目 录

前 言

摘 要

第 1 章 绪 论.................................................................................................... 1

1.1生物的能的概念.................................................................................................... 1

1.2生物质能的分类..................................................................................................... 1

1.3生物质能的特点................................................................................................... 2 第 2 章 生物质能发电技术及应用.............................................................. 3

2.1生物质发电的主要工艺........................................................................................ 3

2.2生物质能主要发电技术................................................................................ 3

2.3发展生物质发电的几点建议.................................................................................. 5

第3章 典型生物质发电工程分析――湖北当阳市生物质能热电厂..7

3.1 基本情况介绍............................................................................................... 7

3.2 电厂布置....................................................................................................... 7

3.3 生产系统及主要设备......................................................................................... 7

3.4 燃料、水源............................................................................................................. 9

3.5 工程分析................................................................................................................ 9

3.6 比较分析......................................................................................................... 14 第 4 章 中国生物质能源开发利用现状............................................................... 16

3.1固体生物质燃料的利用......................................................................................... 16

3.2气体物质燃料的利用.............................................................................................. 16

3.3液体物质燃料的利用.......................................................................................... 17 第 5 章 中国生物质能源未来的发展特点和趋势.................................. 19

5.1中国生物质能源未来的发展特点和趋势............................................ 19

5.2结束语.................................................................................................................. 20 参考文献................................................................................................................ 21

前 言

编 者

2008 年 12 月

摘 要 一直以来，“能源、环境、发展”是人类所面临的三大主题。这三者之中，能源是基础。而所谓生物质能，就是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式，它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用，可转化为常规的固态、液态和气态燃料，取之不尽、用之不竭，是一种可再生资源，同时也是唯一一种可再生的碳源。生物质能的原始能量来源于太阳，所以从广义上讲，生物质能是太阳能的一种表现形式。目前，很多国家都在积极研究和开发利用生物质能。

在当今煤炭、石油等非可再生资源日益减少的情况下，如何合理的开发利用生物质能源，在减少环境污染的同时提高能源利用效率，更好地为发展我国的经济服务，是摆在我们面前的一个重要课题。生物质能发电是生物质能利用的有效途径之一，目前，利用生物质能发电的主要技术有：秸秆发电、垃圾发电、沼气发电等，这些技术有待于我们去进一步完善和改进；尽管我国对生物质能源的开发利用还处于初步阶段，但我国资源辽阔，随着党和政府在政策上的大力支持，我国生物质能源的开发将会拥有广阔而美好的发展前景。

因此，本文旨在熟悉生物质能源的有关知识，了解利用生物质能源发电的主要技术、学会分析典型生物质发电工程、明了国内外生物质能源的开发利用现状、面临的问题以及今后的发展方向，从而让我们能更好的认识和了解生物质能源，为开发我国的可再生能源，发展我国的经济做出更大的贡献！

关键词：生物质;能源;发电;技术分析;现状;趋势

第1章 绪 论

1.1 生物质能的概念

生物质是指通过光合作用而形成的各种有机体，包括所有的动植物和微生物。而所谓生物质能（biomass energy ），就是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式，即以生物质为载体的能量。它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用，可转化为常规的固态、液态和气态燃料，取之不尽、用之不竭，是一种可再生资源，同时也是唯一一种可再生的碳源。生物质能的原始能量来源于太阳，所以从广义上讲，生物质能是太阳能的一种表现形式。目前，很多国家都在积极研究和开发利用生物质能。

1.2 生物质能的分类

依据来源的不同，可以将适合于能源利用的生物质分为林业资源、农业资源、生活污水和工业有机废水、城市固体废物和畜禽粪便等五大类。

林业资源：林业生物质资源是指森林生长和林业生产过程提供的生物质能源，包括薪炭林、在森林抚育和间伐作业中的零散木材、残留的树枝、树叶和木屑等；木材采运和加工过程中的枝丫、锯末、木屑、梢头、板皮和截头等；林业副产品的废弃物，如果壳和果核等。

农业资源：农业生物质能资源是指农业作物(包括能源作物)；农业生产过程中的废弃物，如农作物收获时残留在农田内的农作物秸秆（玉米秸、高粱秸、麦秸、稻草、豆秸和棉秆等）；农业加工业的废弃物，如农业生产过程中剩余的稻壳等。能源植物泛指各种用以提供能源的植物，通常包括草本能源作物、油料作物、制取碳氢化合物植物和水生植物等几类。

生活污水和工业有机废水：生活污水主要由城镇居民生活、商业和服务业的各种排水组成，如冷却水、洗浴排水、盥洗排水、洗衣排水、厨房排水、粪便污水等。工业有机废水主要是酒精、酿酒、制糖、食品、制药、造纸及屠宰等行业生产过程中排出的废水等，其中都富含有机物。

城市固体废物：城市固体废物主要是由城镇居民生活垃圾，商业、服务业垃圾和少量建筑业垃圾等固体废物构成。其组成成分比较复杂，受当地居民的平均生活水平、能源消费结构、城镇建设、自然条件、传统习惯以及季节变化等因素影响。 畜禽粪便：畜禽粪便是畜禽排泄物的总称，它是其他形态生物质（主要是粮食、农作物秸秆和牧草等）的转化形式，包括畜禽排出的粪便、尿及其与垫草的混合物。

