新能源发电：生物质能及其利用

《新能源发电》课 程 设 计

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题目四：生物质能及其利用

总    则：生物质能是人类赖以生存的重要能源，在全球整个能源系统中占有重要地位。生物质能可循环再生，资源分散，环保，可实现资源的综合利用。

撰写要求：（1）简单介绍生物质能发电的发展现状。

（2）介绍生物质能发电技术的原理。

（3）对生物质能利用和发展趋势的展望。

（4）进行总结。

（5）正文字数2000字符左右。

格式要求：（1）封面格式：

                 大连理工大学网络教育学院（二号，黑体，加粗，居中）

《新能源发电》课程设计（二号，黑体，加粗，居中）

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生物质能及其利用

1、质能发电的发展现状

生物质发电以秸秆（包括棉花、小麦、玉米等秸秆）以及农林废弃物（如树皮）为原料，通过直燃发电的技术产生绿色电力，除了可以增加清洁能源比重、改善环境，还可以增加农民收入、缩小城乡差距，意义重大。

我国利用农林废弃物规模化发电尚处于起步阶段，生物质发电技术不成熟、项目造价高，总投资大，运行成本高，尽管国家给予了电价优惠，但盈利水平还是不如常规火电。究其原因，一是单位造价高，二是燃料成本高，三是生物质发电企业实际税率太高。《可再生能源法》规定农林废弃物生物质发电应享受财政税收等优惠，但相关和措施尚未出台。

在国外，以高效直燃发电为代表的生物质发电技术已经比较成熟，丹麦率先研发的农林生物质高效直燃发电技术被联合国列为重点推广项目。农林生物质发电产业主要集中在发达国家，印度、巴西和东南亚等发展中国家也积极研发或者引进技术建设相关发电项目。在国土面积只有我国山东省面积1/4强的丹麦，已建立了15家大型生物质直燃发电厂，年消耗农林废弃物约150万吨，提供丹麦全国5%的电力供应。国外鼓励生物质发电产业发展的主要体现在价格激励、财政补贴、减免税费等方面，力度非常大。

2、质能发电技术的原理

2.1生物质直燃发电

生物质直接燃烧发电是指把生物质原料送入适合生物质燃烧的特定锅炉中直接燃烧，产生蒸汽，带动蒸汽轮机及发电机发电。已开发应用的生物质锅炉种类较多。如木材锅炉、甘蔗渣锅炉、稻壳锅炉、秸秆锅炉等。其适用于生物质资源比较集中的区域，如谷米加工厂、木料加工厂等附近。 因为只要工厂正常生产，谷壳、锯屑和柴枝等就可源源不断地供应电提供了物料保障。

生物质直接燃烧发电技术中的生物质燃烧方式包括固定床燃烧或流化床燃烧等方式。固定床燃烧对生物质原料的预处理要求较低，生物质经过简单处理甚至无须处理就可投入炉排炉内燃烧。流化床燃烧要求将大块的生物质原料预先粉碎至易于流化的粒度。其燃烧效率和强度都比固定床高。

该技术在我国应用较少，因为它要求生物质资源集中，数量巨大。如果大规模收集或运输生物质。将提高原料成本。因此该技术比较适于现代化大农场或大型加工厂的废物处理。

2.2生物质气化发电

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(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。

将这些可燃气体供给内燃机或燃气轮机， 带动发电装置对外提供动力，即为生物质气化发电。

2.3沼气发电

沼气来自畜禽粪污或是含有机物的工业废水，经过厌氧发酵产生以CH4 和CO2 为主体的混合气体。CH4 含量的多少决定沼气热值的高低， 从而对沼气的发电效率产生影响。

沼气发电是随着沼气综合利用的不断发展而出现的一项沼气利用技术，它利用厌氧发酵技术，将屠宰厂或其它有机废水以及养殖场的畜禽粪便进行发酵，生产沼气，供给内燃机或燃气轮机，带动发电机发电，也有的供给蒸汽锅炉产生蒸汽，带动蒸汽轮机发电。沼气属于生物质能，是一种可回收利用的清洁能源。它具有较高的热值，抗爆性能较好、燃烧清洁，可利用来进行取暖、炊事、照明、发电等。沼气发电技术主要应用在禽畜厂沼气、工业废水处理沼气以及垃圾填埋场沼气。推广应用沼气发电有利于保护生态环境，减少温室气体的排放；是增加农民收入的重要保障；可改善农民生产生活条件，带来巨大的社会效益、生态效益、经济效益。

