煤、生物质气化及应用技术国际研讨会

生物质能的气化技术及应用随着能源需求的不断增长，环保意识的不断提高，人们对可再生能源的重视程度不断上升。

生物质能作为一种广泛存在的可再生能源，在近年来越来越受到人们的关注。

生物质能气化技术，作为一种重要的转化形式，能够有效地促进生物质能的利用和发展。

本文将就生物质能的气化技术及其应用进行详细阐述。

一、生物质能的气化技术1. 定义生物质能气化是指将生物质原料通过加热、压缩、化学反应等方法，将生物质分解成一系列的合成气（syngas）和残渣的过程。

生物质能气化通常由生物质的接受、预处理、气化、气体清洗和利用等步骤组成，而气化过程则是其中的核心环节。

2. 气化反应及机理生物质能气化是一种复杂的化学反应，产物是一种含有不同成分的气体混合物。

气化反应的主要机理之一是催化分解反应，常常需要高温(800℃-1000℃)或微波作用来实现；另一种机理是氧化-还原反应，即氧气和生物质能发生氧化反应，生成一系列的气体，包括CO2、H2O、CO、H2等气体。

3. 技术路线及设备生物质气化技术路线通常有三种：热分解气化(thermochemical gasification)、生物化学气化(biochemical gasification)和热化学气化(thermo-biochemical gasification)。

热分解气化是指利用高温、高压和/或催化剂等液体或气体基质对固体生物质材料进行物质转化和化学反应，产生可燃气体混合物。

生物化学气化是指通过一种或多种微生物的代谢作用，将生物质转化为CH4、CO2和H2等气体。

热化学气化则是一种将热化学和生物化学两种气化方式的特点结合起来的综合气化技术。

生物质气化设备也很多样化，包括固定床气化炉、移动床气化炉、流化床气化炉、旋转炉气化炉、微波气化炉、电流自燃气化炉等，其中各种气化技术和设备有着其各自的特点和应用领域。

二、生物质气化技术的应用1. 输电电力生物质气化技术可以将生物质资源转换为可再生能源，用于输电电力领域，发电厂利用生物质气化的热能，通过涡轮发电机将电能转换为电信号，用于供电领域。

燃煤与生物质气化耦合发电技术方案分析1. 引言1.1 背景介绍燃煤与生物质气化耦合发电技术方案分析引言在当前全球气候变化日益严重的背景下，燃煤与生物质气化耦合发电技术的研究与应用具有重要的现实意义。

通过对技术的深入研究和优化，可以为我国能源结构调整和环境保护作出积极贡献。

对燃煤与生物质气化耦合发电技术方案的分析和研究具有重要意义。

问题提出随着煤炭资源的日益枯竭和环境污染问题的日益突出，燃煤发电技术逐渐受到质疑，而生物质气化发电技术虽然具有很好的环保性能，但也存在着成本较高和技术难度大的问题。

如何将燃煤和生物质气化技术有效结合起来，充分利用两种资源的优势，实现碳排放减少、能源清洁化等目标，是当前亟需解决的问题。

研究意义1.2 问题提出在这种情况下，燃煤与生物质气化耦合发电技术方案备受瞩目。

这种技术方案可以实现煤炭和生物质的联合利用，充分发挥两者的优势，提高发电效率，减少污染排放。

如何实现燃煤与生物质气化的有效耦合，如何解决技术和经济上的挑战，成为当前研究的重点和难点。

本文将重点对燃煤与生物质气化耦合发电技术方案进行分析，探讨其原理、优势和挑战，并展望未来发展前景。

希望通过本文的研究，为推动清洁能源的发展和环境保护做出贡献。

1.3 研究意义燃煤与生物质气化耦合发电技术的研究意义主要体现在以下几个方面：这项技术可以有效实现能源资源的综合利用，将煤炭和生物质作为能源输入，通过气化转化为合成气，再经过发电机组发电，实现能源的高效利用。