1.3生物质能的特点

(1)可再生性

生物质属可再生能源,生物质能由于通过植物的光合作用可以再生,与风能、太阳能等同属可再生能源,资源丰富,可保证能源的永续利用；

(2)低污染性

生物质的硫含量、氮含量低、燃烧过程中生成的SOX、NOX较少；生物质作为燃料时，由于它在生长时需要的二氧化碳相当于它排放的二氧化碳的量，因而对大气的二氧化碳净排放量近似于零，可有效地减轻温室效应；

(3)广泛分布性

缺乏煤炭的地域，可充分利用生物质能；

(4)生物质燃料总量十分丰富。

生物质能是世界第四大能源,仅次于煤炭、石油、和天然气。根据生物学家估算,地球陆地每年生产1000～1250亿吨生物质;海洋年生产500亿吨生物质。生物质能源的年生产量远远超过全世界总能源需求量,相当于目前世界总能耗的10倍。我国可开发为能源的生物质资源到20xx年可达3亿吨。随着农林业的发展,特别是炭薪林的推广,生物质资源还将越来越多。

第2章 我国生物质能发电主要技术及应用

2.1生物质发电的主要工艺

生物质发电技术主要工艺分三类：直接燃烧发电、混合燃烧发电、热解气化发电。

2.1.1 直接燃烧发电

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蒸汽锅炉中, 生产蒸汽, 驱动蒸汽轮机, 带动发电机发电。

我国已经建成建的大型秸秆发电厂项目有国能单县万秸秆发电厂、国能威县万秸秆发电厂、国能成安万秸秆发电厂、国能高唐秸秆发电厂、国能垦利万秸秆发电厂。

2.1.2 生物质混合燃烧发电

混合燃烧发电是指将生物质原料应用于燃煤电厂中, 使用生物质和煤两种原料进行发电, 主要有两种方式一种是将生物质原料直接送入燃煤锅炉, 与煤共同燃烧, 生产蒸汽, 带动蒸汽轮机发电另一种是先将生物质原料在气化炉中气化生成可燃气体, 再通入燃煤锅炉, 可燃气体与煤共同燃烧生产蒸汽, 带动蒸汽轮机发电。

我国首台秸秆与煤混合燃烧发电机组于年月日在山东枣庄华电国际十里泉电厂投产。

2.1.3 生物质热解气化发电

热解气化发电是指在气化炉中将生物质原料气化, 生成可燃气体, 经过净化,供给内燃机或小型燃气轮机, 带动发电机发电。

2.2 生物质能主要发电技术

2.2.1 秸秆发电

秸秆发电是一种以秸秆为主要燃料的发电方式，又分为秸秆燃烧发电和秸秆气化发电。

秸秆燃烧发电是直接将秸秆送入锅炉，产生蒸汽带动发电机发电。这种发电方式与火力发电的原理相似，采用这种技术，秸秆处理量大，热能利用效率高，主要设备有锅炉、汽轮机和环境保护系统。

秸秆气化发电是把秸秆木屑置于气化炉内，在缺氧状态下加热产生CO和CH4的可燃气体，供给内燃机或燃气轮机，带动发电机发电。

2.2.2 秸秆发电存在的问题：

（1） 秸秆气化生产的燃气值低，在稳定运行的焦油清除、气体净化等技术上需要提高。

（2） 缺乏秸秆直接燃烧供热技术研究和设备开发，不便于多途径能源利用。

（3） 在我国，农业生产的分散性，给秸秆的收购带来了一定困难。

2.2.3 沼气发电

沼气发电是指利用厌氧发酵技术, 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,也有供给蒸汽锅炉, 生产蒸汽, 带动蒸汽轮机发电。沼气发电的关键技术主要是高效厌氧发酵技术、沼气内燃机技术和沼气燃气轮机技术。沼气发电主要方式有燃沼气发电机发电，燃沼气锅炉发电，燃料电池发电。

2.2.4 沼气发电存在的问题

（1） 沼气中的CO2含量较高，燃烧速度较慢，发动机后燃严重，排气温度上升。

（2） 沼气中的硫化氢对发动机产生严重腐蚀。

（3） 目前沼气发动机是由柴油机或汽油机组成，性能和质量都比较差。

（4） 沼气一次性投资大，对管理，操作，和维修的技术要求高。

（5） 沼气市场不规范，没有建立完整的市场体系。

（6） 缺乏相应的鼓励和限制机制，不能有效吸引投资。

2.2.5 垃圾发电

2.2.6 垃圾发电的主要方式有：

（1）焚烧发电

焚烧发电有利于实现垃圾“无害化、资源化、减量化”的处理，特别是垃圾焚烧炉中的高温可以将垃圾中的病原菌彻底杀灭，达到无害化处理。常见的焚烧发电技术有气化焚烧发电，流化床焚烧发电，回转窑焚烧发电，炉排行焚烧发电，垃圾低温微燃焚烧发电，固化垃圾燃料发电等方式。垃圾焚烧发电的主要设备包括焚烧锅炉，烟气处理系统，灰渣处理系统和余热利用系统。

