生物質氣化發電的方式有哪些

① 生物質能的主要利用形式包括哪些

生物質能的主要利用形式包括直接燃燒和發電、生物質裂解與干餾、生物質緻密成型、生物質氣化及發電、生物質熱解液化、燃料乙醇、生物柴油、能源作物。

1、直接燃燒和發電：直接燃燒大致可分爐灶燃燒、鍋爐燃燒、垃圾焚燒和緻密成型燃料燃燒四種情況。我國小型生物質燃燒發電也已商業化，南方地區的許多糖廠利用甘蔗渣發電。廣東、廣西兩地共有小型發電機組380台，總裝機容量達800兆瓦，雲南省也有一些此類電廠。

2、生物柴油：目前我國生物柴油研究開發尚處於起步階段。先後有上海內燃機研究所和貴州山地農機所、中國農業工程研究設計院、遼寧省能源研究所、中國科技大學、河南科學院化學所、華東理工大學、雲南師范大學農村能源工程重點實驗室等單位都對生物柴油作了不同程度的研究，並取得可喜的成績。

3、生物質緻密成型：緻密成型燃料燃燒是把生物質固化成型後再採用傳統的燃煤設備燃用，主要優點是將分散和疏鬆的生物燃料進行集中和加密，以便於儲存和運輸，使之成為便捷和清潔高效的能源。主要缺點是生產成本偏高。

4、生物質氣化及發電：我國已開發出多種固定床和流化床小型氣化爐，以秸稈、木屑、稻殼、樹枝等為原料生產燃氣，熱值為4～10兆焦／立方米。

目前用於木材和農副產品烘乾的有800多台，村鎮級秸稈氣化集中供氣系統近600處。兆瓦級生物質氣化發電系統已推廣應用20多套。「十五」期間，按照國家高科技發展計劃（863計劃）已建成4兆瓦規模生物質氣化發電的示範工程。

5、能源作物：能源作物種植是近期發展起來的新型產業，是隨著生物質能開發與利用的不斷深入和擴大逐步形成的。能源作物是指各種用以提供能源的植物，通常包括速生薪炭林、能榨油或產油的植物、可供厭氧發酵用的藻類和其它植物等。

許多能源作物是自然生長的，收集比較困難。現在人們有意識地培育一些能源作物，經過嫁接、馴化、繁殖，不斷提高產量，以滿足對能源不斷增長的需要。甜高粱就是一種很好的能源作物。

② 生物質能的主要利用形式包括什麼

生物質能的主要利用形式包括直接燃燒、熱化學轉換和生物化學轉換等3種途徑。

1、直接燃燒

當前改造熱效率僅為10%左右的傳統燒柴灶，推廣效率可達20%-30%的節柴灶這種技術簡單、易於推廣、效益明顯的節能措施，被國家列為農村新能源建設的重點任務之一。生物質的直接燃燒和固化成型技術的研究開發主要著重於專用燃燒設備的設計和生物質成型物的應用。

現已成功開發的成型技術按成型物形狀主要分為大三類：以日本為代表開發的螺旋擠壓生產棒狀成型物技術，歐洲各國開發的活塞式擠壓制的圓柱塊狀成型技術，以及美國開發研究的內壓滾筒顆粒狀成型技術和設備。

2、熱化學轉換

是指在一定的溫度和條件下，使生物質氣化、炭化、熱解和催化液化，以生產氣態燃料、液態燃料和化學物質的技術。

①生物質氣化：生物質氣化技術是將固體生物質置於氣化爐內加熱，同時通入空氣、氧氣或水蒸氣，來產生品位較高的可燃氣體。它的特點是氣化率可達70%以上，熱效率也可達85%。生物質氣化生成的可燃氣經過處理可用於合成、取暖、發電等不同用途，這對於生物質原料豐富的偏遠山區意義十分重大，不僅能改變他們的生活質量，而且也能夠提高用能效率，節約能源。

②生物質碳化

生物質顆粒碳化燃料是各種生物質經過乾燥、轉性、混料、成型、碳化等復雜過程連續生產出來的一種新型燃料，其與煤性質相同，是可供各種燃燒機、生物質鍋爐、熔解爐、生物質發電等的高效、可再生、環保生物質燃料，此種燃料在國際認證為零污染燃料。