这对于解决煤炭资源日益紧缺和生物质能源利用率不高的问题具有重要意义。

燃煤与生物质气化耦合发电技术的引入可以提高能源利用效率，减少二氧化碳等温室气体的排放，有利于减缓气候变化，保护环境。

这符合现代社会对清洁能源和低碳发展的要求，具有明显的环保意义。

这项技术还可以促进新能源技术的研发和产业化，推动能源结构转型升级，推动我国能源领域的可持续发展。

通过不断完善和推广燃煤与生物质气化耦合发电技术，可以为我国能源安全和经济发展做出重要贡献。

生物质气化技术的应用案例与分析随着全球对可再生能源的需求不断增长，生物质气化技术作为一种具有潜力的能源转化方式，正逐渐受到广泛关注。

生物质气化是指将生物质原料在缺氧的条件下加热，使其转化为可燃性气体的过程。

这些可燃性气体可以用于发电、供热、生产化学品等多个领域，为解决能源短缺和环境问题提供了新的途径。

接下来，让我们通过一些具体的应用案例来深入了解生物质气化技术。

一、生物质气化在发电领域的应用在_____地区，有一家名为_____的发电厂，采用了生物质气化联合循环发电技术（BIGCC）。

该电厂以当地丰富的农作物秸秆和林业废弃物为原料，通过气化炉将其转化为合成气。

合成气经过净化处理后，进入燃气轮机燃烧发电，同时利用燃气轮机排出的高温尾气驱动蒸汽轮机，进一步提高发电效率。

与传统的燃煤发电相比，该生物质气化发电厂具有诸多优势。

首先，它大大减少了二氧化碳等温室气体的排放。

生物质在生长过程中吸收的二氧化碳与其燃烧时释放的二氧化碳相当，因此从全生命周期来看，生物质发电是一种碳中性的能源利用方式。

其次，生物质原料来源广泛，价格相对较低，降低了发电成本。

此外，该电厂的建设和运营还为当地创造了大量的就业机会，促进了当地经济的发展。

然而，生物质气化发电也面临一些挑战。

例如，生物质原料的收集、运输和储存需要耗费大量的人力和物力，且原料的供应存在季节性波动，可能影响电厂的稳定运行。

此外，气化过程中产生的焦油等副产物的处理也是一个亟待解决的问题。

二、生物质气化在供热领域的应用在_____城市的_____工业园区，一家采用生物质气化供热的企业取得了显著的成效。

该企业建设了一套生物质气化供热系统，为园区内的多家工厂提供蒸汽和热水。

这套系统以木屑、稻壳等为原料，通过气化炉产生的热气体直接与水进行热交换，产生蒸汽和热水。

与传统的燃油、燃气供热方式相比，生物质气化供热具有成本低、环保等优点。

据统计，该系统每年可替代大量的化石燃料，减少了二氧化硫、氮氧化物等污染物的排放，同时为企业节省了可观的能源费用。

大型煤气化技术的研究与发展一、本文概述随着全球能源需求的不断增长和环境保护压力的日益加大，煤气化技术作为一种高效、清洁的能源转换方式，正逐渐受到广泛关注。

大型煤气化技术作为煤气化领域的重要分支，其在提高能源利用效率、降低污染物排放以及推动煤炭行业可持续发展等方面具有显著优势。

本文旨在对大型煤气化技术的研究与发展进行全面综述，探讨其技术原理、发展历程、应用领域以及未来发展趋势。

文章将简要介绍煤气化技术的基本原理及其发展历程，阐述大型煤气化技术相较于传统煤气化技术的优势。

文章将重点分析大型煤气化技术的关键技术，包括气化炉设计、气化剂选择、气化过程优化等方面，以及这些技术在提高煤气化效率和降低污染物排放方面的作用。

接着，文章将探讨大型煤气化技术在不同领域的应用情况，如化工、电力、城市燃气等，并分析其在实际应用中的优缺点。

文章将展望大型煤气化技术的未来发展趋势，包括技术创新、产业升级以及环境友好型煤气化技术的研发等方面，以期为推动大型煤气化技术的进一步发展和应用提供参考。

二、大型煤气化技术的分类和原理大型煤气化技术是一种重要的能源转换技术，能够将煤炭、生物质等固体燃料转化为气体燃料，如合成气、煤气等。

这种技术广泛应用于化工、电力、钢铁等领域，是实现煤炭清洁高效利用的关键手段。

大型煤气化技术主要可以分为固定床气化、流化床气化、气流床气化以及熔融床气化等几类。

固定床气化是最早开发的气化技术，其主要原理是将煤块或焦炭置于气化炉内，由上至下逐步气化。

此过程中，煤块与气化剂（如氧气、水蒸气、二氧化碳等）发生反应，生成煤气。

固定床气化技术的主要优点是设备简单、操作稳定，但气化效率相对较低，且对于煤质要求较高。

流化床气化技术则通过引入气化剂使床层中的固体燃料呈流态化，从而增加气化反应的接触面积，提高气化效率。

流化床气化炉内温度分布均匀，对煤质要求较低，且能适应较大的煤粒度范围。

然而，流化床气化技术存在设备磨损严重、灰渣含碳量高等问题。

生物质作为能源替代煤炭的技术实例随着气候变化日益严重，全球对可再生能源的需求越来越高。

生物质是一种非常有前途的可再生能源，因为它可以通过快速生长的植物或农作物来生产。

