摘要：随着我国综合经济实力的飞速发展，我国的电力行业发展也是突飞猛进。从电源结构上讲，中国目前的电源仍以火电为主，然而煤炭作为空气污染的主要源头，其在能源结构中的份额必然面临着被清洁能源取代。近年来，生物质能源综合利用在我国得到国家层面的政策支持，生物质能发电综合利用方案出现了多种技术路线。
关键词：生物质能；可循环利用；联合循环；直燃；气化；耦合发电
一、目前国内电力行业发展现状及趋势
随着我国综合经济实力的飞速发展，我国的电力行业发展也是突飞猛进。从电源结构上讲，中国目前的电源仍以火电为主，然而煤炭作为空气污染的主要源头，其在能源结构中的份额必然面临着被清洁能源取代。生物质能源丰富，可循环利用，又无污染，增加可再生能源比重是我国2020年能源结构调整的重要任务。生物质能发电在可再生能源发电中能质较好，可靠性高，比小水电、风电、太阳能发电等间歇性发电有一定的优势，具有很高的经济价值。因此，发展生物质能发电是我国社会经济发展的客观要求，也是必然选择项之一。
二、生物质能在当前电力行业中的技术路线和应用
近年来，生物质能源综合利用在我国得到了国家层面的政策支持，生物质能源综合利用技术取得了迅猛发展，生物质能发电行业也出现了多种综合利用的技术路线。
目前市场主流的技术路线有以下几种：
2.1、生物质直燃发电技术：
生物质直燃发电是生物质燃料直接进入生物质锅炉燃烧产生过热蒸汽，过热蒸汽进入汽轮机做功，带动汽轮发电机组进行发电。此技术路线比较成熟，在国内以几个生物质发电企业诸如国能、凯迪、琦泉等公司为代表的诸多生物质发电企业正在全国加速布局生物质电厂。一方面是因为国家政策对生物质发电的电价补贴力度非常大，生物质发电的上网电价为0.75元/KWh，另一方面是电网对生物质发电不限电；政策的利好极大地促进了生物质发电的快速发展。近两年各生物质电厂推行生物质热电联产，在发电的同时拓展外供蒸汽和冬季低温循环水供暖业务，实现了产品多元化，有效的提高了电厂的经济效益，对生物质电厂的发展和布局起到了积极的推动作用。
生物质电厂的燃料成本占比非常高，可达到生产总成本的70%；为控制燃料成本，生物质电厂的燃料收购面积最佳半径为50km范围，燃料总量限制了生物质电厂机组的容量，目前国内生物质电厂大多控制在30MW规模及以下；生物质锅炉受容量的限制，参数多为高温高压参数及以下，近两年也有企业在尝试高温超高压一次再热的生物质电站，以提高发电效率。
目前国内生物质直燃技术主要还有以下问题：
（1）发电成本远高于一般火电，一般为同规模火电的2倍。
（2）整体热效率偏低，25~28%，一般低于30%。
（3）由于燃料飞灰中K、Na比例高，灰熔点低，同时产生Cl腐蚀，锅炉炉温偏低，锅炉效率低及故障率高。
综合来看，当前正是生物质发电厂迅猛发展的时期。但也要看到，随着后期电价补贴的取消，生物质电厂必然面临严峻考验，市场也将倒逼生物质发电企业进一步深耕细作。
2.2、生物质气化+燃气轮机+余热锅炉+余热发电联合循环技术
生物质气化技术在近几十年得到了国内外的广泛关注和研究。生物质热解气化是生物质在高温、限制氧气的条件下发生的热分解，使生物质大分子分解成小分子的可燃气、生物质炭、生物质提取液的过程。但由于存在诸多未攻克的难题，多年来本技术没有得到应有的发展和推广，主要有以下原因。
（1）此技术路线需要新建整套系统，系统复杂，单位造价及总投资大，回收期较长。
（2）燃气轮机对生物质气化产生的可燃气中含有大量的固体颗粒、灰、焦油等杂质的腐蚀有很高的敏感性。燃气中的杂质污染发电设备，影响了设备的正常工作。
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（3）目前主要是湿洗法去除气体中的杂质，在除去杂质的同时又会产生大量的污水，而生物质提取液尚未能开发工业化用途，直接排放又污染环境。
