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工业用电

木质颗粒在世界各地,特别是在欧洲和亚洲,被普遍用作煤粉发电厂的煤炭替代品。要使用工业发电机生产能源,可以在生物质联合燃烧过程中将煤炭和生物质混合在一起,或者完全用木质颗粒替代煤炭,这就是所谓的生物质专用燃烧。

无论是用于联合燃烧还是专用燃烧,木质颗粒的处理方法都与煤炭类似。使用改良型磨煤机或锤磨机将木质颗粒磨成粉。然后将粉尘与空气混合,通过管道吹入煤粉锅炉内的燃烧器。粉尘与空气的混合物被点燃,其作用类似于气体。水在数以千计的小管道中在锅炉内循环。持续不断的火焰使管道内的水沸腾,产生蒸汽。蒸汽在压力作用下带动涡轮机和发电机旋转。发电机利用线圈内的旋转磁场产生电力,并将电力输送到电网。逸出的蒸汽通过冷凝器(本质上只是通过冷水的管道),然后在一个称为朗肯循环的连续过程中重新转化为水,再循环回锅炉。

颗粒燃料是煤炭的简易替代品。它们很容易磨成粉末,含水量低(约 6%),易于处理,能量含量约为每吨 18 千兆焦耳,可与煤媲美。

与煤炭不同,木质颗粒燃料不能存放在室外,因为一旦遇到雨水就会分解。必须使用筒仓、穹顶或仓库建筑将木质颗粒储存在室内。这意味着煤粉发电厂必须为木质颗粒的使用而进行改造,以增加这种储存,并增加单独的输送系统,将颗粒从储存处运送到制粉过程中。

住友位于山形县的酒田生物质发电厂部分燃料来自加拿大木质颗粒燃料。照片:住友商事提供

改装煤粉锅炉并不是在工业规模上利用木质颗粒发电的唯一选择。木质颗粒还可通过为专用循环流化床锅炉(CFB)提供燃料来发电。日本有许多 CFB 锅炉正在运行。锅炉炉膛底部有一个惰性材料床,通常是沙子。木质颗粒就在该床中扩散。从床下喷嘴喷入的空气将床料和木粒提升,使其保持悬浮状态。燃烧就在这种悬浮状态下进行。热量用于提高锅炉管中的水温,剩余的过程则利用朗肯循环发电。CFB 锅炉的主要优点是可以使用更广泛的生物质燃料–最常见的是木质颗粒、木屑和棕榈核壳的混合燃料。

目前,全球电力生产商都在竞相将碳捕集与封存(CCS)技术商业化。很明显,与碳捕集与封存技术相结合,生物质燃烧和联合燃烧是从大气中清除大量二氧化碳的极少数方法之一。

加拿大的木质颗粒出口到世界各地,用于大型发电厂的工业用途。我们的工业市场包括英国、荷兰、比利时、丹麦、日本和韩国。