序章

バイオマス発電は、最大かつ最も成熟した現代のバイオマスエネルギー利用技術です。中国はバイオマス資源が豊富で、

主に農業廃棄物、林業廃棄物、家畜糞尿、都市家庭廃棄物、有機廃水、廃棄物残留物が含まれます。合計

年間エネルギーとして利用できるバイオマス資源の量は、標準的な石炭に換算すると約4億6,000万トンに相当します。2019年には、

世界のバイオマス発電の設備容量は2018年の1億3,100万キロワットから約1億3,900万キロワットに増加し、

約6％。年間発電量は2018年の5,460億kWhから2019年には5,910億kWhと約9％増加しました。

主にEUとアジア、特に中国で。中国の第 13 次バイオマス エネルギー開発 5 か年計画では、2020 年までに、

バイオマス発電の設備容量は1,500万キロワット、年間発電量は900億キロワットに達する必要がある

キロワット時。2019年末までに、中国のバイオ発電設備容量は2018年の1,780万キロワットから

2,254万キロワット、年間発電量は1,110億キロワット時を超え、第13次5カ年計画の目標を上回りました。

近年、中国のバイオマス発電能力拡大の焦点は、農林業廃棄物や都市固形廃棄物の利用である。

都市部に電力と熱を供給するコージェネレーションシステム。

バイオマス発電技術の最新研究進捗

バイオマス発電は1970年代に始まりました。世界エネルギー危機が勃発した後、デンマークと他の西側諸国は、

わらなどのバイオマスエネルギーを発電に利用します。1990年代以降、バイオマス発電技術の開発が盛んに行われてきた

そしてヨーロッパと米国でも適用されています。中でもデンマークは、科学技術の発展において最も顕著な成果を上げています。

バイオマス発電。1988 年に最初のわらバイオ燃焼発電所が建設され、運転されて以来、デンマークは

これまでに100以上のバイオマス発電所を設置し、世界のバイオマス発電開発のベンチマークとなっている。加えて、

東南アジア諸国も、もみ殻、バガス、その他の原料を使用したバイオマスの直接燃焼においてある程度の進歩を遂げています。

中国のバイオマス発電は1990年代に始まった。21世紀に入ってからは、社会を支える国の政策が導入され、

バイオマス発電の発展により、バイオマス発電所の数とエネルギーシェアは年々増加しています。という文脈で

気候変動と CO2 排出削減要件に対応し、バイオマス発電は CO2 やその他の汚染物質の排出を効果的に削減できます。

さらにはCO2排出ゼロも達成できるため、近年研究者の重要な研究の一部となっています。

動作原理によれば、バイオマス発電技術は 3 つのカテゴリーに分類できます。 直接燃焼発電

技術、ガス化発電技術、連結燃焼発電技術。

バイオマス直接燃焼発電は原理的にはバイオマス燃料である石炭焚きボイラー火力発電と非常に似ています。

（農業廃棄物、林業廃棄物、都市家庭廃棄物等）をバイオマス燃焼に適した蒸気ボイラーに送り込み、薬品を燃焼させます。

高温燃焼によりバイオマス燃料の持つエネルギーを高温高圧の水蒸気の内部エネルギーに変換します。

プロセスを経て、蒸気動力サイクルを通じて機械エネルギーに変換され、最後に機械エネルギーが電気エネルギーに変換されます。

発電機を通してエネルギーを供給します。

バイオマスをガス化して発電するには、（1）バイオマスのガス化、熱分解、破砕後のバイオマスのガス化、

高温環境下での乾燥などの前処理により、CO、CH などの可燃成分を含むガスが発生します。₄と

H ₂;(2) ガス精製：ガス化時に発生する可燃性ガスを精製装置に導入し、灰などの不純物を除去します。

下流の発電設備の入口要件を満たすためのコークスとタール。(3) 発電にはガスの燃焼を利用します。

精製された可燃性ガスは、燃焼および発電のためにガスタービンまたは内燃機関に導入されるか、または導入することができます。

ボイラーに集めて燃焼させ、発生した高温高圧の蒸気を利用して蒸気タービンを駆動して発電します。

バイオマス資源が分散しており、エネルギー密度が低く、収集・輸送が難しいため、バイオマスを直接燃焼させて発電する

燃料供給の持続可能性と経済性への依存度が高く、その結果、バイオマス発電のコストが高くなります。バイオマス連携発電

