生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與建議

鄒慶武 于菲

摘要：物質(zhì)氣化的用途非常廣泛，原料的種類比較多，有良好的適應(yīng)性。要對(duì)生物質(zhì)有效開發(fā)利用，處理可燃固體廢棄物，物質(zhì)氣化是有效的途徑。其可以替代化石能源，不僅能源節(jié)約，還可以減少排放，對(duì)可持續(xù)發(fā)展起到一定的促進(jìn)作用。本論文著重于研究生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與建議。

關(guān)鍵詞：生物質(zhì);氣化;發(fā)電技術(shù);發(fā)展現(xiàn)狀;建議

引言：

生物質(zhì)氣化能夠在各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用，而且使用規(guī)模非常靈活，在開發(fā)利用中能夠做到因地制宜。生物質(zhì)氣化技術(shù)的應(yīng)用采用分布方法，需要投入的資金量不會(huì)很大，而且可以根據(jù)需要調(diào)整應(yīng)用規(guī)模，與傳統(tǒng)的集中式開發(fā)利用相比較，更容易實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。要充分生物質(zhì)資源，在生物質(zhì)氣化技術(shù)走產(chǎn)業(yè)化發(fā)展路線的過程中，需要與生物質(zhì)資源分散的情況相符合，做到分散利用，在工業(yè)領(lǐng)域中發(fā)揮其價(jià)值。生物質(zhì)氣化技術(shù)有很強(qiáng)的生存能力，所以，該技術(shù)在中國有很好的發(fā)展前景[1]。

一、生物質(zhì)氣化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

（一）氣化爐

氣化爐有多種類型，每個(gè)類型的氣化爐都有自身的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。其中，上吸式的氣化爐有比較高的熱效率，燃?xì)庵泻苌賻Щ遥瑢?duì)于各種形狀和各種規(guī)格的原料都有良好的適應(yīng)性。這種氣化爐結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，比較容易放大。但是，這種氣化爐也存在缺點(diǎn)，即燃?xì)庵杏休^高的焦油含量，其中的二氧化碳含量比較高，生產(chǎn)強(qiáng)度不是很高。上吸式的氣化爐的燃?xì)庵兴械慕褂土勘容^低，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于加料，而且可以連續(xù)加料。但是，這種氣化爐使用的原料中含水量比較高，燃?xì)庵泻泻芏嗟幕?，?duì)于爐排材料有比較高的要求。這種氣化爐的生產(chǎn)強(qiáng)度不高，也不容易放大[2]。氣流床對(duì)于碳有很高的轉(zhuǎn)化率，燃?xì)庵薪褂秃糠浅Ｉ伲踔翛]有焦油，非常容易放大。但是，這種氣化爐的排渣溫度很高，燃?xì)獬隹诘臏囟纫卜浅８?，冷氣效率不夠高。這就對(duì)生物質(zhì)的粒度要求很高，必須低于100微米，還對(duì)原料有較高的預(yù)處理要求。另外，氣流床的燒嘴很容易被燒壞，要予以維護(hù)有較高的難度。對(duì)于氣流床的建設(shè)需要投入大量難度資金，其運(yùn)行的成本也非常高。

由于各種氣化爐都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，要使得燃?xì)鉄嶂堤岣撸細(xì)庵兴械慕褂秃拷档停托枰獨(dú)饣癄t的氣化效率提高，原料有良好的適應(yīng)性。要使得氣化爐的燃?xì)鉄嶂堤岣?，特定的可燃?xì)怏w含量也有所提高，就需要優(yōu)化氣化爐技術(shù)。但是，在技術(shù)優(yōu)化的時(shí)候需要投入大量的資金，同時(shí)能源消耗量大，甚至很有可能遭遇技術(shù)瓶頸，在短時(shí)間內(nèi)很難全面推廣。所以，氣流床依然是普遍應(yīng)用的氣化爐，其在運(yùn)行的過程中采用空氣氣化技術(shù)，生物質(zhì)中的含灰量比較低，有較高的熱值[3]。如果采用非木質(zhì)生物質(zhì)，種植業(yè)的副產(chǎn)品諸如秸稈、中藥渣等等以及農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)的副產(chǎn)品，由于含灰量比較高，熱值相對(duì)比較低，且密度小，含有很高的水分量，加之其中的成分復(fù)雜，所以，非木質(zhì)生物質(zhì)燃料的品質(zhì)是非常低的。燃料的高灰分會(huì)使得流化床中的顆粒產(chǎn)生團(tuán)聚的現(xiàn)象。在使用低品質(zhì)的生物質(zhì)燃料的時(shí)候，需要經(jīng)過技術(shù)處理之后才能合理利用，將燃料進(jìn)行烘干處理，經(jīng)過粉碎之后成型，或者用烘焙的方法處理，使得燃料的品質(zhì)得以提升。要將生物質(zhì)充分利用起來，就要對(duì)氣化爐合理設(shè)計(jì)，對(duì)燃料特性有良好的適應(yīng)性[4]。

