北極星節能環保網訊:2012 年的電力大會有一個分會題為“生物質技術：從收獲到發電”，這充分體現出生物質發電的地位正在日漸提高。馬里蘭大學工程學教授AshwaniGupta 和BRKS Rockwood 公司負責營銷的副總裁Ken Upchurch共同主持了這場分會。在分會場上，有3 位發言人聚焦了幾項新技術—有望成功應用生物質，并將其作為發電燃料。

生物質支持者指出了這種燃料來源的幾個優勢。例如，生物質能源的來源(如樹木)對環境有益，因為生長過程中會吸收CO2，這可以抵消其作為燃料燃燒時所產生的CO2。此外使用生物質，如城市固體垃圾(MSW)，可減少廢棄物處理和填埋成本。本文給出幾項突破性技術，旨在幫助促進生物質更廣泛地使用。

優化生物質共燃

國際環保與能源咨詢公司總裁Anupam Sanyal 表示，為了依據國際協議減少CO2 排放，全球最近掀起了生物質與煤共燃的浪潮。但根據Sanyal 的觀點，生物質的特性與煤完全不同，這成為具體發電廠選擇最優混合比例/ 生物質類型的一大難題。目前，這一難題已被各種混合物燃燒試驗攻克，這些試驗花費了大量時間和成本。

Sanyal 描述了一款基于網絡的新軟件—BCAS(生物質共燃評估和服務)。該軟件整合了燃燒和礦物質轉化的基本特性，唯一需要輸入的數據是標準的燃料和灰分特性。該軟件工具立即為所有煤/ 生物質混合物的所有燃料相關參數設定了基準。這些特性包括易磨性、磨蝕性和易燃性。該軟件還為灰分、磨蝕物、腐蝕物、顆粒排放物、硫和氮的氧化物中的碳設定了基準。

Sanyal 說，該軟件使電廠運營方可以對比單個生物質樣品/ 混合物與電廠所用煤的兼容性。除了評估上文提到的參數外，第二個燃燒項目使用了相同參數，針對給定發電輸出評估總氣體流量、飛灰和攜帶的硫氧化物。通過運營這些項目，獲得了一張設備“近優”生物質混合物列表，不需要實施全面的試驗燃燒項目，既省時又省資金。

此外，Sanyal 描述了該軟件的開發、成功應用，以及不同生物質類型共燃的例子，包括硬木、甘蔗渣和輪胎與煤(表1)。

Sanyal 說，“電廠使用BCAS 觀察到的結果，論證了該軟件作為設計和操作工具的能力。它既能確定與煤共燃的最優生物質質量和數量，又能保持在符合排放規定的前提下獲得基本收入。”

沼氣轉化

URS 的顧問工程師Michael Radovich描述了專用于燃燒MSW(城市生活垃圾)的電廠概念設計。據美國環保署稱，2010 年美國用于發電燃燒的總MSW 量約為2.5 億t。有機物質仍是MSW 中的最主要組分，紙張和紙板占29%，庭院廢棄物和食物廢料占27%，剩余部分包括塑料、金屬、橡膠、皮革、織物、木頭、玻璃和其他雜類廢物。

Radovich 稱，新電廠設計是對以往Radovich 循環設計的改進。他曾在2009 年ASME 電力大會上作過題為“Radovich 循環：創新MSW燃燒熱循環”的演講，對Radovich 循環進行了介紹。

Radovich 指出，為了提高性能、降低成本，增加了燃料電池，在燃料電池和氣化器之間安置了陰極和陽極廢棄膨脹器，使用了新的氣體清潔技術，并添加了陽極排氣再循環回路。與原始設計相同，改進后的系統使用蒸汽和燙床材料，在氣化容器中通過MSW 產生氣體。 含碳灰分和冷卻床材料離開氣化容器并進入燃燒室容器，然后碳被燒盡，床材料通過燃燒空氣加熱。在這個循環中，燃燒空氣不會與煙氣結合。燃燒空氣經過壓縮后，通過燃料電池陰極空間，然后再通過燃燒室容器，通過膨脹作用發電。

Radovich 還討論了合成氣處理，從含有各種數量CO、CO2 和H2 的氣體混合物開始。在離開氣化容器之后，合成氣變得較為溫和，進行過濾除去顆粒物和硫，然后冷卻并除去蒸汽中的水蒸氣。再將氣體壓縮并傳輸至處理系統，在系統中除去重金屬和CO2，然后加熱并用蒸汽稀釋，以防止碳焦化。隨后的氣體再進入固體氧化物燃料電池的陽極空間，在此處基本轉化為蒸汽和CO2，然后再返回氣化容器。

新型的CO2 捕獲工藝

CEFCO 全球清潔能源公司的總裁兼CEO Robert Tang 提到， 熱電廠的CO2 捕獲技術如要去除30% ～ 90% 的CO2，能量損失會非常高，因此不具有成本效益。這種技術在產生CO2 時，會夾帶雜質，即不適于與其他技術進行協同生產的生物燃料。而CEFCO 工藝則與之相反，其設計在碳捕獲時的總能量損失低于10%。

CEFCO 工藝的聯合發明人Tang 解釋說，該工藝以空氣動力學反應堆技術為基礎。即通過空氣動力學噴嘴，將后處理“廢物流”(在蒸汽返回回路中返回，以進行冷凝)噴入而產生超聲震蕩波，造成煙氣和所選反應劑分子之間的碰撞。這種碰撞會在反應器中形成次大氣壓絕熱反應區，從而實現CO2 捕獲。這種氣動物理現象可以形成吸熱- 放熱反應(對于選擇性污染物捕獲非常理想)，在金屬或有毒物質從氣體中去除后，通過相關反應劑轉化為固體產物(碳回收模塊是4 個多污染物捕獲反應器模塊中的最后1 個)。

Tang 表示，“ 在此條件下， 目標CO2 與非常精細、快速移動的吸附劑液滴碰撞并混合。”他并未提及捕獲CO2后傳送至永久存儲設施或將其用于改良的采油工藝，而是提出了更實用的用途：“低能量使用提供了高性價比的方式，結合另一種烴類技術，可以聯合生產液體生物燃料。”正在全力進行研發的烴類轉化技術有特種有機催化劑和直接生產生物燃料的工程微生物學工藝。

CEFCO 全球清潔能源公司和Peerless 制造公司，正在合作運行1 座1~3MWe 的試點設備。其目標是成功驗證CO2 和多污染物的捕獲。