発電は、共燃焼用の他の燃料（通常は石炭）の代わりにバイオマス燃料を使用する発電方法です。柔軟性が向上します

バイオマス燃料の使用量を削減し、石炭使用量を削減しCO2削減を実現します。₂石炭火力発電所の排出削減。現在、バイオマス結合

発電技術には主に、直接混合燃焼結合発電技術、間接燃焼結合発電技術が含まれます。

発電技術と蒸気結合発電技術。

1. バイオマス直接燃焼発電技術

現在のバイオマス直接燃焼発電機セットに基づいて、エンジニアリングの実践でよく使用される炉の種類に従って、それらは主に分類できます。

層状燃焼技術と流動燃焼技術に分かれる[2]。

層状燃焼とは、燃料が固定または移動式火格子に供給され、火格子の底から空気が導入されて燃焼が行われることを意味します。

燃料層を通した燃焼反応。代表的な積層燃焼技術は水冷振動火格子の導入

デンマークのBWE社が開発した技術と中国初のバイオマス発電所、山東省の山西発電所

バイオマス燃料は灰分が少なく燃焼温度が高いため、火格子プレートは過熱や損傷により損傷しやすい。

冷却不良。水冷振動格子の最大の特徴は、特殊な構造と冷却モードであり、格子の問題を解決します。

過熱。デンマークの水冷振動格子技術の導入と促進により、多くの国内企業が導入しています。

学習と消化による独立した知的財産権を有するバイオマス火格子燃焼技術が大規模に導入されている

手術。代表的なメーカーとしては、上海四方ボイラー工場、無錫華光ボイラー有限公司などが挙げられます。

流動層燃焼技術は固体粒子の流動化を特徴とする燃焼技術であり、流動層燃焼技術に比べて多くの利点を持っています。

バイオマスを燃焼させる燃焼技術。まず、流動層には不活性層の材料が多く含まれており、熱容量が高く、

強い水分を多く含むバイオマス燃料への適応性。第二に、流動化された気体と固体の混合物の効率的な熱と物質の移動。

ベッドイネーブルバイオマス燃料は炉に入った後すぐに加熱されます。同時に、高い熱容量を持つベッド材料は、

炉のメンテナンスをする低発熱量のバイオマス燃料を燃焼させる際の燃焼安定性を確保し、一定の利点を持っています。

ユニット負荷調整中。国家科学技術支援計画の支援を受けて、清華大学は「バイオマス」を開発した。

循環流動床ボイラー高い蒸気パラメータを備えた技術」を採用し、世界最大の125MW超高圧蒸気の開発に成功しました。

循環するバイオマスを再加熱して圧力を加えるこの技術を採用した流動層ボイラーと初の130t/h高温高圧

純粋なトウモロコシのわらを燃焼させる循環流動床ボイラー。

バイオマス、特に農業廃棄物には一般にアルカリ金属と塩素の含有量が高いため、灰、スラグなどの問題が発生します。

と腐食燃焼プロセス中の高温加熱領域。国内外のバイオマスボイラーの蒸気パラメータ

ほとんどが中程度です温度や圧力が低く、発電効率が高くありません。バイオマス層直火の経済性

発電が制限されるその健全な発展。

2. バイオマスガス化発電技術

バイオマスガス化発電は、木材、ワラ、ワラ、バガスなどのバイオマス廃棄物を特殊なガス化反応器を使用して変換し、

の中へ可燃性ガス。発生した可燃性ガスはダストを除去した後、ガスタービンや内燃機関に送られて発電されます。

除去とコークス除去およびその他の精製プロセス [3]。現在、一般的に使用されているガス化反応器は固定床に分けることができます。

ガス化装置、流動化装置床ガス化装置と噴流ガス化装置。固定床ガス化炉では、原料床は比較的安定しており、乾燥、熱分解、

酸化、還元などの反応が順次完了し、最終的に合成ガスに変換されます。流れの違いに応じて

ガス化炉間の方向合成ガスと合成ガスの固定床ガス化炉には、主に上向き吸引（向流）、下向き吸引（順流）の 3 つのタイプがあります。

流量）と水平吸引ガス化装置。流動層ガス化装置はガス化室と空気分配器から構成されます。ガス化剤は、

ガス化炉に均一に供給されるエアディストリビューターを介して。異なる気体と固体の流動特性に従って、バブリングに分けることができます。

流動層ガス化装置と循環流動層ガス化装置。同伴流床内のガス化剤 (酸素、水蒸気など) がバイオマスを同伴します。

