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[摘 要]能源紧张已经成为世界各地普遍存在的问题,利用生物质能气化发电技术的研究与开发,已经受到世界各国政府与科学家的普遍关注.我国发展生物质能气化技术,为农村地区提供生活和生产用能,不仅有利于这些地区脱贫致富,实现小康社会的奋斗目标,也有助于建立可持续的再生能源系统,促进国家节能减排和国民经济的健康发展.
[关 键 词]生物质锅炉；生物质能；发电技术
中图分类号：TM619文献标识码：A文章编号：1009-914X（2014）29-0256-01
一、农林生物质资源和发展前景
1.农业资源构成：农业生物质资源是指农业作物（包括能源植物）,主要有以下两个部分构成：农业生产的废弃物,如农作物秸秆（玉米秸?高粱秸?麦秸?豆秸?棉秆和稻草等）；农业加工业的废弃物,如稻壳、玉米芯、甘蔗渣、花生壳等.
2.林业资源的构成：林业生物质资源包括森林生长和林业生产加工资源中所提供的能源,主要有以下三个部分构成：碳薪林、在森林抚育和间伐过程中的零散木材、残留的树枝、树叶和木屑等；木材采运和加工过程中的枝丫、锯末、木屑等；林业副产品的废弃物（如果壳和果核等）.
3.生物质发展前景：由于生物质通过气化、液化、固化可以转化为二次能源,分别为热量或电力、固体燃料（木炭或成型燃料）、液体燃料（生物柴油、生物原油、甲醇、乙醇和植物油等）和气体燃料（氢气、生物质燃气和沼气等）.生物质压缩成型替代煤是利用木质素充当黏合剂将农业和林业生产中的废弃物压缩为成型燃料,提高其能源密度,是生物质预处理的一种方式.将松散的秸秆、树枝和木屑等农林废弃物挤压成固体燃料,能源密度相当于中等烟煤,可明显改善燃烧特性.在该领域中我国已拥有世界领先技术,为大规模燃烧利用生物质打下基础.
二、我国生物质发电的发展趋势
1.政府对生物质发电的重视性：由于生物质发电与煤电、水电等存在价格上的劣势,缺乏市场竞争力,政府采取电价补贴政策支持生物质发电的发展.生物质发电厂上网电价为脱硫燃煤机组标杆上网电价加0.25元/kWh补贴电价.发电消耗热量中常规能源超过20%的混燃发电项目不享受补贴电价.此外,生物质发电可享受收入减计10%的所得税优惠,秸秆生物质发电享受增值税即征即退政策.
2.我国发展生物质发电的一大动力是要通过发电避免农民焚烧秸秆引起污染等社会问题,另一方面又要通过发电扶助农民.随着生物质发电项目的增多,原料收购价格还在上升,亏损迫使部分生物质发电厂停产,因此国家在税收等政策上进一步加大扶持力度就显得非常重要.
3.截至2011年底,国内各级政府核准的生物质能发电项目累计超过了170个,投资总额超过600亿元.可再生能源“十二五”规划明确提出,到2015年国内生物质发电装机规模不低于1300万千瓦.国家在相关行业政策上给予了一系列的优惠,随着产业政策的逐步完善,生物质能发电将进入快速发展期.
4.就国内生物质发电产业发展现状来看,技术引进和自主开发已经成为中国生物质发电的主旋律.但是要清楚地认识到努力走自主开发之路才是最终出路,而且不断完善的国产技术将最终主导中国市场.配套辅助系统的开发、成熟和完善是生物质发电事业不断发展关键.而国内相关系统,比如收集、储存、运输、预处理和给料系统等,都存在一定问题.这些系统的完善成熟与否将决定着中国生物质发电事业的发展方向.
三、现阶段我国的生物质能发电技术
农作物秸秆发电在发达国家己受到广泛重视,在奥地利、丹麦、芬兰、法国、挪威、瑞典、美国、加拿大等国.目前我国秸秆发电主要工艺分三类：秸秆锅炉直接燃烧发电、秸秆～煤混合燃烧发电和生物质气化发电.
1.生物质锅炉直接燃烧发电
根据生物质燃料性质可分为两类：一是欧美国家针对木质生物质燃料的燃烧技术.我国早期的蔗渣炉和稻壳炉属于这类.另一类是秸秆燃烧技术,我国生物质资源以秸秆为主体,因此国内生物质燃烧技术的研究主要集中在秸秆燃烧技术上.国内锅炉厂家根据我国生物质发电实际情况对引进的丹麦技术进行改进后制造生产.国内自主开发了燃料预处理系统、给料系统以及排渣系统.多家国内科研机构和锅炉生产厂家研制了具有自主知识产权的流化床锅炉,技术比较成熟.
2.生物质、煤混合燃烧发电
混合燃料发电方式主要有两种.一种是生物质直接与煤混合后投入燃烧,该方式对于燃料处理和燃烧设备要求较高；一种是生物质气化产生的燃气与煤混合燃烧,产生的蒸汽一同送入汽轮机发电机组.混合燃料发电主要也是引进丹麦技术加以改造.我国南方利用甘蔗渣掺烧发电早有先例.仅需对现有煤炭发电厂锅炉炉膛稍加改造,再增加输料和袋式除尘装置即可.直接在传统燃煤锅炉中混燃小于总热值20%的生物质,技术上已基本成熟.
3.生物质气化发电
在生物质发电技术的分类上,由于其燃气产生的机理不同而将其分为反应性气化与热解气化.在反应性气化上,大多又分为水蒸气气化、等离子气化等方式.在实际的运用当中,我们又通常根据发电需求的不同而分为大型的流化床气化和相对较小的固定床气化两种.下面将分别对流化床气化和固定床气化以及水蒸气气化和等离子气化作出说明.
①流化床气化发电：大型的发电装置一般采用流化床气化系统,因为流化床气化在使用的过程中气化的能力大,而且其转化效率非常高,在需求电量比较大的情况下,采取并联方式将发电机连接起来,其实际工作将能很好的满足.同时,在发电过程中,我们也需建立相对应的净化系统和安全系统等.
②固定床气化发电：作为传统的气化方式,固定床气化通常有两种模式：上吸式固定床气化和下吸式固定床气化.它们两种方式的运行流程基本相同,只是在气化介质的流动方向以及加料的位置上有所不同.
③水蒸气气化：水蒸汽气化就是首先将生物质粉碎后投入到气化室,然后将蒸汽也注入其中,在高温的条件下,多种混合物进行化学反应,最后产生可燃性的混合气体,再送入内燃机等发电设备中.这中气化方式在反应容器上有着特别的要求,尤其是在气化炉中,其控制的温度、压力等因素都非常重要.
④等离子气化：等离子气化即采用等离子技术,把生物质原料加入到等离子气化室中,使得他们在超高的温度下气化,在这种环境下,碳的转化率非常之高,气化得到的气体经过一定的净化设备和过滤设备,就能通入到相应的发电设备之中,从而得到我们需要的电能.
结语：生物质能源在未来将成为可持续能源重要部分.我国幅员辽阔,但化石能源资源有限,生物质资源丰富,发展生物质能源具有重要的战略意义和现实意义.合理开发生物质能源将涉及农村发展、能源开发、环境保护、资源保护、国家安全和生态平衡等诸多利益.随着我国国民经济的高速发展和城乡人民生活水平的不断提高,既有经济、社会效益,又能保护环境的生物质发电技术的利用前景将会越来越广阔.