中國生物質資源豐富，但利用效果不好。本文主要論述了生物質耦合發電技術路線，希望通過實施生物質耦合發電技術，推動生物質資源的有效利用，為老百姓和企業帶來一定的經濟收入。

　　中國是一個農業大國，生物質資源十分豐富，各種農作物每年產生秸稈6億噸，其中可以作為能源使用的約4億多噸。全國林木總生物量約190億噸，可獲得量為9億噸，可作為能源利用的總量約為3億噸。

　　雖然歷年來，政府部門對燃燒農作物秸稈明令禁止，并且作為季節性的核心工作來抓，禁燒的效果雖有，但卻是“年年禁，年年燒。”究其原因，就是沒有方便、有效的利用方式，農作物秸稈不能及時處理，就地堆放占用耕地，影響農業生產，雖然有些地方有集中存放地，但火災風險較大，對人民生命財產安全造成威脅。

　　盡管國家出臺了一系列文件，提倡發展生物質發電，生物質電廠也迅猛發展，但制約發展的瓶頸也較為顯著：生物質鍋爐參數普遍較低，基本上是中溫中壓或者次高溫次高壓，單純靠生物質直燃技術很難將蒸汽參數提高。生物質鍋爐容量較小，燃料供應量、燃料特性決定了生物質直燃鍋爐不可能做的太大。整體熱效率低，發電成本高，受到季節性影響較大，發電小時數無法保證。對耐腐蝕特殊鋼材要求較高，鍋爐受熱面所用的鋼材與超臨界機組近似，制造成本居高不下。煙氣污染物排放水平低于常規流化床，NOx排放難于實現超低排放，因為采用SNCR或者SCR，對反應溫度要求較高，在生物質鍋爐中很難找到合適的溫度區段進行脫硝裝置的布置。

　　基于以上的各種研究困難，生物質耦合發電技術悄然興起，利用原有的鍋爐進行改造，實現生物質燃料與煤炭的耦合發電，這種技術可以大大提高機組整體熱效率，降低了發電成本，降低單位造價，節約投資，煙氣污染物可以達到超低排放水平。

生物質耦合發電技術種類及對比

　　生物質耦合發電方式主要有3種：1、生物質氣化耦合發電技術;2、生物質氣化聯合循環發電技術;3、生物質直燃耦合發電技術。

　　1.生物質氣化耦合發電技術

　　生物質氣化發電是指生物質在氣化爐中氣化生成可燃氣體，經過凈化后驅動內燃機或小型燃氣輪機發電。生物質氣化是通過生物質在高溫(800℃ ～ 900℃)下不完全氧化將生物質轉化為H2、CO、CO2及CH4 等無害氣體，這些混合氣體放在一起就可以為發電裝置提供動力。氣化爐是氣化反應的主要設備，生物質在氣化爐中完成了氣化反應過程，并轉化為生物質燃氣。

　　利用生物質進行氣化耦合發電主要包括三個步驟，一是將生物質進行氣化處理，將固體物質在發電的過程中轉換為氣體燃料，二是對收集到的氣體進行凈化操作，去除氣體內富含的雜質，三是供給發電裝置。

　　2.生物質氣化聯合循環發電技術

　　整體生物質氣化聯合循環發電系統，是將生物質氣化技術和高效的聯合循環相結合的先進動力系統。它由兩大部分組成，即生物質的氣化與凈化部分和燃氣-蒸汽聯合循環發電部分。

　　第一部分的主要設備有氣化爐、空分裝置、生物質燃氣凈化設備，第二部分的主要設備有燃氣輪機發電系統、余熱鍋爐、蒸汽輪機發電系統。BIGCC的工藝過程如下：生物質經氣化成為中低熱值生物質燃氣，經過凈化，除去燃氣中的粉塵等污染物，變為清潔的氣體燃料，然后送入燃氣輪機的燃燒室燃燒，加熱氣體工質以驅動燃氣透平作功，燃氣輪機排氣進入余熱鍋爐加熱給水，產生過熱蒸汽驅動蒸汽輪機作功。

　　大規模的氣化—燃氣輪機聯合循環發電系統作為先進的生物質氣化發電技術，能耗比常規系統低，總體效率高于40%，但關鍵技術仍未成熟，尚處在示范和研究階段。

　　3.生物質直燃耦合發電技術

　　這種發電技術就是在原來的燃燒煤炭等礦物燃料的基礎上，在鍋爐中又添加了一些生物質，將生物質和礦物燃料共同燃燒發電。這是目前生物質發電技術的重要發展路徑。它具有以下兩個優點：一是發電效率高，二是當混合燃料中生物質的比例小于20%的時候，可以直接使用火力發電的技術、裝備，并不需要對其進行改造。也就是說，這種技術可以直接應用到現在所有的火力發電廠，而且不會耗費太多的成本。

　　我國電力發展“十三五”規劃中，就要求加快燃煤與生物質耦合發電關鍵技術研發與應用。燃煤與生物質耦合發電是當前高效且清潔利用生物質的技術路線。

　　生物質耦合發電機組與直燃生物質鍋爐相比，避免了因生物質燃料短缺造成的機組停運，提高了機組的可利用小時數。

　　我國首臺農林生物質與煤混合燃燒發電機組于2005年在山東十里泉發電廠投產。該廠采用了煤與生物質(秸桿)混燃技術，改造后的鍋爐可將農林生物質與煤粉混燒，也可繼續單獨燃用煤粉，每年可燃用秸稈10萬t左右。按機組年利用6000h，秸稈發電量占機組發電量20%計算，該機組可節約標煤約57184t，年利潤總額約139.16萬元。

　　2010年徐礦電廠在300MW循環流化床機組上也進行了生物質直接混合燃燒試驗，利用原上煤系統，在煤場進行農林生物質與原煤的混合摻配后，通過鍋爐原給煤系統進入爐膛燃燒，在農林生物質摻燒比重不大于20%的工況下，機組在60-100%負荷區間，運行工況良好。

上述3種生物質耦合發電技術進行對比分析，生物質直燃耦合技術有如下優點：

　　(1)技術性能：技術成熟，原料預處理過程簡單，可以適應多種生物質原料，擴大了原料的來源。

　　(2)環境效益：由于生物質燃料取代部分燃煤，減少了CO2、SO2的排放，符合節能減排政策。

　　(3)經濟性：初始投資少，由于利用既有大型高效發電系統，極大地提高了生物質能轉化為電能的效率。

　　(4)靈活性：直燃耦合技術路線可以適用于不同容量等級的燃煤發電機組，可以充分利用電廠大型火力機組既有的高效發電設備，保證在任何規模下都有較高的發電效率。

　　農林生物質燃料直燃耦合技術與超臨界超低排放循環流化床技術的融合，在既有的優化設計基礎上進行升級優化，發揮超臨界機組效率高、污染物排放低、燃料適應性強、負荷調節范圍寬等特性，改造成本最低，節約初投資及運行成本，經濟效益顯著。

　　超臨界循環流化床鍋爐農林生物質燃料直燃耦合發電技術符合國家能源局《能源技術創新“十三五”規劃》中應用推廣類T11項，此項技術的推廣應用，必將引領生物質燃料發電的行業變革，開創循環流化床鍋爐農林生物質燃料摻燒的新領域，破解當前生物質綜合利用的難題，降低環境污染，提高可再生能源的利用效率，符合國家節能減排，降低對化石能源的依賴的要求，具有巨大的推廣價值和廣闊的應用前景。

　　作者簡介：劉源，江蘇徐州人，現任徐礦集團新疆阿克蘇熱電公司總經理助理，工程師職稱，研究生學歷。