粒子が生成され、炉内に噴霧されます。ノズルを通して。燃料の微細粒子は高速ガス流中に分散、浮遊します。アンダーハイ

温度が上昇すると、微細な燃料粒子が急速に反応します。酸素と接触すると多量の熱を放出します。固体粒子は瞬時に熱分解され、ガス化します。

合成ガスとスラグを生成します。上昇気流が固定されたために床ガス化装置では、合成ガス中のタール含有量が高くなります。下降気流固定床ガス化装置

シンプルな構造で送りやすく、操作性も良好です。

高温下では、生成されたタールを完全に分解して可燃性ガスにすることができますが、ガス化装置の出口温度は高くなります。流動化した

ベッドガス化炉は、速いガス化反応、炉内での均一な気固接触、一定の反応温度という利点を持っていますが、

装置構造が複雑で、合成ガス中の灰分が多く、下流の精製システムが非常に必要です。の

噴流ガス化装置材料の前処理には高度な要件があり、材料を確実に確実に使用できるように微粒子に粉砕する必要があります。

短期間で完全に反応する滞在時間。

バイオマスガス化発電は規模が小さい場合、経済性が良く、コストが安く、遠隔地・分散型発電に適しています。

農村部、これは中国のエネルギー供給を補う上で非常に重要だ。解決すべき主な問題はバイオマスから生成されるタールです

ガス化。ときガス化プロセスで生成されるガスタールは冷却され、液体タールを形成し、パイプラインを詰まらせ、設備に影響を与えます。

電源の通常の動作発電設備。

3. バイオマス連携発電技術

バイオマス発電を制限する最大の問題は、農林業廃棄物を純粋に焼却して発電する場合の燃料費です。

世代業界。バイオマス直火発電ユニットは容量が小さく、パラメーターが低く、経済性が低いため、発電量も制限されます。

バイオマスの利用。バイオマスと多源燃料の燃焼を組み合わせたコスト削減の方法です。現時点で最も効果的な削減方法は、

燃料費はバイオマスと石炭火力発電。2016年、国は石炭火力とバイオマスの促進に関する指導的意見を発表した。

連成発電は、バイオマス連携発電技術の研究・普及を推進。最近

バイオマス発電の効率は年々向上しており、既存の石炭火力発電所の転換により大幅に改善され、

石炭併用バイオマス発電の利用、高効率の大型石炭火力発電ユニットの技術的利点

そして低汚染。技術的なルートは 3 つのカテゴリに分類できます。

(1) 粉砕・粉砕後の直接燃焼カップリング。同一ミル、同一バーナー、異なる3種類の共燃焼を含む。

ミル付き同じバーナー、異なるバーナーを備えた異なるミル。(2) ガス化後の間接燃焼結合によりバイオマスが生成

可燃性ガスが通過するガス化プロセスを経て、燃焼のために炉に入ります。(3) 特殊バイオマス燃焼後の蒸気カップリング

ボイラー。直接燃焼継手は、コストパフォーマンスが高く、短い投資で大規模に導入できる利用形態です

サイクル。ときカップリング比が高くない場合、燃料の処理、貯蔵、堆積、流れの均一性、およびボイラーの安全性と経済性への影響

バイオマスの燃焼によって引き起こされる技術的に解決または制御されています。バイオマスと石炭を処理する間接燃焼カップリング技術

個別に、これは、バイオマスの種類を減らし、単位発電あたりのバイオマス消費量が少なくなり、燃料が節約されます。それは解決できます

アルカリ金属腐食とボイラーコーキングの問題バイオマスの直接燃焼プロセスはある程度確立されているが、プロジェクトの成果は不十分である。

拡張性が高く、大規模ボイラーには適していません。外国では、直接燃焼結合モードが主に使用されます。間接的なものとしては

燃焼モードはより信頼性が高く、間接燃焼結合発電現在、循環流動床ガス化に基づいています。

中国におけるバイオマス結合発電の応用における最先端の技術。2018年には、中国の大唐常山発電所

20MWバイオマス発電と組み合わせた初の660MW超臨界石炭火力発電ユニット実証プロジェクトで達成

完全な成功。このプロジェクトでは、独自に開発したバイオマス循環流動層ガス化結合システムを採用しています。発電

毎年約10万トンのバイオマスわらを消費するこのプロセスは、1億1千万キロワット時のバイオマス発電を達成します。

約40,000トンの標準石炭を節約し、約140,000トンのCOを削減します₂.

