12MJ/Nm3

PRODUCERS RICE MILLS ENEGY SYSTEMS

公司多区固定炉排气

化器,产热、蒸

汽和电能

美国

稻壳,秸

秆,树皮,

10-1000t/d

在美国,澳大利亚,马来

西亚和哥斯达黎加有18

套系统投运

SUR-LITE CORP. 流化床气化,产

煤气和蒸汽

美国

木片,秸

秆,稻壳等

120t/d 已有4-5个商业运行装置

TPS TERMISKA

PROCESSOR

AB(原STUDSVIK公司) 流化床气化器

(IGCC)

瑞典

木柴,树

皮,泥煤,

秸秆,RDF

最大50 MW

其技术已应用于许多大

型气化系统

Tampella power Inc. 流化床气化芬兰U-GAS气化工艺

WELLMAN PROCESS ENGINEERING 上流式固定床气

化装置

英国

木头,褐煤

最大直径

3米

提供气化器和净化系统

定制设计的商业服务

BRIGHTSTAR SYNFUELS CO. 外热式水蒸气生

物质重整中热值

气化技术

美国

木屑,树

皮,蔗渣,

MSW

中热值气化技术,典型热

值12.5 MJ/Nm3

BIG-GT工程(STATE BAHIA,BRAZIL,ELECTRO-BRAZ,SHELL,世界银行)生物质整体气化

联合循环以验证

BIG-GT的商业

可行性

巴西

木头,桉树

能源林

采用TPS技术,预计系统

效率可达47%

ARBRE项目(TPS技术)

8MW CFB

IGCC和速生林

工程

英国8 MW

热气净化系统也是示范

内容,空气净化

COMBUSTION CONSULTANTS LTD.) 固定床气化燃烧

整合系统,提供

高温清洁的烟气

新西兰

木片,树皮

2-60Mbtu/hr 投运装置超过600台

FERCO (Future energy resources Co.) 高效、大型气化

系统发展商

美国木片 5 MW

4.国内生物质气化发电现状

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,后因经济条件限制和收益不高等原因停止了这方面地研究工作。近年来,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。由于能源安全是一个国家稳定运行经济持续发展的关键,因此寻求新的可再生、洁净的能源资源已是十分紧迫。生物质能以其可再生、无污染、资源量大、分布广和CO2零排放等优点又重新受到了人们的广泛关注。而目前我国随着乡镇企业的发展和人民生活水平的提高,一些缺电、少电地方也迫切需要电能;其次是环境问题,丢弃或焚烧农业废弃物将造成资源浪费和环境污染,生物质气化发电可以有效的利用农业废弃物。所以,以农业废弃物为原料的生物质气化发电有逐渐得到人们的重视。

4.1.国内生物质气化发电概况

我国原有的气化发电技术都是以谷壳为主的固定床技术,而且发电规模都较小,最大只有200kW,经济效益不显著。“九五”期间进行1MW的生物质气化发电系统研究,旨在开发适合中国国情的中型生物质气化发电技术。1MW的生物质气化发电系统已于1998年10月建成,采用一炉多机的形式,即5台200kW发电机组并联工作,2000年7月通过中科院鉴定后投入小批量使用。该系统在很多方面比200kW气化发电有了改善,但由于受气化效率与内燃机效率的限制,简单的气化-内燃机发电循环系统效率低于18%,且单位电量的生物质消耗量一般大于1.3kg(dry)/kWh。“十五”期间,以中科院广州能源所为主承担的国家863计划在1MW的生物质气化发电系统的基础上,研制开发出4~6MW 的生物质气化燃气——蒸汽联合循环发电系统,建成了相应的示范工程,燃气发电机组单机功率达500kW,系统效率也提高到28%,虽然与国外的技术仍然有一定的差距,但也为我国生物质气化发电技术的产业化打下了基础。

从燃气发电过程上看,气化发电可分为内燃机发电系统、燃气轮机发电系统及燃气—蒸汽联合循环发电系统。内燃机发电系统以简单的燃气内燃机组为主,可单独燃用低热值燃气,也可以燃气、油两用,它的特点是设备紧凑,系统简单,技术较成熟、可靠,我国基本上使用的都是内燃机发电系统和内燃机燃气—蒸汽联合循环发电系统。但由于受气化效率和内燃机效率的限制,气化发电的总效率都比较低。

从纯技术的角度看,生物质IGCC 可以有效地提高生物质气化发电的总效率,但由于受焦油处理技术与燃气轮机技术的限制,在中国研究发展生物质IGCC仍比较困难。所以如何利用现已较成熟的技术,研制开发在经济上可行,而效率又有较大提高的系统,是目前我国发展生物质气化发电的一个主要课题。

4.2.国内生物质气化发电项目简介

我国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4~6MW,以下将就这两种机组在国内的实际应用做简单的介绍。

4.2.1.济南市历城区董家镇柿子园村“200kW固定床生物质气化发电示范系统”

该气化发电示范系统是由山东省科学院能源研究所设计建造的,发电容量为200kW,年消耗秸秆约2000t,年发电量约为140万kW·h,可替代燃煤700t(标煤),该系统的单位投资约为7000元/kW,投资回收期为10年左右。采用的是“二步法生物质固定床气化发电技术”,该技术可以使秸秆气化过程中产生的有害物质焦油再次裂解,一定程度上克服了原有气化技术中燃气净化困难、易造成二次污染的缺点且回收利用了发动机尾气的部分余热,提高了能源的利用率,气化效率比其他固定床气化器提高8-10个百分点。

该系统的工艺流程图见图4。系统采用螺旋推进式生物质进料方式,原料不需进行精细的破碎处理,粒度在10~100mm均可顺畅地进料,原料适应范围广,如玉米芯、花生壳、棉柴、玉米秸和刨花锯末等均可作为原料。生物质原料首先经过简单破碎后被送入加料器中,然后由螺旋推进器送入气化炉中。生物质原料首先被隔绝空气间接加热而发生热解反应;热解后的产物(热解气和残炭)与预热的空气发生强烈的氧化反应而产生高温区,热解气在高温区域发生二次裂解,其中的焦油被消除;二次裂解后的气体通过下部炭层,经还原反应完成气化,得到含一氧化碳、氢、甲烷等可燃成分的低热值燃气。燃气经过冷却净化后送入内燃式发电机组,通过缸内燃烧驱动曲轴旋转装置,从而带动发电机产生电力。发动机的高温排气提供热解过程所需要的热量。

图 4 两步法生物质固定床气化发电机组流程图

1.定量加料器;

2.裂解器;

3.气化炉;

4.过滤器;

5.风机;

6.阻火器;

7.内燃机;

8.发电机

4.2.2.海南三亚“1MW生物质流化床气化发电系统”

该气化发电系统是由中科院广州能源所设计,与海南三亚木材厂组成“三亚绿源生物质有限公司”共同建成,充分利用当地木材厂生产废木屑进行发电,既处理了生产废料又发了电,年电厂产值约240多万元,利润约80多万元。该系统的发电容量为1MW,气化效率大约在75%左右,系统发电效率在15~18%之间,单位电量对原料的要需求量为1.25~1.35kg/kW?h木屑。

系统的流程图见图5。生物质原料(木屑等)从料仓进入螺旋给料机,由螺旋给料机送入炉膛,产生的气化气经过惯性分离和旋风除尘后,进入焦油催化裂解和气体净化装置,净化后的可燃气送入5台并联的200kW的内燃机机组中发电。表5为820℃时木屑气化气化炉出口处的产气组分和低位热值。该气化系统也可以采用谷壳作为气化原料。

表 5 820℃时气化炉产气组分和低位热值

温度(℃)

气体组分(%)低位热值

(MJ/m3) H2CO CO2CH4C2H6C2H2N2

820 6.4 19.9 8.7 4.7 0.09 0.28 59.9 5.1

图 5 1MW生物质循环流化床气化发电系统流程图

5.生物质气化发电技术分类

生物质气化发电技术根据不同的划分标准,可以分为各种不同的类型,主要根据其所采用的气化炉、气体机和气化规模来进行分类,以下予以分别介绍。

5.1.气化炉

中国对各种气化方式都有研究,已完成了多种气化炉的研制,目前已使用的气化炉有上吸式、下吸式、敞口式和流化床等。从原理上讲,各种气化炉都可以用于气化发电,但目前研究完成并正常运转的主要有三种,即敞口下吸式,下吸式及循环流化床(见表6),发电功率可以从几千瓦到几千千瓦,这为气化发电技术的进一步发展提供了条件。

表6 中国生物质气化发电中的气化炉型式

气化炉型式层式下吸式下吸式循环流化床

燃料种类树皮,木块谷壳,木块谷壳,木屑

规模 2.0—30.0kW 60—200kW 400—4000kW

燃气热值4100-5300KJ/m33800-4600KJ/m34600-6300KJ/m3

气化温度1100℃700-800℃650-850℃

冷气效率70% 50% 65—75%

固定床气化炉对原料的适应性比较好,大块原料可以不经预处理直接使用,结构简单,制造容易,初始的建设投资比较小,但是固定床气化炉的升温速率慢,生产强度小,发电规模一般都低于200kW,燃气的热值低,发电效率一般都低于13%,运行投资高,综合经济性很差,我国早期的一些固定床气化炉正因为经济性太差好多早已被迫停炉。而流化床气化炉虽然结构复杂,建设投资高,但是运行成本很低,生产强度大,气体热值能提高了20%左右,且易于大型化,有较好的经济性,将是今后气化发电技术的主要发展方向。

5.2.气体机

国外的BGPG系统采用的大多是燃气轮机,但受我国焦油处理和燃气轮机技术的限制,我国采用更多的气体机是内燃机。气体机主要燃烧的是低热值的生物质气。我国低热值气体机发展较差,小功率(100KW)基本都由柴油机改装,未有定型产品。大功率(500KW)的机组也有研究,但由于排气温度和控制技术未能过关,目前仍未有成熟产品。现在已有定型产品有160KW和200KW两种。由于单机功率较小,所以中等规模的气化发电系统必须由多台气体机并车,这在一定程度上会影响气化系统功率的进一步提高。

