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燃煤与生物质气化耦合发电技术方案分析一、技术原理燃煤与生物质气化耦合发电技术是将燃煤气化和生物质气化技术结合起来，通过在气化反应器中对燃煤和生物质进行气化反应，产生合成气，再利用合成气进行发电。
燃煤气化和生物质气化是两种不同的气化技术，燃煤气化主要产生一氧化碳和氢气，而生物质气化主要产生一氧化碳、氢气、甲烷和二氧化碳。
将这两种气化技术结合起来，能够充分利用燃煤和生物质的资源，提高能源利用效率，减少对大气环境的污染。
二、技术优势1. 资源充足：燃煤是目前世界上使用最为广泛的化石能源之一，储量丰富。
生物质是可再生资源，具有广泛的来源，如木材、秸秆、农作物废弃物等，资源充沛。
2. 清洁高效：通过燃煤与生物质气化耦合发电技术，可以将煤炭转化为清洁的合成气，大大降低了煤炭燃烧产生的污染物排放。
生物质气化产生的气体也比燃煤气化更为清洁，减少了对环境的负面影响。
3. 降低成本：生物质气化技术相对成熟，且生物质气化设备相对燃煤气化设备成本更低，通过耦合发电技术，可以降低发电成本。
4. 提高能源利用效率：通过耦合燃煤与生物质气化技术，可以充分利用两种资源，提高能源利用效率，同时减少对资源的消耗。
三、技术挑战1. 气化反应器设计：燃煤气化和生物质气化的气化反应器设计具有一定的复杂性，需要充分考虑燃煤和生物质气化特性的差异，以及两者之间的相互影响。
2. 气化气清洁：合成气中的污染物含量较高，需要通过一系列的气体净化工艺进行清洁处理，以满足发电机组的要求。
3. 运行稳定性：燃煤与生物质气化耦合发电技术需要保持良好的运行稳定性，确保长期稳定的发电产能。
四、技术应用燃煤与生物质气化耦合发电技术已经在一些实际工程中有所应用，尤其在一些燃煤发电厂进行生物质混燃或者替代部分煤炭，以减少煤炭的使用和环境污染。
在一些生物质能源发电项目中，也可以考虑采用燃煤与生物质气化耦合发电技术，以提高能源利用效率和降低成本。
五、技术展望燃煤与生物质气化耦合发电技术具有明显的优势和发展潜力，但在实际应用中仍面临一些挑战。
生物质能与化石能源混合燃料的研究与应用生物质能源与化石能源是两种不同的能源，但二者在许多方面都有着相似之处。
化石能源是指石油、天然气和煤炭等由生物化学变化形成的能源，而生物质能源则是通过植物和其他生物生长产生的，如木材、麦秸、苇草等。
如何实现生物质能源与化石能源的混合燃料是国内外学者的一大研究热点。
混合燃料的研发与应用可以有效地节约和利用资源，减少环境污染，同时也可以提高能源的使用效率和可持续性。
一、生物质能源的发展与现状生物质能源是一种非常重要的再生可持续能源。
在我国，生物质能源的利用历史悠久，其中以生物质燃气和生物质发电为主要应用形式。
目前，我国生物质能源的开发利用形式主要包括：发电、热能、液体燃料等领域。
在生物质能源领域，我国最大的问题是利用率低，大量的生物质资源没有得到有效利用。
此外，由于我国生物质资源特点，如产量分散、品质差、能源密度低和含杂物的数量大等，难以实现生物质能源的大规模商业化利用，这为相关技术研究带来了诸多难题。
二、混合燃料技术的研究与应用现状混合燃料技术是将不同种类的燃料进行混合，并使用其混合后的燃料进行发电或者热能利用，来达到节约能源、减少污染的目的。
目前，混合燃料技术在国内外均得到广泛应用。
例如，法国已经开发出了以生物质为主要能源的城市供暖系统；日本已经成功开发出了生物质-煤混合燃料，用于电站的发电。
国内对生物质-化石能源混合燃料的研究主要集中在生物质-煤混合燃料的开发方面。
2015年，我国首个生物质-煤混合燃料电站在四川彭州投产，该电站投资6.8亿元，年发电量可达3.5亿度。
此举标志着我国生物质-化石能源混合燃料的应用迈上了新的台阶。
三、存在的问题及发展方向1.技术方面：生物质-化石燃料的技术研究面临着一些难题。