バイオマス発電技術の開発動向の分析と展望

中国の炭素排出削減システムと炭素排出量取引市場の改善、および継続的な実施により、

石炭火力連成バイオマス発電支援政策により、バイオマス連成石炭火力発電技術は好転の兆しを見せている

開発の機会。農林業の廃棄物と都市の家庭廃棄物の無害な処理は常に社会の中核であり、

地方自治体が緊急に解決する必要がある都市と農村の環境問題。バイオマス発電事業の企画権を取得

地方自治体に委託されています。地方自治体は農林業バイオマスと都市部の家庭廃棄物をプロジェクトで結び付けることができる

廃棄物統合型発電プロジェクトの推進を計画中。

バイオマス発電産業の持続的発展の鍵は燃焼技術に加え、自主開発、

バイオマス燃料の収集、破砕、選別、供給システムなどの補助システムの成熟と改善。同時に、

高度なバイオマス燃料前処理技術の開発と、複数のバイオマス燃料に対する単一装置の適応性の向上が基礎となります。

将来のバイオマス発電技術の低コスト大規模応用実現に向けて。

1.石炭焚きバイオマス直結燃焼発電

バイオマス直火発電ユニットの容量は一般に小さく（≤ 50MW）、対応するボイラー蒸気パラメータも低いため、

一般に高圧パラメータ以下。したがって、純粋燃焼バイオマス発電プロジェクトの発電効率は、一般に

30%を超えないこと。300MW未臨界ユニットまたは600MW以上のユニットに基づくバイオマス直結燃焼技術の変革

超臨界または超超臨界ユニットは、バイオマス発電効率を 40% 以上に向上させることができます。また、連続運転は、

バイオマス直接火力発電プロジェクトのユニット数は完全にバイオマス燃料の供給に依存しているのに対し、バイオマス結合石炭火力発電プロジェクトの稼働は

発電ユニットはバイオマスの供給に依存しません。この混焼方式により、バイオマス回収発電市場が形成される

企業はより強い交渉力を持っています。バイオマス連携発電技術は、既存のボイラーや蒸気タービン、

石炭火力発電所の補助システム。ボイラー燃焼に何らかの変更を加えるには、新しいバイオマス燃料処理システムのみが必要です

システムなので初期投資が抑えられます。上記の措置により、バイオマス発電事業の収益性が大幅に向上し、

国の補助金に依存しているからです。汚染物質の排出に関しては、バイオマス直火焼成による環境保護基準を満たしています。

発電プロジェクトは比較的緩く、煙、SO2、NOx の排出制限はそれぞれ 20、50、200 mg/Nm3 です。バイオマス結合

発電はオリジナルの石炭火力発電ユニットに依存しており、超低排出基準を実装しています。煤煙、SO2の排出制限

NOx はそれぞれ 10、35、50mg/Nm3 です。同規模のバイオマス直火発電と比較して、煤煙、SO2の排出量が減少

NOx はそれぞれ 50%、30%、75% 削減され、社会的および環境的に大きなメリットがあります。

大型石炭焚きボイラーによるバイオマス直結型発電への技術的ルートは現時点でまとめることができる

バイオマス粒子として – バイオマス工場 – パイプライン分配システム – 微粉炭パイプライン。現在のバイオマス直結燃焼ですが、

この技術には測定が難しいという欠点があるため、直結型発電技術が主な開発方向となる

この問題を解決したバイオマス発電は、大型石炭火力で任意の割合でバイオマスの連成燃焼が実現でき、

成熟度、信頼性、安全性という特徴があります。この技術は、バイオマス発電技術とともに国際的に広く利用されています。

カップリング比率は 15%、40%、さらには 100% です。この作業は未臨界単位で実行でき、CO2 深度の目標を達成するために段階的に拡張できます。

超々臨界パラメータの排出削減+バイオマス連成燃焼+地域暖房。

2. バイオマス燃料の前処理とそれを支援する補助システム

バイオマス燃料は、水分含有量が高く、酸素含有量が高く、エネルギー密度が低く、発熱量が低いという特徴があるため、燃料としての使用が制限され、

効率的な熱化学変換に悪影響を及ぼします。まず、原料に含まれる水分が多くなり、熱分解反応が遅れます。

熱分解生成物の安定性を破壊し、ボイラー設備の安定性を低下させ、システムのエネルギー消費量を増加させます。したがって、

バイオマス燃料を熱化学的に使用する前に前処理する必要があります。

バイオマス高密度化処理技術により、バイオマスの低エネルギー密度に起因する輸送・保管コストの増加を削減できる

燃料。乾燥技術と比較して、バイオマス燃料を不活性雰囲気中で一定の温度で焼成すると、水と一部の揮発性物質が放出される可能性があります。