3、生物质能利用和发展趋势的展望

    生物质能是一个重要的能源，预计到下世纪，世界能源消费的40%来自生物质能，我国农村能源的70%是生物质，我国有丰富的生物质能资源，仅农村秸秆每年总量达6亿多吨。随着经济的发展，人们生活水平的提高，环境保护意识的加强，对生物质能的合理、高效开发利用，必然愈来愈受到人们的重视。因此，科学地利用生物质能，加强其应用技术的研究，具有十分重要的意义。

    目前，我国已有一批长期从事生物质转换技术研究开发的科技人员，已经初步形成具有中国特色的生物质能研究开发体系，对生物质转化利用技术从理论上和实践上进行了广泛的研究，完成一批具有较高水平的研究成果，部分技术已形成产业化，为今后进一步研究开发，打下了良好的基础。

    从国外生物质能利用技术的研究开发现状结合我国现有技术水平和实际情况来看，本人认为我国生物质能应用技术将主要在以下几方面发展。

3.1  高效直接燃烧技术和设备

    我国有12亿多人口，绝大多数居住在广大的乡村和小城镇。其生活用能的主要方式仍然是直接燃烧。剩余物秸秆、稻草松散型物料，是农村居民的主要能源，开发研究高效的燃烧炉，提高使用热效率，仍将是应予解决的重要问题。乡镇企业的快速兴起，不仅带动农村经济的发展，而且加速化石能源，尤其是煤的消费，因此开发改造乡镇企业用煤设备(如锅炉等)，用生物质替代燃煤在今后的研究开发中应占有一席之地。把松散的农林剩余物进行粉碎分级处理后，加工成型为定型的燃料，结合专用技术和设备的开发，在我国将会有较大的市场前景，家庭和暖房取暖用的颗粒成型燃料，推广应用工作，将会是生物质成型燃料的研究开发之热点。

3.2  集约化综合开发利用

    生物质能尤其是薪柴不仅是很好的能源，而且可以用来制造出木炭、活性炭、木醋液等化工原料。大量速生薪炭材基地的建设，为工业化综合开发利用木质能源提供了丰富的原料。由于我国经济不断发展，促进了农村分散居民逐步向城镇集中，为集中供气，提高用能效率提供了现实的可能性。将来应根据集中居住人口的多少，建立能源工厂，把生物质能进行化学转换，产生的气体收集净化后，输送到居民家中作燃料，提高使用热效率和居民生活水平。这种生物质能的集约化综合开发利用，既可以解决居民用能问题，又可通过工厂的化工产品生产创造良好的经济效益，也为农村剩余劳动力提供就业机会。因此，从生态环境和能源利用角度出发，建立能源材基地，实施“林能”结合工程，是切实可行的发展方向。

    农村有着丰富的秸秆资源，大量秸秆被废弃和田问直接燃烧，既造成大量的生物质能的浪费，也给大气带来了严重的污染。因此，用可再生的生物质能高效转化在将来会有较好的发展前景。

3.3  生物质能的创新高效开发利用

    随着科学技术的高速发展，生物质能的发展将依赖创新技术来实现更大的发展。生物质能新技术的研究开发如生物技术高效低成本转化应用研究，常压快速液化制取液化油，催化化学转化技术的研究以及生物质能转化设备如流化床技术等是研究热点，一旦获得突破性进展，将会大大促进生物质能开发应用。

3.4  城市生活垃圾的开发利用

    生活垃圾数量以每年8%-10%的快速递增，工业化开发利用垃圾来发电，焚烧集中供热或气化产生煤气供居民使用，有很大的发展潜力。

3.5  能源植物的开发

大力发展能生产“绿色石油”的各类植物，如油棕榈、木戟科植物等，为生物质能利用提供丰富的优质资源。

4、总结

生21世纪是生物的世纪，是科学技术飞速发展的新世纪，可持续发展是当前经济发展的趋势所在，面对化石能源的枯竭和环境的污染，生物能源的开发和利用为经济的可持续发展带来曙光。生物能源作为可再生、污染小的能源，具有无可比拟的优势，必将为21世纪的经济发展和环境保护注入强大的推动力。国外生物质能源在燃料生产与发电方面的应用起步较早，主要利用农作物、农林废弃物及加工厂废弃物来进行燃料生产与发电；我国生物质能源起步相对较晚。存在局限性。面临能源短缺问题。全世界都在谋求以循环经济、生态经济为指导，坚持可持续发展战略，从保护人类自然资源、生态环境出发，充分有效地利用可再生的、巨大的生物质能源。而能源开发的一个很有潜力的方向便是充分利用生物质能源。这是解决全世界面临的能源短缺问题的有效途径。