（二）燃?xì)鈨艋?/p>

燃?xì)鈨艋胁捎么秩細(xì)馑吹姆椒?，可以將原料中的焦油有效脫除，而且脫除效率比較高，可以達(dá)到 50% 至70%。在對(duì)粗燃?xì)馑吹倪^程中，較為常用的方法是在噴淋塔中進(jìn)行，粗燃?xì)饨佑|到水之后，接觸的方式是并流的形式或者逆流的形式，從而獲得凈化的效果。對(duì)于洗滌水循環(huán)再利用，但是需要定期更換，或者根據(jù)需要補(bǔ)充。采用這種方式可以起到良好的凈化作用，但是會(huì)導(dǎo)致粗燃?xì)獾娘@熱損失，而且焦油組分從原有的氣相向液相轉(zhuǎn)移，對(duì)水體造成污染的同時(shí)，還會(huì)導(dǎo)致焦油化合物中的能量損失[5]。

焦油在超過900℃的環(huán)境中，經(jīng)過熱裂解之后就會(huì)形成不可凝氣體，這在常溫環(huán)境中是不能獲得的，焦油中的能量就能夠回收。但是，要提高回收效率，需要裂解溫度超過1100℃，僅僅這些熱量是不夠的，還需要加入額外的能量，對(duì)粗燃?xì)膺M(jìn)行加熱處理，此時(shí)就需要發(fā)揮催化劑的作用，使得焦油裂解反應(yīng)活化能力提高，包括白云石、Ni基以及貴金屬等等都是常用的催化劑。應(yīng)用催化劑之后，焦油裂解反應(yīng)的溫度就會(huì)明顯降低，達(dá)到25℃至800 ℃。焦油裂解率與催化劑的種類之間存在相關(guān)性，與反應(yīng)條件也存在相關(guān)性，多數(shù)的焦油成分被選擇性地裂解，成為輕質(zhì)氣體，粗燃?xì)獾臒嶂稻蜁?huì)增加。但是，催化劑也存在負(fù)面效應(yīng)，即積碳反應(yīng)發(fā)生使，該技術(shù)的使用中，持續(xù)的時(shí)間一般不會(huì)超過100 小時(shí)。

二、生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)的發(fā)展建議

（一）燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電技術(shù)

對(duì)生物質(zhì)的氣化處理之后可以用于發(fā)電，對(duì)于燃?xì)廨啓C(jī)有特殊的要求，需要使用低熱值燃?xì)?，燃燒溫度比較低。在生物質(zhì)燃?xì)庵杏泻芏嗟碾s質(zhì)，需要特別注意的是，其中含有有堿金屬，有腐蝕作用[6]。生物質(zhì)比較分散，要應(yīng)用生物質(zhì)氣化技術(shù)發(fā)電，通常不會(huì)有很大的，這就意味著在生物質(zhì)氣化技術(shù)的應(yīng)用中，要發(fā)揮燃?xì)廨啓C(jī)的作用是很難獲得良好的發(fā)電效果的在生物質(zhì)氣化凈化中要滿足燃?xì)廨啓C(jī)的要求，就要根據(jù)原料所具備的特性對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)專門設(shè)計(jì)，對(duì)于燃?xì)廨啓C(jī)需要根據(jù)需要進(jìn)行專門的改造，以對(duì)生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)有良好的適應(yīng)性，所以，做好燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)改在工作非常重要。

（二）燃?xì)庹羝h(huán)聯(lián)合發(fā)電技術(shù)

無論是哪一種燃?xì)鈾C(jī)，在發(fā)電的過程中會(huì)有尾氣排放出來，而且溫度比較高，介于500℃至600℃之間。對(duì)于這些能量合理利用，就需要采用技術(shù)措施回收能量。所以，對(duì)于燃?xì)獍l(fā)電設(shè)備需要安裝余熱回收裝置，使得設(shè)備的利用效率提高。在生物質(zhì)氣化系統(tǒng)中，發(fā)電過程中會(huì)產(chǎn)生尾氣，對(duì)于這些余熱充分利用的同時(shí)，還需要認(rèn)識(shí)到生物質(zhì)氣化爐出口的燃?xì)鉁囟纫彩窍喈?dāng)高的，可以達(dá)到700℃至800℃，有必要將氣化顯熱結(jié)合到燃?xì)獍l(fā)電設(shè)備的余熱當(dāng)中，將蒸汽充分利用起來循環(huán)發(fā)電，應(yīng)用氣化發(fā)電工藝，這就是燃?xì)庹羝h(huán)聯(lián)合發(fā)電技術(shù)，生物質(zhì)得以合理利用，能夠獲得較高的發(fā)電經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。

結(jié)束語：

通過上面的研究可以明確，應(yīng)用生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)是可持續(xù)發(fā)展的重要內(nèi)容，不僅生物廢棄物得以循環(huán)利用，而且還可以用于發(fā)電。但是，當(dāng)前生物質(zhì)氣化技術(shù)存在發(fā)電效率低、成本高的問題，就需要對(duì)設(shè)備和技術(shù)予以改造，使得生物質(zhì)高效利用，更好地發(fā)揮其價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

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（作者單位：1.國源設(shè)計(jì)院有限公司;2.中國電建集團(tuán)山東電力建設(shè)第一工程有限公司）