生物质气化发电技术发展现状与建议

邹庆武 于菲

摘要：物质气化的用途非常广泛，原料的种类比较多，有良好的适应性。要对生物质有效开发利用，处理可燃固体废弃物，物质气化是有效的途径。其可以替代化石能源，不仅能源节约，还可以减少排放，对可持续发展起到一定的促进作用。本论文着重于研究生物质气化发电技术发展现状与建议。

关键词：生物质;气化;发电技术;发展现状;建议

引言：

生物质气化能够在各个领域应用，而且使用规模非常灵活，在开发利用中能够做到因地制宜。生物质气化技术的应用采用分布方法，需要投入的资金量不会很大，而且可以根据需要调整应用规模，与传统的集中式开发利用相比较，更容易实现产业化。要充分生物质资源，在生物质气化技术走产业化发展路线的过程中，需要与生物质资源分散的情况相符合，做到分散利用，在工业领域中发挥其价值。生物质气化技术有很强的生存能力，所以，该技术在中国有很好的发展前景[1]。

一、生物质气化技术的发展现状

（一）气化炉

氣化炉有多种类型，每个类型的气化炉都有自身的优点和缺点。其中，上吸式的气化炉有比较高的热效率，燃气中很少带灰，对于各种形状和各种规格的原料都有良好的适应性。这种气化炉结构比较简单，比较容易放大。但是，这种气化炉也存在缺点，即燃气中有较高的焦油含量，其中的二氧化碳含量比较高，生产强度不是很高。上吸式的气化炉的燃气中所含有的焦油量比较低，设计结构简单，便于加料，而且可以连续加料。但是，这种气化炉使用的原料中含水量比较高，燃气中含有很多的灰，对于炉排材料有比较高的要求。这种气化炉的生产强度不高，也不容易放大[2]。气流床对于碳有很高的转化率，燃气中焦油含量非常少，甚至没有焦油，非常容易放大。但是，这种气化炉的排渣温度很高，燃气出口的温度也非常高，冷气效率不够高。这就对生物质的粒度要求很高，必须低于100微米，还对原料有较高的预处理要求。另外，气流床的烧嘴很容易被烧坏，要予以维护有较高的难度。对于气流床的建设需要投入大量难度资金，其运行的成本也非常高。

由于各种气化炉都有各自的优缺点，要使得燃气热值提高，燃气中所含有的焦油含量降低，就需要气化炉的气化效率提高，原料有良好的适应性。要使得气化炉的燃气热值提高，特定的可燃气体含量也有所提高，就需要优化气化炉技术。但是，在技术优化的时候需要投入大量的资金，同时能源消耗量大，甚至很有可能遭遇技术瓶颈，在短时间内很难全面推广。所以，气流床依然是普遍应用的气化炉，其在运行的过程中采用空气气化技术，生物质中的含灰量比较低，有较高的热值[3]。如果采用非木质生物质，种植业的副产品诸如秸秆、中药渣等等以及农产品加工业的副产品，由于含灰量比较高，热值相对比较低，且密度小，含有很高的水分量，加之其中的成分复杂，所以，非木质生物质燃料的品质是非常低的。燃料的高灰分会使得流化床中的颗粒产生团聚的现象。在使用低品质的生物质燃料的时候，需要经过技术处理之后才能合理利用，将燃料进行烘干处理，经过粉碎之后成型，或者用烘焙的方法处理，使得燃料的品质得以提升。要将生物质充分利用起来，就要对气化炉合理设计，对燃料特性有良好的适应性[4]。

（二）燃气净化

燃气净化中采用粗燃气水洗的方法，可以将原料中的焦油有效脱除，而且脱除效率比较高，可以达到 50% 至70%。在对粗燃气水洗的过程中，较为常用的方法是在喷淋塔中进行，粗燃气接触到水之后，接触的方式是并流的形式或者逆流的形式，从而获得净化的效果。对于洗涤水循环再利用，但是需要定期更换，或者根据需要补充。采用这种方式可以起到良好的净化作用，但是会导致粗燃气的显热损失，而且焦油组分从原有的气相向液相转移，对水体造成污染的同时，还会导致焦油化合物中的能量损失[5]。