③生物質熱解

通常是指在無氧或低氧環境下，生物質被加熱升溫引起分子分解產生焦炭、可冷凝液體和氣體產物的過程，是生物質能的一種重要利用形式。

3、生物質化學轉換

通過生物質的厭氧發酵製取甲烷，用熱解法生成燃料氣、生物油和生物炭，用生物質製造乙醇和甲醇燃料，包括有機物質-沼氣轉換和生物質-乙醇轉換等。沼氣轉化是有機物質在厭氧環境中，通過微生物發酵產生一種以甲烷為主要成分的可燃性混合氣體即沼氣。乙醇轉換是利用糖質、澱粉和纖維素等原料經發酵製成乙醇。生物制氫，生物質通過氣化和微生物催化脫氫方法制氫。

③ 生物質能是怎麼發電的

所謂生物質能是指從生物質轉化產生的能。常用的生物質包括植物——農作物、薪材、草、木、人畜糞便、工農業有機廢物、有機廢水等。這些生物質能都直接或間接地（經過人和動物的消化或工農業加工）來源於綠色植物，來源於太陽能，因此，它又稱「綠色能源」，實質上它是物化的太陽能。據計算，每年全球靠光合作用可產生生物質能1200億噸，其所含能量是當前全球能耗總量的5倍。

由於生物質能的數量巨大，同時轉化過程中很少或不產生污染物，世界各國都正在開發深度利用高效生物能的轉換技術，使生物質成為具有廣泛用途的熱能、電能和動力用燃料，轉化技術有下面兩種：

通過液化將生物質轉化為酒精。燃燒1千克酒精，可以放出29726千焦的熱量，比普通煤的發熱量高。而且酒精是液體能源，便於使用、貯存、運輸。普通汽油發電機稍加改裝，就可以用純酒精作燃料。如果用汽油和酒精的混合物來開汽車，汽車發電機甚至不需改裝就可以使用。1升酒精可以驅動汽車在公路上行使16千米。

酒精是用澱粉、糖等有機物經過微生物發酵作用生產出來的。含有澱粉和糖的生物質很多，包括甘蔗、甜菜、玉米、高粱、木薯、馬鈴薯以及水草、藻類等，它們都可以是生產酒精的原料。

巴西在這方面獲得了巨大的成就，早在1975年，巴西就制定了「酒精計劃」，逐步用酒精或酒精和汽油的混合物部分替代了石油，解決了交通用能供應的問題，目前巴西有90％的小汽車用酒精做燃料。美國目前有30％的汽油摻有酒精，酒精的摻入量約為10％左右。

通過發酵過程製作以甲烷為主的沼氣。我國每年作為農家燃料燒掉的柴草合標准煤2億噸，佔全國總能耗的15％。但能量的利用效率比較低。

利用人畜糞便和秸稈為主要原料發展沼氣池，既解決了家用燃料問題，又保持了農田肥力，減少化肥對水的污染。1990年，我國就有400多萬戶使用小沼氣池，年產沼氣10多億立方米，沼氣電站裝機2000多千瓦，我國目前是戶用沼氣池最多的國家。

目前，我國很多的大型城市污水處理廠，利用處理廠中的固體廢物進行沼氣發酵，產生的沼氣用來發電。在英國的5000多個污水處理廠中，有1／3是用通過發酵所產生的沼氣作為動力的。法國在南部利摩日地區建造了兩座垃圾發酵處理站，每年處理垃圾8.45萬噸，每小時生產沼氣800立方米，這些沼氣已供一些工廠和煤氣公司使用。

如過去的10多年中，美國已建成生物發電的容量達400多萬千瓦，主要是採用木材及木製品工業廢料氣化後的氣體燃料發電。國外結合治理城市環境污染，開始進行垃圾發電，技術已經成熟。僅日本就運行約100座垃圾電站，並計劃把垃圾電站的裝機容量發展到400萬千瓦。因此，利用生物質能發電是當今新能源發電的新趨勢之一。

