2.中国生物质气化发电技术的现状

2．1综述

    中国生物质气化发电技术的研究始于六十年代，具有代表性的是60kw稻壳气化发电装置。目前应用的主要是160kw和200kw装置。近年开展了1MW生物质气化发电系统的研究，目标在于中等规模的生物质利用技术。在1998年，广州能源研究所设计建造了 1MW循环流化床（Circulating Fluidized Bed，缩写 CFB）生物质气化发电装置，该装置位于福建省一个辗米厂内，其系统图示于图一，生物质原料加入CFB气化炉，产生的可燃气通过旋风分离器、Venturi管和两个水洗塔，清洁后的可燃气储存在储气培，供给五台内燃发电机组使用。比较于以前的200kw生物质气化发电装置，CFB BGPG有许多技术上的改进（见表一），但由于经济上的原因，废水污染问题仍未得到很好的解决。

2.2关键技术

2．2．l气化炉

    我国己研究了各种气化方式，发展了多种型式的气化炉，包括上吸式、下吸式、层流下吸式和流化床气化炉，其中主要是层流下吸式、下吸式和流化床气化炉得到了较多的实际应用（气化炉参数见表二），其典型生产能力为几个kw至MW。

2．2．2气体内燃发电机组

    气体内燃发电机组有使用天然气、甲烷或沼气燃料的，可是在我国使用低热值气体的内燃发电机组较少100 kw以下装机容量的机种多是从柴油机改装的，没有标准产品。关于500kw以上的气体内燃发电机组，已作了一些工作，但也没有标准产品。目前标准产品只有160kw和200kw两种。由于这些气体内燃发电机的单机容量小，中等规模生物质气化发电厂只好使用多台气体内燃发电机并行，这种情况妨碍了中大规模生物质气化发电技术的进一步发展。 2．2．3气体净化在目前的工艺水平下，焦油裂解和废水处理再利用是气体净化的两个基本点。但目前的水洗方法不但降低了系统效率，而且产生相当数量含焦油废水，因此气体净化是国内生物质气化技术的最大弱点，需要更多的研究。

2．3生物质气化发电技术的经济性

2．3.1投资

    生物质气化发电的投资主要包括三部份：气化和气体净化、发电机组和厂房基建，表三列出了1MW和壳气化发电装置的投资细目。从表三得出，1MW系统所需的技贸纷为3060元/KW，大幅度低于小型燃煤电厂所需的投资（约6000元/KW）。其主要原因在于上述1MW稻壳气化发电装置是建设在辗米厂内，不需要复杂的生物质收集、运输和储备设备。可是，生物质气化发电单位输出切率所需投资将随着装机容量的减少而增加。我们用类似于表三的方式计算了不同装机容量所需的投资，示于图二，可见当装机容量低于60kw时，生物质气化发电单位输出功率的投资将高于小型燃煤电厂所需的投资。

2．3．2电价

    生物质气化发电的运行费用包括生物质原料费用、维 修费用、设备折旧和人员费用。lMW稻壳气化发电厂生产电力的价格约为 0·27元/度（见表四），相当于燃煤电厂生产电力的价格，但大幅度地低于柴油机发电价格。可是对于小规模生物质气化发电而言，由于人员和维修费用占更大的比例，其电价将随着装机容量的减少而增加。当系统装机容量小于100kw，其电价接近柴油机发电价格（见图三），生物质气化发电将失掉其竞争力。

2．3．3废水处理费用

    由于焦油问题仍未很好地解决，目前必须建设废水处理系统以避免二次污染。不同系统需要不同的废水处理费用（见图四）一般来说，系统越小，所需的废水处理费用比例约大。这是普及小型生物质气化发电技术的一个主要障碍。建设废水处理系统需要相当大的场地，很多用户为了节省投资和减少运行费用，不采用废水处理措施，引起 了很多环境保护方面的问题。

3. 影响生物质气化发电技术应用的主要因素

3．1生物质收集和预处理

    因为生物质能量密度低和分散，其收集和运输费用是生物质价格的主要部分。另外，生物质预处理也需要备投资。这两部分增加了生物质气化发电的运行费用。图五示出了生物质价格与产电价格的关系，当生物价格高于200元／吨，产电价格将达到0·5元/度，生物质气化发电将失掉其竞争力。图六给出了目前生质废料在不同的的收集和运输情况下的市场价格。从图五和图六可见，在当前情况下，如果生物质收集范围大于50 km，气化发电价格就会大于电网价格（约0·55元/度），而失掉经济性方面的优势、目前仅在有大生物质废料的企业（如辗米厂），不需生物质收集、运输和预处理的情况下，1MW生物质气化发电技术才有经济上的竞争力。

3．2二次污染

    废水污染问题目前是生物质气化发电技术应用的主要障碍，由于废水处理装置需要相当大的投资和场地，许多小型生物质气化发电用户没有处理废水。只有当一次污染问题解决后，生物质气化发电技术才能与其它技术在相同的基础上竞争。

4 中国生物质气化发电技术的发展策略

4.1技术改进

    根据中国生物质气化发电技术的现状，必须进行以下研究才能得到进一步的发展：

4．1．1焦油裂解和废水处理技术

    焦油裂解是解决焦油污染问题的有效方法，只有当焦油量大幅度降低后，含焦油废水问题才能解决。但在目前的工艺水平下，很难保证焦油能完全裂解，一定程度的水洗是需要的，所以废水处理和循环再利用是必需的。

4．1．2改善系统效率

   限于气化和气体内燃发电机组的效率，我们目前的CFB BGPG技术很难达到高于20％效率，因此生物质消耗量常大于1.1Kg(dry)/度。从上述电价分析可知，生物质价格是电价的主要部份，如果不能降低生物质消耗量，就很难利用那些需要收集、运输和预处理的生物质原料。长远来说，提高系统的总效率是大规模应用生物质气化发电技术的前提。

4．2中国生物质气化发电技术的示范和应用

    比较其它国家而言，中国有较好的条件发展气化发电技术。但从上述电价分析可知，就算二次污染问题能解决，大规模收集和运输生物质仍然会大幅增加生物质气化发电价格，导致较差的经济性。因此在当前条件下，那些有大量生物质废料的企业和地区是气化发电技术的主要用户。我们应当在这些企业和地区建设示范点，宣传生物质气化发电在经济技术方面的优点，从而使生物质气化技术被熟悉和接受。在此基础上，我们才能探讨用气化技术大规模地处理农业和森林业废料的可能性。考虑到我国企业的情况，目前最合适的气化技术的用户是辗米厂和木材厂。我国每年共生产约二亿吨米和一千万立方米人造板，有几百个加工厂，就算这些工厂是生物质气化技术的仅有用户，其市场前景也是十分良好的。