生物質(zhì)能規(guī)模化利用技術(shù)國家發(fā)展和改革委員會能源研究所秦世平直接液化生物質(zhì)資源氣化熱解水解、發(fā)酵沼氣技術(shù)酯化間接液化生物質(zhì)能利用技術(shù)分類熱化學(xué)法化學(xué)法生化法生物質(zhì)燃?xì)庖夯图状肌⒚讶紵裏崃炕螂娏σ掖颊託饽咎炕蛏镌蜕锊裼鸵弧⒅苯尤紵l(fā)電三、沼氣和沼氣發(fā)電四、液體燃料五、壓縮成型燃料生物質(zhì)能規(guī)模化利用技術(shù)分類o農(nóng)林剩余物直燃發(fā)電o農(nóng)林剩余物混燃發(fā)電o農(nóng)林剩余物氣化發(fā)電o垃圾焚燒發(fā)電o垃圾填埋氣發(fā)電o

養(yǎng)殖場畜禽糞便沼氣發(fā)電發(fā)電技術(shù)o

秸稈在田間打成方捆，并分散儲存在秸稈收集

點，按發(fā)電廠的調(diào)度指令，定期送到發(fā)電廠o

成捆的秸稈經(jīng)粉碎后直接加入鍋爐o

燃燒產(chǎn)生的煙氣經(jīng)過除塵后達(dá)標(biāo)排放o

鍋爐產(chǎn)生的蒸汽推動蒸汽輪機，并帶動發(fā)電機

發(fā)電直燃發(fā)電工藝簡述優(yōu)點：o技術(shù)成熟，國外此類技術(shù)已有成功運行的范例o

秸稈經(jīng)粉碎直接入爐，不需成型。o

適合大規(guī)模生產(chǎn)

缺點：o該技術(shù)的原料預(yù)處理和鍋爐等設(shè)備國內(nèi)技術(shù)尚未成熟，需要由國外引

進(jìn)，價格昂貴。o該技術(shù)適合的規(guī)模在20MW-50MW，所需的秸稈資源量為25-45萬噸/年，

秸稈收集壓力較大，收集成本較高o技術(shù)的單位投資較大，不適于小規(guī)模發(fā)電使用

適用范圍：o

以2.5MW的秸稈直燃發(fā)電廠計每年需消耗秸稈25萬噸左右o

以農(nóng)場為生產(chǎn)單位的地區(qū)o

適用于復(fù)種指數(shù)小的地區(qū)o

應(yīng)接入10千伏以上變電站評價煤－生物質(zhì)混燃發(fā)電現(xiàn)狀目前煤－生物質(zhì)混燃發(fā)電主要由企業(yè)自主進(jìn)行，得到政

府有關(guān)部門認(rèn)可的僅山東十里泉電廠。山東十里泉電廠：總裝機容量140MW，設(shè)計摻混生物質(zhì)

20％。執(zhí)行生物質(zhì)發(fā)電上網(wǎng)電價0.594元/kWh，燃煤發(fā)電

上網(wǎng)電價0.354元/kWh。（山東省批準(zhǔn)）某著名企業(yè)：下屬21個熱電廠，有7個摻混生物質(zhì)原

料，原料有農(nóng)作物秸稈、樹皮、稻殼、蘆葦、污水處理廠

污泥等。但所有摻燒電廠均沒有得到電價補貼。山東十里泉電廠秸稈料倉右上：秸稈原料輸送。右下：秸稈原料入鍋爐（三根加料管中，中間的為秸稈，上下均為燃煤）上圖：秸稈料倉。o

循環(huán)流化床氣化o

逆流固定床氣化秸稈氣化發(fā)電燃燒與氣化過程示意圖燃?xì)鈨袢細(xì)廨敵稣羝敵隹諝饪諝鉄煔鈕

設(shè)備為氣化爐o

產(chǎn)品為燃?xì)鈕

爐內(nèi)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時碳元

素過剩o

主要化學(xué)反應(yīng)為

2C+O2=2COC+H2O=CO+H2o

廢棄物為灰渣

設(shè)備為鍋爐

產(chǎn)品為熱量(蒸汽)

爐內(nèi)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時氧元

素過剩

主要化學(xué)反應(yīng)為

C+O2=CO2

廢棄物為煙氣和灰渣氣化與燃燒不同之處循環(huán)流化床秸稈氣化原理循環(huán)流化床秸稈發(fā)電流程示意圖圖

1.