例如，生物质的成分和品质不稳定导致了燃烧效率较低、燃烧稳定性差等问题。
需要进一步研究不同材料的比例、燃烧温度等参数。
2.资源方面：我国生物质资源主要以颗粒状物、秸秆、木材等形式存在，但受各种因素影响，尚无规模化的资源储备体系。
燃煤与生物质气化耦合发电技术方案分析1. 引言1.1 燃煤与生物质气化耦合发电技术方案分析的意义燃煤与生物质气化耦合发电技术方案的意义在于将传统的煤炭发电和生物质能源利用结合起来，实现资源的综合利用和能源的多元化。
首先，这种技术可以有效减少传统燃煤发电所产生的大量二氧化碳等温室气体的排放，有利于减缓全球气候变化和改善空气质量。
其次，生物质气化可以有效解决生物质资源利用的难题，提升生物质能源的利用效率。
同时，燃煤与生物质气化耦合发电技术可以实现跨界合作，打破传统能源行业领域的壁垒，促进能源产业的协同发展。
此外，该技术还可以为我国能源结构调整和可持续发展提供重要支持，推动清洁能源产业的发展，促进经济转型升级。
综上所述，燃煤与生物质气化耦合发电技术方案的意义重大，具有重要的经济、环境和社会效益。
1.2 研究背景燃煤与生物质气化耦合发电技术方案分析的研究背景主要包括以下几个方面：二、环境污染问题：传统的燃煤发电存在着严重的污染问题，如二氧化硫、氮氧化物等排放量过大，导致大气污染严重。
而燃煤与生物质气化耦合发电技术能够减少污染物排放，保护环境，减少对大气的污染。
研究燃煤与生物质气化耦合发电技术方案分析的背景意义重大，不仅有利于推动能源转型，减少环境污染，还能促进能源可持续发展，具有重要的现实意义和发展前景。
1.3 研究目的本研究的目的在于对燃煤与生物质气化耦合发电技术方案进行深入分析，探讨其在能源发电领域的应用前景。
通过研究燃煤与生物质气化耦合发电技术的原理、优势、关键技术、应用案例以及未来发展趋势，旨在为相关领域的科研工作者、企业决策者和政府部门提供参考和借鉴。
具体而言，本研究旨在：1.分析燃煤与生物质气化耦合发电技术的工作原理，揭示其能源转化过程和效益特点；2.探讨燃煤与生物质气化耦合发电技术的优势所在，比较其与传统发电技术的差异和优势；3.总结燃煤与生物质气化耦合发电技术的关键技术要点，分析其在实际应用中的挑战和解决方案；5.探讨燃煤与生物质气化耦合发电技术的未来发展趋势，分析其在新能源领域的发展空间和潜力。
生物质气化耦合燃煤发电技术应用
生物质气化耦合燃煤发电技术是指将生物质气化产生的气体与燃煤的烟气混合燃烧，以发电为目的的技术。
该技术可兼顾生物质清洁能源的环保特性，同时利用煤炭丰富资源的优势，提高能源利用效率。
生物质气化耦合燃煤发电技术的应用有以下几个方面：
1. 提高能源效率：生物质气化燃气发电技术可以利用生物质能源的高效利用率和煤炭资源的高能量密度，提高能源利用效率。
2. 降低环境污染：生物质气化耦合燃煤发电技术可以降低燃烧燃煤产生的二氧化碳等大气污染物的排放，达到环境治理和节能减排的目的。
3. 减少生物质浪费：生物质气化耦合燃煤发电技术可以有效利用生物质能源，减少生物质的浪费和环境压力。
4. 实现可持续发展：生物质气化耦合燃煤发电技术可以实现能源的可持续利用，促进经济和环保的协调发展。
总之，生物质气化耦合燃煤发电技术将成为未来能源发展的一个重要方向，对促进经济发展和环境保护具有重要意义。
============================== ==========生物质与煤混燃技术与现状赵明世1081170426热能08042010-10-24============================= =========生物质与煤混燃１生物质利用意义及现状①意义生物质作为燃料时，由于生物质在生长时消耗的ＣＯ：量相当于它燃烧时排放的ＣＯ：量，因此ＣＯ：排放量近似为零。
生物质的硫含量极低，基本上无硫化物排放。