（2）垃圾填埋发电

又称生化法垃圾发电。通过垃圾填埋将生物转化的过程中产生的大量可燃气体收集

起来，可以用来发电。一般由填埋气体收集系统，气体处理系统，气体发电系统等几部分组成。

（3）食品废渣垃圾发电

日本最近开发的两种装置，可以先将来自食品厂或饭店的生活垃圾液化，然后送至气化装置中气化，合成的燃料气也可用于燃料电池发电。

2.2.7 垃圾发电存在的问题

（1）圾燃烧会产生制癌物质和氮氧化物，对环境构成二次污染。

（2）垃圾发电效率较低。

（3）高温时，烟气中的氯化物，硫化物等对受热面腐蚀严重。

（4）垃圾发电一次性投资大，运行处理费用高，且自身收益不高。

（5）垃圾中可燃废气物的质量和数量因季节的地区而异，所以波动量大，稳定性差。

2.3 发展生物质发电的几点建议

通过对以上一些常见的生物质能发电技术的了解，我总结了以下几点建议，希望能促进我国生物质发电技术的进一步发展。

2.3.1 政府支持

尽管生物质发电有许多优势，但在现今状况下，发电成本似太高（比常规火电贵

1.5~2倍）还有许多困难需要克服。纵观国内外的经验表明，需要政府扶持，特别是发展初期更是如此。生物质发电的优点有益于环境，但环境效益往往得不到补偿，市场调节作用对它往往是失灵的，因而只有政府的支持，才能加快生物质发电的发展。

2.3.2 法律保证

早期各国发展生物质发电都首先是发展技术，一旦技术成熟，就转向示范和千方百计降低成本。只有成本足够低，才有市场，才能发展。有了生物质发电市场强制的立法，就可以吸引民间资本，提高生物质发电投资商的信心。我国在这方面已迈出了巨大的一步，《中国可再生能源法》及国家发改委的二个配套文件已经出台实施，但还有另外的10个配套法规在制定中。相关政策的出台直接关系到再生能源利用行业的健康发展。

2.3.3 增加科技投入

要发展生物质发电，降低发电成本，最根本要依靠科技进步，不断创新：提高技术

水平，研究开发具有自主知识产权的核心技术和设备。要提高转换元件的转换效率，降低生产成本，改进系统的经济性、可靠性和稳定性。建议国家应增加科技投入和培养这方面技术人才，研发具有自主知识产权的核心技术、关键技术，提高可再生能源技术装备的国产化水平。

2.3.4 创新管理，合理布局

生物质发电目前正起步阶段，应先选点示范，取得经验后，逐步推广。应面对广大农村，千家万户，涉及面庞大的社会系统工程，它会引起我国农村经济和能源环境巨大变化，因此建议各级政府和发电企业应创新思维、创新管理，创新技术，确保安全、经济生产，使生物质发电尽快地走向市场，参与竟价上网。

2.3.5 示范试点，逐步推广

政府综合部门加强示范推广工作，确定并扶持一批可再生能源开发利用的示范点或示范区，取得经验后，逐步推广。

第3章 典型生物质发电工程分析――湖北当阳市

生物质能热电厂

3.1 基本情况介绍

当阳市位于湖北省西部，是国家专用粮基地县（市）和湖北省粮油及柑桔优势产区。全市现有耕地626.50km2，主要农作物有水稻、玉米、大小麦、杂粮、油菜、棉花等，秸秆资源丰富，每年秸秆产量在63×104t以上。目前，秸秆仅部分用作牲畜饲料和炊事，大部分被作为废弃物抛荒腐烂或在田间焚烧。收获季节，由于田间焚烧造成的空气污染和火患，对人居环境和生态安全，具有严重污染和危害。与此同时，随着当阳市城市建设的迅速发展，工业、商业和城市居民用电负荷大幅增长，电力供应紧张。在当阳市建设利用秸秆发电的生物质发电工程，不仅可以有效利用富余的秸秆资源，减少环境污染，同时可以提高电力供应能力，改善能源结构，具有非常主要的意义。

当阳生物质能热电厂总体规模为1×25MW 供电机组，配2×75t/h 燃用秸秆中温中压锅炉，总投资19911.91 万元。

3.2 电厂布置

厂区按功能分区进行布置，包括主厂房区、原燃料供应区、灰渣处理区、水处理区。 主厂房区：含烟囱、引风机及除尘器，锅炉跨、除氧跨、汽机跨及升压站等。拟将现有的1#、3#锅炉及除尘设施拆除，利用其位置新建2台秸秆锅炉及除尘器等，利用现有除氧跨做为秸秆输送跨。新建25MW汽机间与现有3#汽机相距12m，布置在其西侧。新建升压站位于汽机间南侧。

原燃料供应区：含秸秆棚、秸秆堆场等，布置在厂区西部。灰渣处理区：含灰渣库、事故灰渣堆场等，紧邻主厂房除尘设备，位于主厂房区与原燃料供应区之间的空地处。

水处理区：含工业水泵房、吸水池、澄清池、清水池、循环水泵房、自然通风冷却塔等。布置在厂区南部，紧邻主厂房区。

化学水处理设施利用原有化水系统，不用扩建。本工程厂址自然地面标高为100-131m之间，拟分两个台阶布置，两个台阶平场标高分别初定为131m和125m。

3.3 生产系统及主要设备

本工程采用秸秆直燃发电系统，由燃料收集储运加工系统、燃烧系统、热力系统、

除灰渣系统、给排水及水处理系统、电力系统、热工控制系统、暖通空调系统等构成。其主要工艺流程为：秸秆收集站收集的秸秆通过专用车辆运输至厂区储料场，由秸秆专用吊车、叉车或液压铲运机倒运到秸秆破碎区后，通过喂料机上到料坑，再由料坑内的链板输送机转到破碎机，破碎后通过皮带运输机输送到炉前缓冲储料仓，再由双螺旋输送机送入炉内燃烧；燃秸秆锅炉将水转化为过热蒸汽，过热蒸汽导入纯凝汽式汽轮发电机系统发电。