与传统的煤炭等化石燃料相比，生物质可以减少温室气体的排放，具有更高的环保性和可更新性。

本文将介绍一些利用生物质作为能源替代煤炭的技术实例。

一、生物质的概念生物质指的是从生物体中得到的有机物。

它包括木材、废弃物、农作物和生物粉末等。

生物质被广泛应用于热能、电能的生产，成为现代工业化生产不可替代的的重要资源。

二、利用生物质作为能源的技术实例1. 生物质直接燃烧发电技术生物质直接燃烧发电技术是通过烧烤材料产生水蒸气，然后排出高压蒸汽，使发电机转动以产生电力的过程。

与传统的煤炭发电相比，生物质发电不会产生二氧化碳和其他有害物质的排放，因此更加环保。

此外，生物质直接燃烧发电技术还能利用农业和林业废弃物等多种生物质资源来产生能源，使得生物质的利用率大大提高。

2. 生物质液体化技术生物质液体化技术是将生物质通过加热并与气体或催化剂反应，使其转化为液体能源的技术。

生物质液体化技术可以有效地解决生物质使用过程中固体废弃物的处理问题，同时也可以提高能源的热值。

相比于燃烧生物质的方式，生物质液体化技术具有更高的能源密度和更好的利用效率。

3. 生物质气化技术生物质气化这项技术是将生物质在低氧气氛下进行热化学反应，将其转化为一种类似天然气的燃气。

与燃烧生物质的方式相比，生物质气化技术可将生物质资源的利用效率提高到更高的水平。

同时，该技术在生产过程中不会产生大量的氮氧化物、硫化物等有害气体排放，因此可以在环保方面切实发挥作用。

三、总结生物质作为一种环保友好的能源，在建设绿色、宜居的生态环境中的应用前景广阔。

利用生物质作为能源替代煤炭的技术有生物质直接燃烧发电技术、生物质液体化技术和生物质气化技术等。

通过利用生物质技术，我们可以减少对环境的负担，减轻能源供应压力，实现能源可持续发展。

煤炭气化中的生物质共转化技术研究煤炭气化是一种重要的化学反应过程，可以将煤炭等固体物质转化为高质量的合成气，即含有一定比例的一氧化碳和氢气。

这种合成气是化工和石化等工业领域的重要原料，可以用来制造合成油和化学品。

然而，传统的煤炭气化方法存在一些不足，比如能源消耗高、环境污染严重等问题，导致其应用受到一定限制。

因此，研究新型的煤炭气化技术，是提高化工和石化工业效率，优化工业结构，推动清洁生产的必然选择之一。

生物质在煤炭气化中的应用是一种重要的技术手段。

生物质是一类可再生的有机物质，其资源丰富、减少温室气体排放，是当前重要的清洁能源之一。

生物质在煤炭气化中的应用，可以引入更多的氢气和一氧化碳，这不仅可以提高煤炭气化的效率，还可以减少二氧化碳的排放。

同时，将生物质与煤炭混合气化，还可以调节气化产物的比例，满足不同需求的合成气应用。

生物质共转化技术是一种将生物质和煤炭混合后，共同参与气化反应的技术。

根据反应物质的组成和反应条件的不同，生物质共转化技术可以分为多种类型，如共气化、共燃和共热解等。

其中，共气化是最常见的一种方法，是指将生物质和煤炭混合后，放入气化炉中进行气化反应。

在这个过程中，固体颗粒在高温高压下，与水蒸气和空气等气体一起反应，生成合成气。

生物质共转化技术具有很多优点。

首先，生物质与煤炭混合后，可以共同参与气化反应，减少煤炭气化过程中的能量耗散，提高反应效率。

其次，生物质中含有丰富的氧、氮等元素，可以帮助调节合成气的组分和比例，满足不同需求的合成气应用。

此外，生物质可以通过气化反应，转化为高品质的液体燃料，如生物柴油、生物甲醇等，具有很高的利用价值。

然而，生物质共转化技术在应用过程中，也存在一些问题和挑战。

首先，生物质和煤炭的气化特性不同，难以实现理想的共转化效果。

其次，生物质和煤炭的混合比例、反应温度、反应压力等参数的选择，会对气化产物的组分和性质产生重要影响。

最后，生物质的产地、质量等因素不可控，可以影响反应的效果和产物的品质。

煤和生物质共热解研究现状近几年，以煤炭和生物质为燃料的共热解（Co-pyrolysis）技术受到了越来越多的关注，它是一种通过煤炭和生物质共同热解来获得高品质石油和可再生能源的技术。

共热解技术可以实现煤炭和生物质之间的转化，从而极大地提高热解反应效率，减少能源消耗和污染环境。

自20世纪90年代以来，在全球范围内，许多研究者都在研究煤炭和生物质共热解的技术。

许多研究发现，将煤炭与生物质结合在一起可以产生更多的液体燃料，增加收益，并降低燃烧产生的污染物。

此外，研究者们还发现，生物质中的木素元素可以替换煤炭中的木素元素，使煤炭热解时产生的黑烟减少，降低烟气污染。

然而，尽管此类技术优势众多，但许多技术问题仍未得到解决，比如生物质和煤炭之间的气化不均衡性问题、热解反应中木素元素的替换和补充问题以及高温反应中烟气中有毒物质的抑制问题等。

