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生物质能发电技术及其分析 孙守强 生物质能发电技术及其分析lowbar;孙守强 能源研究与信息 第24卷 第3期 Energy Research and Information Vol. 24 No. 3 2021 文章编号: 1008-8857(2021)03-0130-06 生物质能发电技术及其分析 孙守强, 袁隆基, 杨宏坤, 梁军辉 (中国矿业大学 机电工程学院, 江苏 徐州 221116) 摘 要: 介绍一些常用的生物质能转化方式，包括生物质固体成型技术、生物质液体燃料转化技术以及生物质制取气体技术。同时详细地介绍了秸秆燃烧发电、沼气发电、整体气化发电(BIG)、生物质燃料电池等一些常用的、比较有前景的生物质能发电技术。最后，结合目前国内外生物质能发展现状以及发展中需注意的问题从技术的可行性、经济性等方面做了一些分析。 关键词: 生物质能; 发电技术; 转换; 分析 中图分类号: TK6 文献标识码: A 生物质能是人类利用最早的能源之一。生物质能源主要是指直接或间接地利用自然界的有机物质生产的能源，其具有蕴藏量大、普遍性、易取性、挥发性高、炭活性高、易燃性等特点。在我国，生物质能的主要表现形式有[1]：农业生产物及农林废物；生活垃圾；工业有机废物等。但我国生物质能利用起步晚、利用方式简单、效率低，因此，开发比较环保、高效燃烧技术对我国农村地区生活水平的提高以及环境的改善显有深远的意义。 1 生物质能利用转化方式 1.1 固体利用方式 固体利用生物质燃料技术与燃煤发电技术类似，核心问难是生物质入炉前的成型技术。根据成型工艺的差别主要分为湿压成型、热压成型和碳化成型[2]工艺三种形式：湿压成型工艺主要是将原料在一定液体中浸泡数日，生物质在液体中皱裂并部分降解，然后采用一定方式(通常为高压)将水分挤出，然后成型成为燃料块；热压成型工艺过程与型煤技术类似通常分为原料粉碎、干燥混合、挤压成型以及冷却包装等过程，其中成型方式是核心工艺；碳化成型是将原料送入机器内压缩，后柱塞将压好的块料送入热解桶内，物料在已设好温度的热解桶内被碳化，得到相应的产品。 1.2 液体转化利用方式 生物质转化液体方式主要有发酵工艺、生物质液化以及机械萃取工艺。发酵主要是指糖 收稿日期：2021-04-25 作者简介：孙守强(1986-)，男(汉)，工学学士，sunshouqiang@163.com。 第3期 孙守强, 等: 生物质能发电技术及其分析 131 类、淀粉含量较高的生物质制取乙醇，其流程为先将生物质碾碎，通过催化酶作用将淀粉、糖类转化为糖，再用发酵剂将糖转化为乙醇，初步得到的乙醇体积分数较低(10% ~15%)的产品，蒸馏除去水分和其他一些杂质，最后浓缩的乙醇(一步蒸馏过程可得到体积分数95%的乙醇)冷凝得到液体乙醇[3]；生物质液化燃油是一种以废弃生物质(如各种废弃农业秸秆、废弃木本植物、草本植物及城市有机垃圾)为原料，经特殊的热化学液化工艺转化、分离所获得的新型、绿色可再生的生物质液体燃料；一些含油率高的能源作物如菜籽、油桐、蓖麻、油菜等可以直接经过机械方式经过压榨、提炼、萃取以及精炼等处理方式得到的液体燃料，对植物油进行酯化处理，经过油脂水解、脂肪酸的酯化、酯交换等过程可生产出品质较好的生物柴油。 1.3 气体转化利用方式 气化方式主要有生物化学法和热化学法两种。生物化学生产可燃气体主要指细菌将原料(有机废物)分解为淀粉和纤维素都等有几大分子，然后将他们直接转化为脂肪酸(乙酸等)，紧接着甲烷化细菌开始起作用进行厌氧消化法生产沼气；热化学法就是将温度加热到600℃以上，在缺氧的条件下对有机质进行“干馏”这类热解产物与以煤热解十分相似，固体产物为焦炭类似物，气体产物为“炉煤气”类似物，一部分固体物质，再进入裂解炉[4](鲁奇法)进行固体物质的裂解或进入二次燃烧室燃烧，炉温可达900℃以上。这样固体全部转化为气体燃料，便可产生出高质量的气体燃料。 2 生物质能发电技术 2.1 直接燃烧发电 以秸秆、垃圾等为代表的生物质发电方式为直接燃烧发电。燃烧秸秆发电时，秸秆入炉有多种方式：可以将秸秆打包、粉碎造粒(压块)、或打成粉或者与煤混合后末打入锅炉。其生产过程为：将秸秆等生物质加工成适于锅炉燃烧的形式(粉状或块状)，送入锅炉内充分燃烧，使储存于生物质燃料中的化学能转变成热能；锅炉内的热后产生饱和蒸汽，饱和蒸汽在过热器内继续加热成过热蒸汽进入汽轮机，驱动汽轮发电机组旋转，将蒸汽的内能转换成机械能，最后由发电机将机械能变成电能。具体发电流程如图1所示。 图1 秸秆直接燃烧发电原