5.3.发电规模

从发电规模上分,生物质气化发电系统可分为小型、中型、大型三种。小型气化发电系统所需的生物质数量较少,简单灵活,多采用固定床气化设备,主要用于农村照明或作为中小企业的自备发电机组,一般发电功率小于200 kW。固定床气化设备又可分为上吸式、下吸式和开心层下式3 种,其中下吸式炉型有利于减少炉内热解生成的焦油含量,因而被广泛采用。中型生物质气化发电系统主要作为大中型企业的自备电站或小型上网电站,是当前生物质气化发电技术的主要方式,所需的生物质原料量较大,可适应一种或多种不同的生物质原料,气化方式以流化床气化为主,功率一般为500~3 000 kW。流化床气化技术又包括鼓泡床气化、循环流化床气化及双流化床气化3 种,其中研究和应用最多的是循环流化床气化技术,对生物质原料适应性强,也可混烧煤、重油等传统燃料,生产强度大,气化效率高。大型生物质气化发电系统主要作为上网电站,它适应的生物质较为广泛,所需的生物质数量巨大,必须配套专门的生物质供应中心和预处理中心,系统功率一般在5000 kW以上,虽然与常规能源相比仍显得非常小,但在技术发展成熟后,它将是今后替代常规能源电力的主

要方式之一。一般来说,发电规模越大,单位发电量需要的成本就越低,也越有利于提高热效率和降低二次污染。

6.生物质气化发电的技术经济分析

生物质气化发电包括小型、中型和大型气化发电三种模式。小型气化发电指采用简单的气化内燃机发电工艺,发电效率一般在14~20%,规模一般小于3MW。中型气化发电指除了采用气化内燃机(或燃气轮机)发电之外,同时增加余热回收和发电系统,气化发电系统的总效率可达到25%~35%。另外,大规模的气化燃气轮机联合循环发电系统作为先进的生物质气化发电技术,能耗比常规系统低,总体效率可大于40%,但关键技术仍未成熟,尚处在示范和研究阶段。

6.1.小型生物质气化发电系统

小型生物质气化发电系统一般指采用固定床气化设备,发电规模在200KW以下的气化发电系统。小型生物质气化发电系统主要集中在发展中国家,特别是非洲、印度和中国等东南亚国家。美国、欧洲等发达国家虽然小型生物质气化发电技术非常成孰,但由于发达国家中生物质能源相对较贵,而能源供应系统完善,对劳动强度大,使用不方便的小型生物质气化发电技术反应等非常少,只有少数供研究用的实验装置。

6.1.1.小型气化发电系统的技术性能

中国有着良好的生物质气化发电基础,我国早在60年代初就开展该方面工作。研究了样机并做了初步推广,还曾出口到发展中国家,一度取得了较大的进展。但由于当时经济环境的限制,谷壳气化发电很难在经济上取得较好收益,在很长一段时间上没有新的改进。近年来,中国的经济状况发生了明显的变化,因而利用谷壳气化发电的外部经济环境有了明显的改善:首先是中国能源供应持续紧张,电力价格居高不下,气化发电可以取得显著的效益;其次是粮食加工厂趋向于大型化,谷壳比较集中,便于大规模处理,气化发电的成本大大降低;最后是环境问题,丢弃或燃烧谷壳会产生环境污染,处理谷壳已成为一种环保要求。目前160kW和200kW的生物质气化发电设备在我国已得到小规模应用,显示出一定的经济效益。

在原来谷壳气化发电技术的基础上,近年来中国对生物质气化发电技术作了进一步的研究,主要对发电容量大小和不同生物质原料进行了探索,先后完成了2.5到200KW的各种机组的研制,其主要特点见表7。

表7 中国生物质气化发电技术主要特点

中国现在生产的谷壳气化发电设备主要有三种规格,即60KW、160KW、200KW。由于气化炉采用的是较简单的下吸式气化炉,气化效率等各种指标都较差,以最典型的200KW机组为例,其发电效率也仅为12.5% (见表8)。

表8 200KW谷壳气化发电机组的主要资料

6.1.2.小型气化发电系统的经济性

谷壳气化发电机组的固定投资主要包括设备和基建两部分。表8列出了200KW气化发电机组的投资组成,其中设备投资是主要的,单位功率的投资随容量的增大而降低(见图6),而且发电设备(内燃机)所占的份额越来越大,这也是小功率气化发电机组经济性差的主要原因。

图6单位投资随功率的变化

谷壳气化发电的运行成本包括燃料和消耗材料等。由于现在谷壳不能作饲料,市场价已非常低,有的地方甚至当废料丢弃,所以燃料价主要指谷壳的收集、运输与处理费等。消耗材料主要指发动机使用的润滑油和除焦用的冷却水。维修费主要指零配件的更换与修理。电力价格以国内大部分地区的电网价为基准。具体内容见表9。从表中可知,200KW谷壳气化发电机组在目前条件可以取得可观的经济效益。

从成本的敏感性上分析,可以发现,影响进行成本最大的因素是机组容量大小、燃料开支和运行时间三方面,图7 是在原料为100元/吨,开工时间为6000小时/年情况下发电成本随机组容量的变化。从图可以发现,小功率的气化发电成本比柴油发电还要高。图8 是在现有技术条件下发电成本随原料价格的变化情况。图9是原料为100元/吨时,运行时间对发电成本的影响,它说明了技术稳定性对降低成本的重要性。

表9 200KW谷壳气化发电机组运行成本及经济效益

图7 发电成本随机组容量的变化图8 发电成本与生物质价格的关系

图9 发电成本与运行时间的关系

在现有技术条件下,由于各地原料、电价不同,谷壳气化发电的经济效益将有较大的变化。单纯从经济上考虑,谷壳气化发电可行的标准是气化发电机组的年收益高于设备的折旧费,或加上设备折旧费用后发电成本低于0.5元/ kWh。由图7~图9可知,谷壳气化发电设备要能取得经济效益,必须符合以下条件:

(1)在现有技术条件下,原料价值不能高于150元/吨(包括运输及预处理费用);

(2)在原料为100元/吨,机组运行时间为6000小时/年时,气化发电容量不能低于60KW;

(3)在发电容量为200KW,原料单价为100元/吨时,设备年运行时间不能低于2500小时。

6.2.中型生物质气化发电系统

中型生物质气化发电系统一般指标采用流化床气化工艺,发电规模在400~3000KW的气化发电系统。中型气化发电系统在发达国家应用较早,所以技术较成熟,但由于设备造价很高,发电成本居高不下,所以,在发达国家应用极少,目前在欧洲有少量的几个项目在测用中。近年我国开发出了循环流化床气化发电系统,工艺流程如图10所示,由于该系统有较好的经济性,在我国推广很快,所以已经是国际上应用等最多的中型生物质气化发电系统。

图 10 中型生物质气化发电系统

1、2-进料装置;3-循环流化床气化炉;4~7-催化裂解气体净化装置;8-内燃机发电机组6.2.1.中型气化发电系统的技术性能

以1000kW的生物质气化发电系统为例,在正常运行下,生物质循环流化床气化发电系统气化效率大约在75%左右,系统发电效率在15~18%之间,单位电费对原料的要需求量为1.5~1.8lg/kW?h(谷壳),或1.25~1.35lg/kW?h木屑。但由于气化工艺的影响,在不同的温度下进行气化,气化生成的燃气质量和气化效率有明显的变化,具体变化情况见表10~表12。

表10 温度对木粉的气化发电系统技术参数的影响

影响因素620℃750℃820℃

产气率(m3/kg Fuel) 1.5 1.9 2.4

气化效率(%) 44 57.79 67.96

气体热值(MJ/m3) 7.06 5.83 4.3

碳的转化率(%) 57.2 79.56 81.4

表11 气化炉在不同操作温度下的气体质量(谷壳)

操作温度(℃) 730 730 750 760 760 790 820 820 830 830 830

气体成分% CO215.4 16.2 16.0 15.5 15.3 15.7 14.6 15.3 15.1 14.5 15.3 CO 19.0 18.6 17.4 18.7 15.4 15.9 15.8 16.5 16.5 15.6 16.1 CH4 6.8 7.3 7.99 7.3 8.78 6.8 5.01 6.71 7.54 8.42 4.06 C n H m 1.7 1.6 1.6 1.6 1.5 1.5 1.4 1.3 1.5 1.0 1.2 H2 3.7 1.39 1.63 1.39 0.44 2.3 7.12 3.17 2.51 1.5 7.68 N251.7 53.5 54.3 54.3 56.9 56.5 54.5 56.3 55.6 57.5 53.9 O2 1.7 1.4 1.1 1.2 1.7 1.3 1.6 2.0 1.2 1.5 1.6

气体热值

(kJ/Nm3)

6152 6113 6234 6235 6083 4669 5449 5667 5991 5772 5061

表12 温度对气体质量的影响

温度℃

气体质量

H2CO CO2CH4C2H6C2H2N2LHV

620 9.4 29.8 7.2 7.1 0.83 0.21 45.5 8

750 7.7 23.5 10.7 5.3 0.25 0.11 52.4 6.2

820 6.4 19.9 8.7 4.7 0.09 0.28 59.9 5.1 由于气化工况对运行效果影响很大,所以中型生物质气化发电系统的运行控制是使用生物质气化发电技术的一个关键。

