生物质气化技术及产业发展分析（4）

生物质气化技术及产业发展分析（4）

作者：刘华财吴创之谢建军等

中国的生物质气化主要用于发电/CHP、供热/窑炉和集中供气，已建成了从200kWe~20MWe不同规格的气化发电装置，气化发电正向产业规模化方向发展，是国际上中小型生物质气化发电应用最多的国家之一。较具代表性的项目包括广州能源研究所“九五”期间建成的福建莆田1MWe谷壳气化发电系统、海南三亚1MWe木粉气化发电系统、河北邯郸600kWe秸秆气化发电系统，以及“十五”期间建成的江苏兴化5MWe气化?蒸汽联合循环电站。

气化燃气工业锅炉/窑炉应用方面，中国的科研单位和企业也进行了探索。在广州能源研究所技术支持下，广东省已建立生物燃气工业化完整的产业链条基础，近几年来成功地完成了几十个生物质燃气项目，典型项目包括常州运达印染、珠海丽珠合成制药、深圳华美钢铁和广州天天洗衣等项目。目前主要发展途径为以生物质燃气替代石化燃油、燃气作为锅炉/窑炉燃料。

利用生物质气化技术建设集中供气系统以满足农村居民炊事和采暖用气也已得到广泛应用，自1994年在山东省桓台县东潘村建成中国第一个生物质气化集中供气试点以来，山东、河北、辽宁、吉林、黑龙江、北京、天津等省市陆续推广应用生物质气化集中供气技术。据农业部统计，截至2010年底全国共建成秸秆气化集中供气站900处，运行数量为600处，供气20.96万户，每个正在运行的气化站平均供气约350户。

2.2生物质气化内燃机发电/CHP

生物质气化发电/CHP可以通过蒸汽轮机、内燃机、燃气轮机和燃料电池等多种方式实现。可根据终端用户的需要灵活配置、选用合适的发电设备，规模一般在20kWe~10MWe之间，非常适用于分布式发电系统。目前应用最广的是内燃机发电（图2），其负荷可调性高，20%以上负荷就能运行，也可以多台并联运行。

生物质气化获得的燃气热值较低，H2含量较高，容易引起爆燃；生物质燃气中的焦油容易引起点火系统失灵，燃烧产生的积炭会增加机械磨损；燃气中的颗粒物也会增加设备磨损，严重时引起拉缸。所以生物质燃气内燃机的配件损耗和润滑油消耗一般比其他燃气内燃机高。从气化炉出来的燃气需要经过净化处理，内燃机和其他燃气利用设备对燃气的要求见表2。

对燃气进行深度净化的成本很高，为了应对燃气中的焦油问题，通常有两种方法：一是对内燃机进行定期清洁和维护以保证正常运行；二是将入口燃气保持在燃气残存焦油冷凝温度（约75℃）之上，适用于稀混合气、高转速、涡轮增压的内燃机组，发电效率可高达40%。国外的生物质燃气内燃机多为低热值燃气与柴油共烧的双燃料机组，大型的MW级机组和单燃料机组则主要由天然气机组改造而成。中国用于生物质燃气的内燃机主要由柴油发电机改造而成，采用低压缩比、低转速、燃气和空气进入气缸前充分预混等措施，比较成熟的机组单机功率达到500kWe。

广州能源研究所在生物质气化?内燃机发电/CHP方面处于国内领先水平，已推广生物质气化发电/CHP系统近30套。2005?2006年，在国家863计划支持下，建成国内首个生物质气化内燃机?蒸汽轮机联合循环发电示范工程（图3a），系统装机规模为4.5MWe（内燃机组）+1.5MWe（汽轮机组），发电效率超过26%；2012?2014年，在国家科技支撑计划的支持下，建成“2MWe生物质气化发电及热气联供系统（图3b）”，研制出了发电效率为34.5%的8300D/M-2非增压型500kWe低热值生物质燃气内燃机，示范系统发电效率为25.5%，CHP综合热效率为52.3%；目前，在国家重点研发计划项目支持下，计划建设2MWe生物质气化发电和热气联供示范系统，将机组发电效率提高到35%以上，系统发电效率≥27%，热电联供总热效率≥50%，目前已完成选址和设计，进入装置研发和加工阶段。

2.3生物质整体气化联合循环