焦油在超过900℃的环境中，经过热裂解之后就会形成不可凝气体，这在常温环境中是不能获得的，焦油中的能量就能够回收。但是，要提高回收效率，需要裂解温度超过1100℃，仅仅这些热量是不够的，还需要加入额外的能量，对粗燃气进行加热处理，此时就需要发挥催化剂的作用，使得焦油裂解反应活化能力提高，包括白云石、Ni基以及贵金属等等都是常用的催化剂。应用催化剂之后，焦油裂解反应的温度就会明显降低，达到25℃至800 ℃。焦油裂解率与催化剂的种类之间存在相关性，与反应条件也存在相关性，多数的焦油成分被选择性地裂解，成为轻质气体，粗燃气的热值就会增加。但是，催化剂也存在负面效应，即积碳反应发生使，该技术的使用中，持续的时间一般不会超过100 小时。

二、生物质气化发电技术的发展建议

（一）燃气轮机发电技术

对生物质的气化处理之后可以用于发电，对于燃气轮机有特殊的要求，需要使用低热值燃气，燃烧温度比较低。在生物质燃气中有很多的杂质，需要特别注意的是，其中含有有碱金属，有腐蚀作用[6]。生物质比较分散，要应用生物质气化技术发电，通常不会有很大的，这就意味着在生物质气化技术的应用中，要发挥燃气轮机的作用是很难获得良好的发电效果的在生物质气化净化中要满足燃气轮机的要求，就要根据原料所具备的特性对燃气轮机专门设计，对于燃气轮机需要根据需要进行专门的改造，以对生物质气化发电系统有良好的适应性，所以，做好燃气轮机技术改在工作非常重要。

（二）燃气蒸汽循环联合发电技术

无论是哪一种燃气机，在发电的过程中会有尾气排放出来，而且温度比较高，介于500℃至600℃之间。对于这些能量合理利用，就需要采用技术措施回收能量。所以，对于燃气发电设备需要安装余热回收装置，使得设备的利用效率提高。在生物质气化系统中，发电过程中会产生尾气，对于这些余热充分利用的同时，还需要认识到生物质气化炉出口的燃气温度也是相当高的，可以达到700℃至800℃，有必要将气化显热结合到燃气发电设备的余热当中，将蒸汽充分利用起来循环发电，应用气化发电工艺，这就是燃气蒸汽循环联合发电技术，生物质得以合理利用，能够获得较高的发电经济效应。

结束语：

通过上面的研究可以明确，应用生物质气化发电技术是可持续发展的重要内容，不仅生物废弃物得以循环利用，而且还可以用于发电。但是，当前生物质气化技术存在发电效率低、成本高的问题，就需要对设备和技术予以改造，使得生物质高效利用，更好地发挥其价值。

参考文献：

[1]  王刚，曲红建，吕群. 我国生物质气化耦合发电技术及应用探讨[J]. 中国环保产业，2018，235（01）：17-20.

[2]  王树才，张万辉，刁诗清，等. 燃煤与生物质气化耦合发电技术一一一生物质气化焦油研究现状[J]. 低碳世界，2019，9（01）：53-55.

[3]  杨春琳. 大型火电耦合生物质气化发电技术方案[J]. 中国设备工程，2018，409（23）：193-194.

[4]  孙奇川，代文花. 生物质气化发电项目风险管理[J]. 决策探索（中），2018，597（11）：60-61.

[5]  刘华财，吴创之，谢建军，等. 生物质气化技术及产业发展分析[J]. 新能源进展，2019，7（01）：1-12.

[6]  哈云. 生物质气化多联产技术及其效益分析——以安徽昌信生物质能源有限公司为例[J]. 滁州职业技术学院学报，2019，18（02）：44-48.

（作者单位：1.国源设计院有限公司;2.中国电建集团山东电力建设第一工程有限公司）