为了解决这些技术难题，发达国家不断投入大量的资金和人力物力，在宏观层面对共热解技术进行研究开发，以及在微观尺度上对共热解反应机理进行深入研究。

同时，研究者们也就如何改善共热解技术的可控性和稳定性展开研究。

借助计算机模拟和实验技术，研究者们发现可以通过修改热解反应的温度、压力和物质比例等参数来改善共热解反应，并调节不同特定条件下热解时的反应性能、产物组成和热力学性质。

此外，在加工技术方面，研究者们设计了多种共热解装置来现复杂的反应，例如自动控制、循环流化床反应器、多元复合反应器、微细粉末研磨和超声波催化等。

其中，多元复合反应器技术最为成熟，它既可以用于实验室小规模研究，也可以应用于工业生产。

最后，由于共热解技术涉及到热物理和热化学反应，在综合运用控制理论和过程优化等技术的基础上，研究者们利用计算机确定了各种参数的最优值，有效地提高了共热解装置的效率。

综上所述，煤炭和生物质共热解技术是一门极具挑战性的学科，涉及到化学、物理、热力学等多方面的知识。

尽管仍有诸多技术难题未解决，但发达国家仍在投入大量资源探索此技术，未来共热解技术将成为一种替代燃料，成为节能环保的新热门。

第4卷㊀第1期2023年8月新能源科技New Energy TechnologyVol.4,No.1August,2023㊀作者简介:闫亚龙(1977 ),男,陕西神木人,经济师,硕士;研究方向:可再生能源开发与利用㊂生物质与煤混合燃烧发电技术研究进展闫亚龙,刘欣玮(国能锦界能源有限责任公司,陕西神木719319)摘要:在碳达峰㊁碳中和的大背景下,生物质作为一种可再生清洁能源,具有巨大的减排潜力㊂文章简单总结了生物质的燃烧特性与处理方式,通过对生物质进行预处理可以提高其储运的可靠性,减少生物质混烧中出现的结渣腐蚀等问题㊂文章重点介绍了生物质混烧技术路线及发展现状,发现直接混合燃烧技术相较于间接混合燃烧和并联混合燃烧具有低成本㊁简单㊁高效的特点㊂关键词:生物质;预处理;直接混燃;间接混燃;并联混燃中图分类号:TQ534;TK6㊀㊀文献标志码:A0㊀引言㊀㊀全球变暖是人类面临的巨大威胁,如果全球气温上升2ħ,将导致一亿人死亡以及数百万种动植物物种灭绝[1]㊂为了减少CO 2的排放,向绿色和清洁可再生能源转型对于社会的可持续发展至关重要㊂在可再生能源中,风能㊁水能和太阳能等新能源具有随机性和间歇性的特点,这对电网的调峰能力提出了挑战[2]㊂而生物质能源具有储量丰富㊁来源全面㊁排放低的特点,是一种具有较高应用潜力的可再生资源㊂生物质的发电技术包括直燃发电㊁混燃发电和气化发电㊂与直燃发电和气化发电相比,混燃发电具有成本较低㊁建设周期短,受原料性质影响较小的优点㊂燃煤机组混燃生物质作为一种经济㊁高效㊁清洁的利用方式,在碳减排方面具有很大的潜力,仅需对现有燃煤机组进行适当改造,不仅可以降低CO 2的排放量,还可以提高锅炉侧燃料的灵活性㊂本文针对生物质的分类㊁燃烧特性㊁预处理方式㊁混合燃烧方式㊁发展现状及遇到的问题等进行了简单的总结㊂1㊀生物质分类及资源现状㊀㊀根据国际能源机构(IEA)的定义,生物质是指通过光合作用形成的各种有机体,包括所有的动植物和微生物以及这些生命体排泄的有机物质㊂生物质能来源于太阳能,是继煤炭㊁石油和天然气之后的第四大能源㊂生物质的种类繁多,包括农业废弃物㊁林业废弃物㊁畜禽粪便㊁生活垃圾㊁污水污泥㊁废弃油脂等㊂目前,我国生物质资源年产生量约为34.94亿t,但利用率不高㊂从图1中可以看出,在各类生物质中,禽畜粪便的资源量最高,其次是秸秆,但能源化利用率除生活垃圾外均不超过20%㊂图1㊀各类生物质2020年产量及利用率2㊀生物质和煤的燃烧特性㊀㊀燃料特性可由工业分析㊁元素分析㊁灰分分析和低位热值表示[3]㊂表1给出了几种典型的生物质及煤的燃烧特性,从表1中可以看出,生物质的挥发分普遍更高一点,当与煤混烧时,有助于提高燃料的反应活性和点火特性[4]㊂与煤相比,生物质的水分较多,灰分和固定碳较少㊂水分含量是影响燃料燃烧的另一个重要因素,当燃料水分过多时,会使得着火困难㊂从表2中可以看出,生物质的C 