生物質(zhì)循環(huán)流化床氣化發(fā)電工藝流程空氣

燃?xì)?/p>

水生物質(zhì)∽∽∽∽∽廢水灰塵灰生物質(zhì)IGCC工藝流程示意圖優(yōu)點：o循環(huán)流化床氣化發(fā)電是中國科學(xué)院廣州能源研究所開發(fā)的技術(shù)，

是目前唯一已經(jīng)實施的較大規(guī)模發(fā)電的氣化技術(shù)。o屬于國有的技術(shù)，對秸稈發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展非常有利。o規(guī)模適應(yīng)能力強，電廠規(guī)模大小均可。o不需要成型即可氣化

存在的問題：o燃?xì)庵酗w灰含量太高，導(dǎo)致焦油中含有大量灰渣，焦油只能廢棄。o焦油污水處理量和處理難度增加。o灰渣中碳含量高，轉(zhuǎn)換效率降低。o已建成的生物質(zhì)循環(huán)流化床氣化發(fā)電廠都是以稻殼或木粉為原料

的，尚未真正解決大田秸稈利用的問題。循環(huán)流化床氣化發(fā)電技術(shù)評價逆流固定床秸稈制氣原理氣化劑(空氣)燃?xì)廨敵鯟

+

CO2

=

2COC

+

O2

=

CO2原料倉干燥層還原層干餾層氧化層灰渣層電力輸配變電站發(fā)電機內(nèi)燃機脫硫塔燃?xì)鈨裨鰤赫竟に嚵鞒淌疽鈭D成型秸稈倉電捕焦油器旋風(fēng)分離器灰渣處理粉碎氣化爐成型秸稈優(yōu)點：o

設(shè)備相對簡單o

動力消耗小o

燃?xì)鈨艋癁槌墒旒夹g(shù)，設(shè)備為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。o煤的逆流固定床氣化爐技術(shù)非常成熟，可以移植到秸稈氣化。o

焦油處理技術(shù)成熟，焦油可以回收。

存在問題：o

目前還沒有建成的示范工程，存在一定的風(fēng)險。o

系統(tǒng)和關(guān)鍵設(shè)備（氣化爐）需要重新設(shè)計。o

現(xiàn)有設(shè)備和工藝需要進(jìn)一步改進(jìn)和完善。o

秸稈需要先成型。逆流固定床秸稈氣化技術(shù)評價o

現(xiàn)有的內(nèi)燃發(fā)電機技術(shù)已經(jīng)可以使用熱值為800-1000kcal/m3的高爐煤氣，完全能夠滿足生物質(zhì)燃?xì)獍l(fā)

電的要求。o

現(xiàn)有商業(yè)化的內(nèi)燃發(fā)電機最大功率為800kw，正在研制

中的最大功率為2400kw。o

國內(nèi)最為成熟可靠的內(nèi)燃發(fā)電機，最大功率為500kw，

價格約為90-110萬元/臺（套）。內(nèi)燃發(fā)電機國家環(huán)保總局對垃圾處理的要求：o減量化o無害化o

資源化垃圾焚燒發(fā)電垃圾焚燒系統(tǒng)示意圖上圖：垃圾料倉和垃圾抓斗。右上：電廠主廠房。右下：電廠主控室顯示面板。垃圾填埋氣發(fā)電垃圾填埋場規(guī)模單池容積（m3）總池容積（m3）日產(chǎn)氣量（m3/d）大型>500>1000>1000中型50-50050-100050-1000小型<50<50<50目前我國已建成的大中型沼氣工程約700處，僅占大中型養(yǎng)殖場總量的6.6%。

其中配套發(fā)電的很少。沼氣主要有效成份為甲烷，熱值約為5500kcal/m3,一般采用內(nèi)燃

發(fā)電機發(fā)電。大中型沼氣工程的定義：規(guī)模復(fù)合下表要求，并具有原料預(yù)處理、

沼氣、沼渣、沼液綜合利用配套系統(tǒng)的工程。沼氣制取及沼氣發(fā)電沼氣凈化儲

存用

戶沼氣制取基本工藝流程厭

氧

消化

器剩余污泥(可用作肥料)預(yù)處理調(diào)節(jié)池后處理有

機

廢

物排放生態(tài)型沼氣工藝流程示意圖造粒

↓

拌輔料烘干調(diào)蓄塘人工清

糞畜禽廢

水水生植物塘堆漚凈化裝置厭氧消化固液分離集中供氣沼氣發(fā)電貯氣柜沉淀池畜禽舍魚塘農(nóng)田固體沼氣液體↓↓環(huán)保型沼氣工藝流程示意圖厭氧消化沉淀池畜禽舍達(dá)標(biāo)水排放凈化裝置畜禽廢水好氧處理固液分離集中供氣沼氣發(fā)電人工清糞貯氣柜烘干拌輔料造粒包裝出售堆漚液體固體沼氣發(fā)電形式養(yǎng)殖場沼氣工程糖類(淀粉)燃料乙醇油料作物生物質(zhì)液體燃料生物柴油以淀粉、糖類為原料制取燃料乙醇原理燃

