式，即5台200kW发电机组并联工作，2000年7月通过中科院鉴定后投入小批量使用。该系统在很多方面比200kW气化发电有了改善，但由于受气化效率与内燃机效率的限制，简单的气化-内燃机发电循环系统效率低于18%，且单位电量的生物质消耗量一般大于1.3kg（dry）/kWh。“十五”期间，以中科院广州能源所为主承担的国家863计划在1MW的生物质气化发电系统的基础上，研制开发出4～6MW 的生物质气化燃气——蒸汽联合循环发电系统，建成了相应的示范工程，燃气发电机组单机功率达500kW，系统效率也提高到28%，虽然与国外的技术仍然有一定的差距，但也为我国生物质气化发电技术的产业化打下了基础。
从燃气发电过程上看，气化发电可分为内燃机发电系统、燃气轮机发电系统及燃气—蒸汽联合循环发电系统。内燃机发电系统以简单的燃气内燃机组为主，可单独燃用低热值燃气，也可以燃气、油两用，它的特点是设备紧凑，系统简单，技术较成熟、可靠，我国基本上使用的都是内燃机发电系统和内燃机燃气—蒸汽联合循环发电系统。但由于受气化效率和内燃机效率的限制，气化发电的总效率都比较低。
从纯技术的角度看，生物质IGCC 可以有效地提高生物质气化发电的总效率，但由于受焦油处理技术与燃气轮机技术的限制，在中国研究发展生物质IGCC仍比较困难。所以如何利用现已较成熟的技术，研制开发在经济上可行，而效率又有较大提高的系统，是目前我国发展生物质气化发电的一个主要课题。
4.2. 国内生物质气化发电项目简介
我国的生物质气化发电项目主要是中小型的气化发电系统，目前在运行的主要有固定床和流化床两种，固定床的机组容量一般都小于200kW，流化床机组目前最大的容量为4~6MW，以下将就这两种机组在国内的实际应用做简单的介绍。 4.2.1.
济南市历城区董家镇柿子园村“200kW固定床生物质气化发电示
范系统”
该气化发电示范系统是由山东省科学院能源研究所设计建造的，发电
容量为200kW，年消耗秸秆约2000t,年发电量约为140万kW·h,可替代燃煤700t(标煤),该系统的单位投资约为7000元/kW,投资回收期为10年左右。采用的是“二步法生物质固定床气化发电技术”， 该技术可以使秸秆气化过程中产生的有害物质焦油再次裂解，一定程度上克服了原有气化技术中燃气净化困难、易造成二次污染的缺点且回收利用了发动机尾气的部分余热，提高了能源的利用率，气化效率比其他固定床气化器提高8－10个百分点。
该系统的工艺流程图见图4。系统采用螺旋推进式生物质进料方式，原料不需进行精细的破碎处理，粒度在10～100mm均可顺畅地进料，原料适应范围广，如玉米芯、花生壳、棉柴、玉米秸和刨花锯末等均可作为原料。生物质原料首先经过简单破碎后被送入加料器中，然后由螺旋推进器送入气化炉中。生物质原料首先被隔绝空气间接加热而发生热解反应;热解后的产物(热解气和残炭)与预热的空气发生强烈的氧化反应而产生高温区，热解气在高温区域发生二次裂解，其中的焦油被消除；二次裂解后的气体通过下部炭层，经还原反应完成气化，得到含一氧化碳、氢、甲烷等可燃成分的低热值燃气。燃气经过冷却净化后送入内燃式发电机组，通过缸内燃烧驱动曲轴旋转装置，从而带动发电机产生电力。发动机的高温排气提供热解过程所需要的热量。
图 4 两步法生物质固定床气化发电机组流程图 1.定量加料器；2.裂解器；3.气化炉；4.过滤器；5.风机；
6.阻火器；7.内燃机；8.发电机
4.2.2.