1)气化炉的运行控制

气化炉点火成功后,即进入运行状态,在循环流化床谷壳气化反应中,谷壳对温度反应非常敏感,当温度超过850℃时,谷壳灰便会发生熔融结渣现象,堵住炉内排渣口,影响气化炉的正常运行,因此,炉内温度的控制十分关键。正常情况下,气化炉的反应温度应稳定在700~800℃之间,当炉内温度显示低于600℃并继续下降,或高于800℃并继续上升时,需及时调节,具体方法是:当温度小于600℃时,适当减少进料量或稍微加大进风量,使温度回升至正常范围;当温度高于800℃时,加大进料量或减少进风量,使炉温下降至正常范围。

同其它生物质相比,谷壳的灰份含量高达12%以上,气化后仍残余大量灰份,这些灰份必须及时排出炉外,在图10所示系统中采用的是螺旋干式排灰机构,排灰连续而均匀,谷壳进料量和排灰量形成一种相对稳定的平衡状态,保证气化炉顺利运行,当排灰螺旋排灰出现不均现象或无灰排出时,应及时排除故障,否则,炉内灰份越积越多,气化炉反应层逐渐上移,最终将导致加料口堵塞而停机,此外,由于排灰不均匀,炉内灰份时多时少,谷壳气化的稳定状态受到干扰,其结果是炉内温度不均,局部温度过高并出现结渣现象,气化炉无法正常运行。

从气化效率的角看,气化炉温度的控制对气化效率有绝对的影响,不同气化形式及不同的原料对最佳的气化温度都有影响。木粉气化发电系统典型的结果见表10。

2)净化装置的运行管理

由于净化装置中文氏管除尘器及喷淋洗气塔都采用水封结构,因此,气化炉点火启动前必须先启动水泵以确保水封结构有充足的水起密封作用,防止燃气通过水封口外窜引起意外事故;其次,应定期清除文氏管喇叭口处的灰垢,一般每星期清理一次较为合理。

3)发电量大小的调节

1000kW循环流化床谷壳气化发电系统可根据生产负荷的需要对发电量进行调节,调节范围为200~1000kW,其方法是控制谷壳进料量及相应的进风量,先缓慢加大进料量,同时加大进风量,使炉内温度稳定在700~800℃之间,加料量的多少可由加料螺旋电磁调速电机的转速来确定。

由于气化炉的温度直接决定与空气量与加料量的比例,所以根据负荷以及调节炉温的需要,空气量有一定变化。例如在700kW的负荷下,一般正常的加料量约900kg/h,为了保证气化温度在700~800℃之间,所需的空气量约为1000m3/h。这是因为如空气量加入太少,木粉燃料氧化产生的热量不足以满足木粉中的碳不完全燃烧所需的热量,如加入太多,一方面,导致气体成份中的有效热值气体完全氧化;另一方面,可燃气体被空气带入的大量随性气体N2所稀释,因此导致气体热值下降。

6.2.2.中型气化发电系统的经济性

气化发电系统的投资成本和经济效益是影响用户应用积极性的关键因素,规模小于200kW的发电系统国内目前采用固定床气化装置,总的经济效益较差,循环流化床谷壳气化发电对于处理大规模生物质具有显著的经济效益,表12是600、800、1000kW谷壳气化发电的投资成本和运行费用估算表。

表13的结果表明,在开工率70%,电价0.8元/度条件下,气化发电的投资回收期约一年,若开工率不变,而电价降为0.6元/度,则600、800、1000kW三种规模的投资回收期分别是22.5、21和17.8个月,在实际应用过程中,由于各地的人工成本和电价差异很大,这两种因素将对投资回收期构成重大影响,但无论如何,流化床谷壳气化发电的经济效益是显著的。需要指出的是,流化床谷壳气化发电设备的气化原料不仅局限于谷壳,它还可用于处理木屑,从表13的运行费用中可以看出,废料成本所占的比例高达50%,(见图11)。对木料加工厂而言,木粉、木屑是一种废料,有时不但没有任何价值,还需花费一笔不小的处理费,因此,对有废料的加工厂,木粉气化发电的运行成本明显比谷壳低,投资回收期将大大缩短。

表13 流化床谷壳气化发电投资成本及运行费用估算表

2.人工费用以人均月工资1500元计算

600kW 800kW 1000kW

图11 不同条件下运行费用的大小及构成

6.3.大型生物质气化发电系统

在国际上,大型生物质气化发电系统的技术远未成熟,真正进入商业应用的例子还未见报道,主要的应用仍停留在示范和研究的阶段。下面以瑞典的Varnamo示范电站为例,分析国外大型生物质气化发电站的技术经济性。Varnamo生物质IGCC发电项目指标参数见表14。

瑞典的Varnamo生物质示范电站是欧洲一个BIGCC发电项目,它是由瑞典国家能源部、欧盟资助,由瑞典南方电力公司、福斯特·威勒公司等企业合作建设的一个示范项目。它的主要目的是建设一个完善的生物质IGCC示范系统,研究生物质IGCC各部分的性能特点,所以该生物质发电站更适合于生物质气化发电的研究开发活动,而不是完全的商业化运行。

由于Varnamo生物质气化发电项目主要是以示范研究为目标,所以其投资和运行成本都非常高,目前很难做出准确的计算。有关方面对今后生物质IGCC项目的经济性做出了评估,假设技术成熟后,当发电规模为55MW时,生物质IGCC系统的投资大约为1500美元/ kW左右,但对于15MW左右的发电项目,投资将达到2300美元/Kw.生物质IGCC的发电成本与燃料价格、发电规模关系很大>通过理论分析测算,对于70MW出力的生物质IGCC发电系统,在生物质价格为250元/t时,其发电成本大约为0.35元/t,几乎与小型的煤发电成本相当。由于70MW的发电规模需要的生物质量(约2000t/d)非常大,而且投资也很高,有条件建设这种项目的国家或企业都很少,所以这种项目近期要进入实际应用是相当困难的。

表14Varnamo生物质IGCC发电项目指标参数

7.生物质气化工艺的设计与选择

生物质的气化有各种各样的工艺过程。从理论上讲,任何一种气化工艺都可以构成生物质气化发电

系统。但从气化发电的质量和经济性出发,生物质气化发电要求达到发电频率稳定、发电负荷连续可调两个基本要求,所以对气化设备而言,它必须保证燃气质量稳定、燃气产量可调,而且必须连续运行。在这些前提下,气化能量转换效率的高低就是影响气化发电系统运行成本的关键。

气化形式选定以后,从系统匹配的角度考虑,气化设备应满足以下要求:1)燃气尽可能干净,以减少后处理系统的复杂性,使焦油含量达到内燃机允许的标准。如果后续净化系统选用催化裂解工艺,还要尽可能使原始气中的焦油具有易于催化裂解的特点;2)燃气热值要高而且稳定,以提高内燃机的输出功率,从而提高整个系统的效率;3)气化炉本体及加料排渣系统的设计,应充分考虑原料特性,实现连续运行;4)充分利用显热,提高能量利用率。

表15是各种气化炉的特性,是气化发电系统选择气化炉形式和控制运行参数的制约条件。表16是固定床和流化床气化炉性能的比较,表17是在各种不同的发电规模上所采用的气化发电技术。

表15 几种气化形式对气化发电系统性能的影响

表16 固定床气化炉与流化床气化炉性能比较

类型使用原料碳转化率燃气中飞灰

含量

技术性能综合经济性

固定床气化炉特定种类、形

状、尺寸一致;

颗粒尺寸较大

90%-99% 低

结构简单,坚固耐用;容量小;加

热缓慢;床内温度不均匀;运行负

荷可在设计负荷的20%-110%之间

变动

建设投资低,

运行投资高;

综合经济性一

流化床气化炉种类、形状和

尺寸可不一

致;颗粒尺寸

90%左右

高,必须对

燃气进行除

尘净化处理

结构复杂;容量大;加热迅速;床

内温度均匀;运行负荷只能在设计

负荷的50%-120%之间变动

建设投资高,

运行投资低;

综合经济性好

较小

表17 各种生物质气化发电技术的特点

规模气化过程发电过程主要用途

小型系统<200kW 固定床气化

流化床气化

内燃机组

微型燃气轮机

农村用电

中小企业用电

中型系统500~3000 kW 常压流化床气化内燃机

大中企业自备电站、

小型上网电站

大型系统>5000

kW 常压流化床气化、高压流化床

气化、双流化床气化

内燃机+蒸汽轮机、燃气

轮机+蒸汽轮机

上网电站、独立能源

系统

从实际应用上考虑,固定床气化炉比较适合于小型、间歇性运行的气化发电系统,它的最大优点是原料不用预处理,而且设备结构简单紧凑,燃气中灰分含量较低,净化可以采用简单的过滤方式;但它最大的缺点是固定床不便于放大,难以实现工业化,发电成本一般较高。

各种流化床气化技术,包括鼓泡床、循环流化床、双流化床等,比较适合于气化发电工艺。流化床运行稳定,而且流化床的运行连续可调,最重要的一点是它便于放大,适于生物质气化发电系统的工业应用。当然,流化床也有两个明显的缺点,一是原料需进行预处理,使原料满足流化床与加料的要求;二是流化床气化产生的燃气中飞灰含量较高,不便于后续的燃气净化处理。它不适合于小型气化发电系统,只适合于大、中型气化发电系统。

8.生物质气化发电的关键问题

8.1.原料问题

由于秸秆等农业加工剩余物原料较为分散、能量密度低,并且存在明显的区域性和季节性,所以收集、运输及贮存费用是生物质成本的主要部分。另外原料预处理(干燥和破碎等)也需要设备投资。原料运输、原料储存和种类互补是决定生物质发电规模和电力生产成本的重要影响因素。由前可知,生物质气化发电成本中原料的收集、运输和预处理等费用占到了一半以上的份额,在我国现有的技术情况下,只有当原料成本低于150元/t时才具有较好的经济性。大型生物质气化发电系统相对而言具有较高的气化效率和较低的运行成本,虽然目前技术还远未成熟,只处于商业示范的阶段,但是随着运行经验的积累和技术的逐步成熟,必将成为今后生物质电力供应中的主力军。而大型生物质气化发电系统对原料的要求更高。例如对于一个70MW出力的生物质IGCC发电系统,每天所需要的生物质量非常大,每天约2000t。因此,如何有效的解决原料的收集、降低原料的成本是降低发电成本、提高生物质气化发电技术经济性和市场竞争力的一个关键问题。

