欧洲生物质能利用的现状及特点

欧洲生物质能利用的研究现状及特点摘要：作为清洁的可再生能源，生物质能的利用已成为全世界的共识。欧洲许多国家的政策法规，考虑到能源利用对环境的影响，不仅鼓励生物质能的研究和开发，而且给予适当的财政支持，刺激其发展。我们在学习国外先进技术的同时，也应该借鉴其管理和运作模式，推动我国生物质能利用的进一步发展。本文以欧洲三国访问为背景材料，从某些侧面介绍了欧洲生物质能利用的研究现状及特点。关键字：能源作物联合燃饶联合气化生物质液化清洁能源0引言作为清洁的可再生能源，生物质能的利用已成为全世界的共识。欧洲许多国家的政策法规，考虑到能源利用对环境的影响，不仅鼓励生物质能的研究和开发，而且给予适当的财政支持，刺激其发展。欧盟在促进生物质能研究方面起积极的推动作用，资助了许多项目的研究和发展，使欧洲生物质能研究的步伐大大加快。我们在学习国外先进技术的同时，也应该借鉴其管理和运作模式，推动我国生物质能利用的进一步发展。1政策法规的影响用生物质代替矿物燃料，是减少CO2排放的理想方式。欧洲国家制定政策法规，致力于以可再生能源代替矿物燃料，鼓励生物质能的研究开发，以减少温室气体的排放，并定下具体指标。例如，比利时的基础能源消耗以核电、煤和天然气为主，可再生能源的贡献很小。walloon地区是比利时生物质资源较丰富的地区，为了充分加以利用，促进该地区可再生能源的发展，1995年，在当地政府的支持下，成立了一个由农业部、能源和环境部及E1ectrabel电力公司和几家研究单位组成的小组，决定在4年时间里建立生物质气化发电中试装置。其技术路线为：种植能源作物?收割?粉碎一存储一气化一净化一发电，目的是得到技术、经济和环境的综合结论，用来评估当地、欧洲乃至世界的发展前景。所以，利用生物质发电不仅是能源计划，而且对社会和经济都有重要影响。从自身条件出发，有些国家由于拥有相当大的森林面积，具有利用生物质的潜力；有些国家则需要依赖能源作物的种植来发展生物质能技术。从能源需求的角度考虑，从生物质中获取能源的优势表现在如下几个方面：①用本地资源代替进口能源，减少国家对进口能源的依赖性。②使本国的燃料利用多样化，减少对一种能源的依赖。③是一种相对清洁的能源，可代替污染能源(如劣质煤)或有争议的能源(如核能等)。从生物质获取能源的经济可行性，很大程度上取决于生物质相对于其它燃料的价格。与世界市场煤价相比，农业和森林废弃物、木树加工业残余物以及正在研究的能源作物等生物质资源，并不经济。在欧洲很多地区，仅树皮最便宜，可与煤价相比。因此，从现阶段看，生物质能研究是对未来技术发展和全球环境保护活动的贡献。欧洲国家通过政府补贴、优惠税收政策(如对减少CO2排放量给予成本补贴)等，保证生物质能源工程的实施。2能源作物从1970年开始，能源作物的种植引起人们的兴趣。在欧洲，进行了多类能源作物的研究，涉及技术、经济、能源和环境几方面，从种植、收割到利用过程全面分析其作为能源的潜力。由于一些国家的政策和财政支持，少数能源作物得到发展和商业化应用，为欧洲未来能源作物需求提供了有价值的信息。现有能源作物可大致分为4类，即①木质(森林)作物：固体能源作物(如SRC)。②草本作物：供燃烧用。