含量较低,而H㊁O 含量较多,导致其热值较低,这是因为与C =C 键断开时释放的能量相比,生物质中的C-H 键和C-O 键断开时释放的能量较小㊂此外,生物质中的O 含量较多,使其氧化的活化能较低,从而拥有更高的反应活性[5]㊂生物质中的S和N较少,使其燃烧后释放出来的污染物与燃煤相比较少,与煤混烧时,可以减少污染物的排放㊂燃料的烧结性越强,则越容易在锅炉中形成烧结性积灰,而燃料的烧结性主要与燃料中所含的碱性物质有关㊂从表3中可以看出,生物质的碱性物质较煤更多,这使其通常表现出更强的结渣和结垢的倾向㊂表1㊀某些生物质和煤的工业分析表2㊀某些生物质和煤的元素分析表3㊀某些生物质和煤的灰分分析3㊀生物质预处理3.1㊀浸出㊀㊀生物质中碱金属含量较高,容易导致结渣㊁腐蚀等问题,使得混烧生物质时降低电厂可靠性㊁增加维护成本和运营成本㊂硫和氯的存在会加速锅炉的腐蚀,同时增加污染物的排放㊂因此可以通过浸出来减少生物质燃料中这些成分的存在,以减轻燃烧过程中遇到的问题㊂3.2㊀烘焙㊀㊀生物质和煤在化学性质和物理性质上都存在差异,生物质的水分较高,能量密度较低,再加上混合特性差,使得生物质和煤的混烧存在问题㊂而烘焙可以通过热处理使得生物质拥有与煤较为接近的物理性质㊂(1)烘焙可以去除生物质中的水分,提高了生物质的热值并能够使其形成外观类似煤的产物;(2)烘焙可以使生物质具有良好的疏水特性,提高其抗生物降解的能力[7],大大优化了燃料的储存特性,使其能够长时间稳定储存;(3)烘焙可以破坏生物质的木质纤维素结构,改善了生物质的可磨性和流动性,提高燃烧效率,同时有利于煤和生物质的均匀混合㊂3.3㊀生物质成型燃料㊀㊀生物质作为燃料与传统化石燃料相比最大的问题是能量密度低,给生物质的收集㊁运输㊁储存㊁预处理和给送等带来困难,限制了生物质的大规模应用㊂而生物质成型可以很好地解决这一问题,生物质成型工艺包括干燥㊁研磨和压缩㊂经过生物质成型后可以大大提高燃料的能量密度㊂单位能量所需体积减小可以大大降低运输和存储的成本,且成型后的生物质含水量下降,具有较高的低位发热量㊂4　生物质混燃发电4.1㊀混合燃烧方式4.1.1㊀直接混合燃烧生物质与煤直接混合燃烧是最常用的技术,就是把预处理过的生物质和煤直接混合送入锅炉进行燃烧,与其他燃烧方式相比,直接混合的投资成本最低㊂直接混合燃烧根据耦合位置可以分为4种类型,如图2所示㊂(1)制粉处混合:生物质和煤混合后送入磨煤机,磨制完成后分配到燃烧器㊂(2)给料混合:生物质由单独的磨机粉碎,通过输送管道与煤粉混合后送入燃烧器㊂(3)燃烧器内混合:生物质燃料也是由单独的磨机粉碎,但与煤粉在燃烧器中混合㊂(4)炉内混合:生物质由单独的磨机粉碎后送入专门的燃烧器燃烧,生物质的磨制与燃烧是独立的㊂图2㊀直接混合燃烧4.1.2㊀间接混合燃烧间接混合燃烧是先将生物质气化,再将产生的生物质燃气输送到锅炉[8],把燃气作为一种再燃燃料,可以减少氮氧化物的排放[9]㊂气化产物主要包括CO㊁CO2㊁CH4㊁H2O㊁H2㊁N2和一些轻烃㊂气化产物的热值与燃料的含水量有关,水分较高时会降低气化产物中可燃气的比例㊂4.1.3㊀并联混合燃烧并联混合燃烧采用了完全分离的生物质燃烧系统,生物质和碳分别在独立的锅炉中燃烧,再将产生的蒸汽输送到发电机组耦合发电㊂并联混合燃烧设计了一个独立燃烧生物质的锅炉,优化了燃烧过程,使结渣和腐蚀等问题大大减轻,为大比例掺烧生物质提供了更多的可能性,降低了操作风险,可靠性更高,但资金投入也大大增加㊂4.2㊀混合燃烧技术㊀㊀大多数生物质混燃项目都是利用现有的燃煤电厂改造以适应生物质燃料与煤的混合燃烧㊂由图3可知,燃烧技术一般分为固定床㊁流化床和悬浮燃烧㊂不同燃烧技术的特点如表4所示㊂煤粉锅炉采用悬浮燃烧技术,对燃料的要求较高㊂因为颗粒尺寸小,燃料气化和固定碳燃烧同时发图3㊀燃烧技术分类生,因此,可以实现负载快速变化和高效控制㊂通过适当的分阶段配风可以实现低过量空气系数和低NO