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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,從而帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電。生物質(zhì)的直接燃燒在今后相當(dāng)長的時間內(nèi)將是我國生物質(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)簡單、易于推廣,是效益明顯的節(jié)能措施。優(yōu)點之三是使農(nóng)業(yè)的廢棄物得到利用,農(nóng)業(yè)的廢棄物包括秸稈、牲畜的排泄物等,這樣構(gòu)成一個循環(huán)經(jīng)濟(jì)體系。
(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)動機(jī)以生物化學(xué)轉(zhuǎn)換燃料作為主要的燃料來源,以發(fā)動機(jī)的動力驅(qū)動發(fā)電機(jī)發(fā)電的過程。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)動機(jī)以沼氣作為主要的燃料來源,以發(fā)動機(jī)的動力驅(qū)動發(fā)電機(jī)發(fā)電的過程。優(yōu)點之四是較低的成本,在有國家對生物質(zhì)發(fā)電補(bǔ)貼的情況下,生物質(zhì)發(fā)電的投資回收得到較好的保證。
我國農(nóng)林固體生物質(zhì)燃料特性
作為能源的農(nóng)林固體生物質(zhì),與化石燃料能源有很大的區(qū)別。農(nóng)林固體生物質(zhì)將具有可再生性,只要人類行為得當(dāng),這種能源就不會枯竭,可以周而復(fù)始的產(chǎn)生;生物質(zhì)能的利用不會導(dǎo)致大氣圈內(nèi)主要溫室氣體二氧化碳的凈增加積累,從而減緩地球的溫室效應(yīng);農(nóng)林固體剩余物的分布密度低,品種多樣,依照區(qū)域、氣候、地形、土壤、地形的不同而差別巨大,為原料的收集、運(yùn)輸、加工和規(guī)?;脦砝щy。生物質(zhì)燃料的特點:(1)揮發(fā)份含量高,一般超過65%;(2)固定碳含量低,一般不超過20%;(3)低位發(fā)熱量約比煤小40%;(4)含灰量顯著低于煤,一般不超過l0%;熱解后的氣體和炭在氣化爐的氧化區(qū)與供入的氣化介質(zhì)(空氣、氧氣、水蒸氣等)發(fā)生氧化反應(yīng)并燃燒。(5)含硫量幾乎比煤低一個數(shù)量級;(6)灰熔點比煤低200~300℃。
生物質(zhì)氣化及發(fā)電技術(shù)在發(fā)達(dá)國家受到廣泛重視,生物質(zhì)電能在總能源消耗中所占的比例增加迅速。1988年丹麥誕生了世界座秸稈生物燃燒發(fā)電廠。與同等規(guī)模每年發(fā)電1.38億kWh的燃煤電廠相比,秸稈發(fā)電每年可節(jié)約煤炭10多萬t,減少SO2年排放量400t。目前丹麥已建立了13家秸稈發(fā)電廠,還有一部分燒木屑或垃圾的發(fā)電廠也兼燒秸稈。目前,以秸稈和木屑為主要原料的生物質(zhì)能在丹麥可再生能源中的比重已超過40%。Water水用以沖洗氣體,去除其中的焦油,使之凈化,也延長內(nèi)燃機(jī)工作時間。丹麥的秸稈發(fā)電技術(shù)現(xiàn)已走向世界,并被聯(lián)合國列為重點推廣項目。