3.3.1主要设备及其技术参数

型号 G-75/3.82 台数 2台 过热蒸汽出口压力 3.82MPa

型式 中温中压， 自然循环，半露天布置，全钢架的燃秸秆炉

过热蒸汽出口温度 450℃ 给水温度 150℃

排烟温度 130℃ 额定蒸发量 75t/h 1 锅炉

锅炉效率 89% 型 号 N25-3.43-Ⅰ型

型 式 中压、单缸、冲动 最大功率 30MW

纯凝式汽轮机额定功率 25MW 额定进汽压力 3.43MPa

额定进汽温度 435℃ 额定工况进汽量 105.5t/h

额定工况排汽压力 5.3kPa 额定/最高冷却水温 20℃/33℃

给水回热级数 共3级（1高+除氧+1低） 锅炉给水温度 153℃

额定工况汽机汽耗（计算值）4.2188kg/kW.h

额定工况汽机热耗（计算值）11205kJ/kW.h

2 汽轮机

额定转速 3000r/min 型号 QFW-30-2型

台数 1台 冷却水温（额定/最高）20℃/33℃

额定功率 30MW 额定电压 10.5kV

功率因数 0.8 额定转速 3000r/min

极数 2 短路比 不低于0.45

效率 97% 相数 3

冷却方式 空冷式

3 发电机

励磁方式 无刷励磁

3.3.2 主要技术经济指标

1 汽轮机功率 25 MW 2 锅炉蒸发量 108.74 t/h

3 发电年利用小时数 6000 h. 4 全厂年发电量 1.5×108 kWh/a

5 全厂年供电量 1305×108 kWh/a 6 综合厂用电率 13%

7 年燃料消耗量 736×104 t/a 14. 8 发电标准煤耗 460.25 g/kWh

9 供电标准煤耗 529 g/kWh 10 全厂热效率 24.02%

11全年节约标煤 6.9万吨/年 12 厂区占地面积 11.37 hm2

13 劳动定员 68 人 14 工程静态投资 18118 万

15 工程总投资 19525 万元 16 投资回收期（含建设期） 7.79 年 17 财务内部收益率（全部投资）11.32％ 18 施工期 24.0 月

3.4 燃料、水源

本电厂原料为生物质秸秆，来源为当阳市所属镇，现有电厂生活用水取自漳河水库，生产用水取自漳河。秸秆发电厂水源拟利用现有电厂供水水源，内部采用循环冷却供水方式。

3.5 工程分析

3.5.1 工艺流程

本工程采用秸秆直燃-蒸汽联合发电技术。燃烧秸杆由载重汽车运输进厂，称重后卸入储存库完成存料、破碎，然后由输送机送入锅炉炉前料仓，在锅炉内燃烧放热，将化学能转变成热能使锅炉水变成中温中压蒸汽后进入汽轮机，推动汽轮机带动发电机发电，电经配电装置由输电线路送出。锅炉烟气经省煤器、空气预热器和布袋除尘器除尘后，通过烟囱排入大气。锅炉底部排出的渣和除尘器捕集下来的灰经输送系统输送至灰渣仓暂存，运出厂后综合利用。

3.5.2 工艺系统分析

3.5.2.1 燃料系统分析

（1）厂外秸秆收集及储运

根据当阳市境内秸秆的分布情况，拟在当阳市所属的玉阳办事处、坝陵办事处、玉泉办事处、两河镇、河溶镇、育溪镇、庙前镇、王店镇、半月镇、草埠湖镇等镇（办事处）设立10个秸秆集中收购站（具体位置尚未确定）。每个收购站占地约10400m2，分为露天堆放区、大棚存储区、打包作业区、车库和值班室，各收购站均配有一台自动秸秆打包机、一台磅秤和一台叉车。每个秸秆收购站可储存秸秆4224t，厂外收购站贮存量可以满足电厂57天的消耗量。电厂所在区域公路交通非常方便，基本不需新修厂外秸秆运输公路。秸秆运输拟利用社会运力，电厂不设运输车辆。秸秆运输车辆按20t平板车满载考虑，每天需进厂车次50次，每小时进厂车辆5～6台（按每天运输9小时考虑），即第8～10分钟进厂1个车次。

（2）厂内秸秆的储运及加工

秸秆储存除在上述收购点储存外，在电厂内还设有露天秸秆堆场和秸秆棚，占地面积60000m2，其中秸秆棚占地面积3906m2（93×42m2），在秸秆棚的北端设置有秸秆破碎区，秸秆破碎区占地面积882m2（21×42m2）。露天秸秆堆场为备用堆场，在秸秆棚存满的情况下才启用。