③含油种子作物：制造生物柴油(如油菜、向日葵)。④宫糖作物：通过发酵过程制造乙醇。有效利用能源作物，能节约矿物燃料，并减少温室气体C02的排放，其自身由于对农药的需求低，属于环境友好型。而且，一些作物是多年生的，减少了土壤侵蚀、硝酸盐滤出、腐植土降解的危险。通过种植，还可将废水和污泥安全转换入生物质。戏已证明织：傅SR言C为是一种较好的咏能源作物，用惜于地区供热、烧小型电厂柴、搏CH刻P肉等，在瑞典和仗丹麦已实现商棕业化。工业应魂用中，为了达柔到低腐蚀、低盾结渣、低胜的顶NO京2讲排放，以及保除证较高的热值嘉，希望能源作泼物恢中四C脖l宪、茧K夏、兼C全a搏、情N略和含水量低。提通过种植辅能源作物，并悦考虑土地租用赚和农民利益，弯与矿物燃料、蚊生物质废弃仪物植(飞森林、农象业萄)劈相比，全面分首桥其成本。目击前，通过财政惑刺激和制定有玉关税收政策，托鼓励其研究，晨保证能源作物师长期稳定发展净，最终实现低抓投入、高产出肺，生产环境友践好型、高质量梳能源。3联合燃烧炉由于生物刷质的能量密度倾低、体积大，匆运输过程增加见了床CO遭2走的排放，不适州应集中大型生删物质发电厂。矿而分散的小型王电站，投资、蝶人工费高，效爹率低，经济效拌益差。所以在茅大型燃煤电厂知，将生物质与支矿物燃料联合案燃烧成为新的吃概念。它不仅宗为生物质和矿宁物燃料的优化完混合提供了机熔会，同时许多桌现存设备不需段太大的改动，叔使整个投资费蚁用低。更积极致的影响是：大你型电厂的可调瓦节性大，能适图应不同混合燃暑烧，使很燃装赔置能适应当地蹲生物质的特点量。皱大多数燃伶煤电厂燃烧粉牧煤，生物质必汗须经过预处理蹈。因为磨煤机牲不适合粉碎树电皮、森林残余西物或木块等生孙物质。奥地利候最大的电力供月应览商养VERBUN车D随对以下四种方墙式进行了研究枕：北续天①搅隙生物质在一个牧独立系统中燃点烧，产生的热经用于现有电厂茅的锅炉；虚碌担②俗柱生物质在组装左于燃煤锅炉炉骆膛中的炉排上金燃烧；续巾状③酬谢用专用粉碎机耀粉碎生物质，嫌在燃煤锅炉中否与粉煤一起燃北烧；沫女昼④历奸生物质在气化森炉中气化，燃佣气作为锅炉燃腥料。瞎但联合燃并烧存在以下问琴题：过·记由于生物质含弟水量高，使产徐生的烟气体积斑较大。而现有逢锻炉一般为特率定燃料而设计说，产生的烟气钢量相对稳定，丘所以烟气超过按一定限度，热肚交换器很难适康应。因此，诅达合燃烧中生物香质的份额不能水太多。许·赶生物质燃料的牲不稳定性使锅脊炉的稳定燃烧味复杂化。维·稠生物质灰的熔叨点低，容易产咏生结渣问题。桃·袜如使用含氯生聚物质，如秸秆页、稻草等，当竟热交换器表面火温度超斗过丸40肾0蛾度时，会产生辨高温腐蚀。雅·散生物质燃烧生庙成的碱，会使脖骸煤电厂中脱杂硝催化剂失活市。该研究结果需表明暮，伍②修、估④天具有较强的实树用性。送在传统火倍电站中进行联崇合燃烧，遵从胸生物质发电的煎员便宜路线，教既不需要气体种净化设备，也畏不需要小型发竟电系统，可从赶大型传统电站宏中直接获利。餐根据实际情况针优化选择联合河气化方式，并预通过合理的工绿艺设计和控制透合适的运行参犹数，解决以上堤问题是可能的案。4联合气化示联合气化滚是将生物质、卷污泥及其他废暑弃物与煤按一甩定比例混合而摧气化的方式，羊是较有前途的历方法之一。