生物质作为替代能源，对改善环境、降低温室效应都有极大的好处。
我国目前有工业锅炉约５０×１０４台，每年耗煤量约为全国产煤总量的１／３。
推广各种节能技术，提高工业锅炉热效率的工作已取得较大成绩，且是能源工业者继续努力的方向。
但从矿物能源资源有限和因大量使用会造成环境恶化的战略观点出发，结合我国拥有丰富生物质资源的现实，逐步发展工业锅炉生物质燃烧技术，对节约常规能源、优化我国能源结构，将有积极意义。
燃煤锅炉混燃生物质将是我国降低ＣＯ：排放、减轻环境污染的有效措施，而且与煤混燃的生物质所含的碱性氧化物有助于脱除煤燃烧产生的ＳＯ：。
②现状生物质资源是指以木质素或纤维素及其他有机质为主的陆生植物、水生植物及人畜禽粪便等。
我国有着丰富的生物质资源，据统计，全国秸秆年产量约５．７×１０８ｔ／ａ，人畜粪便约３．８×１０８ｔ／ａ，薪柴年产量（包括木材砍伐的废弃物）为１．７×１０８ｔ／ａ，还有工业排放的大量有机废料、废渣，每年生物质资源总量折合成标准煤约３×１０８ｔ／ａ。
我国一直以直接用生物质能为主，但利用效率极低，即使是目前农村已较普遍推广的省柴节煤灶，热效率也仅为２０％左右。
近年来，在一些经济发达的城市周边地区，农民大量使用优质高效燃料，用于炊事、取暖，而将秸秆直接放在农田焚烧，不仅浪费了能源，还污染了环境。
我国生物质资源结构疏松，能量密度低，仅是标准煤的１／２，且不易储运。
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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燃煤耦合生物质发电方案燃煤耦合生物质发电方案是一种通过将生物质与燃煤混烧的方式，利用生物质的可再生特性，减少煤炭的使用量，降低碳排放的发电方案。
本文将从产业结构改革的角度，详细介绍该方案的实施背景、工作原理、实施计划步骤、适用范围、创新要点、预期效果、达到收益、优缺点以及下一步需要改进的地方。
一、实施背景随着全球气候变化问题的日益突出，减少碳排放已成为各国努力的方向。
而燃煤发电作为传统的能源发电方式，其碳排放量较高，已经成为环境保护的重要难题。
因此，燃煤耦合生物质发电方案应运而生。
该方案通过将生物质作为可再生能源与燃煤混烧，既能减少煤炭的使用量，又能降低碳排放，实现了绿色发电的目标。
二、工作原理燃煤耦合生物质发电方案的工作原理是将生物质与燃煤混合后，一起投入到发电锅炉中进行燃烧。
生物质的燃烧过程中释放的热量能够提供蒸汽，驱动汽轮机发电。
而燃煤的燃烧过程中释放的热量则能够提高锅炉的燃烧效率，减少煤炭的使用量。
通过合理的混烧比例控制，可以实现燃煤与生物质的协同发电，达到节能减排的目的。
三、实施计划步骤1. 确定生物质供应链：选择可持续供应的生物质来源，建立稳定的供应链。
2. 进行燃烧试验：通过实验确定生物质与燃煤的最佳混烧比例，以及最适宜的燃烧温度和压力。
3. 设计改造方案：根据试验结果，对现有的燃煤发电设备进行改造，以适应生物质的混烧。
4. 实施改造：按照设计方案进行设备改造，确保生物质与燃煤的混烧能够顺利进行。
5. 运行监测与优化：对改造后的设备进行运行监测，及时发现问题并进行优化调整。
四、适用范围燃煤耦合生物质发电方案适用于燃煤发电厂，特别是那些有稳定的生物质供应链的地区。
同时，该方案还适用于一些已经建成的燃煤发电厂，通过改造设备，实现燃煤与生物质的混烧。
五、创新要点1. 生物质供应链的建立：通过建立可持续供应的生物质来源，确保生物质的稳定供应。
2. 混烧比例的优化：通过试验确定最佳的混烧比例，以实现燃煤与生物质的协同发电。
火电厂燃煤掺烧技术的实际应用研究1. 引言1.1 燃煤掺烧技术的背景燃煤掺烧技术是指在传统的火电厂燃煤过程中，同时掺入其他可燃材料，如生物质、燃气等，以降低煤炭的使用量和减少对环境的影响。