秸秆运输车开到秸秆棚内，由秸秆专用吊车将秸秆卸下并堆垛。当秸秆棚内容纳不下从外面送来的秸秆时，运输车将秸秆运送到堆场堆放，由液压轮胎叠臂式抓斗起重机将车上的秸秆包卸下，堆场的秸秆共堆放6层。当秸秆棚内需要补充燃料时，由厂区的普通卡车和叉车或液压铲运机将堆场的秸秆包运送到棚内。

在秸秆破碎区设有4条破碎线。秸秆由秸秆专用吊车、叉车或液压铲运机倒运到秸秆破碎区后，通过喂料机上到料坑，再由料坑内的链板输送机转到破碎机，破碎后用皮带输送机输送到炉前的缓冲储料仓，再通过储料仓底部的给料机送入锅炉燃烧。配置有喂料机Q=20～25t/h，N=37kW，2台；破碎机Q=20～25t/h，N=134kW，4台；皮带机B=1200mm，L=20lm，N=37kW，2台。

3.5.2.2 燃烧系统分析

本工程采用2台100%烧秸秆的G-75/3.82型自然循环汽包炉、单炉膛、半露天布置、全钢架的燃秸秆锅炉。

秸秆在进入炉排后，逐渐被加热、着火、燃烧，产生的挥发份与二次风强烈混合燃烧。燃烧生成的高温烟气通过炉膛水冷壁、过热器、省煤器及空气预热器各受热面放热冷却后排入炉后烟气处理系统。烟气经除尘净化后由引风机升压送至烟囱排出，两座燃秸秆锅炉共用一座钢筋砼烟囱，高度80m，上口内径2.5m。

锅炉的额定蒸发量为75t/h、过热蒸汽出口压力为3.82MPa、过热蒸汽出口温度为450℃、给水温度为150℃、排烟温度为130℃、锅炉效率为89%。

每台锅炉配2台送风机和1台引风机，单台锅炉烟气产生量为158000m3/h，每台锅炉配置1台布袋除尘器，除尘效率大于99.7％。

3.5.2.3 热力系统

本系统包括主蒸汽系统，除氧、主给水系统，抽汽回热系统，加热器疏水系统，主凝结水系统及补给水系统，主厂房疏水系统，凝汽器抽真空系统，循环冷却水和工业水系统。

主蒸汽系统采用单母管制。汽轮机冷凝器冷却水系统采用开式循环冷却供水方式。凝汽器、油冷却器、发电机空冷器冷却水直接取自循环冷却水进水母管，使用后进入冷却水排水母管。主厂房内其它需要冷却的设备（如风机轴承冷却、取样冷却器等）采用工业水冷却、冷却水尽可能回收重复利用。凝汽器抽真空采用射水抽气器闭式循环系统，以工业净化水作为射水箱的补充水源。

本工程选用1台N25-3.43-I型中温中压纯凝汽式汽轮和1台QFW-30-2型发电机。气轮机的额定功率为25MW、额定进汽压力为3.43MPa、额定进汽温度为435℃、额定工况进汽量为105.5t/h、额定工况排汽压力为5.3kPa、额定工况汽机热耗（计算值）为

11205kJ/kW.h。发电机额定功率为30MW、额定电压为10.5kV、发电机效率为97％。

发电机组配备3台电动给水泵（2用1备），2台凝结水泵（1用1备），2台疏水泵和2台射水泵（1用1备）。

3.5.2.4 供排水及水处理系统

3.5.2.4.1 供排水系统

（1）水源

现有电厂生活用水取自漳河水库，生产用水取自漳河。秸秆发电厂水源拟利用现有

电厂供水水源，其生产用水量128.3m3/h、生活用水量4m3/d。

（2）供水方案

①循环冷却水系统

汽轮机凝汽器、油冷却器及发电机空气冷却器冷却用水量较大，达5870m3/h，拟采用循环冷却水系统，该系统补给水由电厂工业水供给。冷却塔选用1座1250m2双曲线自然通风冷却塔，冷却塔零米直径44.14m、塔高54m、进风口高度3.5m。系统设地下式循环水泵房1座，内设2台循环水泵（同时工作）。循环水泵房旁设加药间1座，内设2套加药装置，分别向系统中投加杀菌灭藻剂和缓蚀阻垢剂。

②工业水系统

电厂内工业用水主要为主厂房辅机设备冷却用水、循环冷却水系统补水、灰渣库喷洒用水、原水预处理系统自用水等，所需水量为128m3/h。根据设计，现有电厂的供水能力可以满足秸秆发电工程的用水要求，不需新增设施和设备。目前，在厂区设有原水预处理系统，该系统采用絮凝沉淀处理工艺，主要设施和设备有水力循环澄清池、矩形钢筋混凝土清水池、絮凝剂加药装置（放于综合水泵房加药间内）、以及2台工业供水泵（1用1备）。

③生活给水系统

本工程生活用水量很小，仅4m3/d，拟由现有电厂生活供水系统供给。

④消防给水系统

本工程消防用水接自厂区现有消防水管网，不另增设消防泵和消防水池。

消防用水量为：主厂房室内消防用水量为25L／s，室外消防用水量为30L/s，火灾延续时间为2小时。秸秆堆场室外消防用水量为60L／s，火灾延续时间为6小时。

（3）厂区排水系统

厂区排水体制为完全的雨水、生活污水、生产废水分流制。生产废水经处理达标后和厂区雨水通过重力自流到附近的李家沟。生活污水采用现有电厂处理方式，即经化粪池处理后，纳入灰水处理系统。供排水系统的环境影响因子主要是冷却塔排污水和少量生活污水，以及冷却塔和水泵运行噪声等。