我國是一個農業國，物質能資源非常豐富，年資源量是薪材3000萬噸，秸稈4.5億噸，稻殼0.15億噸，另外還產生大量的城市排放的生活污水、垃圾、工業廢水等。

利用生物質能發電在我國目前還是小規模、小范圍的利用，稻殼轉化發電容量只有5000瓦，沼氣發電裝置140個左右，總容量也只有2000千瓦。另外，我國還引進發電容量為4000千瓦的垃圾發電站。

④ 按照燃燒方式和設備不同，生物質直接燃燒發電技術主要有哪三種

100-150人
而且根據不同發電類型，人數上也是有差異的，以下是發電廠的發電種類：

發電形式

燃燒發電
直接燃燒發電是將生物質在鍋爐中直接燃燒，生產蒸汽帶動蒸汽輪機及發電機發電。生物質直接燃燒發電的關鍵技術包括生物質原料預處理、鍋爐防腐、鍋爐的原料適用性及燃料效率、蒸汽輪機效率等技術。

混合發電
生物質還可以與煤混合作為燃料發電，稱為生物質混合燃燒發電技術。混合燃燒方式主要有兩種。一種是生物質直接與煤混合後投入燃燒，該方式對於燃料處理和燃燒設備要求較高，不是所有燃煤發電廠都能採用；一種是生物質氣化產生的燃氣與煤混合燃燒，這種混合燃燒系統中燃燒，產生的蒸汽一同送入汽輪機發電機組。

氣化發電
生物質氣化發電技術是指生物質在氣化爐中轉化為氣體燃料，經凈化後直接進入燃氣機中燃燒發電或者直接進入燃料電池發電。氣化發電的關鍵技術之一是燃氣凈化，氣化出來的燃氣都含有一定的雜質，包括灰分、焦炭和焦油等，需經過凈化系統把雜質除去，以保證發電設備的正常運行。

沼氣發電
沼氣發電是隨著沼氣綜合利用技術的不斷發展而出現的一項沼氣利用技術，其主要原理是利用工農業或城鎮生活中的大量有機廢棄物經厭氧發酵處理產生的沼氣驅動發電機組發電。用於沼氣發電的設備主要為內燃機，一般由柴油機組或者天然氣機組改造而成。

垃圾發電
垃圾發電包括垃圾焚燒發電和垃圾氣化發電，其不僅可以解決垃圾處理的問題，同時還可以回收利用垃圾中的能量，節約資源，垃圾焚燒發電是利用垃圾在焚燒鍋爐中燃燒放出的熱量將水加熱獲得過熱蒸汽，推動汽輪機帶動發電機發電。垃圾焚燒技術主要有層狀燃燒技術、流化床燃燒技術、旋轉燃燒技術等。發展起來的氣化熔融焚燒技術，包括垃圾在450°~640°溫度下的氣化和含碳灰渣在1300℃以上的熔融燃燒兩個過程，垃圾處理徹底，過程潔凈，並可以回收部分資源，被認為是最具有前景的垃圾發電技術。

有待扶持
國家在生物質能發電的上網電價上給予了扶持，每千瓦時電價比火電高兩角錢左右，但是，我國的扶植力度與歐美國家比還是有差距。歐洲一些國家除了電價，在稅收上的扶持力度更大。歐洲一些電廠之所以經營得好，有很重要的一條，人家的原料不僅不付錢，而且
生物質發電廠
由於秸稈是按照垃圾處理，還要徵收垃圾處理費，因此可以良性發展。我國與國外情況不同，一方面要通過發電避免農民焚燒秸稈引起污染等社會問題，一方面又要通過發電扶助農民。基於以上兩點，不僅秸稈收購價格不能過低，而且隨著此類項目的增多，收購價格還在上升。如國家在確定生物質能發電的上網電價補貼時，秸稈每噸價格被定在100元左右，而秸稈實際收購價格已達200—300元/噸，如此高的原料成本增加了成本預算，以山東秸稈發電的上網電價為例，實際成本在0.65元/千瓦時左右，脫硫標桿上網電價(0.344元/千瓦時)加上補貼電價(0.25元/千瓦時)，總計為0.594元/千瓦時，虧損顯而易見。虧損的狀態迫使部分生物質能停產，因此國家在稅收等政策上進一步加大扶持力度就顯得非常重要。
此外，在生物質發電項目布局上國家也應該更科學規劃，有序建設，避免一哄而上。如果布局太密集，勢必會加大秸稈的收購和運輸半徑，而且還會導致原料價格上升，的效益就會受到更大的影響。