舒联合气化皂具有以下优点航：登亦糠①岁姿减少生物质利面用牛季节因素沙的影响。生物备质原料的供应套受季节的影响驼，不利于大型德电厂利用。雹帖述②糊青如果在大型煤长气化炉中进行装联合气化，可奏解决生物质规奸模利用问题。蓝虽狗③京启可解决劣质煤按的应用问题。钳削累④脂卖在炭反应性、欺焦泊形成、有岸害物质排放等舒方面有协同作冰用。好瑞典皇家升工学院在直径谊14cm侦、压庙力位2.领5端—叹10ba谎r岔的加压流化床畏中对木材和煤鞠进行联合气化决、由于反应活转性的增加，灰狼中的炭含量减给少，气体产量议比单独气化木驶材和煤时都高盲。如果选择合市适的混合比，稠焦油浓度也会陆显著减小。细劣质煤由族于有机组分太抛低，不能维持膝气化自供热过怎程，所以单独抛气化是很困难滋的。而生物质扯具有低灰分、裂低硫分、高挥盛发性和高活性泛的固定碳，与姓煤混合气化是摘非常有效的。径西班今牙房UP臂C鹰大学用松木和小不同的劣质煤钢混合，在流化准床反应器中，范以空气和水蒸逼汽做气化介质甘，采用不同的浪混合比，进行也混合气化研究风，得出影响联狠合气化的关键秋因袁有：温度篇、加热速率、贸混合比、停留衬时间、气化介搁质等。松木在泻混合物中的重吐要作用是提供薪大量含碳氢化守舍物的挥发组掀分及高活性的皂炭，维持自供漫热气化，以实册现从混合物中奉产生可燃气并图使劣质煤完全值气化，其低点遍火温度和低热迎分解温度对气扑化的启动和操缝作有利。松木爸在流化床气化便中，作为添加抚剂，提高了气凶化过程的热效请率，气体热值催、煤的碳转化绪率也显著地提敲高，从而提高赛了劣质煤的应碑用价值。孝5版饺焦油裂解技术饿和工艺的研究洽生物质气呀化过程中产生边的焦油，是阻齿止生物质气化逼技术大型化应劈用的关键，所桑以研究能耗低惜、效率高的焦哄油裂解技术和忘工艺成为研究碌的重点。下面庆介绍三种方法摆：剪柱骑①版灿具有内部裂解误气预烧的下吸集式气化炉，原饰理如缝图扁1提所示。在气化瓶炉中心有一个现独立的燃烧室训，裂解气进入良烧烧室烧烧，反出来的富估含惹C0搭2稳和水蒸汽的热搂气化介质进入械气化炉发生气龟化反应。在温敲度牺90验0瓦—焰100搂0倡度时，通过调勿整裂解气循环鹊流量与空气流睛量之比，焦油土差不多可完全员转化。携析随②秋BT斧G敬利用一项新颖初的技术，将逆袄流操作反应闪器周(rever妄seflo马wreac礼tor林)侦用于燃气净化投，如问图归2终所示。焦油裂横解反应器采用脱绝热的填充床鸭，上、下充满折惰性铝土矿，骄中间为燃烧后亭的白云石。开崭始，反应床被送预热到理想的搁温度。随后，卸从气化炉出来搏的含焦油燃气矿进入裂解器。宜燃气的流向每肥隔一段时间切傅换一次，利用泛裂解器本身的障蓄热特性把燃挑气加热。同时帜，由于气体出设口温度降低，助提高了系统的惧热效率。由于固裂解是吸热反霉应，消耗部分策热，所以通入爷少量空气与部辰分可燃气燃烧饱放热。通过控钟制空气流量，义床温可得到控舍制。与传统的铲通过部分裂解叙气氧化燃烧的仗气体净化相比劫，该工艺系统据简单、裂解温此度高、能量需盯求妈低蒜(逝是其他裂王解器介的谨1忆／戏4虎—每1俘／舒5肥)晃，而焦油转化粮率高。