3.5.2.4.2 化学水处理系统

（1）锅炉补给水处理

本工程锅炉补给水量为6.8t/h，拟由现有化学水处理间供给。现有化学水处理系统设计出力为40t/h，系统正常供水能力为36t/h。锅炉补给水处理系统考虑采用二级钠离子软化系统。工艺流程为：

清水 →机械过滤器→清水池→清水泵→一级钠离子软化器→二级钠离子软化器→软水箱→软水泵→疏水箱。

（2）炉水校正处理

为防止给水中存在微量钙在汽包内形成坚硬的钙垢。本工程采用炉水中加入磷酸三钠的处理方法，使钙与磷酸三钠形成水渣并随污水排出，同时可防止碱性腐蚀。

3.5.3 除灰渣系统

厂区设灰渣库一个，占地面积864m2，用于收集从锅炉间通过连续输送机械运送过来的炉渣和飞灰，灰渣从这里直接外运返给当地的农民作为农作物肥料或作为复合肥的原料。灰渣库可储存电厂10天的灰渣量。渣从锅炉排渣口落入刮板捞渣机水槽，经过水槽的冷却和浸湿后，刮板捞渣机将渣从水中捞出，送到螺旋输送机上，经过螺旋输送机将湿渣送到厂区的灰渣库。两台烟气除尘器收集的飞灰分别通过星形卸料阀卸入4台相同的1#螺旋输送机，汇集到一台2#螺旋输送机，送入灰渣库。灰渣库内的灰渣采用汽车外运综合利用。同时，在厂内设有事故灰渣堆场一个，当节日或其他原因使灰渣外运综合利用中断时，可将灰渣运往事故灰渣堆场暂时储存。事故灰渣堆场面积约1000m,堆高按3m计，可储存2台锅炉约一个月的灰渣量。

3.5.4 电气与热工控制

（1）电气

本生物质发电工程一台机组，发电机容量30MW，机端电压10.5kV，采用40MVA双卷升压变压器将电压升至110kV电压等级，采用一回110kV线路接入110kV锦屏变电站110kV母线实现并网。

厂用电系统分为10kV高压厂用心系统和0.4kV低压厂用电系统。10kV高压厂用电系统采用单母线按炉分段接线，每炉一段，并设置一备用段，共三段。高压厂用工作电源经厂用分支限流电抗器引自发电机出口。备用母线电源引自矸石电厂内现有的10kV供电2

网络。低压厂用电系统采用单母线按炉分段接线，由二台低压厂用变压器供电，电源引自对应高压厂用母线。

（2）热工控制

设主厂房控制室和除尘控制室。主厂房的热工控制采用与电力专业共用一个机炉电控制室的集中控制方式，运行人员在此控制室内对锅炉、汽机、除氧给水和循环水泵房等系统等进行操作和监视，电气高低压电机等设备的控制也纳入全厂DCS系统。除尘系统采用PLC控制。辅助车间（系统）设置除尘系统一个集中控制点。

3.5.5水平衡分析

本工程用水点主要包括汽轮机凝汽器冷却用水、发电机空气冷却器冷却用水、汽轮机油冷却器冷却用水、工业冷却用水、汽水循环系统补充水、炉渣冷却和浸湿用水、事故灰渣堆场喷洒用水、灰渣库喷洒用水、绿化用水、日常生活用水和原水处理系统自用水等，各环节用水量和水量平衡情况详见表3.3-1。全厂新鲜水用量为2820.0 m3/d。

全厂循环用水环节包括：（1）汽轮机凝汽器循环冷水系统，循环水量为

119222.4m3/d；（2）发电机空气冷却器循环冷却水却系统，循环水量为4747.6 m3/d；

（3）汽轮机油冷却器循环冷却水系统，循环水量为2750.0 m3/d；（4）汽水循环系统，循环水量为3168.0 m3/d。项目循环用水量为129888.0 m3/d。

全厂重复用水环节包括：（1）汽轮机凝汽器和发电机空气冷却器循环冷却水系统补充水，取自工业冷却水，复用量为1155.0m3/d；（2）事故灰渣堆场和灰渣库喷洒用水、以及炉渣冷却和浸湿用水采用循环冷却水系统排水，复用量为242.0m3/d；（3）绿化用水采用循环冷却水系统排水，复用量为6.6m3/d。项目复用水量为1403.6m3/d。

3．6 比较分析

通过对湖北当阳生物质能热电厂的详细介绍，结合我们对火力发电厂的了解，不难发现生物质能电厂与火力发电厂的的不同之主要有：

（1） 生物质能电厂与火力发电厂最为显著的不同就是燃料的不同，火力发电厂的主要

燃料是煤，而生物质能电厂的主要燃料主要是各种生物质。

（2） 由于生物质能的单位发热量比煤的单位发热量要低，所以生物质能电厂的单机容

量一般比火力发电厂的要小。

（3） 生物质能电厂比起火力发电厂来对环境的影响比较小，有利于减轻日益严重的环

境污染，加之又属于发展循环经济的范畴，所以应当大力提倡。

第4章 中国生物质能源开发利用现状

20世纪70年代，国际上第一次石油危机使发达国家和贫油国家重视石油替代，开始大规模发展生物质能源。中国生物质能源的发展一直是在“改善农村能源”的观念和框架下运作，较早地起步于农村户用沼气，以后在秸秆气化上部署了试点。近两年，生物质能源在中国受到越来越多的关注，生物质能源利用取得了很大的成绩。