煤炭作为传统的火力发电主要燃料，一直存在着燃烧效率低、排放污染物多的问题。
煤炭的有限资源和对环境的污染，使得燃煤掺烧技术逐渐成为人们关注的焦点。
燃煤掺烧技术的背景可以追溯到20世纪80年代，当时燃煤掺烧技术在欧美国家开始得到应用。
随着人们对煤炭资源的关注以及环境保护意识的增强，燃煤掺烧技术逐渐在全球范围内得到推广和应用。
燃煤掺烧技术的背景主要受到煤炭资源日益紧张和环境污染的双重压力驱动。
通过掺烧其他可燃物料，可以减少煤炭的使用量，减少二氧化碳等温室气体的排放，实现火力发电过程的清洁化和高效化。
燃煤掺烧技术的背景为火电行业提供了一种可持续发展的解决方案，同时也为提高火电厂的竞争力和环保指标提供了重要的技术支持。
随着燃煤掺烧技术的不断创新和发展，其在火电行业的应用前景将更加广阔。
1.2 燃煤掺烧技术的意义燃煤掺烧技术的意义在于提高火电厂的燃烧效率和减少污染排放。
通过将不同种类的燃料混合燃烧，可以有效提高燃烧效率，降低能耗成本。
燃煤掺烧技术可以减少燃煤对环境造成的污染，降低二氧化硫、氮氧化物等有害气体的排放量，有利于保护大气环境和减少温室气体的排放。
燃煤掺烧技术还可以提高煤炭资源的综合利用率，减少对传统煤炭资源的需求，降低煤炭开采的环境压力。
燃煤掺烧技术在提高能源利用效率、减少环境污染、优化资源配置等方面具有重要意义，是推动火电厂清洁高效发展的重要技术手段。
2. 正文2.1 燃煤掺烧技术的原理燃煤掺烧技术是指在火电厂中同时燃烧两种或两种以上的燃料，一种是煤炭，另一种可以是生物质、废弃物或其他可再生能源。
燃煤掺烧技术的原理主要包括以下几个方面：1. 提高燃料种类多样性：通过掺烧不同种类的燃料，可以有效降低燃料的成本，提高燃烧效率和节约能源资源。
Internal Combustion Engine &Parts0引言生物质燃料属于一种可再生能源，利用生物质能发电，不仅可以开发新能源，节约煤炭，改善我国能源结构，减少CO 2、SO 2和烟尘的排放量，保护环境，而且可以充分利用当地资源，增加农民收入，增强企业经济效益和生存能力，具有重要意义。
燃煤与生物质耦合发电是目前最高效、最清洁的利用生物质的技术路线，也是电力十三五规划重点推荐的技术路线。
1工艺技术方案本文以2×1000MW 燃煤与生物质耦合发电工程为例进行详细分析，该发电工程拟采用大容量、高参数、高效率等最先进燃煤电站技术和低氮燃烧、高效脱硫、脱硝、除尘等环保协同治理技术，确保实现能耗最低、效率最高、超净排放的清洁生产目标。
并结合当前对生物质气化研究的最新技术成果，探索生物质燃气与燃煤发电的耦合示范试点。
生物质气化技术是生物质在循环流化床内气化，产生的低热值燃气，通过热燃气输送管道送入锅炉燃烧室与煤混合燃烧的技术。
作为一种理想的气化原料，生物质可以在较低的温度下迅速转化为气体燃料，且气化后的燃气在燃煤锅炉中很容易燃烧。
气化产生的燃气温度为750℃左右，燃气只需冷却到400-450℃，冷却的热量通过燃煤锅炉的冷凝水回收，不浪费，然后通过燃气加压风机把燃气送入燃煤锅炉中燃烧，在此温度下，焦油不会凝结，并且这种方式可将生物质灰与煤灰分离处置，减少对锅炉的影响，对生物质灰可充分回收利用。
相比直接燃烧而言，气化利用技术有很多优点：①技术性能：原料预处理过程简单，可以适应多种生物质原料，扩大了原料的来源；不必采用较高的运行温度，克服了生物质灰熔点低、具有腐蚀性、粘结性的问题对燃煤锅炉的困扰；燃气在较高温度下从气化炉进入燃煤锅炉，焦油不会冷凝。
②环境效益：由于生物质燃气部分取代燃煤，减少了CO 2、SO 2的排放，同时低热值燃气在锅炉中的燃烧减少了NO X 的排放。
③经济性：由于利用既有大型高效发电系统，极大地提高了生物质能转化为电能的效率；气化技术通过改变生物质原料的形态来提高能量转化效率，获得高品位能源，为生物质与煤的利用提供了优化的机会。