8.2.气体热值问题

我国的现运行的所有气化发电系统,不管是固定床还是流化床,其出口可燃气的热值都明显偏低,这首先是与我国所有的气化炉都是采用常压空气气化是分不开,但是即便如此,与国外同类型的空气气化的炉子相比,我国的气化炉的产气热值也要低很多。气体热值低,首先限制了内燃机的出力,影响了内燃机的发电效率,同时低热值燃气的稳燃性能也比较差,对内燃机的要求也要高些。空气气化中引入了大量的惰性的氮气,在整个过程浪费了大量的热能,对整个系统的效率实质是极

为不利的,同时也大大增加了气化炉的体积,相应的增加了电站的占地面积和投资成本。很明显气体热值低对大容量气化电站的建设极为不利,因此解决好气体热值偏低问题将具有很好的实际意义和应用价值。

8.3.发电效率的问题

国外的生物质气化发电系统采用的大多是燃气轮机,但受我国焦油处理和燃气轮机技术的限制,我国采用更多的气体机是内燃机。内燃机发电系统的效率较低,而且市场上单机发电规模最大为200kW,它不适应大规模应用的需要。首先应研制单机发电规模更大效率更高的内燃机发电系统,国内目前虽然已研制出了单机500kW燃气发电机,但是仍有许多问题需要解决,技术还未成熟,但这一定程度上为我国生物质大规模应用提供了条件。同时进一步研究气化联合循环发电系统,解决关键技术,以提高发电效率,大型气化发电的效率可达40%以上。大型气化发电是目前发达国家重点研究的内容。

8.4.气体净化、焦油裂解的问题

焦油问题是影响气化使用的一个重要因素,无论是用于发电或供气,都有焦油问题。焦油会堵塞管路,污染气缸,堵塞火花塞或燃气孔,使发电与供气无法正常运行,还会引起二次污染。解决焦油最彻底的方法是把焦油裂解成永久性的气体,目前有高温裂解和催化裂解。高温裂解是最简单的裂解方法,但是需要更高的温度( 1000~1200℃)和更长的停留时间,实现比较困难,裂解率一般也低于90 %。催化裂解利用催化剂把焦油分解为永久性气体,与可燃气一起被利用,裂解的温度在750~900℃,同高温裂解相比降低了裂解温度,提高了裂解的效率,使焦油在很短的时间内降解率达99 %以上。目前研究的主要催化剂有木炭、镍基催化剂和白云石。木炭的催化作用实际上在下吸式气化炉中即有明显的效果,但由于木炭在裂解焦油的同时参与反应,所以消耗很大,对大型生物质气化来说不现实。镍基催化剂的效果最好,在750℃时即有很高的裂解率,而其它材料在750℃裂解的效果还不理想,但由于镍基催化剂较昂贵,成本较高,并且它对所要处理的气体要求较严,焦油含量在2 g/m3以上,就会由于焦炭的形成积聚而失活,因此在商业应用中并没有优势。白云石资源丰富且便宜,但单独使用白云石的催化效果并不理想,需针对不同的气化特点,配合相应的裂解工艺,严格控制参数。目前,我国在生物质燃气焦油裂解方面的研究工作开展得较少,因此加大力度研究焦油裂解的经济实用方法,是解决焦油问题的根本途径。如何使生物质在气化过程中彻底消除焦油,是一项有重要实际意义的研究工作。

8.5.二次污染问题

生物质气化发电污染问题一直没能很好解决,已成为推广气化发电技术的障碍之一。因此解决灰污染及废水污染问题也是气化发电技术的关键之一。对于灰污染问题处理比较简单,只要提高气化效率,并对灰进行煅烧处理,即可满足要求。但对于废水的问题,就比较难处理,由于气化燃气通过水洗进行净化,所以生成的焦油、NO X、SO2、NH3等成分几乎全部转移到生产的污水中,因此污水的成分复杂(包含了近100 种有机成分),污染物的浓度非常高,所以如何采用经济合理的工艺方法处理这些污水成为气化发电系统应用过程中的一个关键问题。最根本方法就是减少焦油的产生,

或更多地采用催化裂解的方法将燃气中的焦油裂解成为气体,避免燃气对冷却水的污染。

9.生物质气化发电相关问题的解决方案

生物质气化发电技术虽然已经进入商业运行,但目前仍有许多问题亟待解决,如前所述,原料问题、气化效率、焦油问题和二次污染等,都将是我们今后需要重点研究和解决的。

9.1.原料

生物质原料分散,有季节性,收集困难,且由于生物质的含能密度低,相应的收集运输费用高,原料占地面积大等,这些都给生物质能的利用带来很大问题,在生物质气化电站的建设时对这些都要进行全面的调研。在电站选址时,应尽量将气化电站建在各种原料的集中地,并要考察季节因素对原料供应的影响,注意在原料供应上的互补性,保证全年原料的稳定供应。例如可以将生物质气化电站建在各大型的木材加工厂和粮食加工厂等,一方面既能保证原料的稳定供应,维持气化炉稳定运行,变废为宝,省去了废物的处理费用;另外还能通过气化电站的发电供给厂用电,多余的电力外输,减少工厂对外部电力的依赖,降低工厂的运作成本,为工厂创收。我们也可以考虑把电站建设在农作物秸秆等农业废弃物的集中地,或者交通发达、便于原料收集和运输的地方,尽可能的降低原料的费用。在原料收集时,可以与周围的各自然村订立收购合同,保证原料供应,也可以采取与棉花、粮食收购站等联营的方式,让棉花、粮食收购站等在收购棉花和粮食的同时,以低价代为收购各种农作物秸秆等。各种农业废弃物农民大多是废弃或焚烧,现在出钱收购,农民应该非常愿意的,这样一来,原料相对集中,价格也很低,对于降低原料成本是有很大好处的。目前,还可以采用这样一种方式,在农作物秸秆的集中产地建设气化电站,在各农作物的成熟收割季节,可以出动联合收割机给农民免费收割,而收割后剩余的秸秆归电站处理,这种方式在一定程度上也可以解决原料的供应和成本等问题。

9.2.气体热值

生物质气化气的热值偏低将是气化电站大型化的一个障碍,同时热值偏低也会影响内燃机的效率和出力,影响整个气化系统的效率和经济性,应予以很好解决。在我国现有的比较成熟的空气气化系统,可以通过调整运行工况和气化参数等优化控制,提升气体热值和气化效率,如可以通过调整空气当量比、温度、一二次比率等进行工况优化。与此同时,研究开发新的气化发电技术,采用其他的气化介质(如氧气、水蒸气、H2等)生产中热值的燃气,彻底解决燃气热值偏低的问题。煤燃烧国家重点实验室依托国家“十五”“211”重点学科建设项目——环境友好的多联产资源化系统,于2006年建成整套实验台架,并在此台架上进行了流化床生物质富氧气化、水蒸气气化、水蒸气氧气和水蒸气空气气化实验,得出了许多有价值的结果,为今后进一步深入研究打下了基础。

9.3.发电效率

我国目前的生物质气化电站与国外相比,发电效率都明显偏低。小型的固定床气化系统,发电效率最高不超过18%,中型的如国家“863”计划开发的4~6MW循环流化床气化系统,其最高发电效率也只有28%,与国外还有很大的差距。结合我国实际情况来看的话,我国循环流化床气化发电系统发电效率偏低的其中一个很大原因是受制于内燃机的发电效率。我国成熟的内燃机发电系统的单机功率最大只有200kW,单机500kW的内燃机虽然已经研制出来,但由于排气温度和控制技术未能过关,

生物质气化发电原理

一、概况 生物质气化发电技术,简单地说,就是将各种低热值固体生物质能源资源(如农林业废弃物、生活有机垃圾等)通过气化转换为燃气,再提供发电机组发电的技术。寻求利用生物质气化发电的方法,既可以解决可再生能源的有效利用,又可以解决各种有机废弃物的环境污染。正是基于以上原因,生物质气化发电技术得到了越来越多的研究和应用,并日趋完善。 生物质气化发电,可归纳为下列几种方式: 从上图可以看出,生物质气化发电可通过三种途径实现:生物质气化产生燃气作为燃料直接进入燃气锅炉生产蒸汽,再驱动蒸汽轮机发电;也可将净化后的燃气送给燃气轮机燃烧发电;还可以将净化后的燃气送入内燃机直接发电。在发电和投资规模上,它们分别对应于大规模、中等规模和小规模的发电。 今天,在商业上最为成功的生物质气化内燃发电技术,由于具有装机容量小、布置灵活、投资少、结构紧凑、技术可靠、运行费用低廉、经济效益显著、操作维护简单和对燃气质量要求较低等特点,而得到广泛的推广与应用。 二、生物质气化内燃发电系统主要组成部分 生物质气化内燃发电系统主要由气化炉、燃气净化系统和内燃发电机等组成: 气化炉是将生物质能由固态转化为燃气的装置。生物质在气化炉内通过控制空气供应量,而进行不完全燃烧,实现低值生物质能由固体向气态的转化,生成包含氢气(H2)、一氧化碳(CO)、甲烷(CH4)、多碳烃(C n H m)等可燃成 分的燃气,完成生物质的气化过程。