4.1 固体生物质燃料的利用

固体生物质燃料分生物质直接燃烧或压缩成型燃料及生物质与煤混合燃烧为原料

的燃料。生物质燃烧技术是传统的能源转化形式，截止到20xx年底，中国农村地区已累计推广省柴节煤炉灶1.89亿户，普及率达到70%以上。省柴节煤炉灶比普通炉灶的热效率提高一倍以上，极大缓解了农村能源短缺的局面。生物质成型燃料是把生物质固化成型后采用略加改进后的传统设备燃用，这种燃料可提高能源密度，但由于压缩技术环节的问题，成型燃料的压缩成本较高。目前，中国（清华大学、河南省能源研究所、北京美农达科技有限公司）和意大利（比萨大学）两国分别开发出生物质直接成型技术，降低了生物质成型燃料的成本，为生物质成型燃料的广泛应用奠定了基础。此外，中国生物质燃料发电也具有了一定的规模，主要集中在南方地区的许多糖厂利用甘蔗渣发电。广东和广西两省（区）共有小型发电机组300余台，总装机容量800兆瓦，云南也有一些甘蔗渣电厂。

4.2 气体生物质燃料的利用

气体生物质燃料包括沼气、生物质气化制气等。中国沼气开发历史悠久，但大中型沼气工程发展较慢，还停留在几十年前的个体小厌氧消化池的水平，20xx年，中国农户用沼气池年末累计1500万户，北方能源生态模式应用农户达43.42万户，南方能源生态模式应用农户达391.27万户，总产气量45.80亿立方米，相当于300多万吨标准煤。到20xx年底，中国共建成2500座工业废水和畜禽粪便沼气池，总池容达到了88.29万立方米，形成了每年约1.84亿立方米沼气的生产能力，年处理有机废物污水5801万吨，年发电量63万千瓦时，可向13.09万户供气。

在生物质气化技术开发方面，中国对农林业废弃物等生物质资源的气化技术的深入研究始于20世纪70年代末、80年代初。截至20xx年底，中国生物质气化集中供气系统的秸秆气化站保有量539处，年产生物质燃气1.5亿立方米；年发电量160千瓦时稻壳气化发电系统已进入产业化阶段。

4.3 液体生物质燃料的利用

液体生物质燃料是指通过生物质资源生产的燃料乙醇和生物柴油，可以替代由石油制取的汽油和柴油，是可再生能源开发利用的重要方向。近年来，中国的生物质燃料发展取得了很大的成绩，特别是以粮食为原料的燃料乙醇生产已初步形成规模。“十五”期间，在河南、安徽、吉林和黑龙江分别建设了以陈化粮为原料的燃料乙醇生产厂，总

产能达到每年102万吨，现已在9个省（5个省全部，4个省的27个地（市））开展车用乙醇汽油销售。到20xx年，这些地方除军队特需和国家特种储备外实现了车用乙醇汽油替代汽油。

但是，受粮食产量和生产成本制约，以粮食作物为原料生产生物质燃料大规模替代石油燃料时，也会产生如同当今面临的石油问题一样的原料短缺，因此，中国近期不再扩大以粮食为原料的燃料乙醇生产，转而开发非粮食原料乙醇生产技术。目前开发的以木薯为代表的非食用薯类、甜高粱、木质纤维素等为原料的生物质燃料，既不与粮油竞争，又能降低乙醇成本。广西是木薯的主要产地，种植面积和总产量均占全国总量的80%，20xx年，木薯乙醇产量30万吨。从生产潜力看，目前，木薯是替代粮食生产乙醇最现实可行的原料，全国具有年产500万吨燃料乙醇的潜力。

此外，为了扩大生物质燃料来源，中国已自主开发了以甜高粱茎秆为原料生产燃料乙醇的技术，目前，已经达到年产5000吨燃料乙醇的生产规模。由于现阶段国家对燃料乙醇实行定点生产，这些甜高粱乙醇无法进入交通燃料市场，大多数掺入了低质白酒中。另外，中国也在开展纤维素制取燃料乙醇技术的研究开发，现已在安徽丰原生化股份有限公司等企业形成年产600吨的试验生产能力。目前，中国燃料乙醇使用量已居世界第三位。生物柴油是燃料乙醇以外的另一种液体生物质燃料。生物柴油的原料来源既可以是各种废弃或回收的动植物油，也可以是含油量高的油料植物，例如麻风树、黄连木等。中国生物柴油产业的发展率先在民营企业实现，海南正和生物能源公司、福建卓越新能源发展公司等都建成了年生产能力l万～2万吨的生产装置，主要以餐饮业废油和皂化油下脚料为原料。此外，国外公司也进军中国，奥地利一家公司在山东威海市建设年生产能力25万吨的生物柴油厂，意大利一家公司在黑龙江佳木斯市建设年生产能力20万吨的生物柴油厂。预计中国生物柴油产量20xx年前约可达每年100万吨。