煤粉炉掺烧生物质发电技术研究进展摘要：燃煤耦合生物质发电技术在欧美国家被广泛应用，我国十三五规划中也大力支持此项技术发展，但目前起步晚，发展速度有限。
本文对生物质与煤混合燃烧的特性、结渣特性与污染物排放特点综合分析，进一步讨论了燃煤电站与生物质燃烧特性结合的发电方式，对技术瓶颈作出分析，为燃煤电站的改造与发展提出建议。
关键词：煤粉炉；掺烧；生物质发电；技术1生物质掺烧发电技术存在问题1.1生物质破碎系统匹配度不高其特点是适用范围不够，粉碎的颗粒大小也不一致。
这一问题容易使某些类型的生物量不能被用于开发；而颗粒尺寸的不均匀会使气体在输送时发生阻塞。
通过调查发现，有的发电厂只采用少量的生物质原材料，以防止因粉碎颗粒大小不均而造成的容易堵塞，无法充分发挥本地其他类型的生物质原材料。
今后的生物质混合燃烧工程要考虑到不同地区的生物质类型，选用合适的破碎机和运输装置。
1.2原材料价格高当前，我国生物质资源的掺混利用发电的原材料采购价格较高。
通过调查发现，部分工程的原料采购费用由最初50-150元/吨上升到300-400元/吨，再加上近年来煤价低迷，导致了大量的原料价格发生了较大的变化，很多掺烧工程都出现了亏损。
在建设生物质掺烧工程时，需事先考虑当地生物质类型、价格、运输距离、收集方式、是否存在竞争、农民是否愿意提供秸秆资源等问题，并根据当地政府补助政策，测算出相应生物质价格下的掺烧发电费用，确定合理的掺烧比例。
1.3加热面上的烧结渣生物质中碱性元素较为丰富，但又存在大量的 Cl，在高温下容易在加热表面发生燃烧，造成受热表面的烧焦和腐蚀。
然而，由于生物质的灰分含量很少，只要合理地调节物料的混合比，就不会对受热表面产生任何的变化，而且还可以通过加入其它的助燃剂来防止煤粉的结焦。
另外，部分试验还表明，在飞灰中加入生物质后，飞灰中钾、铬的含量增加，而其物理、化学性质没有显著的改变。
通过对飞灰的性能指标的测定，证明了在实验区加入生物量不会对飞灰在建筑业中的使用产生任何的负面作用。
生物质与煤混燃水电0902 许鑫学号:1091420231 1 生物质混燃的定义生物质混燃技术是指用生物质燃料和化石燃料(多数是煤)共同作为锅炉燃料的应用技术。
最初，生物质混燃技术主要应用于有大量生物质副产品的企业，如造纸厂、木材加工厂、糖厂等，使用生物质替代部分化石燃料，其产生的热量和电量可以自用，也可以输出到电网，经济性较好。
随着技术的日渐成熟，生物质混燃技术已经越来越多地用于大型高效的电厂锅炉。
生物质混燃的方式有：燃前混台法事先把生物质与煤按比例进行混合，再投入锅炉燃烧。
直接混燃法不经过与煤混合，生物质与煤通过各自的入口直接进入锅炉，在锅炉内与煤混燃。
问接混燃法先把生物质气化为清洁的可燃气体，再通入燃煤炉。
用这种方法可燃用难于粉碎的或杂质含量高的生物质，大大扩大了混燃的范围。
并行燃烧生物质直燃锅炉和化石燃料锅炉同时使用。
2 生物质混燃发电的发展现状很多国家已经有了生物质混燃技术的开发经验。
根据国际能源机构2021年发布的研究报告，全球有154个生物质混燃发电项目，生物质混燃应用领先的国家有美国、德国、荷兰、英国、瑞典、澳大利亚和荷兰等。
大部分混燃案例采用的是直接混燃技术，也有一些间接混燃、并行燃烧的案例。
国际经验显示，多数电厂开始时仅安装一些非常基础的设施，大部分配套设施采用临时装置以进行试验性的混燃发电。
只有在确信政府对生物质混燃发电的支持以及保证了混燃生物质原料的稳定供应和项目的经济性后，电厂才可能对运输、储存及处理等配套设施进行长期的投资。
2021年以来，我国的生物质发电项目取得了巨大进展，但多数项目是生物质直燃项目。
生物质混燃项目非常少，目前仅有山东枣庄的华电国际十里泉电厂、以及上海协鑫(集团)控股有限公司下属的7个热电厂实施了生物质混燃发电。
国际和国内的经验均表明，生物质混燃发电在技术上是可性的，与生物质直燃发电相比，发电具有投资小、建设周期对原料价格控制能力强、技单等优势。
