生物质能发电
1生物质发电的前景展望
我国是一个农业大国，有着丰富的生物质资源，每年产生 10 亿多 t 的生物质废弃物，发展生物质能有巨大的潜力， 大力发展生物质气化发电技术对于解决当前电力供应不足、 增加农民收入以及减少环境污染等方面具有十分重要的意义。 我国应根据不同区域生物质资源的特点， 因地制宜地建立合理规模的生物质发电系统， 同时政府给予优惠的政策支持和资金扶持， 促进生物质气化发电企业的可持续发展。
在我国，从1987 年起开始生物质能发电技术研究。1998 年， 1MW 谷壳气化发电示范工程建成投入运行。1999 年， 1 MW 木屑气化发电示范工程建成投入运行。2000 年， 6 MW 秸秆气化发电示范工程建成投入运行， 为我国更好地利用生物质能源奠定了良好基础。为推动生物质能发电技术的发展，2003 年以来，国家先后批准了河北晋州、山东单县、江苏如东和湖南岳阳等多个秸秆发电示范项目。截至2005年底，我国已发展户用沼气池1800多万户，建
成大型畜禽养殖场沼气工程和工业有机废水沼气工程约1500处，沼气年利用量达到约80亿立方米，全国生物质发电总装机容量约200万千瓦，其中蔗渣发电约170万千瓦，垃圾发电约20万千瓦，其余为稻壳等农林废弃物气化发电和沼气发电等。
2 生物质能资源的类型及特点
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，是一种可再生能源，同时也是唯一一种可再生的碳源。从广义上讲，生物质是植物通过光合作用生成的有机物，它的能量最初来源于太阳能。生物质能资源在地球上分布极为广泛。
2.1.1 生物质能资源的类型
按原料的化学性质分，生物质能资源主要为糖类、淀粉和木质纤维素物质，按原料来源则主要包括如下几类：农业生产废弃物，主要为农作物秸秆；薪柴、枝杈柴和柴草；农林加工废弃物，木屑、谷壳和果壳；人畜便和生活有机垃圾等；工业有面废弃物，有机废水和
废渣等；能源植物，包括所有可作为能源用途的农作物、林木和水生植物资源等。其中，各类农林、工业和生活有机废弃物是目前生物质能利用的主要原料，主要提供纤维素类原料。能源植物距离成为真正的生
物质能资源还比较遥远，是今后生物质能资源发展的主要方向。
依据是否能大规模代替常规化石能源,而将其分为传统生物质能和现代生物质能。传统生物质能主要包括农村生活用能：薪柴、秸秆、稻草、稻壳及其他农业生产的废弃物和畜禽粪便等；现代生物质能是可以大规模应用的生物质能,包括现代林业生产的废弃物、甘蔗渣和城市固体废物等。
依据来源的不同,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、城市固体废物及畜禽粪便等五大类。
依据来源的不同,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、城市固体废物及畜禽粪便等五大类。
2.1.2 生物质能资源的特点
从化学的角度上看，生物质的组成是C-H-O化合物。它与常规的矿物燃料，如石油、煤等是同类，所以生物质的特性和利用方式与矿物燃料有很大的相似性，但是生物质有其矿物能源无法比拟的优势。主要包括：
1）生物质能蕴藏量巨大，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2010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。
2）生物质能源具有多功能性，兼容性最好，既是可再生能源，也能生产出上千种的化工产品，是太阳能、风能、水能等可再生能源不可比拟的，同时也是唯一可存储和运输的可再生能源。这给对其加工转换与连续使用带来一定的方便。
3）生物质能因其主要成分为碳水化合物，在生产及使用过程中与环境友好性又胜煤炭、石油等化石能源一筹。而且是对资源进行的循环利用，将有机物转化成燃料，可减少对环境的污染，如垃圾燃料。产生的二氧化碳又可被等量生长的植物光合作用所吸收，这就是人们常说的实现二氧化碳”零”排放，这对减少大气中的二氧化碳含量从而降低”温室效应”极为有利。
