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摘要：文章在劃分現(xiàn)階段生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)類別的基礎(chǔ)上，結(jié)合國家“十三五”期間煤電發(fā)展的產(chǎn)業(yè)政策，重點(diǎn)論述了生物質(zhì)燃?xì)怦詈习l(fā)電的工藝流程和主要設(shè)備，闡述了目前我國生物質(zhì)燃?xì)怦詈习l(fā)電項(xiàng)目推廣應(yīng)用的優(yōu)勢與不足，提出生物質(zhì)原料預(yù)處理的方案，解決存在的不足。

關(guān)鍵詞：生物質(zhì)燃?xì)?耦合發(fā)電;技術(shù)與應(yīng)用

1 概述

2016年11月7日，國家發(fā)展和改革委員會、國家能源局率先公布了《電力發(fā)展“十三五”規(guī)劃(2016 } 2020年)》，根據(jù)電力發(fā)展“十三五”規(guī)劃，我國將開展燃煤耦合發(fā)電試點(diǎn)示范，并明確指出重點(diǎn)任務(wù)是“在東北等糧食主產(chǎn)區(qū)布局一批燃煤與農(nóng)林廢殘余物耦合發(fā)電示范項(xiàng)目，在京津冀、長三角、珠三角布局一批燃煤與污泥耦合發(fā)電示范項(xiàng)目”。

2016年11月29日國務(wù)院公布了《“十三五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》。

2016年12月20日國務(wù)院下發(fā)了《“十三五”節(jié)能減排綜合工作方案》。

2016年12月30日國家能源局公布了《能源技術(shù)創(chuàng)新“十三五”規(guī)劃》。

這些規(guī)劃與工作方案都將燃煤耦合發(fā)電列為重要的支持性發(fā)展產(chǎn)業(yè)。由此，一批燃煤生物質(zhì)耦合發(fā)電試點(diǎn)項(xiàng)目建設(shè)已開始啟動，繼吉林大唐長山熱電廠啟動燃煤與農(nóng)作物秸稈耦合發(fā)電技術(shù)改造試點(diǎn)工作后，廣東、寧夏、湖北、安徽等省已啟動了一批燃煤與農(nóng)林生物質(zhì)、污泥耦合發(fā)電的試點(diǎn)項(xiàng)目。

2017年6月7日，第7屆燃煤生物質(zhì)耦合發(fā)電國際研討會在北京召開，國家能源局電力司的有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)表示：“燃煤生物質(zhì)耦合發(fā)電有利于促進(jìn)化石能源替代，增加清潔能源供應(yīng);有利于促進(jìn)電力行業(yè)特別是煤電的低碳清潔發(fā)展;有利于破解秸稈田間直焚、污泥垃圾圍城等社會治理難題”，這三個(gè)“有利于”的評價(jià)，基本就是當(dāng)前我國燃煤生物質(zhì)耦合發(fā)電發(fā)展的首要任務(wù)。

2 生物質(zhì)發(fā)電和生物質(zhì)耦合發(fā)電技術(shù)簡述

傳統(tǒng)的生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)，實(shí)際并不是火力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域的新技術(shù)。世界上早的生物質(zhì)發(fā)電起源于20世紀(jì)70年代，當(dāng)時(shí)因?yàn)槭澜缧缘氖�油危機(jī)爆發(fā)，丹麥為緩解危機(jī)帶來的能源壓力，率先大力推行秸稈等生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)，1990年以后，生物質(zhì)發(fā)電在歐美許多國家也得到大力發(fā)展。在傳統(tǒng)生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)發(fā)展中，實(shí)際也包含了生物質(zhì)與煤炭、燃油、天然氣的耦合發(fā)電技術(shù)，只是以西方國家為代表的技術(shù)中，通常是在中小機(jī)組方面的應(yīng)用，這也與西方國家電力產(chǎn)業(yè)發(fā)展國情有直接關(guān)系，在歐洲300M W機(jī)組以上的生物質(zhì)耦合發(fā)電技術(shù)實(shí)際并不多見。從生物質(zhì)耦合角度來看，我國300MW和600M W機(jī)組將是主要的適用機(jī)組，這樣來看，我國采用燃煤耦合發(fā)電技術(shù)的定義是符合國內(nèi)未來發(fā)展道路的，這不僅僅是簡單的生物質(zhì)和燃煤誰多誰少的問題，還包含了燃煤與其他能源耦合技術(shù)的范疇。

