生物質發電是利用生物質所具有的生物質能進行發電，是可再生能源發電的一種，包括農林廢棄物直接燃燒發電、農林廢棄物氣化發電、 垃圾焚燒發電、垃圾填埋氣發電、沼氣發電等。世界生物質發電起源于 20 世紀 70 年代，當時，世界性的石油危機爆發後，丹麥開始積極開發清潔的可再生能源，大力推行稭稈等生物質發電。自 1990 年以來，生物質發電在歐美許多國家開始大力發展。

我國是一個農業大國，生物質資源十分豐富，各種農作物每年産生稭稈 6 億多噸，其中可以作為能源使用的約 4 億噸，全國林木總生物量約 190 億噸，可獲得量為 9 億噸，可作為能源利用的總量約為 3 億噸。如加以有效利用，開發潛力将十分巨大。

一、生物質發電市場空間測算

2007-2015 年國家出台相關政策扶持農林生物質能源的發展， 國家對行業的扶持主要從三個方面： 稅收優惠， 農林生物質發電享受占比收入 10%的所得稅免除和增值稅即征即退的優惠； 電價補貼， 農林生物質享受 0.75 元/度的發電收入，高出火電約 0.4 元/度； 競争性保護， 政策規定在糧食主産區，每個縣或者 100 公裡内不得重複建設生物質發電廠。從能源局在 2016 年底發布的《可再生能源發展“十三五”規劃》 可知， 根據生物質資源條件，有序發展農林生物質直燃發電和沼氣發電，到 2020 年，農林生物質直燃發電裝機達到 700 萬千瓦，沼氣發電達到 50 萬千瓦。到 2020 年，生物質發電總裝機達到 1500 萬千瓦，年發電量超過 900 億千瓦時，其中農林生物質發電裝機達到 700 萬千瓦。

二、生物質發電的技術原理

(1) 發電原理：與燃煤發電原理相同

生物質直接燃燒發電與燃煤火力發電在原理上沒有本質區别，主要區别體現在原料上，火力發電的原料是煤，而直接燃燒發電的原料主要是農林廢棄物和稭稈。直接燃燒發電是把生物質原料送入适合生物質燃燒的特定蒸汽鍋爐中，産生蒸汽，驅動蒸汽機轉動從而帶動發電機發電。具體流程如下：将稭稈等生物質加工成适于鍋爐燃燒的形式(粉狀或塊狀)，送入鍋爐内充分燃燒，使儲存于生物質燃料中的化學能轉變成熱能；鍋爐内的水燒熱後産生飽和蒸汽，飽和蒸汽在過熱器内繼續加熱成過熱蒸汽進入汽輪機，驅動汽輪發電機組旋轉，将蒸汽的内能轉換成機械能，最後由發電機将機械能變成電能。生物質發電廠的發電設備和同樣規模的燃煤發電設備是非常相似的，目前我國大多數生物質直燃發電廠内所使用的燃燒工具主要包括生物質水冷振動爐排鍋爐、生物質循環流化床鍋爐以及聯合爐排鍋爐， 其中運用最廣泛的是水冷振動爐排鍋爐。蒸汽發電機組多采用高溫高壓抽凝式汽輪機組。

(2)生物質發電核心不同在于燃燒鍋爐。

雖然生物質發電廠的發電設備與傳統燃煤發電設備相似，但是由于生物質在燃燒過程中的特殊性，對所使用的燃燒鍋爐具有較高的技術要求。目前最常用的生物質發電鍋爐主要有：水冷振動爐排爐和循環流化床鍋爐。

1、 水冷振動爐排爐：

水冷振動爐排鍋爐本體由四部分組成：爐膛、冷卻室、過熱器室和尾部豎井。

爐膛底部布置水冷振動爐排，爐排下部設置四個獨立風室，沿鍋爐寬度方向對稱布置，一次由風室穿過爐排孔進入爐内。燃燒室在爐膛下部，其斷面積較大，爐膛中下部前後牆水冷壁形成收腰機構，設二次風管，及時投入二次風助燃。适當的一二次風系統，加上通過調節水冷振動爐排頻率和周期，可适用不同的稭稈燃料燃燒。

2、循環流化床（CFB）鍋爐：

循環流化床鍋爐是在傳統鍋爐基礎上發展起來用于燃煤鍋爐的一代高效、低污染清潔燃燒技術。之前常用于燃煤鍋爐，其主要特點在于燃料及脫硫劑經過多次循環，反複的進行低溫燃燒和脫硫反應，可以降低氮氧化物和硫氧化物的排放。循環流化床的燃燒發生在爐膛的整個容積空間中，是一種三維液态化燃燒方式。

由于其相對與傳統燃煤鍋爐對原料适用性更廣，也可以用來進行生物質燃燒。 由于生物質燃料與煤的性質不同，在使用循環流化床進行生物質發電的時候，鍋爐狀态會發生相應的變化。

3、循環流化床鍋爐适用于生物質原料時的一些不适應問題：

（1）生物質燃料熔點低，易結焦。生物質中富含鉀和鈉，容易形成低熔點的共晶體，将沙粒粘接。因此在鍋爐設計中應嚴格控制循環燃燒系統的溫度水平。

（2）生物質中的堿金屬對爐膛具有腐蝕性。

1. 同樣由于鉀氧化物和納氧化物熔點很低，在爐膛正常燃燒溫度下很容易升華，在膛内表觀為氣相，并會在高溫過熱器上面凝結，對受熱面造成腐蝕。

（3）不同生物質産生熱量不同給燃料供給系統增大困難。

循環流化床鍋爐對進料的粒徑大小、密度等要求較高，而生物質燃料具有季節性變化，不同生物質性質不同，給循化流化床的設計建設難以定型，随着鍋爐容量增加，這一問題更為突出。由于循環流化床鍋爐結構的原因，需要解決受熱面的磨損、循環物料平衡和物料結焦等問題。對中壓參數鍋爐，其尾部受熱面布置需要認真考慮受熱面腐蝕問題。另外，廠用電率高也是機組運行需要考慮的問題。

(3)以生物質為燃料的兩種鍋爐對比

水冷振動爐排爐與循環流化床爐相比，雖然設備初期投資較大，但考慮到燃燒效率高使得單位發電量燃料耗量低、設備運行穩定使得年發電小時數多；設備磨損較流化床爐輕使得日常維修、部件更換費用低；設備廠用電率低使得同等裝機容量的電廠上網電量多；從整體生命周期綜合考慮，水冷振動爐排爐的整體指标和效益，優于循環流化床鍋爐。

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