海南三亚“1MW生物质流化床气化发电系统”
该气化发电系统是由中科院广州能源所设计，与海南三亚木材厂组成“三亚绿源生物质有限公司”共同建成，充分利用当地木材厂生产废木屑进行发电，既处理了生产废料又发了电，年电厂产值约240多万元，利润
约80多万元。该系统的发电容量为1MW，气化效率大约在75%左右，系统发电效率在15~18%之间，单位电量对原料的要需求量为1.25~1.35kg/kW?h木屑。
系统的流程图见图5。生物质原料（木屑等）从料仓进入螺旋给料机，由螺旋给料机送入炉膛，产生的气化气经过惯性分离和旋风除尘后，进入焦油催化裂解和气体净化装置，净化后的可燃气送入5台并联的200kW的内燃机机组中发电。表5为820℃时木屑气化气化炉出口处的产气组分和低位热值。该气化系统也可以采用谷壳作为气化原料。
表 5 820℃时气化炉产气组分和低位热值
温度（℃）
H2 6
820
.4
CO
气体组分（%） CO
2
低位热
C2H
2
CH
4
C2H
6
N2
值(MJ/m3)
19.9
8.7
4.7
0.09
0.28
59.9
5.1
图 5 1MW生物质循环流化床气化发电系统流程图
5. 生物质气化发电技术分类
生物质气化发电技术根据不同的划分标准，可以分为各种不同的类型，主要根据其所采用的气化炉、气体机和气化规模来进行分类，以下予以分别介绍。 5.1. 气化炉
中国对各种气化方式都有研究，已完成了多种气化炉的研制，目前已使用的气化炉有上吸式、下吸式、敞口式和流化床等。从原理上讲，各种气化炉都可以用于气化发电，但目前研究完成并正常运转的主要有三种，即敞口下吸式，下吸式及循环流化床（见表6），发电功率可以从几千瓦到几千千瓦，这为气化发电技术的进一步发展提供了条件。
表6 中国生物质气化发电中的气化炉型式 气化炉型式 层式下吸式 燃料种类 规模
树皮，木块 2.0—30.0kW 4100-5300KJ
/m3 1100℃ 70%
下吸式
循环流化床
谷壳，木块 谷壳，木屑 60—200kW
400—4000kW KJ/m3 650-850℃ 65—75%
燃气热值 气化温度 冷气效率
3800-4600KJ/4600-6300
m3 700-800℃ 50%
固定床气化炉对原料的适应性比较好，大块原料可以不经预处理直接使用，结构简单，制造容易，初始的建设投资比较小，但是固定床气化炉的升温速率慢，生产强度小，发电规模一般都低于200kW，燃气的热值低，发电效率一般都低于13%，运行投资高，综合经济性很差，我国早期的一些固定床气化炉正因为经济性太差好多早已被迫停炉。而流化床气化炉虽然结构复杂，建设投资高，但是运行成本很低，生产强度大，气体热值能提高了20%左右，且易于大型化，有较好的经济性，将是今后气化发电技术的主要发展方向。 5.2. 气体机
国外的BGPG系统采用的大多是燃气轮机，但受我国焦油处理和燃气轮机技术的限制，我国采用更多的气体机是内燃机。气体机主要燃烧的是低热值的生物质气。我国低热值气体机发展较差，小功率（100KW）基本都由柴油机改装，未有定型产品。大功率（500KW）的机组也有研究，但由于排
气温度和控制技术未能过关，目前仍未有成熟产品。现在已有定型产品有160KW和200KW两种。由于单机功率较小，所以中等规模的气化发电系统必须由多台气体机并车，这在一定程度上会影响气化系统功率的进一步提高。 5.3. 发电规模
从发电规模上分，生物质气化发电系统可分为小型、中型、大型三种。小型气化发电系统所需的生物质数量较少，简单灵活，多采用固定床气化设备，主要用于农村照明或作为中小企业的自备发电机组，一般发电功率小于200 kW。固定床气化设备又可分为上吸式、下吸式和开心层下式3 种，其中下吸式炉型有利于减少炉内热解生成的焦油含量，因而被广泛采用。中型生物质气化发电系统主要作为大中型企业的自备电站或小型上网电站，是当前生物质气化发电技术的主要方式，所需的生物质原料量较大，可适应一种或多种不同的生物质原料，气化方式以流化床气化为主，功率一般为500～3 000 kW。流化床气化技术又包括鼓泡床气化、循环流化床气化及双流化床气化3 种，其中研究和应用最多的是循环流化床气化技术，对生物质原料适应性强，也可混烧煤、重油等传统燃料，生产强度大，气化效率高。大型生物质气化发电系统主要作为上网电站，它适应的生物质较为广泛，所需的生物质数量巨大，必须配套专门的生物质供应中心和预处理中心，系统功率一般在5000 kW以上，虽然与常规能源相比仍显得非常小，但在技术发展成熟后，它将是今后替代常规能源电力的主要方式之一。一般来说，发电规模越大，单位发电量需要的成本就越低，也越有利于提高热效率和降低二次污染。 6. 生物质气化发电的技术经济分析
生物质气化发电包括小型、中型和大型气化发电三种模式。小型气化发电指采用简单的气化内燃机发电工艺，发电效率一般在14～20%，规模一般小于3MW。中型气化发电指除了采用气化内燃机（或燃气轮机）发电之外，同时增加余热回收和发电系统，气化发电系统的总效率可达到25%～35%。另外，大规模的气化燃气轮机联合循环发电系统作为先进的生物质气化发