第5章 中国生物质能源未来的发展特点和趋势

5.1中国生物质能源未来的发展特点和趋势

5.1.1 逐步改善现有的能源消费结构，降低石油的进口依存度

中国经济的高速发展，必须构筑在能源安全和有效供给的基础之上。目前，中国能源的基本状况是：资源短缺，消费结构单一，石油的进口依存度高，形势十分严峻。因此，今后在厉行能源节约和加强常规能源开发的同时，改变目前的能源消费结构，向能源多元化和可再生清洁能源时代过渡，已是大势所趋，而在众多的可再生能源和新能源

中，生物质能源的规模化开发无疑是一项现实可行的选择。

5.1.2 生物质产业的多功能性进一步推动农村经济发展

生物质产业是以农林产品及其加工生产的有机废弃物，以及利用边际土地种植的能源植物为原料进行生物能源和生物基产品生产的产业。中国是农业大国，生物质原料生产是农业生产的一部分，生物质能源的蕴藏量很大，每年可用总量折合约5亿吨标准煤，仅农业生产中每年产生的农作物秸秆，就折合1.5亿吨标准煤。生物基产品和生物能源产品不仅附加值高，而且市场容量几近无限，这为农民增收提供了一条重要的途径；生物质能源生产可以使有机废弃物和污染源无害化和资源化，从而有利于环保和资源的循环利用，可以显著改善农村能源的消费水平和质量，净化农村的生产和生活环境。生物质产业的这种多功能性使它在众多的可再生能源和新能源中脱颖而出和不可替代，这种多功能性对拥有8亿农村人口的中国和其他发展中国家具有特殊的重要性。

5.1.3 净化环境，进一步为环境“减压”

随着中国经济的高速增长，以石化能源为主的能源消费量剧增，在过去的20多年里，中国能源消费总量增长了2.6倍，对环境的压力越来越大。20xx年，中国二氧化碳排放量达到8.23亿吨，居世界第二位。预计到20xx年，氧化硫和氮氧化物的排放量将分别超过中国环境容量30%和46%。《京都议定书》已对发达国家分配了20xx年前二氧化碳减排8%的指标，中国是《京都议定书》的签约国，承担此项任务只是时间早晚的问题。此外，农业生产和废弃物排放也对生态环境带来严重伤害。因此，发展生物质能源，以生物质燃料直接或成型燃烧发电替代煤炭以减少二氧化碳排放，以生物燃油替代石化燃油以减少碳氢化物、氮氧化物等对大气的污染，将对于改善能源结构、提高能源利用效率、减轻环境压力贡献巨大。

5.1.4 技术逐步完善，产业化空间广阔

从生物质能源的发展前景看，第一，生物乙醇是可以大规模替代石化液体燃料的最现实选择；第二，对石油的替代，将由E85（在乙醇中添加15%的汽油）取代E10（汽油中添加10%的乙醇）；第三，FFVs（灵活燃料汽车）促进了生物燃油生产和对石化燃料的替代，生物燃油的发展带动了传统汽车产业的更新改造；第四，沼气将规模化生产，用于供热发电、（经纯化压缩）车用燃料或罐装管输；第五，生物质成型燃料的原料充足，

技术成熟，投资少、见效快，可广泛用于替代中小锅炉用煤，热电联产（CHP）能效在90%以上，是生物质能源家族中的重要成员；第六，以木质纤维素生产的液体生物质燃料（Bff。）被认为是第二代生物质燃料，包括纤维素乙醇、气化后经费托合成生物柴油（FT柴油），以及经热裂解（TDP）或催化裂解（CDP）得到的生物柴油。此外，通过技术研发还将开拓新的资源空间。

5.1.5 生物质燃料流通体系和相关政策进一步健全完善

随着生物质产业的进一步发展，现有的以粮食为原料的燃料乙醇的销售体系，将会扩大到以甜高粱、甘蔗、麻风树等非粮食作物为原料的液体燃料的销售，与此相配套的非粮食生物质燃料的收购、调配和销售体系将在全国建立并逐步完善。非粮食燃料乙醇收购价格将由国务院价格主管部门根据有利于促进非粮食生物质燃料发展的原则确定并公布。同时，参照目前已实行的陈化粮燃料乙醇的财政和税收优惠政策，对非粮食燃料乙醇、生物柴油的生产和销售制定财政和税收优惠政策。

5.2 结束语

今后，我们可以从以下几个方面去进一步开发生物质能源：一要加大发展力度，扩大发展规模；二是有关方面应将发展生物质能源产业作为保障国家石油安全、保护生态环境、促进经济和产业发展的重大战略措施，推出产学研结合项目；三要因地制宜发展生物质能源；四是国家质量技术监督和国家标准制定机构应尽快建立有关生物质能源国家标准，为各级质量技术监督部门提供执法依据。

参 考 文 献

[1] 高虹，张爱黎.新型能源技术与应用.北京：国防工业出版社，2007

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[4] 陈德铭.全面贯彻落实科学发展观加快生物质能的开发利用.可再生能源.2006,(5):1～3

[5] 杨勇平，董长青等.生物质发电技术.北京：中国水利水电出版社，2007

[6] 王革华，艾德生.新能源概论.北京：化学工业出版社，2006

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[8] 马隆龙，吴创之.生物质气化技术及其应用.北京：化学工业出版社，2006

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