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菌草变燃料,打造环保生物质发电新模式

放大字体  缩小字体 发布日期:2020-09-07  浏览次数:9
核心提示:近年来,国内外能源、电力供求日趋紧张,作为绿色可再生能源的生物质能资源的开发利用受到了极大关注,生物质能发电行业应运而生
 近年来,国内外能源、电力供求日趋紧张,作为绿色可再生能源的生物质能资源的开发利用受到了极大关注,生物质能发电行业应运而生。在我国,生物质能发电也越来越凸显出其必要性。

目前国际能源形势紧张,我国电力供应也多次出现缺口,传统的化石能源发电之路日益面临“无米之炊”的困境,利用菌草燃烧发电是我国能源结构调整最现实的方向之一。相比其他各类可再生能源原料中,菌草燃烧发电的电能质量好、可靠性高,其残存物可用作农田肥料,具有较高的经济效益。

图为:2020年我国上半年生物质发电各省累计装机容量(万千瓦)

01菌草生物质燃料特性

巨菌草作为C4植物,其光合作用的转化率是阔叶树的6~21倍。在中国南方年每公顷产鲜草450~500吨。将巨菌草作为生物质燃料进行燃烧发电,可以实现二氧化碳的零排放。

而且燃烧的巨菌草干基热值是18880j/g,是玉米的1.15倍。特别适合生物质锅炉燃烧,其生物质燃料特性优于玉米,灰分含量仅有玉米秸秆的一半,燃烧时方便排渣。不仅如此,巨菌草的硫含量较低,平均含硫量大约为0.38%,而煤的平均含硫量约达1%,因此巨菌草燃烧时产生的硫少,作为生物质燃料(颗粒燃料和生物质发电等)较为环保。

2008年,福建农林大学菌草研究所与浙江兰溪发电厂确定合作意向,用巨菌草代替煤燃烧,巨菌草热值为3500~4100大卡/公斤,在兰溪生长三个半月,鲜草达8142公斤/亩,其燃烧发电量相当于4吨原煤燃烧的发电量。

根据福建农林大学菌草研究所粗略估算:1公斤巨菌草(干物质)燃烧值为3580Kcal,相当于0.716公斤原煤的燃烧值。1公顷巨菌草的燃烧值相当于52.5~60吨原煤的燃烧值。

02菌草燃烧发电技术原理

菌草发电原理与燃煤发电原理基本一致,通过菌草燃烧产生的热量把水变成水蒸气,利用水蒸气发电或为生物质气化后经内燃机发电。

按菌草原料利用方式的不同可将菌草发电技术分为以下3类:菌草直接燃烧发电、菌草与煤混合燃烧发电、菌草气化燃烧发电。

(一)菌草直接燃烧发电

菌草直接燃烧发电是将菌草送入合适菌草燃烧的特定蒸汽炉中,生产蒸汽,蒸汽驱动汽轮机,从而带动发电机发电。菌草直燃发电系统主要包括:菌草的预处理、输送系统,锅炉系统,烟气净化系统、汽轮机系统和发电机系统;流程如图1。

菌草直接燃烧发电的优点:对菌草燃料的适应性好,对菌草燃料颗粒度要求低,易于不同生物质间的掺烧;发电量易于计量,便于取得政策补贴。

(二)菌草与煤混合燃烧发电

菌草与煤混合燃烧发电是将菌草预处理后与燃煤在炉外或炉内混合后进行燃烧,产生蒸汽,蒸汽驱动汽轮机,后带动发电机发电;流程示意如图2。

菌草与煤混合燃烧发电的优点是:掺配系统简单,机组运行方式不受燃料掺配量的影响。

(三)菌草气化燃烧发电

菌草气化燃烧发电是将菌草放入气化装置中气化,生成可燃气体,再将燃气输送至燃煤锅炉进行燃烧,产生蒸汽后带动汽轮发电机组发电,综合发电效率达到32%~37%,流程示意如图3。

菌草气化燃烧发电的优点:混合燃烧方式通用性较好,对原燃煤系统影响较小;对原锅炉环保排放指标的影响较小;生物质燃料发电效率高,利用率较高;可在线监测燃气热值、流量、温度,通过机组的发电效率折算,实现生物质燃料发电单独核算。

在化石资源过度消耗引发世界能源危机时,菌草作为一种很好的绿色可再生能源及开发利用潜力的新能源之一。

随着经济社会的发展,国家对不同方式、不同程度污染环境的煤电、风电、光伏发电、水电、核电生产的逐步限制,生物质发电的发展是必然的选择。人类现有的能源,用一吨就会少一吨,而菌草年年生长,年年收获,必然成为取之不尽、用之不竭的绿色能源。

因此利用菌草燃烧发电能有效替代燃煤等化石能源,缓解能源消耗与环境发展矛盾的同时,促进农民增收,实现农村能源转型发展的可行方式。是完全符合当前国家积极推动的可再生能源向高效、清洁、低碳、多元化为特征的方向转型和变革。

 
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