⑤ 農林生物質發電原理

回答摘自：中圖分類號：TM619 文獻標識碼：A 文章編號：1672-9064(2009)06－0059－03

生物質發電技術發展探討

陸智（廣西電力工業勘察設計研究院廣西南寧530023）
李雙江（河北省電力勘測設計研究院）
鄭威（ 中南電力設計院）

生物質能是一種頗具產業化和規模化利用前景的可再生能源，對我國能源結構的優化意義重大。發展生物質發電，是構築穩定、經濟、清潔、安全能源供應體系，突破經濟社會發展資源環境制約的重要途徑。秸稈發電變無序焚燒為集中燃燒並發電、造肥，節省了大量煤炭資源，並增加農民收入。秸稈在生長和燃燒中不增加大氣中CO2量，且含硫量極低，僅為0.1%。發展生物質發電，替代煤炭，可顯著減少CO2等溫室氣體和SO2的排放，有巨大的環境效益。
1 生物質直接燃燒發電利用技術
生物質直燃發電就是將生物質直接作為燃料進行燃燒，用於發電或者熱電聯產。生物質直接燃燒具有以下特點：（1）生物質燃燒所放出的CO2大體相當於其生長時通過光合作用所吸收的CO2， 因此可以認為是CO2的零排放，有助於緩解溫室效應；（2）生物質的燃燒產物用途廣泛，灰渣可加以綜合利用；（3）生物質燃料可與礦物質燃料混合燃燒，既可以減少
運行成本，提高燃燒效率，又可以降低SO2、NOx 等有害氣體的排放濃度；（4）採用生物質燃燒設備可以最快速度實現各種生物質資源的大規模減量化、無害化、資源化利用，而且成本較低，因而生物質直接燃燒技術具有良好的經濟性和開發潛力。
1.1 單燃生物直燃技術
在歐美發達國家主要燃燒的生物質是木本植物， 在我國，由於特殊的國情使得我們用於燃燒的物質基本局限於秸稈等草本類植物。據有關文獻對秸稈的燃燒機理進行的研究，秸稈等生物質與常規燃料的區別主要有以下幾點：（1）秸稈的含水量較大，約20％，是常規燃料的8～10 倍。因此，在鍋爐相同出力的情況下，其煙氣量約是常規燃料的1.5～2 倍。在鍋爐受熱面布置時，要充分考慮這一情況。（2）秸稈的堆積密度較小。秸稈投入爐內燃燒時，先落在爐床上，隨著水分蒸發，開始漂浮在爐內進行燃燒。因此，在這類鍋爐設計時， 一定要考慮到燃燒室的體積要大一些，使得燃料在爐內有足夠的停留時間，得以完全燃燼。（3）從燃料的燃燒過程來看，大多數秸稈（除甘蔗渣外）在乾燥後，揮發份快速脫離母體迅猛燃燒，揮發份不附著在秸稈表面燃燒，這與煤的燃燒機理是完全不同的。（4）逸出揮發份後的秸稈變黑成為暗紅色焦炭粒子，未見明顯的火焰，而且在爐膛高溫火焰的輻射下，緩慢地燃燒，燃燼時間也較長。
1.1.1 層燃爐燃燒技術
層燃爐燃燒技術主要以爐排爐為代表，燃料在固定或者移動的爐排上實現燃燒，空氣從下方透過爐排供應上部的燃料，燃料處於相對靜止的狀態，燃料入爐後的燃燒時間可由爐排的移動或者振動來控制，以灰渣落入爐排下或者爐排後端的灰坑為結束。
1.1.2 循環流化床燃燒技術
循環流化床鍋爐獨特的流體動力特性和結構使其具備很多獨特的優點，如燃料適應性廣，低溫燃燒，燃燒效率高，負荷調節性能好等。瑞典、丹麥、德國等發達國家在流化床燃用生物質燃料技術方面具有較高的水平。美國愛達荷能源產品公司已經開發生產出燃生物質流化床鍋爐， 鍋爐蒸汽出力為4.5～50t/h，供熱鍋爐出力為36.67MW；美國CE 公司利用魯奇技術研製的大型燃廢木循環流化床發電鍋爐出力為100t/h，蒸汽壓力為8.7MPa； 美國B&W 公司製造的燃木柴流化床鍋爐也於20 世紀80～90 年代初投入商業運行。此外，瑞典以樹枝、樹葉等林業廢棄物作為大型流化床鍋爐的燃料加以利用，鍋爐熱效率可達到80％；瑞典和丹麥正在實行利用生物質熱電聯產的計劃，使生物質能在提供高品位電能的同時，滿足供熱的要求。
1.2 生物質與煤混合直燃技術
混合燃燒的技術優勢：（1）生物質是可再生能源，煤粉爐中生物質共燃，可以利用現役電廠提供一種快速而低成本的生物質發電技術，也是一種最好（廉價而低風險）的利用可再生能源發電的技術。（2）煤粉燃燒發電效率高，可達35％以上，生物質共燃正是借用其高效率的優點，這是現階段其它生物質發電技術難以比擬的。（3）生物質燃燒低硫低氮，在與煤粉共燃時可以降低電廠的SO2和NOx 排放。（4）對於煤粉燃燒電廠，共燃生物質意味著CO2排放的降低， 被公認為是現役燃煤電廠降低CO2排放的最有效措施。（5）我國生物質資源豐富，可利用未被利用的生物質摺合近4 億t 標准煤，且分布廣泛，可就地利用；另一方面，大量利用生物質發電可增加農民收入，促進農業和農村經濟的可持續發展。（6）生物質共燃技術簡單，投資和運行費用低。生物質相對較便宜，對燃煤電廠而言還可增加燃料的選擇范圍和燃料適應性，降低燃料成本。丹麥哥本哈根AVEDORE 電廠，2002 年增加了熱功率為105MW 的生物質發電設備，採用天然氣（油）與麥秸混合燃燒工藝， 每小時秸稈消耗25t， 秸稈主要來源於芬蘭和丹麥。生物質的水分含量用超聲波測定，控制在25％左右。
