王士林
凯迪生态环境科技股份有限公司 湖北武汉 430000
摘 要：近年来，随着能源短缺以及人们环保意识的日益增强，清洁产业、循环经济不断发展，生物能源产业受到广泛重视。在能源面临枯竭、环境污染严重的形势下，生物质能发电技术与传统发电模式相比，具有变废为宝、能将资源循环利用、资源可持续再生的优点。符合可持续发展战略，符合绿色发展理念。本文就首先总结了生物质能发电厂常见技术，然后分析生物质能发电技术的应用及发展趋势。
关键词：生物质能发电技术；应用；发展趋势
0引言
生物质能发电技术是一种被普遍认可的再生能源能源发电技术，其中生物质能甚至被称为是第四大能源资源。据学者估计，生物质能能满足全球14%的能源需求，而目前被开发利用的生物质能还不到其生产总量的1%[1]，可见生物质能还具有相当广阔的开发空间。本文就对生物质能发电厂常见及时进行了总结，并分析技术生物质能发电技术的应用及发展趋势。
一、生物质能发电技术概述
生物质发电技术指的是利用生物质燃料进行发电的技术，其发电原理与燃煤火力发电基本类似，其燃烧物质的种类主要为生物质，利用生物质燃烧产生的热能、蒸汽带动汽轮机以及发电机实现发电。
在电厂，生物质是指通过光合作用形成的各种有机体，生物质能则是以生物质为载体的能量[2]。在电厂生物质能发电技术中，可利用的生物质种类十分多，主要包括：①林业残余物。例如，林业加工废弃物、落叶、薪柴等。②农业废弃物。例如秸秆、果壳、玉米芯等。③能源作物。例如木薯、甘蔗杆。这些生物质具有许多优点：产量大、分布广泛、可再生性好、易于开发和转化、绿色清洁。同时也具有一定的缺陷：含水率高、物理形态多样、能量密度较低、堆积密度较低等。
生物质能发电技术的类型主要包括：生物质直接燃烧发电、生物质燃煤混合燃烧发电、生物质气化发电。这三种主要技术对比详见表1。目前国内电厂应用最多的技术类型为生物质直接燃烧发电，这种技术又有主要包括固定床燃烧（生物质无需处理或简单处理后进行燃烧）和循环流化床燃烧（生物质需处理之流化要求粒都）两种主要燃烧方式，其中循环流化床气化炉是国内生物质能发电厂使用最多的工艺设备[3]。
表1 常见生物质能发电技术类型概述
技术类型 应用方式 优点 缺点
生物质直接燃烧发电 直接燃烧生物质 燃料粒度要求低、燃料适应性好、发电量易于计算、不同生物质间可掺烧、国家政策支持力度大 机组容量小、燃烧效率较低、锅炉易结渣或损坏、环保排放指标高
生物质燃煤混合燃烧发电 生物质与燃煤在炉内或炉外完成混合后再燃烧 掺烧机组运行不受生物质掺配量影响，掺配流程简单 难以计算生物质掺烧量及生物质电量、对掺烧生物质要求高、大多数掺烧生物质需做预处理、粉煤灰品质会受影响
生物质气化发电 生物质在气化装置中气化产生燃气然后将燃气输送至燃烧发电系统 发电效率高、生物质利用率高、对原煤系统影响小、对环保排放指标的影响小、适用于多种混合燃烧方式、易于计算发电效率 适应性差、对生物质燃料的要求高、需增加专门燃气燃烧器、气化技术尚不成熟
二、生物质能发电技术应用问题及解决措施
然而，生物质能发电厂想要更好地利用生物质能发电技术，还需要克服一些技术问题与宏观问题。
首先是宏观产业嵌入问题。电厂发电所使用的生物质有很大一部分来自农林业，然而就我国目前的农林业模式而言，上下游体系尚不完整，农林产品从运输到回收到再销售，还未有明确的分工和准确的定位，这就对其中产生的生物质发电原料的收集、运输提出了较大挑战，因此生物质能发电厂要综合考虑生物质原料供应、运输，完善收购渠道。
