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基本概論

生質能運用用 / 基本概論

生物質能 Biomass Energy

所謂生質能源指的就是「由生物質(biomass)轉換而生的能源」。生質能源最大的價值在於「循環」,例如:利用植物行光合作用將空氣中的二氧化碳固定下來後,透過各種方法轉化為生質燃料,利用燃料的過程中又將二氧化碳釋放回空氣中;透過這樣的循環,能避免釋放額外的二氧化碳到空氣裡,所以不會加重溫室效應,同時也是唯一一種可再生的碳源。

除了二氧化碳循環之外,生質能源的範疇也包含了各種農作物、農作物廢棄物、木材、木材廢棄物和動物糞便的循環利用,例如:回收廢食用油轉化為生質柴油、利用廢水養殖微藻並生產各式燃料、將固態廢棄物製成燃料碇等,可以將廢棄物處理與能源生產結合。狹義的概念:生物質主要是指農林業生產過程中除糧食、果實以外的秸稈、樹木等木質纖維素(簡稱木質素)、農產品加工業下的腳料、農林廢棄物及畜牧業生產過程中的禽畜糞便和廢棄物等物質。

在世界人口不斷增長、各項資源逐漸匱乏的情況下,「循環利用」的概念會越來越受到重視,而這也是生質能源無法被其他再生能源取代的原因。

特點:
  • 原料豐富
  • 可再生
  • 低污染
  • 分佈廣泛
  • 生物燃料

    生質燃料和能源農作物燃料是能源利用之重要技術,亦屬生質發展之一環,具有降低污染排放、提高能效率、應用多元化及二氧化碳減量等優點。

    生質燃料是指將生物質作為材料燃燒,一般主要是農林廢棄物(如秸稈、鋸末、甘蔗渣、稻殼等),有別於化石燃料。生質燃料的應用,實際主要是生物質成型燃料,是將農林廢物作為原材料,經過粉碎、混合、擠壓、烘乾等工藝,制成各種成型(如塊狀、顆粒狀等),可直接燃的一種新型清潔燃料。採用生物質作為燃料,清潔環保,運行費用低,操作方便,佔地小。生質燃料的生產和使用,除了可以減少了農林廢棄物焚燒或分解過程對環境的危害,更可增加農民收入,創造就業機會。與一般燃料相比,生質燃料屬於碳中性在為使用者帶來經濟利益的同時,也使其成為環保的倡導典範,燃燒過程可以達到「零排放」,不排渣、無煙、無二氧化硫、無二氧化碳等有害氣體,不污染環境,是改變氣候不良變化的有效途徑。

    生質能發電形式

    再生性能源包括水力、地熱、風力、太陽能、潮汐、海洋溫差及生質能(Biomass Energy)。水力最廣為使用於發電,其次為地熱、風力及太陽能。再生性能源除了生質能以外,水力、地熱、風力、潮汰或海洋溫差發電所使用之能源無法運輸,發電廠必須位於資源所在地。生質能發電 生質能發電是利用生質能所具有的熱質能進行的發電, 是可再生能源發電的一種,可再生能源發電包含直接燃燒發電、氣化發電、填埋氣發電、沼氣發電、垃圾焚燒發電。生質能發電主要有以下幾種形式:

    燃燒發電

    直接燃燒發電是將生質能在鍋爐中直接燃燒, 生產蒸汽帶動蒸汽渦輪機及發電機發電。生質能直接燃燒發電的關鍵技術包含生質能原料預處理、鍋爐防腐蝕、鍋爐的原料適用性及燃燒效率、蒸汽渦輪機組效率等技術。

    混合發電

    生質能還可與煤混合作為燃料發電,稱為生質能混合燃燒發電技術。混合燃燒方式主要有兩種。一種是生質能直接與煤混合後投入燃燒,該方式對於燃料處理和燃燒設備要求較高,不是所有燃煤發電廠都能採用:一種是生質能汽化產生可燃氣與煤混合燃燒,燃燒產生的蒸汽一同送入蒸汽渦輪機發電機組。

    汽化發電

    生質能汽化發電技術是指生質能在汽化鍋爐中汽化為氣體燃料, 經純化後直接進入燃氣機中燃燒發電或者直接進入燃料電池發電。汽化發電的關鍵技術之一是可燃氣純化,氣化出來的可燃氣都含有一定的雜質,包括灰分、焦炭和焦油等,需經過純化系統把雜質除去,以保證發電設備的正常運行。

    已開發國家的生質能發展應用傾向以栽培方式產生生質能源,再將原始生質轉化為液態燃料或製作成粉粒狀燃料送入燃燒鍋爐中作汽電共生用。含木質素的生質材料之發熱值與低級的煤相近,但是灰量及流量都比煤要低許多,是較乾淨的燃料,並且不會增加二氧化碳排放量。取得生質的方法是選擇成長知之植物,以人工方式有規劃的大量栽培種植。國外的生質能可行性研究結果指出在適當的能源政策及合理的經濟誘因下,生質是極具應用潛力的再生能源。

    沼氣發電

    沼氣發電是隨著沼氣綜合利用技術的不斷發展而出現的一項沼氣利用技術,其主要原理是利用工業、農業或城鎮生活中的大量有機廢棄物經厭氧發酵處理產生的沼氣燃燒後驅動發電機組發電。沼氣發電設備主要為內燃機,內燃機一般由柴油機組或者天然氣機組改造而成。

    垃圾發電

    垃圾發電包括垃圾焚燒發電和垃圾氣化發電,其不僅可以解決垃圾處理的問題,同時還可以回收利用垃圾中的能量,節約資源,垃圾焚燒發電是利用垃圾在焚燒鍋爐中燃燒放出的熱量將水加熱獲得過熱蒸汽,推動蒸汽渦輪機帶動發電機發電。垃圾焚燒技術主要有層燃燃燒技術、流化床燃燒技術、迴轉爐燃燒技術等。發展起來的氣化熔融焚燒技術,包括垃圾在450°至640°溫度下的氣化和含碳灰渣在1300℃以上的熔融燃燒兩個過程,垃圾處理徹底,過程潔淨,並可以回收部分資源,被認為是最具有前景的垃圾發電技術。