木質顆粒與產業

工業用電

木質顆粒在全球範圍內,特別是在歐洲和亞洲,被廣泛用作煤粉發電廠的煤炭替代燃料。

在工業發電機的能源生產中,可透過生物質能聯合燃燒,將煤炭與生物質燃料混合使用,或完全以木質顆粒替代煤炭,即所謂的生物質能專用燃燒。這一技術不僅能有效降低碳排放,還能提升發電效率,助力全球能源轉型。

無論是聯合燃燒還是專用燃燒,木質顆粒的處理方式與煤炭相似。首先,使用改良型磨煤機或錘磨機將木質顆粒研磨成粉,然後將粉塵與空氣混合,透過管道吹入煤粉鍋爐內的燃燒器。

粉塵與空氣的混合物被點燃,其作用類似於氣體燃燒。水在鍋爐內數以千計的小管道中循環,持續燃燒的火焰加熱管道內的水,使其沸騰並產生蒸汽。

蒸汽在壓力作用下推動渦輪機與發電機旋轉,發電機透過線圈內的旋轉磁場產生電力,並將電力輸送至電網。逸出的蒸汽經由冷凝器(本質上是一組充滿冷水的管道)冷卻,隨後在朗肯循環的作用下重新轉化為水,並再次循環回鍋爐內使用。

顆粒燃料是煤炭的簡易替代品。它們很容易磨成粉末,含水量低(約 6%),易於處理,能量含量約為每噸 18 千兆焦耳,可與煤媲美。

與煤炭不同,木質顆粒燃料不能存放在室外,因為一旦遇到雨水就會分解。必須使用筒倉、穹頂或倉庫建築將木質顆粒儲存在室內。這意味著煤粉發電廠必須為木質顆粒的使用而進行改造,以增加這種儲存,並增加單獨的輸送系統,將顆粒從儲存處運送到制粉過程中。

住友位於山形縣的酒田生物質發電廠部分燃料來自加拿大木質顆粒燃料。照片:住友商事提供

改裝煤粉鍋爐並不是在工業規模上利用木質顆粒發電的唯一選擇。木質顆粒還可通過為專用循環流化床鍋爐(CFB)提供燃料來發電。日本有許多 CFB 鍋爐正在運行。鍋爐爐膛底部有一個惰性材料床,通常是沙子。木質顆粒就在該床中擴散。從床下噴嘴噴入的空氣將床料和木粒提升,使其保持懸浮狀態。燃燒就在這種懸浮狀態下進行。熱量用於提高鍋爐管中的水溫,剩餘的過程則利用朗肯循環發電。CFB 鍋爐的主要優點是可以使用更廣泛的生物質燃料–最常見的是木質顆粒、木屑和棕櫚核殼的混合燃料。

目前,全球電力生產商都在競相將碳捕集與封存(CCS)技術商業化。很明顯,與碳捕集與封存技術相結合,生物質燃燒和聯合燃燒是從大氣中清除大量二氧化碳的極少數方法之一。

加拿大的木質顆粒出口到世界各地,用於大型發電廠的工業用途。我們的工業市場包括英國、荷蘭、比利時、丹麥、日本和韓國。