其次是技术问题。一方面，由于生物质燃烧原料在所含物质种类多，所含元素、特性各不相同，多数生物质原料燃烧过程中会在锅炉内形成一定的积灰、残留一定的残渣，这些积灰、残渣会影响燃烧锅炉的导热效率、传热功能，进而影响燃烧及发电效率，另外生物质原料所含有大量的氯元素，燃烧后会生成一些具有较大污染物的氯化物，同常规燃烧方式所产生的二氧化硫一样，这些氯化物也需要采取一定的措施进行净化处理。另一方面，生物质原料具有含水率高、物理形态多样的缺陷，在燃烧时部分生物质原料会对工艺设备造成一定的磨损，加大了生物质能发电设备消耗[4]，并且一些生物质原料使用前需晒干来减少对工艺设备的磨损、加大燃烧效率，然而这一方法会增加一定的时间成本，燃料储备不合理可能会影响电厂正常运行。因此，生物质能发电厂要不断进行生物质能发电技术的提升，并根据生产经营情况完善上燃烧上料系统，准备充足燃料，配备专门人员实施监控生物质原料燃烧情况，对于蓬松、发热低、密度低的生物质燃料要及时补充燃料。
另外，针对技术问题，生物质能发电厂还要做好更高程度的设备革新。以国内生物质能发电厂使用最多的工艺设备——循环流化床气化炉为例。首先需要向大型化、超临界方向转变，向大型化转化主要是为了跟上未来发展的生产、生活能源需求，向超临界方向转变则主要是为了在循环流化床锅炉使用过程中有效调节其水冷壁温度，使炉膛内温度按照炉膛高度均匀分布，保证循环流化床锅炉的使用效果。其次需要进行循环流化床锅炉的脱硫与脱硝，虽然目前循环流化床锅炉燃烧产生的副产物含量相对较低，但随着环境问题的加剧，对污染物的排放标准势必会提高，因此需要在现有技术的基础上进行循环流化床锅炉的深度脱硫与脱硝[5]。最后，还需提升循环流化床锅炉的防磨损技术。生物质燃料在循环流化床锅炉内高速运动，会与锅炉炉体产生巨大的摩擦力，并且燃烧产生的高温也对锅炉炉体存在一定的损伤[6]，因此，需要研究降低循环流化床锅炉磨损的技术。
三、生物质能发电技术应用前景
由生物质能发电技术的的原理及特点可见，生物质能发电技术具有广阔的应用前景。首先，生物质能发电技术属于新型能源开发技术，对解决日益紧张的能源供需矛盾、减少不可再生资源的消耗具有重大意义。其次，生物质易于获得、产量大、分布广泛、可再生性好，并还能有效利用废弃材料发电，降低了电厂的生产成本，有助于提高电厂经济效益。最后，利用生物质材料发电可为农民来带更多的收入途径，为深化农村产业机构、农户增收提供了助力。
四、小结与展望
总的来说，生物质发电是一项符合可持续发展战略、绿色发展理念的技术手段，不仅能够拓宽能源利用渠道，还能提高能源利用效率，实现废物利用。虽然目前生物质产业发展还面临着一些问题，但不可否认生物质能发电技术具有广阔的发展前景。电力企业需要不断进行生物质能发电技术提升、不断完成更高程度的设备革新，并充分考虑产业嵌入问题，提高企业经济效益，进一步提高生物质能发电效率，为能源供应与可持续发展增添助力。
参考文献：
[1]高金锴, 佟瑶, 王树才,等. 生物质燃煤耦合发电技术应用现状及未来趋势[J]. 可再生能源, 2019, 37(04):31-36.
[2]袁惊柱, 朱彤. 生物质能利用技术与政策研究综述[J]. 中国能源, 2018, v.40(06):12+19-23.
[3]吴跃明, 吴智泉. 燃煤耦合生物质气化发电在工程应用中几点建议[C]// 2018中国环境科学学会科学技术年会论文集(第一卷). 2018.
[4]马务, 盛昌栋. 基于循环流化床气化的间接耦合生物质发电技术应用现状[J]. 热力发电, 2019, 48(04):5-11.
[5]罗宝华, 张彩虹, 牛志蕾. 基于ISM的沙区生物质发电产业影响因素分析[J]. 林业经济问题, 2016, 36(02):162-168.
[6]闫庆友, 陶杰. 中国生物质发电产业效率评价[J]. 运筹与管理, 2015, 000(001):173-178,208.