X排放量㊂同时,与流化床或炉排炉相比,煤粉锅炉受结渣㊁结垢和腐蚀的影响较小㊂流化床燃烧技术可分为鼓泡流化床和循环流化床㊂由于混合良好,流化床能灵活处理不同的混合燃料,实现了燃料多样化,增加了现有发电厂的燃料范围,但对燃料颗粒尺寸有一定要求㊂炉排炉属于固定床的一种,适用于含水量高㊁灰分含量高和燃料尺寸变化大的生物质㊂由于过量空气系数高,炉排炉的热效率较低,限制了该燃烧技术的广泛应用㊂目前,炉排炉较多地应用于间接混合燃烧和并联混合燃烧中㊂表4㊀炉排炉、流化床和煤粉锅炉燃烧特点5㊀生物质混合燃烧发展现状㊀㊀目前,商用的生物质混合燃烧技术以直接混合燃烧和间接混合燃烧为主㊂生物质混合燃烧发电在欧美国家应用较广,约2/3的大型生物质混烧电厂坐落于欧洲,尤其是北欧和西欧㊂在欧洲,英国大部分燃煤电厂均采用了生物质混合燃烧,总装机容量达到25366MW㊂英国燃煤电厂中采用了多种生物质原料,包括农业剩余物㊁能源作物和林业剩余物㊂英国部分燃煤电厂如表5所示,其中部分已停产㊂最典型的是英国最大的燃煤电厂Drax,该电厂装有6台660MW 燃煤机组㊂表5㊀英国生物质混烧电厂㊀㊀德国最常用的燃料是污水污泥,50%的混燃电厂都使用污水污泥,以3%混燃比混烧,可以不对电厂做出大的改造㊂相较于其他生物质资源,污水污泥全年可得且通常为负成本,同时,秸秆和废木屑也是主要的生物质燃料㊂表6列举了德国一些混燃污水污泥的电厂㊂从表6中可以看出,德国生物质混烧电厂以煤粉炉为主,少数使用流化床㊂表6㊀德国生物质混烧电厂㊀㊀在北美,美国和加拿大是生物质混烧发电的主要应用国家㊂对于美国和加拿大而言,大规模进行生物质混合燃烧的问题在于充足的生物质来源㊁生物质的运输和储存㊂截至2010年,美国560家燃煤电厂中有40家正在使用生物质混烧技术,并在持续增加中[10]㊂所有的生物质混烧电厂都采用直接混合燃烧的方式,大多数为煤粉锅炉㊂美国近50%的生物质混烧工厂采用的原料是木制品,如木屑和木材废料㊂表7列举了美国部分生物质混烧电厂㊂表7㊀美国生物质混烧电厂㊀㊀在亚洲,中国㊁日本和韩国等国家也开始采用生物质混燃技术㊂在这些地方,生物质混烧的主要原料是木质颗粒㊂2013年,日本有24台燃煤机组开始混烧生物质试验或已投入运行,到2017年,约有29个大型燃煤煤机组混烧生物质㊂国内的生物质混合燃烧发电技术起步较晚,也是以间接混燃和直接混燃为主㊂国内生物质混烧电厂,如表8所示㊂2005年,国内首个生物质混烧电厂华电十里泉发电厂建成,引进丹麦BWE公司的秸秆发电技术,生物质发电容量26.0MW[12]㊂2010年国电宝鸡第二发电有限责任公司在300MW燃煤机组上进行生物质预处理成型与煤小比例混燃的试验,但由于运行期间亏损严重,目前已停运[13]㊂2012年,国电长源荆门电厂采用生物质间接混烧技术将640MW煤电机组改造为燃煤耦合生物质发电项目,是间接混燃技术在我国大型燃煤电厂的首次成功应用[12]㊂大唐长山热电厂是目前国内投运的容量最大的生物质混燃发电机组,采用CFB微正压空气气化后送入660 MW超临界锅炉燃烧[14]㊂华电襄阳发电厂6号机组是国内首个以秸秆为主要原料的生物质间接混燃发电机组,于2018年投产㊂表8㊀国内生物质混烧电厂[11]6㊀生物质混合燃烧存在的问题及解决方法6.1㊀结渣、腐蚀和积灰㊀㊀生物质中灰分的形成过程与煤粉燃烧相似[15],在生物质颗粒燃烧和焦炭颗粒形成过程中,挥发性有机金属化合物首先析出,再进行脱挥发分,最后部分碱金属和碱土金属以及挥发性微量元素扩散出来㊂随着气体温度的降低,挥发性组分成核并冷凝形成亚微米颗粒㊂高浓度K和Na通过成核㊁冷凝和反应会导致各种严重的灰相关问题,如碱诱导结渣㊁硅酸盐熔体诱导结渣和团聚㊂KCl被认为是整个燃烧过程中最稳定的气相含碱金属物质,也是影响生物质结渣的主要物质[16]㊂在燃烧过程中,烟气中的Cl2㊁HCl㊁NaCl㊁KCl等物质在高温下会破坏金属的氧化层加速金属的氧化而导致直接腐蚀,或者形成熔融状碱盐对过热器造成腐蚀,而在低温下当受热面的壁温低于酸露点时,会凝