气化产生的燃气出口温度随气化炉型式的不同,在350℃~650℃之间,并且燃气中含有未完全裂解的焦油及灰尘等杂质,为满足内燃机长期可靠工作的要求,需要对燃气进行冷却和净化处理,使燃气温度降到40℃以下、焦油灰尘含量控制在50mg/Nm3以内,燃气经过净化后,再进入内燃机发电。 在内燃机内,燃气混合空气燃烧做功,驱动主轴高速转动,主轴再带动发电机进行发电。 生物质气化内燃发电就是通过以上过程,将各种废弃物化废为宝,转化为优质电能,解决废弃物的污染和能源的合理利用问题。 三、本公司生物质气化内燃发电系统介绍 生物质气化内燃发电装置装机容量有160kW、200kW、400kW、600kW、800kW、1000kW等规格,最大输出功率可在1.4MW以上。 在200kW及以下发电规模情况下,气化炉一般采用下吸式固定床气化炉,典型的下吸式固定床气化发电装置如下图所示: 气化炉为下吸式固定床气化炉,可连续加料,连续出灰。料口在气化炉顶部,原料可从高位料仓放入,也可通过加料机提升进入气化炉内,灰渣由出渣机排出。

生物质发电各项优惠政策落实情况及实行难点

政策引导及税赋专题汇报材料 生态文明是人类文明发展的高级阶段,加强资源节约和环境保护,是现阶段建设生态文明必须着力抓好的两项战略任务。目前,由于人均能源资源紧缺,环境承载能力较弱,沿袭高投入、高能耗、高排放、低效率的粗放型增长方式发展下去,资源难以为继,环境难以承受,付出的代价过高。生物质发电可以变废为宝,化害为利,有效增加能源供应,治理环境污染;同时,还可以有效延长农业产业链,增加农民收入和就业机会,是功在当代,利在千秋的伟大事业。因此,大力发展生物质发电,对促进资源节约型、环境友好型社会建设,实现全面建设小康社会的目标具有重要作用,是生态文明建设的重要途径和措施。然而,在现有的政策环境下,生物质发电的社会效益和环境效益无法在经济上充分得到体现,与燃煤发电处于不公平竞争的状态,加之生物质发电是一个新兴产业,设备价格和生产成本较高,难以形成较强的市场竞争力,必须实行更为优惠的政策,才能解决生物质发电企业的生存问题,才能保证生物质发电企业健康有序的发展,才能使生物质发电企业更好地为改善社会环境、可再生资源综合利用、增加农民收入和创造社会效益等方面作出更大的贡献。 一、目前生物质发电企业享受的各项优惠政策 1、常规电价补贴。根据《可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法》(发改价格[2006]7号)第三条和第七条的规定,生物质发电上网电价实行政府定价的,由国务院价格主管部门分地区制定标杆

电价,电价标准由各省(自治区、直辖市)2005年脱硫燃煤机组标杆上网电价加补贴电价组成。补贴电价标准为每千瓦时0.25元。发电项目自投产之日起,15年内享受补贴电价;运行满15年后取消补贴电价。2006年之后经国家有关主管部门批准或核准的生物质发电项目享受补贴电价。 2、临时电价补贴。根据国家发展改革委、国家电监会关于2007年1-9月可再生能源电价附加补贴和配额交易方案的通知([2008] 640号),对纳入补贴范围内的秸秆直燃发电亏损项目按上网电量给予临时电价补贴,补贴标准为每千瓦时0.1元。 3、接网费补贴。根据《可再生能源电价附加收入调配暂行办法》(发改价格[2007]44号),可再生能源发电项目接网费用是指专为可再生能源发电项目上网而发生的输变电投资和运行维护费。接网费用标准按线路长度制定:50公里以内为每千瓦时1分钱,50-100公里为每千瓦时2分钱,100公里及以上为每千瓦时3分钱。 4、电网公司全额接受生物质发电企业上网电量。根据《可再生能源电价附加收入调配暂行办法》(发改价格[2007]44号),电网企业应当与依法取得行政许可或者报送备案的可再生能源发电企业签订并网协议,全额收购其电网覆盖范围内可再生能源并网发电项目的上网电量,并为可再生能源发电提供上网服务。 5、税收优惠。根据《中华人民共和国企业所得税法实施条例》,生物质发电企业享受企业所得税减免。根据条例,企业从事前款规定的符合条件的环境保护、节能节水项目的所得,自项目取得第一笔生

故障电网下双馈风电系统运行技术研究综述_年珩

第35卷第16期中国电机工程学报V ol.35 No.16 Aug. 20, 2015 4184 2015年8月20日Proceedings of the CSEE ?2015 Chin.Soc.for Elec.Eng. DOI:10.13334/j.0258-8013.pcsee.2015.16.022 文章编号:0258-8013 (2015) 16-4184-14 中图分类号:TM 315 故障电网下双馈风电系统运行技术研究综述 年珩,程鹏,贺益康 (浙江大学电气工程学院,浙江省杭州市 310027) Review on Operation Techniques for DFIG-based Wind Energy Conversion Systems Under Network Faults NIAN Heng, CHENG Peng, HE Yikang (College of Electrical Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310027, Zhejiang Province, China) ABSTRACT: Recently, grid-connected operations of doubly fed induction generators (DFIG) based wind energy conversion systems (WECS) under fault grids, especially the conditions of voltage dips and swells, negative sequence disturbances and harmonic distortions, have been the hot spot issues. From the viewpoint of grid codes and reliable operations, focused on the uninterrupted operation, the network support and the friendly connection, the key operation techniques of DFIG system were discussed under severe faults for a short time and light ones for a long time. Besides, the current investigation situation on the DFIG system was introduced, and then, the research tendency of DFIG system control considering the grid faults and disturbances was presented. KEY WORDS: doubly fed induction generator (DFIG); fault grid; abrupt voltage changes; negative sequence voltage disturbance; harmonic distortion; grid code 摘要:近年来,双馈感应风力发电系统在故障电网特别是电压骤变、负序扰动、谐波畸变下的运行控制技术,已成为风力发电系统中的研究热点。该文从各国风电并网规范、风机高效并网运行角度出发,列举了双馈风电机组在不脱网运行技术、电网支撑能力和友好并网技术等领域的关注焦点,探讨了电网短时严重故障和长期轻微故障中双馈风电机组运行的关键问题与核心技术,比较了现有双馈风电系统的控制方案,并预测了其发展趋势,给出了潜在的研究方向。 关键词:双馈感应风力发电机;故障电网;电压骤变;负序扰动;谐波畸变;并网规范 0 引言 随着风力发电技术及风电装备制造水平的快速发展,风能已经成为最具规模化应用前景和商业化开发潜力的可再生能源。根据我国于2012年发 基金项目:国家自然科学基金项目(51277159)。 Project Supported by National Natural Science Foundation of China (51277159).布的《可再生能源“十二五”规划》的总体目标,到2015年,各类可再生能源在能源消费中的比重要达到9.5%以上,其中累计并网运行风电容量达1亿kW,海上风电为500万kW[1]。因此,促进风电产业科学发展、实现风电场的合理布局已成为我国保障能源安全和优化能源结构的重要抉择。然而,受限于可再生能源开发密集区与用电负荷中心区域的逆向分布特点,导致了处于电网末端大型风电场的电能需通过高压远距离输电走廊才能送达负荷中心[2],这种风电能量的大规模集中输送方式易造成风电机组并网运行安全故障。近年来,甘肃玉门风电场、宁夏贺兰山风电场等大规模风电场脱网事故,暴露了大型风电场的集中接入方式给电力系统安全、稳定、高效运行带来的冲击与挑战[3-4]。 为提升电网对风电的接纳能力、规范风电机组并网运行方式,世界各国纷纷制定出台了相应的风电并网接入导则,对风电机组运行的安全性、稳定性提出了严格要求[5-8],主要体现在以下方面:1)风电系统应能有效抵御电压骤变、负序扰动、谐波畸变等各类短时及长期电网故障;2)风电机组应为电网提供必要的电压、频率支持,增强电网稳定性。我国立足于本国电网结构、可再生能源配比等实际情况,在广泛征求风电设备制造商、风电场运营商等各方面意见的基础上,于2012年颁布实施了《风电场接入电力系统技术规定》,要求风电机组在20%的机端电压条件下实现不脱网连续运行至少625ms,同时能承受长期2%的电压不平衡度、短时4%的电压不平衡度以及4%的并网电压谐波畸变率,并为故障电网提供无功电流支持[5]。可以预见,在不久的将来,风电机组将由原来单纯自身保护的受端系统,逐渐转变为含有辅助服务功

生物质发电项目项目建议书范文

生物质发电项目项 目建议书

安微21MW生物质燃气联合循环发电(BIGCC) 项目建议书 6月

1. 总论 1.1建设生物质燃气整体联合循环【BIGCC】发电示范项目的背景和必要性 生物质能一直是人类赖以生存的重要能源,它是仅次于煤炭、石油和天然气而居于世界能源消费总量第四位的能源,在整个能源系统中占有重要地位。有关专家估计,生物质能极有可能成为未来可持续能源系统中,最重要的组成部分。当今世界,由于“黑金”价格的暴涨,“绿金”(生物质能源)的地位和身价日益突出。 1.1.1 国家能源可持续战略的需要 由于中国石油天然气资源有限,要降低煤炭消费比例,只有经过增加水电、核电和可再生能源的使用量来实现。而核废料的处理问题悬而未决,中国的核电只能保持适度规模发展。水电资源高度集中在西南地区,“西电东送”有一定制约。而可再生能源资源丰富,分布广,可满足发电、供气、供热、制取液体燃料等多种需要,是替代煤炭、弥补油气供应不足、优化能源结构的一种重要选择。 1.1.2 促进农村经济发展、增加农民收入的重要手段 “三农问题”是横亘在中国政府面前最重大的社会问题,解决之道无非是“减少农民数量,增加农民收入”。生物质能可能成为中国最大的支农项目、最大的节能、环保项目。发展生物质