2 生物質氣化發電技術
生物質氣化是在高溫下部分氧化的轉化過程。該過程是直接向生物質通氣化劑（空氣、氧氣或水蒸汽），使之在缺氧的條件下轉變為小分子可燃氣體的過程。目前， 生物質氣化技術大體上可按2 大類進行分類：①按氣化劑分類，②按設備運行方式分類。
2.1 按氣化劑類型分類
生物質氣化技術按氣化劑類型分類。其中，干餾氣化其實是熱解氣化的一種特例。且由於干餾是吸熱反應，應在工藝中提供外部熱源以使反應進行。氧氣氣化則不需要提供外部熱源，產品為熱值為15000kJ/m3 的中熱值氣化氣。空氣氣化由於N2的加入，使其可燃氣成分含量降低，熱值也隨之降低在5000kJ/m3 左右，為低熱值氣體。氫氣氣化反應條件苛刻，需要在高溫高壓且具有氫源的條件下進行， 其氣化氣為熱值高達22260～26040kJ/m3 的高熱值氣化氣。
2.2 按氣化裝置運行方式分類
生物質氣化技術按氣化裝置的運行方式分類。國內外已投入商業運行的氣化方法主要有：固定床氣化爐、流化床氣化爐。固定床氣化爐可分為下吸式、上吸式、橫吸式和開心式。其中下吸式氣化爐應用最廣。
生物質原料由爐頂的加料口投入爐內，氣化劑（空氣、氧氣）可以由頂部進入，也可以在喉部加入。氣化劑與物料混合向下流動， 在高溫喉管區發生氣化反應。下吸式氣化爐主要特點是氣化強度高（相對於上吸式），工作穩定性好，可隨時加料；由於燃燒區在熱解區與還原區之間，因而干餾和熱解的產物都要經過燃燒區，在高溫下裂解H2和CO，使得氣化中焦油含量大為減少。流化床氣化爐按氣化爐結構和氣化過程，可將流化床氣化爐分為循環流化床、雙流化床和攜帶床四種類型。按吹入氣化劑的壓力大小，流化床氣化爐又可分為常壓流化床和加壓流化床。其中循環流化床由於其眾多優點，適用於大型商業化運行。循環流化床是唯一在恆溫床上反應的氣化爐。氣化反應在床內進行，焦油也在床內裂解。流化介質一般選用惰性材料（沙子）或非惰性材料（石灰或催化劑），可增加傳熱及清洗可燃氣，適合水分含量大、熱值低、著火困難的生物質燃料。循環流化床氣化爐的主要缺點是入料需要預處理，產氣中灰分需要很好的凈化處理和部件磨損嚴重。
典型操作條件為溫度600℃，加工能力100kg/h，以楊木為原料時產氣率可達65％。優點在於結構緊湊、傳熱速率高、氣相停留時間短、有效抑制裂化，但是載氣需求量大。氣化產生的可燃氣主要用來發電。生物質氣化的發電技術有以下3 種方法：帶有氣體透平的生物質加壓氣化、帶有透平或者引擎的常壓生物質氣化、帶有朗肯循環的傳統生物質燃燒系統。傳統的生物質氣化聯合發電技術（BIGCC）包括生物質氣化、氣體凈化、燃氣輪機發電及蒸汽輪機發電。生物質氣化發電技術的基本原理是把生物質轉化為可燃氣，可利用可燃氣推動燃氣發電設備進行發電。氣化發電工藝包括3 個過程：①生物質氣化，把固體生物質轉化為氣體燃料；②氣體凈化，氣化出來的燃氣都帶有一定的雜質，包括灰分、焦炭和焦油等，需要經過凈化系統把雜質除去，以保證燃氣發電設備的正常運行；③燃氣發電。目前，國際上有很多發達國家開展提高生物質發電效率方面的研究， 如美國Battelle（63MW）項目，歐洲英國（8MW）和芬蘭（6MW）的示範工程。
3 生物質直接燃燒技術與生物質氣化技術的比較
生物質直接用來燃燒簡化了環節和設備， 減少了投資，但利用率還比較低，利用的范圍還不是很廣。由於中國生物質分布分散，成為大規模利用生物質直接燃燒技術發電較大障礙。然而秸稈類生物質因為含有較多的K、Cl 等無機物質，在燃燒過程中很容易出現嚴重的積灰、結渣、聚團和受熱面腐蝕等鹼金屬問題，鹼金屬問題是秸稈大規模燃燒利用面臨的嚴峻挑戰，這些還需要進一步研究解決問題的方法。生物質氣化技術能夠一定程度上緩解中國對氣體燃料的需求， 生物質被氣化後利用的途徑也得到相應的擴展，提高了利用效率。