バイオマス中の物質を回収し、バイオマスの燃料特性を改善し、O/CとO/Hを削減します。焼成されたバイオマスは疎水性を示し、より容易になります。

細かい粒子に砕かれます。エネルギー密度が高まり、バイオマスの変換利用効率の向上につながります。

破砕は、バイオマスエネルギー変換および利用のための重要な前処理プロセスです。バイオマスブリケットの場合、粒径を小さくすることで、

圧縮時の比表面積と粒子間の接着力が増加します。粒子サイズが大きすぎると、加熱速度に影響を与えます。

燃料の放出、​​さらには揮発性物質の放出が発生し、ガス化製品の品質に影響を与えます。将来的には、

発電所内またはその近くにあるバイオマス燃料前処理プラントで、バイオマス材料を焼いて粉砕します。国家の「第13次5カ年計画」でも明確に指摘されている。

バイオマス固体粒子燃料技術が高度化され、バイオマス練炭燃料の年間利用量が3,000万トンになることが明らかになった。

したがって、バイオマス燃料の前処理技術を精力的にかつ深く研究することは広範な意義がある。

従来の火力発電装置と比較したバイオマス発電の主な違いは、バイオマス燃料の供給システムとそれに関連するシステムにあります。

燃焼技術。現在、中国ではボイラー本体などのバイオマス発電の主要燃焼設備の現地化が達成されており、

しかし、バイオマスの輸送システムにはまだいくつかの問題があります。農業廃棄物は一般に非常に柔らかい質感を持っており、

発電プロセスは比較的大規模です。発電所は燃料消費量に応じて充電システムを準備する必要があります。そこには

燃料にはさまざまな種類があり、複数の燃料を混合して使用すると、燃料が不均一になったり、供給システムや燃料が詰まったりする可能性があります。

ボイラー内の作動状態は激しく変動しやすい。流動層燃焼技術の利点を最大限に活かすことができます。

燃料適応性を検討し、まず流動層ボイラーに基づいた選別および供給システムを開発および改良します。

4、 バイオマス発電技術の自主革新・開発に関する提案

他の再生可能エネルギー源とは異なり、バイオマス発電技術の開発は経済的利益にのみ影響し、社会的利益には影響しません。

社会。同時に、バイオマス発電では、農林廃棄物や家庭から出る廃棄物の無害化・削減処理も必要となります。

ごみ。その環境的および社会的利点は、エネルギーの利点よりもはるかに大きいです。バイオマス開発によってもたらされる恩恵はあるものの、

発電技術は肯定する価値があるが、バイオマス発電の生産活動における重要な技術的問題のいくつかは効果的に行うことができない

バイオマス連動発電の測定方法や基準の不完全さ、国家財政の脆弱さなどの要因により、

補助金や新技術開発の相対的な不足がバイオマス発電の開発を抑制する理由となっている

したがって、それを促進するために合理的な措置を講じる必要があります。

(1) 国内バイオマス発電の発展は技術導入と自主開発が大きな方向性であるが

発電産業において、最終的な出口を得たいのであれば、自主発展の道を歩むよう努力しなければならないことを明確に認識する必要があります。

そして国内の技術を常に向上させます。現段階では主にバイオマス発電技術の開発・改良と、

経済性の高い一部のテクノロジーは商業的に使用できます。主なエネルギーとしてのバイオマスが徐々に改善され、成熟し、

バイオマス発電技術により、バイオマスは化石燃料と競合できる条件を備えます。

(2) 部分純粋燃焼農業廃棄物発電装置の数を削減することにより、社会管理コストを削減できる。

発電事業者の数を増やすとともに、バイオマス発電事業の監視管理を強化する。燃料に関しては

原料の調達、高品質かつ十分な供給を確保し、発電所の安定的かつ効率的な運転の基盤を築きます。

(3) バイオマス発電に対する優遇税制の更なる充実、コージェネレーションによるシステム効率の向上

郡の複数発生源廃棄物クリーン暖房実証プロジェクトの建設を奨励、支援し、価値を制限する。

電気のみを生成し、熱は生成しないバイオマスプロジェクト。

(4) BECCS（バイオマスエネルギーと炭素回収・貯蔵技術を組み合わせたもの）は、バイオマスエネルギー利用を組み合わせたモデルを提案している

二酸化炭素の回収と貯蔵により、負の炭素排出とカーボン ニュートラル エネルギーという二重の利点が得られます。BECCSは長期的なものです。

排出削減技術。現在、中国ではこの分野の研究は少ない。資源消費量と炭素排出量が多い国として、

中国は気候変動に対処し、この分野での技術埋蔵量を増やすための戦略的枠組みにBECCSを含めるべきである。