发电,可增加农民收入。一个装机容量为 2.1万千瓦的燃机联合循环机组,年耗生物质秸秆约12万吨,若按400元/吨成型原料计算,则当地农民年收入约4800万元,同时生物质秸秆的收、储、运工作可给农村造就成千个新的就业岗位。 充分开发当地的可再生生物质能资源,无疑会推动当地经济发展,带动相关产业(如机械制造业、建筑业、交通运输业和服务业)的发展,能够缓解人口增长带来的就业压力。 1.1.3 保护环境、减少温室气体排放的一个有效手段 生物质作为一种可再生能源,具有可再生性、低污染性和分布广泛等特点。利用生物质作为替代能源,生物质发电是国际上发达国家普遍推行的CDM(清洁发展机制)项目。 运营2.1万千瓦的燃机联合循环机组,与同功率火电机组相比,每年可减少二氧化碳排放约10万吨。 中国每年因无法处理在田间直接焚烧的剩余农作物秸秆超过两亿吨,不但浪费了秸秆资源,还造成严重的空气污染,充分利用废弃的秸秆资源,明显改进当地的大气环境,减少因燃煤产生的大量温室气体排放。 1.1.4 国家政策面鼓励 中国《国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》明确提出要“重点发展风力发电、生物质发电、生物质成型燃料、太阳能利用等可再生能源”。《可再生能源中长期发展规划》提出了和2020年可再生能源发展目标和任务,其中生物质能是重要的发展

生物质能发电技术与装备

生物质能发电技术与装备 序言 能源是国民经济重要的基础产业,是人类生产和生活必需的基本物质保障。目前,能源供应主要依靠煤炭、石油和天然气等化石能源,化石能源资源的有限性和化石能源开发利用过程中引起的环境问题,对经济和社会的可持续发展产生了严重的制约。我国已成为能源生产和消费大国,在全国建设小康社会的进程中,如何改善能源结构,保障能源安全,减少环境污染,促进经济和社会的可持续发展,是我国面临的一个重大战略问题。 生物质是由植物的光合作用固定于地球上的太阳能,每年净光合作用产生的生物质约1700亿吨,其能量约相当于世界主要燃料消耗的10倍,而作为能源的利用量还不到其总量的1%。这些未加以利用的生物质,为完成自然界的碳循环,其绝大部分由自然腐节将能量和碳素释放,放回自然界中。另一方面,由于过度消费化石燃料,过快、过早地消耗了这些有限的资源,释放出大量的多余能量和碳素,打破了自然界的能量和碳平衡,更加剧了环境和全球气候恶化。 通过生物质能转换技术可以高效地利用生物质能源,生产各种清洁燃料,替代煤炭、石油和天然气等燃料生产电力,从而减少对矿物能源的依赖,保护国家能源资源,减轻能源消费给环境造成的污染。目前,世界各国,尤其是发达国家,都在致力于开发高效、无污染的生物智能利用技术,以达到保护矿产资源,保障国家能源安全,实现CO2减排,保持国家经济可持续发展的目的。 一、生物质 生物质是指通过光合作用而形成的各种有机体,包括所有的动植物和微生物。 二、生物质能 生物质能(biomass energy ),就是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式,即以生物质为载体的能量。它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用,可转化为常规的固态、液态和气态燃料,取之不尽、用之不竭,是一种可再生能源,同时也是唯一一种可再生的碳源。生物质能的原始能量来源于太阳,所以从广义上讲,生物质能是太阳能的一种表现形式。目前,很多国家都在积极研究和开发利用生物质能。生物质能蕴藏在植物、

500kw生物质气化发电项目方案

德博科技 500KW生物质气化发电 项目方案 项目名称:500K W生物质气化发电项目 设计方:合肥德博生物能源科技有限公司

德博科技 500KW生物质气化发电项目初步设计方案 方案设计:合肥德博生物能源科技有限公司 一、行业概要 1、合肥德博生物能源科技有限公司情况简介 (1)“以人为本、以德经营”的理念 多年来,德博公司坚持“以人为本、以德经营”的理念。在内部,公司为各类人才创造良好的工作和生活环境,使得人尽其才,才尽其用;在外部对待客户方面,公司诚信经营,伴随着项目的合作,公司“绿色、节能、环保”的理念得以推广,减少了常规能源消耗带来的环境污染和资源消耗,实现民众道德的提升,为子孙后代留下碧水蓝天。 (2)充足的人才队伍 本单位现有固定员工60多人,其中用于新技术研发和产品设计的人员15人,其中博士生3人,硕士生5人,专业技术人员7人。用于开拓国内外市场和信息集成的人员5人,本科及以上学历占93%。 (3)资深的专家团队 自建立之初,德博人就深刻理解到“科技就是第一生产力”的真谛,通过项目研发、共同申请科技课题等多种形式,与中国科学院工程热物理所、南京林业大学、中国科学技术大学等多家权威研究机构

德博科技 进行了紧密合作,同时邀请多位生物质能业内资深专家作为本单位的专家团队,为德博公司的发展提供技术指导和支持。 (4)在同行业之间位置 公司锐意进取,着眼于精品工程和创新项目,目前在国内已有40多套成功案例,并凭借雄厚的技术优势,产品远销东南亚及欧洲等发达国家。德博公司在生物质能业界开创了多个“第一”:第一个利用生物质燃气为锅炉燃烧提供燃气项目;第一个生物质燃气替代窑炉煤气项目;第一个生物质燃气用于物料干燥项目;第一个高速生物质循环流化床气化项目;第一个生物质燃气与煤粉混燃项目;第一个循环流化床劣质煤气化项目;第一个循环流化床污泥焚烧项目;第一个循环流化床垃圾气化项目等,是目前中国最大的生物质气化炉下吸式固定床和高速循环流化床的研发者。在潜心研究生物质气化燃气综合利用的同时,公司对生物质气化过程中的延伸产品也做了大量科研,成果丰硕,先后利用下吸式固定床气化工艺提取生物质醋液(醋液)和控制炉料的碳化率达到含有50%-60%左右的生物质炭。生物质醋液用途广泛,一般用于杀菌、消毒,可代替农药,同时在日韩等发达国家可对醋液进行进一步深加工,产生代替化学物质的醋酸成分应用于化妆品等领域,经济价值得到更大的提升;生物质碳可作为钢铁厂的保温材料,也可以用作水泥添加剂及提取活性碳,目前市场价在600-1500元每吨。这些延伸产品的运用使生物质产业链得到进一步的

2017年2×15MW生物质发电项目可行性研究报告(编制大纲)

2017年2×15MW生物质发电项目可行性研究报告(编制大纲)

2017年2×15MW生物质发电项目可 行性研究报告 编制单位:北京智博睿投资咨询有限公司

资管理中,可行性研究是指对拟建项目有关的自然、社会、经济、技术等进行调研、分析比较以及预测建成后的社会经济效益。在此基础上,综合论证项目建设的必要性,财务的盈利性,经济上的合理性,技术上的先进性和适应性以及建设条件的可能性和可行性,从而为投资决策提供科学依据。 投资可行性报告咨询服务分为政府审批核准用可行性研究报告和融资用可行性研究报告。审批核准用的可行性研究报告侧重关注项目的社会经济效益和影响;融资用报告侧重关注项目在经济上是否可行。具体概括为:政府立项审批,产业扶持,银行贷款,融资投资、投资建设、境外投资、上市融资、中外合作,股份合作、组建公司、征用土地、申请高新技术企业等各类可行性报告。 报告通过对项目的市场需求、资源供应、建设规模、工艺路线、设备选型、环境影响、资金筹措、盈利能力等方面的研究调查,在行业专家研究经验的基础上对项目经济效益及社会效益进行科学预测,从而为客户提供全面的、客观的、可靠的项目投资价值评估及项目建设进程等咨询意见。 报告用途:发改委立项、政府申请资金、申请土地、银行贷款、境内外融资等 关联报告: 2×15MW生物质发电项目建议书 2×15MW生物质发电项目申请报告

2×15MW生物质发电项目资金申请报告 2×15MW生物质发电项目节能评估报告 2×15MW生物质发电项目市场研究报告 2×15MW生物质发电项目商业计划书 2×15MW生物质发电项目投资价值分析报告 2×15MW生物质发电项目投资风险分析报告 2×15MW生物质发电项目行业发展预测分析报告 可行性研究报告大纲(具体可根据客户要求进行调整)第一章 2×15MW生物质发电项目总论 第一节 2×15MW生物质发电项目概况 1.1.12×15MW生物质发电项目名称 1.1.22×15MW生物质发电项目建设单位 1.1.32×15MW生物质发电项目拟建设地点 1.1.42×15MW生物质发电项目建设内容与规模 1.1.52×15MW生物质发电项目性质 1.1.62×15MW生物质发电项目总投资及资金筹措 1.1.72×15MW生物质发电项目建设期 第二节 2×15MW生物质发电项目编制依据和原则 1.2.12×15MW生物质发电项目编辑依据 1.2.22×15MW生物质发电项目编制原则 1.32×15MW生物质发电项目主要技术经济指标

炉排炉和循环流化床锅炉生物质发电技术比较(初稿)

生物质发电锅炉技术比较 1.技术比较 生物质锅炉主要有水冷振动炉排炉和循环流化床锅炉,现将它们的部分性能对比如下: 1)应用情况: 水冷振动炉排炉在国内外均有成熟的长期运行经验,使用数量最多,市场占有率高,生产、安装、调试、运营的经验均较其它炉型丰富。中国第一座生物质发电厂-单县生物质发电厂即采用我公司的源自丹麦的水冷振动炉排炉技术。 而循环流化床锅炉最早是为解决燃煤机组烟气炉内脱硫的问题而在中国采用,虽然近年开始尝试用于生物质发电,但基于未解决的技术问题较多,且CDM指标难申请等因素,还未能广泛应用。 2)燃料适应性: DPCT水冷振动炉排炉,较好的结合了国外先进技术和中国燃料的实际状况,可以适应多达60多种的农林废弃物,既可纯烧某种燃料,也可掺烧多种燃料。在燃料水分高达40%时亦可稳定燃烧。 循环流化床仅适用于燃料粒径和密度差别不大的燃料,对燃料的要求较为苛刻。 3)燃料预处理: DPCT水冷振动炉排炉基本无需燃料预处理系统。 而循环流化床燃烧炉对燃料预处理要求较高,对燃料粒径具有较严格