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⑥ 生物質發電主要包括什麼

生物質發電主要包括農林廢棄物直接燃燒發電、農林廢棄物氣化發電、垃圾焚燒發電、垃圾填埋氣發電及沼氣發電等多種類型。

生物質發電由於生物質發電所需的能量是燃料燃燒所散發的能量，對於燃料的質量要求不高，許多被其他行業淘汰下來的劣質燃料也可以投入使用，因此生物質發電歷來就有變廢為寶的說法。生物質發電足夠穩定，不需要地區與環境的限制，只要能夠保證燃料的充足。

生物質發電廠就能夠按時按量發電。生物質發電的處境卻也不容樂觀。作為一個剛剛起步的行業，生物質發電並沒有能力完成自負盈虧。生物質發電在更多意義上屬於福利發電，這一屬性決定了它很難獨自完成資金的回籠，更多時候生物質發電的資金迴流靠的是政府的資金補貼。

生物質能發電特點

1、生物能發電的重要配套技術是生物質能的轉化技術，且轉化設備必須安全可靠、維修保養方便；利用當地生物資源發電的原料必須具有足夠的儲存量，以保證持續供應；所有發電設備的裝機容量一般較小，且多為獨立運行的方式。

2、利用當地生物質能資源就地發電、就地利用，不需外運燃料和遠距離輸電，適用於居住分散、人口稀少、用電負荷較小的農牧區及山區；生物質發電所用能源為可再生能源，污染小、清潔衛生，有利於環境保護。