4）生物质含硫量和灰分都比煤低，因此生物质利用过程中NOx的排放较少，明显减少空气
污染和酸雨现象，这也是开发利用生物质能的主要优势之一。
5）普遍性、易取性，几乎不分国家地区，它到处存在。而且廉价易取生产，过程极为简单，应用技术上的难题较少。
6）对生物质能的利用是农业生产的一部分，可以发展农村经济，增加农民收入，促进农业的工业化中小城镇建设，富余劳动力转移以及缩小工农和城乡差别。产燃料酒精、热裂解生产生物柴油等形式存在，应用在国民经济的各个领域。
生物质能源也有其弱点：
1) 生物质能的加工转化刚刚起步，规模小，技术不成熟， 加之原料分散等
因素使其成本居高不下。其质量轻，体积大，给运输带来一定难度。并且风、雨、雪、火等外界因素，对它的保存带来不利条件。
2）由于技术上不完善，生物质能的热值及热效率低，直接燃烧生物质的热效率仅为10%-20%， 是低效而不经济的。
3）从质量密度的角度来看，作为燃料与矿物能源相比不具优势，它是能量密度较低的低品位能源，有机物的水分偏多(50%～95%)，如下表图2.1中一些常见生物质燃料工业分析与低位热值：
4）缺乏适合栽种植物的土地， 生物质能源且单位土地面积的有机物能量偏低。
5） 生物质能发展也可能对生物多样性产生影响。如果用生产生物质能的作物替代自然覆盖，如森林和湿地，因品种较为单一，生态系统的功能将削弱，生物多样性将降低。此外，生物质能的利用对水土流失、土壤肥力变化和水污染等生态环境问题都有重要影响。
3 生物质能发电技术
3.1 生物质能转化利用技术体系
相比较与其它可再生能源，生物质能是唯一可存储和运输的可再生能。生物质组织结构与常规的化石燃料相似，它的利用方式与化石燃料类似。常规能源的利用技术无需做大的改动，就可以应用于生物持能。但生物质的的种类繁多，分别具有琐事的特点和属性，其转化利用技术远比化石燃料复杂的多。具体而言，生物质能转化利用技术主要包括燃烧、热
化学法、生化法，化学法和物理化学法等等。如下图所示：
生物质能的转化利用技术
3.1.1生物质燃烧技术
生物质燃烧技术是人类对能源最早利用的一种方式。生物质燃烧后所产生的能源有多种用途，如可应用于炊事、室取暖、工业过程、区域供热，发电及热电联产等。
3.1.2热化学法
热化学法包括热解、气化和直接液化。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，下图即为生物质热化学转换：
生物质热化学转换
3.2 生物质能发电技术的基本原理
生物质燃烧技术是人类对能源最早利用的一种方式。生物质燃烧后所产生的能源有多种用途，如可应用于炊事、室取暖、工业过程、区域供热，发电及热电联产等。
在诸多的生物质利用技术中，生物质发电技术是最具发展潜力的利用技术之一。因为该技术的终端产品电的利用范围较广，而且可以充分利用现存电网设施，部分地区还可以实现分布式发电，从而满足我国巨大的电力需求。
生物质发电技术包括两大类：生物质燃烧发电技术和生物质气化发电技术。生物质燃烧发电是通过生物质原料的直接燃烧得到的能量带动相应的汽轮机等设施发电；生物质气化发电技术则是在将生物质原料转化得到的可燃气体的基础上再通过内燃机等设备转化为电力的。二者的相同之处在于均是以生物质为原料进行发电的，不同之处在于前者没有氯化过程 ，后者则是在气化基础上的转化。
1、生物质燃烧发电技术
一般生物质直接燃烧发电的过程包括：生物质与过量空气在锅炉中燃烧，产生的热烟气和锅炉的热交换部件换热，产生出的高温高压蒸汽在蒸汽轮机中膨胀做功发出电能根据不同的技术路线，分为气轮机、蒸气机和斯特林发动机等。
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。
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