这种工株艺的缺点是需闻要精密、密封色好、能耐高温怜的切换阀门。惊暴更③物累两段气体净化瞒系统是：从气浊化炉出来的气声体先进入一个产装有白云石的发固定床焦油裂程解器，接着进蜓入含镍基催化逢剂的催化床，贤通过两次净化致，焦油含量最牺终达假到堆l箭－时－解100m蒙g华／陪Nm慨3睡。其6渗贵生物质液化研缩究淡6.1锦黑生物质快速裂无解浪化强生物质在业极高的加热速龟率崭(双1000朝-1000澡0车℃于／伤s请)世下裂解，可最闷大限度得到液获体产闹物慈(7蓝0阴％－乌－著8惹0钻％笨)锈，且其中基本戚不含灰分及硫旺等对环境有害址的物质，可直塔接作为燃料使鞋用，且经过深记加工，可得到进优质液体燃料持和重要化工原省料。仿图滨3铸所示为荷洞兰纽TweMt希e潮大学研究开发便的旋转锥反应蔽器，生物质颗惧粒与惰性热载晴体一起加入旋埋转锥底部，当即沿着锥壁螺旋孟上升时，发生版快速热分解。西这种技术能达择到较高的油产抵串。与流化床榨快速热解相比颈，因不需要载出气，整个系统塘效率提高。剖6.2HT营U标传统的裂甘解技术不适合榨湿生物质的热锐转化。下面介列绍一种新的技尖术，欧洲很多且国家己开始研堪究，这就蚊是可Hydro伏Therma钓lUpgr径ading(批HTU蛇)拖。灵湿木片或捏生物质溶于水敌中，在一个高艺压容器中，经吧过颜15min(蜂20瘦0祥℃滤，秆300bar扛)稀软化，成为糊恭状，然后进入州另一反应绪器火(金33赵0严℃秘，朝200bar鸽)恶液研化汉5宴—袄15mi坚n答。经脱羧作用美，移去氧，产娱生衰3利0警％概CO负2廉、蓝5电0源％生物油，仅战含拒1隶0中％亭－羞1矩5馆％的氧。荷乏兰由shel绵l症公司证明：通洲过催化，可获繁得高质量的汽牢油和粗汽油。贯这项技术可产棕生优质酸油讯(乏氧含量比裂解散油郑低罩)拍，且生物质不炎需干燥，直接座使用。锋7岔否先进的生物质僻气化发电系粱统毫悔胀沟IGC愁C新和收HAT汗C揉作为先进的生拌物质气化发电进技术，归从李199她0榴年起引起了极击大的兴趣。目免前己在世界的悼不同地霸区瞒(棕如巴西、美国劣和欧洲联蚂盟披)键建成示范装置哗，规模网为燕0.毒5摆—检3M谁W鸡，吊(HATC航)妙、弯7指—学30M继W怜，寒(IGCC界)唐，发电效率谊达搬3驻5戚％故－斗4举0尊％，能耗比常污规系统低。洁舒谱IGC较C监系统和煤的相何似，不做介绍搂。这里以布鲁吧塞尔自由大目学和(VUB栏)芦的蔽顾孟naga鱼s荐工程为例介旨绍袍HAT球C咸系统。该项目斗总投林资伤38雨0餐万美元，目标醉是达到商业规神模哪2倒—控5MW页d疯流程如俗图老4秧所示。边气化过程抢产生的焦油，坝导致阀门和汽旋轮机严重损坏协。所以，生物挎质燃气在汽轮血机中直接燃烧碰仍很难实现。它如果燃气在相冶邻的编合燃烧浪室驶—挥热交换器中燃校烧，通过热交透换器加热空气骂，汽轮机就可胡在高温的洁净案空气下工作。源这套示范篮装置安装助在预VU足B遵校园内，气化骄过程包括加料轻系统、常压沥吃化床气化炉和壶旋风分离器。话燃气通过绝热纵保温管路和高精温的阀门进入迷热交换器中的舟燃烧室，进行也外部燃烧。阀馆门将气化过程盖与金届空气加准热器／汽轮机猴系统隔离开，牵利用精心设计象的启动和停机鼻程序，操作过刮