料

乙

醇淀粉類原料糖類原料變性劑無水乙醇糖化發(fā)酵蒸餾淀粉類原料制取燃料乙醇工藝流程示意圖原

料榨汁糖蜜配料發(fā)

酵市

場無水乙醇精

餾乙

醇蒸

餾再利用市

場糖類原料制取燃料乙醇工藝流程示意圖廢

水凈化飼

料甜高粱制取燃料乙醇工藝流程示意圖“早熟1號”甜高粱制取乙醇o(jì)

生物柴油指利用動植物油脂中的脂肪酸與醇類進(jìn)

行酯交換反應(yīng)生成的脂肪酸烷基脂。o

生物柴油的原料不應(yīng)該包括食用油。o

大規(guī)模制取生物柴油的前提是具有足夠的原料，

在生物油工廠建設(shè)前需要落實原料供應(yīng)。o

為了保證原料供應(yīng)，一般規(guī)模化的生物油工程都

將建設(shè)自己的原料基地。油料作物制取生物柴油我國主要生物油原料種類o蓖麻：平均單產(chǎn)150公斤/畝左右，種籽含油率50%左右，種仁含油

率65%左右。o麻瘋樹：5年生林平均果實產(chǎn)量可達(dá)每畝300-500公斤，果實平均

含油率40%以上，種子的含油率高達(dá)60%，是國際上公認(rèn)的主要能

源開發(fā)樹種。o黃連木：成年樹每株可年產(chǎn)果實50-150公斤，最高達(dá)250公斤。黃

連木種子的含油率為43%，是我國重要的木本油料樹種。o油桐：10年生油桐畝產(chǎn)可高達(dá)45公斤。油桐種子含油率33%-71%，

并且桐油不變質(zhì)，其運輸和貯存條件沒有任何限制。o烏桕（臘子樹、木油樹）：每公頃可產(chǎn)350公斤，種子出油率高達(dá)

40%以上。油桐果實油桐樹麻風(fēng)樹前處理油料植物榨油酯化生物柴油生物柴油生產(chǎn)工藝原理示意圖工藝：兩步酯交換法和微乳化法研發(fā)：某著名企業(yè)四川省長江造林局

四川林科院產(chǎn)品：B-15混合柴油B-20混合柴油應(yīng)用：B-20混合柴油在成都

公共交通公司的柴油

公交汽車上使用，柴

油機工作平穩(wěn)、運行

可靠，主要零件磨損

正常，達(dá)到0號柴油

的標(biāo)準(zhǔn)。年產(chǎn)200噸生物柴油中試裝置原料：麻風(fēng)樹果實規(guī)模：年產(chǎn)200噸生物柴油o

以農(nóng)林剩余物為原料o

采用干餾工藝將農(nóng)林剩余物隔絕空氣加熱，使之產(chǎn)生焦

油與燃?xì)狻

將生成物氣液分離；o

液體為生物燃油，氣體用于干餾裝置的加熱。o

燃油熱值約為4500-5000kcal/kg。o

燃油經(jīng)過脫酸和重整，生產(chǎn)車用油，但成本較高。農(nóng)林剩余物制取生物燃油管式換熱器輕端分離器生物質(zhì)流化床熱解生物原油工藝流程示意

圖（不含原料處理系統(tǒng)）氣化原料儲存?zhèn)}燃?xì)庥酂峒訜?/p>

器燃

氣

壓

縮

機焦油儲存罐焦油儲存罐焦炭儲存?zhèn)}靜電分離器一次分離器氣化反應(yīng)

器加

熱

器焦炭冷卻器旋風(fēng)分離器循環(huán)泵至煙囪過濾器激冷罐焦油冷卻

器優(yōu)點：o采用壓縮成型技術(shù)可將生物質(zhì)原料密度增加5-6倍，提高運輸和使

用效率。o壓縮成型過程產(chǎn)生的熱量可殺滅原料中的病蟲害，可防止病蟲害

擴散，不，存。o過程簡單，設(shè)備少，投資小，施。

問題：o需要消耗電力，不同的壓縮機電力消耗為60-120kWh/kg。o加工成本約為200元/噸。o供農(nóng)民炊事用將有成本過高的問題。o供鍋爐等工業(yè)用戶使用可能遇到供應(yīng)的穩(wěn)定性問題。

前景：o在特定的條件下，（如燃煤鍋爐改造、財稅政策優(yōu)惠等