生物質(zhì)發(fā)電方式主要可分為直接燃燒發(fā)電、氣化發(fā)電和與耦合發(fā)電三種方式。直接燃燒發(fā)電分為農(nóng)林廢棄物直接燃燒發(fā)電、垃圾焚燒發(fā)電等;氣化發(fā)電可分為農(nóng)林廢棄物氣化發(fā)電、垃圾填埋氣發(fā)電、沼氣發(fā)電等;耦合發(fā)電是生物質(zhì)與其他燃料結(jié)合的發(fā)電技術(shù)。

生物質(zhì)耦合發(fā)電又可分為三種方式：

1)生物質(zhì)直接與煤炭、燃油、天然氣等燃料在鍋爐內(nèi)混合燃燒，我國早期開展的生物質(zhì)耦合發(fā)電以該方式為主，這種方式對于火電發(fā)電機(jī)組來說，生物質(zhì)利用熱效率低，對生物質(zhì)燃料處理和燃燒設(shè)備要求較高，并不具有很好的適用性;

2)生物質(zhì)燃燒鍋爐直接產(chǎn)生蒸氣，這部分蒸氣可送人到鍋爐再熱器或送到汽輪機(jī)低壓缸，這種耦合方式因?yàn)榇嬖谙鄬Κ?dú)立的生物質(zhì)鍋爐系統(tǒng)，對燃煤鍋爐燃燒不產(chǎn)生影響，但是系統(tǒng)復(fù)雜，投資造價(jià)高;

3)生物質(zhì)氣化產(chǎn)生的燃?xì)庠阱仩t內(nèi)與其他燃料混合燃燒，這種方式對于火力發(fā)電機(jī)組來講，需將生物質(zhì)燃?xì)饪偭靠刂圃谝欢ǚ秶鷥?nèi)，否則就要調(diào)整燃煤鍋爐的燃燒器和燃燒區(qū)域。

我國目前開展的燃煤耦合發(fā)電技術(shù)，主要趨向于第三種的燃?xì)怦詈戏绞�。這是因?yàn)槲覈�農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式的特征、電站鍋爐現(xiàn)狀等因素，決定了燃?xì)怦詈戏绞骄哂袑﹄娬惧仩t現(xiàn)有裝備影響小、投資少、生物質(zhì)利用熱效率高、對社會環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。圖1是生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)的劃分和分類情況。

圖1 生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)的劃分與分類

生物質(zhì)耦合發(fā)電的原料，實(shí)際上與生物質(zhì)發(fā)電一樣不僅局限于秸稈，也包括農(nóng)業(yè)、林業(yè)、食品加丁業(yè)的所有廢棄可燃物質(zhì)，都可以成為生物質(zhì)耦合發(fā)電的燃料，更廣義地講，甚至包括工業(yè)廢棄物、城市垃圾、污水處理污泥等有害廢物。生物質(zhì)耦合發(fā)電在火力發(fā)電領(lǐng)域起到降低煤耗、減少碳排放、促進(jìn)鍋爐低負(fù)荷經(jīng)濟(jì)運(yùn)行作用的同時(shí)，也是固廢無害化處理環(huán)保技術(shù)新的發(fā)展與應(yīng)用。

3 生物質(zhì)燃?xì)怦詈习l(fā)電技術(shù)的主要工藝流程

生物質(zhì)原料經(jīng)過多道工序處理后，達(dá)到氣化爐的人料要求，生物質(zhì)原料被輸送至氣化爐內(nèi)，在氣化爐內(nèi)在高溫、高壓的作用下，產(chǎn)生含有C0, CH4, H2等低熱值的混合可燃?xì)怏w。從氣化爐內(nèi)出來的生物質(zhì)燃?xì)鉁囟燃s為730 ℃，為了實(shí)現(xiàn)熱能的綜合利用和便于生物質(zhì)燃?xì)獾目煽坑?jì)量，燃?xì)庑杞禍乩鋮s到400℃-420 ℃，降溫后的生物質(zhì)燃?xì)馔ㄟ^輸送管道及加壓系統(tǒng)送人煤粉鍋爐燃燒室與煤混合燃燒。圖2是生物質(zhì)燃?xì)馀c煤混合燃燒耦合發(fā)電的工藝流程圖。

圖2生物質(zhì)燃?xì)馀c煤混合燃燒禍合發(fā)電技術(shù)工藝流程