生物質(zhì)燃料在高溫及缺氧條件下，熱解產(chǎn)生co與氣化介質(zhì)(通常有空氣、氧氣、水蒸氣或氫氣)，在一定條件下發(fā)生熱化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生以CO、H2或CH4為主要成分的可燃?xì)怏w的轉(zhuǎn)化過(guò)程。Ghaly提出了將氣化技術(shù)應(yīng)用于生物質(zhì)這種含能密度低的燃料。生物質(zhì)的揮發(fā)分含量一般在76%~86%，生物質(zhì)受熱后在相對(duì)較低的溫度下就能使大量的揮發(fā)分物質(zhì)析出。生物質(zhì)氣化技術(shù)原理及應(yīng)用分析【摘要】生物質(zhì)能是一種理想的可再生能源。由于分布廣泛、有利于環(huán)保等特點(diǎn)，因而越來(lái)越受到世界各國(guó)的關(guān)注。生物質(zhì)氣化技術(shù)是利用生物質(zhì)能的一種方式。本文介紹了生物質(zhì)氣化技術(shù)的原理，生物質(zhì)氣化工藝及氣化設(shè)備。目前應(yīng)用較多的氣化技術(shù)是生物質(zhì)氣化供氣和生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)。文中提出了應(yīng)用過(guò)程中存在的問(wèn)題，提率、降低焦油含量等是今后利用生物質(zhì)氣化技術(shù)的發(fā)展方向。為了提供反應(yīng)的熱力學(xué)條件，氣化過(guò)程需要供給空氣或氧氣，使原料發(fā)生部分燃燒。盡可能將能量保留在反應(yīng)后得到的可燃?xì)庵?，氣化后的產(chǎn)物含有H2、CO及低分子的CmHn等可燃性氣體。整個(gè)過(guò)程可分為：干燥、熱解、氧化和還原。（1）干燥過(guò)程生物質(zhì)進(jìn)入氣化爐后，在熱量的作用下，析出表面水分。在200~300℃時(shí)為主要干燥階段。（2）熱解反應(yīng)當(dāng)溫度升高到300℃以上時(shí)開始進(jìn)行熱解反應(yīng)。在300~400℃時(shí)，生物質(zhì)就可以釋放出70%左右的揮發(fā)組分，而煤要到800℃才能釋放出大約30%的揮發(fā)分。熱解反應(yīng)析出揮發(fā)分主要包括水蒸氣、氫氣、co、、焦油及其他碳?xì)浠衔?。生物質(zhì)氣化技術(shù)原理及應(yīng)用分析【摘要】生物質(zhì)能是一種理想的可再生能源。（3）氧化反應(yīng)熱解的剩余木炭與引入的空氣發(fā)生反應(yīng)，同時(shí)釋放大量的熱以支持生物干燥、熱解和后續(xù)的還原反應(yīng)，溫度可達(dá)到1000~1200℃。（4）還原過(guò)程還原過(guò)程沒(méi)有氧氣存在，氧化層中的燃燒產(chǎn)物及水蒸氣與還原層中木炭發(fā)生反應(yīng)，生成氫氣和co等。這些氣體和揮發(fā)分組成了可燃?xì)怏w，完成了固體生物質(zhì)向氣體燃料的轉(zhuǎn)化過(guò)程。

秸稈發(fā)電的主要燃料，來(lái)源于小麥秸稈、玉米秸稈、稻草稻殼、棉花秸稈、林業(yè)間伐及加工剩余物等農(nóng)林廢棄物。秸稈發(fā)電變農(nóng)民在田間無(wú)序焚燒，為集中燃燒并發(fā)電、造肥，節(jié)省了大量煤炭資源，并增加農(nóng)民收入。中國(guó)國(guó)家電網(wǎng)公司旗下的國(guó)能生物發(fā)電有限公司，引進(jìn)丹麥先進(jìn)的生物質(zhì)直燃發(fā)電技術(shù)，于2006年12月1日建成投產(chǎn)了中國(guó)生物質(zhì)直燃發(fā)電項(xiàng)目——國(guó)能單縣1×25MW生物質(zhì)發(fā)電工程，實(shí)現(xiàn)了中國(guó)大容量生物質(zhì)直燃發(fā)電零的突破。該電廠2007年全年穩(wěn)定運(yùn)行8200多個(gè)小時(shí)，發(fā)電2.2億千瓦時(shí)，消耗農(nóng)林剩余物20多萬(wàn)噸，為農(nóng)民增加收入5000萬(wàn)元以上。農(nóng)民生活用能，秸稈燃燒效率僅約為15%，而直燃發(fā)電鍋爐可將熱效率提高到90%以上。如果氣化氣中的焦油含量較高，在停機(jī)后再次啟動(dòng)時(shí)，內(nèi)燃機(jī)容易被焦油卡死。

