太阳能与生物质直燃互补发电技术探讨.docx

太阳能与生物质直燃互补发电技术探讨摘要：阐述了单纯的生物质直燃发电及单纯的太阳能热发电技术及其所存在的劣势与弊端；借鉴目前已经采用的太阳能与燃煤机组混合发电系统的集成方式提出生物质直燃发电与太阳能集成混合发电技术方案。关键词：生物质直燃发电太阳能热发电互补系统集成1生物质直燃发电技术生物质能是仅次于煤、石油和天然气而居于世界能源总量第四位的能源生物质发电是利用生物质所具有的生物质能进行的发电是可再生能源发电的一种包括农林废弃物直接燃烧发电、农林废弃物气化发电、垃圾焚烧发电、垃圾填埋气发电、沼气发电[1-2]。目前我国可开发的生物质能资源总量约相当于5亿吨标准煤可解决目前料在生物质锅炉中产生一定参数的蒸汽输送至能源消费量的20%以上。同时每年可减少二氧化碳排放量近3.5亿吨减少二氧化硫、氮氧化物、烟尘排放量近2500万吨[3]。生物质直接燃烧发电是由生物质锅炉利用生物质直接燃烧后的热能产生蒸汽推动汽轮机发电系统发电。燃烧发电系统主要由烟气处理系统、热利用系统、燃烧系统、给料系统、存储系统、预处理系统和生物质原料收集系统构成。其燃烧发电流程如图1所示。生物质燃烧电厂的流程及分类：①流程。每个生物质原料收集点将收集的生物原料送到电站进行预处理经预处理的生物质通过燃烧油原料输送装置输送至锅炉内充分燃烧后产生热能锅炉给水经锅炉换热转化成用于汽轮机发电机组发电的蒸汽。②分类。a层燃方式。燃烧较干燥且装有空气预热器的系统可采用顺流燃烧燃料与烟气流动同向；燃料含水量较大时可采用逆流燃烧燃烧与烟气流动反向。b流化床方式。流化床是一项基于气固流态化的生物质燃烧技术。它对燃料的要求不高这项燃烧技术可以降低尾气中氮与硫的氧化物等有害气体含量清洁燃烧。c悬浮燃烧方式。生物质被粉碎至细粉后与空气混合喷入燃烧室内悬浮燃烧。该燃烧方式对生物质燃料的要求较严格宜采用含水率小于15%、颗粒直径在2mm以内的生物质燃料。2太阳能热发电据统计每年我国陆地接受的太阳能辐射量相当于6万多个三峡工程的发电量相当于2.4万亿吨标准煤开发利用的潜力非常广阔根据各地接收太阳辐射总量多少可将全国划分为5类地区如表1所示[4]。太阳能转化为电能有两种主要途径一是通过光电装置将太阳能直接转化为电能；另一种是收集太阳能辐射能转化成电能。下面主要介绍太阳能热发电技术。太阳能热发电通常叫做聚光式太阳能发电它们是通过聚集太阳辐射获得热能将热能转化成高温蒸汽驱动蒸汽轮机来发电的。当前太阳能热发电按照太阳能采集方式可划分为：①太阳能槽式发电。②太阳能塔式热发电。③太阳能碟式热发电。表2中可以看出：抛物面槽式技术相对成熟、目前应用最广泛集热塔式发电技术的效率提升与成本下降潜力巨大抛物面碟式发电系统效率最高、便于模块化部署。3生物质直燃与太阳能热发电互补生物质直燃技术与太阳能热发电技术优缺点都很明显利用互补性原理将构建联合发电系统使两种清洁可再生能源发电系统转化为稳定可靠发电系统。太阳能与生物质直燃集成互补发电系统大体可以分为三个子系统即汽轮机发电系统、太阳能集热转化系统、生物质直燃锅炉系统。在得不到太阳能辐射或辐射较微弱时必须将太阳能集热吸收转化系统的供水管路切断使另外两个子系统联合运行。太阳能与生物质直燃集成时不同方案的选取需要考虑参数匹配选取合适的机组容量。太阳能集热系统相当于部分锅炉受热面而且能取代各抽汽加热循环工质基于集热系统不同的引入位置可以分为以下几种情况。3.1锅炉受热面引入因为集热器性能限制太阳能集热系统可能无法将工质加热至锅炉出口过热蒸汽的参数此时可以将工质由高加引出一部分加热至汽包压力下的饱和蒸汽再引入至汽包如图2。由于投入部分太阳能热量生物质燃料消耗量减小烟气量也会相应减小烟气量小于某一值时会影响锅炉各受热面的换热出现过热器吸热不足现象因此在设计时要计算太阳能最高能投入的热量。3.2加热器水侧引入循环工质从加热器入口引出送入集热系统吸收太阳能辐射热量达到该级加热器出口温度后引回至生物质直燃热力系统如图3。3.3加热器汽侧引入基于循环工质引出位置的考量可采用图4所示的两种引出方式：①从凝结水泵出口引出；②从给水泵引出。第①中引出方式可取代任意一段抽汽第②种引出方式必须选用减少12段抽汽。综合以上几种选取最恰当的太阳能集热系统和生物质直燃热力系统集成方案。4未来需要解决问题①太阳能分布区域较为集中生物质能源分布相对分散数据收集与整理耗时较长。②生物质直燃发电系统和太阳能热发电系统的技术参数有待深入研究但就现阶段的技术水平来说还没有联合循环发电实例电厂正式运营系统设计有待进一步研