结成酸液对金属发生腐蚀作用㊂可以采用优质合金或者抗腐蚀涂层来减少腐蚀㊂对于生物质混烧过程中的结渣㊁腐蚀和积灰等问题,存在多种对策,包括使用添加剂和浸出等方法㊂浸出直接从来源中去除K,使用添加剂旨在改变灰分成分,并进一步减少挥发性碱物质的存在㊂石灰㊁方解石㊁高岭土和长石等矿物被用作添加剂,有望改善生物质燃烧过程中与灰有关的问题㊂当与燃料混合或添加到燃烧系统中时,这些添加剂可以:(1)通过改变或稀释灰中的耐火元素来提高灰的熔化温度;(2)与低熔点化合物结合并将其转化为高熔点化合物;(3)通过物理吸附降低燃烧系统中有问题的灰种浓度[17]㊂浸出是一种有效的预处理手段,可以去除生物质中的无机物质,特别是碱金属㊁硫和氯减少结渣积灰等问题㊂浸出可分为水浸出㊁醋酸浸出和酸浸出㊂约100%的Cl和90%的碱金属可溶于水,因此,人们对水浸出的研究非常关注㊂6.2㊀污染物排放6.2.1㊀SO X排放混燃生物质可以降低SO X排放量主要是因为生物质中的S含量较低,如农林废弃物的平均含硫量仅为0.38%,低于煤的平均含硫量1%[20]㊂此外,生物质中碱金属含量较高,与烟气中SO2反应生成硫酸盐起到固硫作用,也会减少SO X的排放量㊂目前,电厂中应用最广泛的脱硫技术是石灰石/石膏湿法脱硫(FGD),但当生物质中的氯含量较高时,产生的HCl 可能会影响FGD的脱硫效率㊂6.2.2㊀NO X排放生物质混烧可以降低电厂中NO X的排放量㊂首先,生物质中N含量较低,使得燃料型NO X减少㊂其次,生物质的热值较煤炭低,混烧生物质时炉膛温度降低,可以减少热力型NO X的生成量㊂最后,生物质燃烧的中间产物是NH3,其向NO X的转化率较低[18]㊂通过燃料分级㊁烟气再循环和炉内空气分级等可以有效控制NO X的排放㊂在此基础上,使用选择性催化还原脱硝技术(SCR)可以进一步降低排放量,实现超低排放㊂但在使用SCR时,过低的烟温以及生物质灰中的无机挥发物可能会导致催化剂失活[19]㊂使用碱金属含量较低的生物质以及选择合适的共燃比可减少这一问题㊂6.2.3㊀烟尘排放烟尘排放主要来源于燃料中的灰分,生物质中的灰分含量较低,所以混烧生物质时通常会降低烟尘的排放,但生物质高挥发分和碱金属含量的特点使烟气中存在大量亚微米级悬浮颗粒㊂采用静电除尘器难以将其完全去除,需加装袋式除尘器,但要防止微细气溶胶堵塞布袋㊂同时,由于生物质热值较低,混烧后产生的烟气量较大,选择除尘技术时要考虑到这一点㊂7　结语㊀㊀在 双碳 压力下我国面临着能源转型,燃煤电厂混烧生物质发电技术可有效减少CO2排放量,是实现低碳发展最为经济有效的方法,在世界各地得到了广泛应用㊂(1)通过对生物质和煤燃烧特性的分析可发现,生物质的挥发分较高,C㊁N㊁S含量较少,燃煤电厂混烧生物质可以提高燃料的反应活性,不仅实现大幅度CO2减排,还减少了SO X㊁NO X和烟尘等污染物的排放㊂(2)通过浸出㊁烘焙㊁生物质成型燃料等与处理方式可以提高生物质燃料的能量密度,解决生物质燃料在储存㊁运输方面存在的问题㊂(3)通过对国内外生物质混烧发展现状的总结可以发现,直接混合燃烧仅需对目前的火电厂进行改造,投资成本较低,是目前的主流技术路线,且生物质混烧电厂向大容量机组发展㊂我国的生物质混烧技术与欧美国家存在差距,电厂发电机组容量较小,生物质混烧项目的建设和运营还需要国家政策补贴㊂(4)对于生物质混烧中出现的结渣㊁腐蚀和积灰等问题可以通过生物质预处理及使用添加剂来解决㊂[参考文献][1]RICHARDSON Y,BLIN J,JULBE A.A short overview on purification and conditioning of syngas produced by 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生物质燃气化技术的研究与开发一、引言随着世界能源消费的逐年增长和能源结构的改变，传统煤、油、气和核能等能源资源显著减少，利用新能源或代替能源成为了迫在眉睫的问题。