秸稈作為一種可再生能源，在生長(zhǎng)和燃燒中不增加大氣中二氧化碳量，不但可以替代部分化石燃料，而且還能減少溫室氣體排放量。據(jù)測(cè)算，中國(guó)可開發(fā)的生物質(zhì)能資源總量近期約為5億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，遠(yuǎn)期可達(dá)10億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。即使按5億噸標(biāo)準(zhǔn)煤計(jì)算，生物質(zhì)發(fā)電可滿足中國(guó)能源消費(fèi)量的20%以上的電力，年可減少排放二氧化碳近3.5億噸，、氮氧化物、減排量近2500萬(wàn)噸。除此之外，秸稈燃燒產(chǎn)生的灰分還可作為鉀還田使用，一臺(tái)2.5萬(wàn)千瓦生物質(zhì)發(fā)電機(jī)組年生產(chǎn)達(dá)8000噸左右灰分。已有一種技術(shù)，可以大大減少氣化氣中的焦油含量，使后續(xù)焦油處理變得簡(jiǎn)單。

生物質(zhì)能發(fā)電技術(shù)主要包括：直接燃燒發(fā)電技術(shù)、熱化學(xué)轉(zhuǎn)換發(fā)電技術(shù)、生物化學(xué)轉(zhuǎn)換發(fā)電技術(shù)等3種途徑。

（1）直接燃燒發(fā)電技術(shù)。是指生物質(zhì)原料送入適合的鍋爐內(nèi)燃燒，生產(chǎn)蒸汽，產(chǎn)生的蒸汽膨脹做功，從而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。生物質(zhì)的直接燃燒在今后相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)將是我國(guó)生物質(zhì)能利用的主要方式。當(dāng)前改造熱效率僅為10%左右的傳統(tǒng)燒柴灶，推廣效率可達(dá)20%～30%的節(jié)柴灶，其技術(shù)簡(jiǎn)單、易于推廣，是效益明顯的節(jié)能措施。但是得到的生物質(zhì)燃?xì)鉄嶂档?，通常?200～7560kJ/m3之間，屬低熱值可燃?xì)?，且生物質(zhì)氣焦油含量高，容易造成管路堵塞。

（2）熱化學(xué)轉(zhuǎn)換發(fā)電技術(shù)。生物質(zhì)的熱化學(xué)轉(zhuǎn)換是指在一定的溫度和條件下，使生物質(zhì)汽化、炭化、熱解和催化液化，以生產(chǎn)氣態(tài)燃料、液態(tài)燃料和化學(xué)物質(zhì)的技術(shù)，由燃料的熱能轉(zhuǎn)換為電能的方式。

（3）生物化學(xué)轉(zhuǎn)換發(fā)電技術(shù)。指汽輪機(jī)和往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)以生物化學(xué)轉(zhuǎn)換燃料作為主要的燃料來(lái)源，以發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電的過(guò)程。生物質(zhì)的生物化學(xué)轉(zhuǎn)換包括有生物質(zhì)-沼氣轉(zhuǎn)換和生物質(zhì)-乙醇轉(zhuǎn)換等。沼氣轉(zhuǎn)化是有機(jī)物質(zhì)在厭氧環(huán)境中，通過(guò)微生物發(fā)酵產(chǎn)生一種以為主要成分的可燃性混合氣體即沼氣，乙醇轉(zhuǎn)換是利用糖質(zhì)、淀粉和纖維素等原料經(jīng)發(fā)酵制成乙醇。沼氣發(fā)電是指汽輪機(jī)和往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)以沼氣作為主要的燃料來(lái)源，以發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電的過(guò)程。如國(guó)家在確定生物質(zhì)能發(fā)電的上網(wǎng)電價(jià)補(bǔ)貼時(shí)，秸稈每噸價(jià)格被定在100元左右，而秸稈實(shí)際收購(gòu)價(jià)格已達(dá)200—300元/噸，如此高的原料成本增加了企業(yè)成本預(yù)算，以山東秸稈發(fā)電的上網(wǎng)電價(jià)為例，實(shí)際成本在0。

運(yùn)行經(jīng)濟(jì)分析

由于收購(gòu)燃料價(jià)格上漲到310元/t，運(yùn)行成本約為0.586元/(kW˙h)，上網(wǎng)電價(jià)為0.635元/(kW˙h)(含0.25元/(kW˙h)的補(bǔ)貼)時(shí)，尚盈余0.049元/(kW˙h)，約滿負(fù)荷運(yùn)行5500h計(jì)算可贏利404.25萬(wàn)元，考慮每年還本付息473.2萬(wàn)元，還本付息后要虧損68.95萬(wàn)元，約每年運(yùn)行小時(shí)數(shù)達(dá)到6500h才基本持平。從以上估算看，政府出臺(tái)的政策也要隨著市場(chǎng)變化適當(dāng)調(diào)整，否則這些綠色能源很難維持下去，投資者也會(huì)很快退出生物質(zhì)發(fā)電這個(gè)市場(chǎng)。在國(guó)土面積只有我國(guó)山東省面積1/4強(qiáng)的丹麥，已建立了15家大型生物質(zhì)直燃發(fā)電廠，年消耗農(nóng)林廢棄物約150萬(wàn)噸，提供丹麥全國(guó)5%的電力供應(yīng)。