要求,需要将秸秆进行一系列破碎、筛分等处理,使其尺寸、状况均一化,入炉秸秆尺寸一般要求为150到200mm,该部分投资费用较高。 4)磨损情况: 炉排炉中由于秸秆燃烧过程均发生在炉排表面上,炉排相对较长,炉型较大,磨损较轻; 循环流化床炉的布风板、周围水冷壁及后面尾部受热面和炉墙的磨损严重。 5)安装方案: 焊口比较少:水冷振动炉排锅炉,以德普新源公司的产品为例,省煤器和烟冷器都是模块化的,三四级过热器都是直接跟小集箱焊接在一起的。 水冷振动炉排锅炉,以德普新源公司的产品为例,安装方式是底部支撑的,从下往上安装的。CFB锅炉是吊装的,从上往下安装的,难度较大。 表一: 优缺点比较

风力发电的发展现状与关键技术综述

12 用资源,建立统一的中小企业外部诚信信息发布平台;配合银行部门加大对中小企业进行信用评级,评价结果作为中小企业贷款时商业银行认可的信用标准和必备条件,以期降低融资成本,缩短放贷时间。 3.6 打造良好金融环境 营造“守信光荣、失信可耻”的道德氛围,大力宣传一批诚实守信的中小企业典型,同时强化公正执法环境,执法部门应加大对逃、赖、废金融债务行为的惩罚力度,为金融环境提供强大的法治保障。参考文献 [1] 白金花.中小企业融资渠道拓展探析[J].中国高新技术企业,2010,(34). [2] 宋德荣.我国中小企业融资问题研究[D].中国海洋大学, 2010. [3] 姚益龙.中小企业融资问题研究[M].北京:经济管理出 版社,2012. 作者简介:殷慧琴(1974-),女,江西吉水人,供职于江西省吉水县统计局。 (责任编辑:王书柏) 随着世界经济的不断发展和科学技术水平的不断提高,人类的生活水平也随之提高。经济发展、科学进步、人们生活水平的提高,都需要能源的大力支持,这也导致全球能源消耗的快速增长。根据相关数据显示,到2020年全球的能源消耗将再增长50%~100%。由此可以看出,能源的消耗造成的气体对地球的温室效应的影响也在不断扩大,为人类带来严重后果。 针对这一现象,人们也陷入了深思:如何才能建立一个可持续发展的社会环境?因此,节约能源也成为了各国关注的话题。人们逐步将眼光转向了清洁发电的方法。 在清洁发电的方法中,风力发电无论从技术层面,还是实际操作方面,都是最成熟的发电方法之一。相对于消耗煤炭和石油的老旧方式,风力发电既不消耗任何能源,又能减排二氧化碳等污染物,净化空气。同时,风力发电在新能源领域中,不仅可以调整电力工业结构,也是极具商业开发规模的发电方式。因此,许多国家已将风电发展作为国家可持续发展的重头戏。 1 风电发展历史与现状 第一台风力发电机的雏形形成于丹麦,虽然是电力方面的重大发展,但因技术的不完善、经济支 风力发电的发展现状与关键技术研究综述 王海峰 (广东电网公司湛江供电局,广东 湛江 524005) 摘要: 文章主要论述了国内外风电最新的发展现状和风力发电的关键技术最新研究进展,并对风电技术中的功率控制技术和风电功率预测做了重点论述。另外,在其中简要介绍了全球风电的发展概况、中国风能资源分布情况等相关内容。文章有助于对风电发展全面了解和深入掌握。关键词: 风力发电;风电技术;功率控制;风电功率预测中图分类号: TM614 文献标识码:A 文章编号:1009-2374(2012)33-0012-03 2012年第33/36期(总第240/243期)NO.33/36.2012 (CumulativetyNO.240/243)

生物质气化发电技术

生物质气化发电技术 1.气化发电的工作原理及工艺流程 1.1气化发电工作原理 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。 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,有的工艺为了提高发电效率,发电过程可以增加余热锅炉和蒸汽轮机。 生物质气化发电技术是生物质能利用中有别于其他可再生能源的独特方式,具有三个方面特点:一是技术有充分的灵活性,由于生物质气化发电可以采用内燃机,也可以采用燃气轮机,甚至结合余热锅炉和蒸汽发电系统,所以生物质气化发电可以根据规模的大小选用合适的发电设备,保证在任何规模下都有合理的发电效率。这一技术的灵活性能很好地满足生物质分散利用的特点;二是具有较好的洁净性,生物质本身属可再生能源,可以有效地减少CO2、SO2等有害气体的排放。而气化过程一般温度较低(大约在700-900oC),NOx

的生成量很少,所以能有效控制NOx的排放;三是经济性,生物质气化发电技术的灵活性,可以保证该技术在小规模下有效好的经济性,同时燃气发电过程简单,设备紧凑,也使生物质气化发电技术比其他可再生能源发电技术投资更小,所以总的来说,生物质气化发电技术是所有可再生能源技术中最经济的发电技术,综合的发电成本已接近小型常规能源的发电水平。典型的生物质气化发电工艺流程如图1-1所示。 图1-1气化发电系统流程图 生物质循环流化床气化发电装置主要由进料机构,燃气发生装置,燃气净化装置,燃气发电机组、控制装置及废水处理设备六部分组成: 进料机构:进料机构采用螺旋加料器,动力设备是电磁调速电机。螺旋加料器既便于连续均匀进料,又能有效地将气化炉同外部隔绝密封起来,使气化所需空气只由进风机控制进入气化炉,电磁调速电机则可任意调节生物质进料量。

生物质发电主要形式

生物质发电主要形式 一、直接燃烧发电 生物质直接燃烧发电是将生物质在锅炉中直接燃烧,生产蒸汽带动蒸汽轮机及发电机发电。生物质直接燃烧发电的关键技术包括生物质原料预处理、锅炉防腐、锅炉的原料适用性及燃料效率、蒸汽轮机效率等技术。生物质直接燃烧发电技术主要采用固定床或流化床燃烧,固定床燃烧对生物质原料的预处理要求较低,生物质经过简单处理甚至无需处理就可没入炉排炉内燃烧。流化床燃烧要求将大块的生物质原料预先粉碎至易于刘华的粒度,其燃烧效率和强度都比固定床高。 二、混合燃料发电 生物质还可以与煤混合作为燃料发电,称为生物质混合燃烧发电技术。混合燃烧方式主要有三种。一种是生物质直接与煤混合后投入燃烧,该方式对于燃料处理和燃烧设备要求较高,不是所有燃煤发电厂都能采用;一种是生物质气化产生的燃气与煤混合燃烧,这种混合燃烧系统中燃烧,产生的蒸汽一同送入汽轮机发电机组。混合燃烧方式对生物质原料预处理的要求都较高,在技术方面,混合燃烧发电一般是通过改造现有的燃煤电厂实现的,只需在厂内增加储存和加工生物质燃料的设备和系统,同时对原有燃煤锅炉燃烧系统进行适当改造。 三、气化发电 生物质气化发电技术是指生物质在气化炉中转化为气体燃料,经净化后直接进入燃气机中燃烧发电或者直接进入燃料电池发电。气化发电的关键技术之一是燃气净化,气化出来的燃气都含有一定的杂质,包括灰分、焦炭和焦油等,需经过净化系统把杂质除去,以保证发电设备的正常运行。 生物质气化发电可以分为内燃烧机发电、然汽轮机发电、燃气-蒸汽联合循环发电系统和燃料电池发电系统等。内燃机一般由柴油机或天然气机改造而成,以适应生物质燃气热值较低的要求;燃气轮机适用于燃烧高杂志、低热值并且规模较大的生物质燃气;燃气-蒸汽联合循环发电可以提高系统发电效率;燃料电池发电是在一定条件下使燃料和氧化剂发生化学反应,将化学能转换为电能和热能的过程,燃料电池本体的发电效率高,热电联产的总热效率可达80%以上, 四、沼气发电

海上风力发电技术综述

海上风力发电技术综述 1概况风力发电是世界上发展最快的绿色能源技术,在陆地风电场建设快速发展的同时,人们已经注意到陆地风能利用所受到的一些限制,如占地面积大、噪声污染等问题。由于海上丰富的风能资源和当今技术的可行性,海洋将成为一个迅速发展的风电市场。欧美海上风电场已处于大规模开发的前夕。我国东部沿海水深50 m以的海域面积辽阔,而且距离电力负荷中心(沿海经济发达电力紧缺区)很近,随着海上风电场技术的发展成熟,风电必将会成为我国东部沿海地区可持续发展的重要能源来源。 海上风电场的风速高于陆地风电场的风速,但海上风电场与电网联接的成本比陆地风电场要高,综合来看,海上风电场的成本和陆地风电场基本相同。 海上风电场的发电成本与经济规模有关,包括海上风机的单机容量和每个风电场机组的台数。铺设150MW海上风电场用的海底电缆与100MW的差不多,机组的大规模生产和采用钢结构基础可降低成本。目前海上风电场的最佳规模为120~150MW。在海上风电场的总投资中,风电机组占51%、基础16%、电气接入系统19%、其他14%。丹麦电力公司对海上风电场发电成本的研究表明,用国际能源局(IEA)标准方法,按目前的技术水平和20年设计寿命计算,估测的发电成本是0.36丹麦克朗(人民币0.42元或0.05美元)/kWh。如果寿命按25年计算,还可减少9%。 海上风电场的开发主要集中在欧美地区,其发展大致可分为5个不同时期: ①1977~1988年,欧洲对国家级海上风电场的资源和技术进行研究;② 1990~1998年,进行欧洲级海上风电场研究,并开始实施第1批示计划;③ 1991~1998 年,开发中型海上风电场;④ 1999~2005年,开发大型海上风电场和研制大型风力机;⑤ 2005年以后,开发大型风力机海上风电场。 2海上风环境 一般说来海上年平均风速明显大于陆地,研究表明,离岸10km的海上风速比岸上高25%以上。 2 1 风速剖面图海面的粗糙度要较陆地小的多,因此风速在海平面随高度变化增加很快,通常在安装风机所关注的高度上,风速变化梯度已经很小了。因此通过增加塔高的方法增加风能的捕获在某种程度上不如陆地有效。由于海上风边界层低,所以海面上塔高可以降低。陆地与海上风速剖面比较如图1所示。