生物质能作为新能源之一，具有广泛的来源、可再生和环保等特点，成为了全球各国重点发展的领域之一。

生物质燃气化技术作为生物质能利用的一种重要方式，也日益受到重视。

本文将在介绍生物质燃气化技术的基础上，重点阐述了生物质燃气化技术的研究与开发，包括生物质燃气化反应的机理和动力学特性、生物质燃气化技术的应用及其优缺点等方面。

二、生物质燃气化技术的基础生物质是指在动态生产和分解的过程中所得到的有机物，包括植物残渣、废弃物、木材、森林和农业废物等，它是一种可再生的，绿色的，丰富的资源。

生物质能利用是一种基于碳循环的清洁能源利用方式，具有替代煤、油等传统能源的巨大潜力。

生物质燃气化技术是利用生物质进行气化反应，将其转化为一种可利用的气体燃料。

生物质燃气化技术是一项高效、清洁、节能和环保的能源利用技术，具有广泛的应用前景。

三、生物质燃气化技术的机理和动力学特性生物质燃气化技术是一种重要的能源转化方式，其反应机理和动力学特性是实现高效气化的关键。

生物质气化反应是一种复杂的化学反应，涉及到物理、化学和热力学等多个方面的知识。

1.生物质燃气化反应的机理生物质气化反应的机理包括干馏、热解、裂解、重组等多个过程。

干馏是指生物质被裂解成烃类气体的过程。

生物质中存在大量的纤维素和木质素，这些有机物会在高温条件下干馏得到一系列脂肪酸、羰基类物质、酚类物质等，这些物质会继续进行热解和裂解产生一系列简单烃类物质。

这些烃类物质经过重组反应形成了可利用的合成气。

2.生物质燃气化反应的动力学特性生物质燃气化反应的动力学特性受多种因素影响，如反应温度、反应压力、催化剂等。

反应温度是影响气化速率的主要因素。

在适当的温度条件下，气化速率随着温度的升高而增加。

反应压力主要影响气化反应的平衡状态和相对气化产物的产量。

生物质气化技术在能源转换中的应用近年来，随着人们对环保与可再生能源的不断关注，生物质能成为一种绿色、清洁、可再生的能源被广泛关注，生物质气化技术更是成为了生物质能地利用的重要手段。

生物质气化技术可以将各种生物质废弃物转化为可再生的能源，并作为替代化石燃料的燃料源，其在实现环保和减少对化石燃料依赖方面具有极其重要的作用。

本文将从以下几个方面探讨生物质气化技术在能源转换中的应用。

一、生物质气化技术的概念及原理生物质气化技术是利用固体生物质（如秸秆、木屑、木质废弃物、煤渣等）为原料，经过预处理、干燥、物理处理、化学处理等一系列工艺处理后，将生物质原料在一定条件下加热，在缺氧或氧气不足的情况下完成转化。

生物质气化反应主要是一种热化学反应，即生物质原料在高温下（600-900℃）加热，通过热解、气化等化学反应，生成一系列可燃性气体（主要是CO、H2、CH4和CO2等），由气体中的一些能量形成燃烧热，这种过程称为生物质气化。

生物质气化可以分为低温气化、中温气化和高温气化三种方式。

其中，低温气化适用于含水率较高、难处理的生物质原料，中温气化适宜于含水量低的生物质，而高温气化则是适用于生物质原料较难气化的情况。

二、生物质气化技术的应用领域生物质气化技术在当今世界节能减排和经济发展方面具有极其重要的意义。

在我国，生物质气化技术的应用已经处于起步阶段，但它有着广泛的应用领域：1.能源利用：生物质气化技术能够将生物质废弃物转化为清洁的能源，如生物质气体、液体燃料和固体燃料等，这些能源被广泛应用于家庭、企业和工业等领域。

2.化工利用：生物质气化技术可以将生物质转化为化工原料，如乙醇、丙酮等，这些化工原料具有很高的附加值和使用价值。

3.环境治理：生物质气化技术可以将固体生物质（如垃圾、污泥等）进行气化、还原还原后，生成气、液、固等可再生和可利用的资源和产品，实现固体废弃物的清洁化和无害化处理。

三、生物质气化技术的发展趋势当前，生物质气化技术的开发与应用已得到重视，未来几年内该技术将会有哪些发展趋势？1.高效节能：随着技术的不断升级和完善，生物质气化技术将实现更高的气化效率和更低的能耗，使得生物质气化的成本越来越低。