总体来看，联合循环技术尚有许多难点亟待解决，相信随着不断的实践和探索，生物质气化联合循环将会有广阔的发展空间。
2.3、燃煤电厂直接掺烧生物质发电技术
本技术直接将生物质原料掺入燃煤中，输送至锅炉燃烧室燃烧。如我国十里泉发电厂的锅炉燃烧器进行的秸秆混烧技术改造就采用了共燃的直接利用技术，锅炉改造后原有系统和参数不变，可实现秸秆与煤粉混烧，也可单独烧煤。它是解决生物质灰熔点低的一种可行且有效的方法，煤中的灰分有效地降低了燃料中碱金属的浓度。
但也要考虑因挥发份析出过快，每一阶段的空气供给量与供给方式存在差异，燃烧过程不稳定造成锅炉的燃烧过程复杂化；而生物质水分高，燃烧产生的烟气体积较大，若烟气体积超过原设计的一定限度，对流受热面很难适应。另外此技术路线对生物质发电量的计量尚不明确，如何争取享受国家生物质发电的电价补贴尚无明确说法。
此技术路线还需要国家出台明确的政策来促进产业的发展。
2.4、生物质气化与燃煤锅炉耦合发电技术
气化耦合发电利用是生物质在气化装置内气化，产生的低热值气体（主要成分为氮气以及CO，CO2，CH4，H2等）和燃气所携带的可燃颗粒通过输送管被送入锅炉燃烧室与煤混合燃烧的技术。气化产生的燃气温度为700—730℃，燃气只需冷却到450℃（冷却的热量通过燃煤锅炉的冷凝水回收），高温燃气在炉内完全燃烧时间短，且可将生物质灰与煤灰分离，具有一定的灵活性。
生物质气化耦合发电在技术上有很多优点：
（1）对大锅炉的适应性好，相比而言更有利于大锅炉的稳定运行。原料预处理过程简单，不必采用较高的操作温度和停留时间，就可产生燃气，由于采用循环流化床气化技术减少了焦油的含量；同时燃气在较高温度下从气化炉进入燃煤锅炉，焦油不会冷凝；
（2）气化产生具有还原性的碳氢气体燃料，进入电站锅炉再燃区，会对NOx等氧化性气体污染物起到还原作用，降低NOx排放量，同时减少飞灰含量；
（3）能够有效的利用现有条件，结合大机组的高效率，极大地提高了生物质能转化为电能的效率；生物质在气化装置中停留时间较短，减少了气化装置的尺寸，降低了设备的投资和运行费用；共用大机组的烟气处理系统，总投资低，收益率高。目前国内已投产的多个项目运行良好。
（4）本技术路线可以适用于不同容量等级的燃煤发电机组，均能实现高效可靠燃烧。
生物质气化耦合发电利用技术通过改变生物质原料的形态来提高能量转化效率，获得高品位能源，为生物质与煤的利用提供了优化的机会。当前市场上运行的装置容量多属于中小型，随着运行经验的增加，目前国内生物质耦合发电的发展局限已经打破，气化装置及系统的大型化发展是主流的发展趋势。
三、生物质能发电的展望
生物质能发电不仅是对电力行业的补充，还兼顾“三农”问题的农业废弃物处理和为农民增收的作用。国家《电力发展“十三五”规划（2016-2020年）》就明确提出将生物质能纳入国家能源、环保、农业战略中，协同发展；要求优先利用生物质能发电，对可再生能源优先利用和全额保障性收购；明确指出了热电联产将是生物质发电转型升级的方向。
随着生物质能发电的快速发展，将会对整个电力行业的能源结构优化和能源综合利用起到积极的推进作用，对促进建设资源节约型和环境友好型社会的发展具有深远意义。
参考文献：
[1]蒋剑春 《生物质能源应用研究现状与发展前景》，林业化学与工业，2002年第 2 期.
[2]巩志强，于钦凯.生物质能在电厂节能减排中的应用[J].科技信息，2009，（35）：868.
[3]张海增.《浅谈我国生物质电厂的发展现状与建议》，科技致富向导，2013年第23期.
论文作者:潘涛
论文发表刊物:《基层建设》2018年第33期
论文发表时间:2019/1/3
标签：生物论文; 生物质能论文; 锅炉论文; 技术论文; 电厂论文; 燃气论文; 燃料论文; 《基层建设》2018年第33期论文;