生物质气化发电技术的现状及发展趋势_欧训民

清洁能源与新能源 生物质气化发电技术的现状及发展趋势 欧训民 (清华大学能源环境经济研究所,北京100084) 摘 要:简要介绍了国内外生物质气化发电技术的研究现状及发展趋势。生物质气化发电技术在发达国家已受到广泛重视,生物质联合循环发电技术(BIGCC)利用外燃机燃用生物质气,可避免高温气化气的除尘除焦难题,是一种比较先进的生物质能利用技术。根据我国国情,引进大型BIGCC 并采用内燃机代替燃气轮机,是解决我国生物质气化发电规模化发展的有效手段之一。 关键词:生物质;气化;生物质联合循环发电;外燃机 中图分类号:T M 619;X 382 文献标志码:A 文章编号:1005-7439(2009)02-0084-02 Status Quo and Developing Trend of the Biomass Gasification Power Generation Technology OU Xun -min (Institute of Energ y and Enviro nmental Economy ,T sing hua U niv ersity ,Beijing 100084,China) Abstract:Br iefly discusses the bio mass g asificatio n po wer generat ion techno log y (BGP GT )r esear ch and development status and tr ends.BGPG T is widely g iven pubic attention in the develo ped countries.Biomass Integ rated Generation of Combined Cycle (BIG CC)is an advanced biomass energ y utilizatio n techno log y w ith the applicat ion of O ut er Combustion Eng ine (OCE)pr oducing biomass gas and avoiding the coke pro blem due to hig h -temper atur e gasificat ion.Accor ding to China p situation,t o dev elop big BIGCC and substituted Inner Combustio n Eng ine (ICE)fo r turbine is a promising and effectiv e means for the la rg e -scale development of bio mass g asificatio n po wer generatio n. Keywords:bio mass;gasification;co mbined cycle bio mass pow er g ener ation;o uter combustion eng ines 生物质气化发电先将生物质原料放在气化炉中气化,生成的可燃气体再经过净化后供给内燃机或小型燃气轮机燃烧带动发电机发电;这是一种最有效和最洁净的现代化生物质能利用方式,设备紧凑污染少,可以克服解决生物质燃料的能源密度低和资源分散的缺点[1]。 生物质发电技术在发达国家已受到广泛重视, 特别是瑞典、丹麦、芬兰、奥地利、挪威和法国等国政府近年来大力推动生物质能的发展,生物质能在总能源消耗中所占的比例迅速增加。例如瑞典和丹麦目前正在实施利用生物质进行热电联产的计划,希 基金项目:国家自然科学基金重大国际(地区)合作研究项目/能源利用CO 2减排技术路线评价模型与战略研究"(编号:50246003)资助。 望进一步提高生物质能的转换效率,把生物质能转换为高品位电能并满足供热的需求。芬兰是世界上 利用林业废料、造纸废弃物等生物质发电最成功的国家之一,福斯特威勒公司是芬兰最大的能源公司,所生产的发电设备主要利用木材加工业、造纸业的废弃物为燃料,废弃物的最高含水量可达60%,机组的热效率可达88%[2],所制造的燃烧生物质的循环流化床锅炉技术先进,可提供的生物质发电机组功率为3~47MW 。奥地利成功地推行了建立燃烧木材剩余物的区域供电站的计划,生物质能在可再生能源总利用量中的比例由原来的3%增加到最近的25%,已拥有装机容量为1~2M W 的区域供热站90座[3]。在比利时,有100多年历史的布罗赛尔温克能源技术公司是生物质热电联产专用锅炉的生产企业,也是世界上最早采用生物质为燃料的锅炉 # 84#第30卷第2期2009年4月 能源技术 ENERGY TECH NOLOGY V ol.30 N o.2Apr il. 2009

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,

生物质发电装备项目建议书

生物质发电装备项目 建议书 投资分析/实施方案

生物质发电装备项目建议书 作为可再生能源利用的一种形式,生物质发电是利用生物质所具有的 生物质能进行的发电。主要的发电形式有以下几种:直接燃烧发电、气化 发电、垃圾发电(包括垃圾焚烧发电和垃圾气化发电)、沼气发电以及与煤 混合燃烧发电等技术。作为新型能源利用方式,在20世纪70年代爆发全 球性的石油危机后,以生物质能源为代表的清洁能源在全球范围内受到重视。各国开始加快开发生物质能的发展计划,如日本的阳光计划、印度的 绿色能源工程、美国的能源农场和巴西的酒精能源计划等。 该生物质发电装备项目计划总投资10872.38万元,其中:固定资产投 资8273.01万元,占项目总投资的76.09%;流动资金2599.37万元,占项 目总投资的23.91%。 达产年营业收入24353.00万元,总成本费用18721.51万元,税金及 附加223.52万元,利润总额5631.49万元,利税总额6631.77万元,税后 净利润4223.62万元,达产年纳税总额2408.15万元;达产年投资利润率51.80%,投资利税率61.00%,投资回报率38.85%,全部投资回收期4.07年,提供就业职位369个。 提供初步了解项目建设区域范围、面积、工程地质状况、外围基础设 施等条件,对项目建设条件进行分析,提出项目工程建设方案,内容包括:

场址选择、总图布置、土建工程、辅助工程、配套公用工程、环境保护工程及安全卫生、消防工程等。 ......

生物质发电装备项目建议书目录 第一章申报单位及项目概况 一、项目申报单位概况 二、项目概况 第二章发展规划、产业政策和行业准入分析 一、发展规划分析 二、产业政策分析 三、行业准入分析 第三章资源开发及综合利用分析 一、资源开发方案。 二、资源利用方案 三、资源节约措施 第四章节能方案分析 一、用能标准和节能规范。 二、能耗状况和能耗指标分析 三、节能措施和节能效果分析 第五章建设用地、征地拆迁及移民安置分析 一、项目选址及用地方案

生物质能发电简述

生物质能发电工艺简述编写:王旭

一、发展生物质能意义 人类在经济持续发展过程中正面临着人口、资源和环境的巨大压力。能源的开发、利用与这三大因素密切相关。这一问题的核心是如何使能源、社会、经济、环境协调和可持续发展。目前,世界上使用的能源主要为矿物能源,其中包括煤炭、石油、天燃气。矿物能源的不断开发将最终导致能源短缺,矿物能源的大量使用也造成全球环境污染严重等问题。 生物质能源的开发利用早已引起世界各国政府和科学家的关注。国外生物质能研究开发工作主要集中于气化、液化、热解、固化和直接燃烧等方面。许多国家都制定了相应的开发研究计划,如日本的阳光计划、印度的绿色能源工程、美国的能源农场和巴西的酒精能源计划等发展计划。其它诸如加拿大、丹麦、荷兰、德国、法国、芬兰等国,多年来一直在进行各自的研究与开发,并形成了各具特色的生物质能源研究与开发体系,拥有各自的技术优势。 我国生物质能研究开发工作,起步较晚。随着经济的发展,开始重视生物质能利用研究工作,从八十年代起,将生物质能研究开发列入国家攻关计划,并投入大量的财力和人力。已经建立起一支专业研究开发队伍,并取得了一批高水平的研究成果,初步形成了我国的生物质能产业。 我国现有森林、草原和耕地面积41.4亿公顷,理论上生物质资源可达65亿吨/年以上。以平均热值为15,000kJ/kg计算,折合理论资源最为32.5亿吨标准煤,相当于我国目前年总能耗的3倍以上。

生物质能是一个重要的能源,预计到下世纪,世界能源消费的40%来自生物质能,我国农村能源的70%是生物质,我国有丰富的生物质能资源,仅农村秸杆每年总量达6亿多吨。随着经济的发展,人们生活水平的提高,环境保护意识的加强,对生物质能的合理、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,加强其应用技术的研究,具有十分重要的意义。 二、生物质能发电工艺 生物质发电在发达国家己受到广泛重视,在奥地利、丹麦、芬兰、法国、挪威、瑞典等欧洲国家和北美,生物质能在总能源消耗中所占的比例增加相当迅速。目前国内外生物质能发电主要工艺分三类:生物质锅炉直接燃烧发电、生物质~煤混合燃烧发电和生物质气化发电。 1. 生物质锅炉直接燃烧发电 目前国内外广泛应用的秸秆直燃技术为振动炉排直接燃烧炉,该技术在国外已经有成熟经验,并已大量投产。目前国内一些锅炉厂家也拥有这项技术,但还处于起步阶段没有投产经验。 振动炉排秸秆直燃炉的工艺流程:粗处理后的燃料经给料机送入炉堂,燃料自然落入炉排前部,在此处由于高温烟气和一次风的作用逐步预热、干燥、着火、燃烧。燃料边燃烧边向炉排后部运动,直至燃尽,最后灰渣落入炉后的除渣口。 直燃炉易存在的问题:由于秸秆灰中碱金属和氯的含量

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