当生物质燃料的小于20％时,只须增加生燃料处理和上料系统，无须对锅炉系统做大的调整，简单易行。
生物质与煤混燃研究分析
摘要:通过对生物质与煤混燃的研究方法、优势、燃烧特性以及研究结论的介绍,阐明充分开发生物质资源,进行生物质与煤共燃的研究对解决我国能源问题具有现实意义。
关键词:生物质;煤;混燃
作为清洁的可再生能源,生物质能的利用已成为全世界的共识。
我国生物质资源丰富,生物质占一次能源总量的33% ,是仅次于煤的第二大能源。
同时,我国又是一个由于烧煤而引起的污染排放很严重的发展中国家,生物质被喻为即时利用的绿色煤炭,具有挥发分和炭活性高,N和S含量低,灰分低,与煤共燃可以降低其硫氧化物、氮氧化烟尘的含量.同时生物质燃烧过程具有CO2零排放的特点。
这对于缓解日益严重的“温室效应”有着特殊的意义。
因此发展生物质与煤混合燃烧这种既能脱除污染,又能利用再生能源的廉价技术是非常适合中国国情的。
一、共燃的主要方式:
(1)直接共燃:即直接将生物质混入煤中进行燃烧或生物质与煤使用不同的预处理装置与燃烧器。
(2)生物质焦炭与煤共燃:通过将生物质在300~400℃下热解,可以将生物质转化为高产率(60%~80%)的生物质焦炭,然后将生物质焦炭与煤共燃。
生物质与煤共燃燃烧性质的研究主要是利用热分析技术所得的TG-DTG曲线进行。
利用TG-DTG曲线可以方便的获取着火温度Th,最大燃烧速(dw/dt)max平均燃烧速度dw/dt)mean,燃尽温度Th等参数。
可以对一种煤和几种生物质以及它们以不同的比例所得的混合试样进行燃烧特性分析。
比如在STA409C型热综合分析仪上对各试样进行燃烧特性试验,工作气氛为N2和O2,流量分别为80ml/min、20ml/min ,升温速率为30℃/min ,温度变化范围为20~1200℃。
每个试样重量约5.0mg。
其数值根据自己的实验需要进行修改。
2 生物质与煤共燃的优势
2.1 CO2等温室气体的减排
由于生物质在燃烧过程中排放出的CO2与其生长过程中所吸收的一样多,所以生物质燃烧对空气CO2的净排放为零。
同时由于燃烧生物质剩余物减少了其自然腐烂所产生的CH4,进一步减少了温室气体的排放,因而它是目前最经济可行的减排CO2手段之一。
2.2 NOx的排放
加入生物质与煤共燃能够降低NOx的排放浓度主要原因:①生物质含有大量挥发分,在低温下迅速析出进而燃烧,形成生物质挥发分与煤
抢氧燃烧,从而形成较低氧气浓度,有利于还原物质(C和CO等)对NOx 的还原分解反应,减少NOx的生成;②生物质本身N含量比煤少得多,故生物质与煤O2共燃过程中生成NOx的数量也会降低;③燃烧过程中生物质释放出的挥发分与煤相比更富NH3,而后者则更富HCN。
NH3能够分解成NH2和NH,它们能够将NO还原成N2,从而起到降低NOx作用而HCN能在O2的作用下分解成NCO,它进一步与NO反应会生成污染物N2O。
2.3 SO2的排放
SO2的排放量主要决定于燃料中S的输入量,因为在煤的燃烧过程中80%~100%的燃料S会转变成SO2。
据研究,大部分生物质含硫量极少或不含(如木质燃料的S含量约为0.01%~0.04%,谷壳为0.05%,花生壳为0.02%),因而通过将生物质与煤共燃能够有效降低SO2的排放量减排的效果因共燃生物质和煤种S含量的不同而不同。
同时,多数生物质灰分中含有大量碱金属或碱土金属的氧化物,能够与SO2反应生成硫酸盐,起到固硫剂的作用。
3 共燃的燃烧特性分析
3.1 着火温度
着火温度是燃料氧化反应速度突变的温度,表现反映现象是燃料发生着火时的温度,采用不同实验仪器去测定着火温度方法也不相同。
着火温度在热天平上的确定方法最常用的是TG-DTG法,在DTG曲线上,过峰值作垂线与TG交于一点A,过A点作TG曲线的切线,该切线与过始终开始点平行于温度轴的直线的交点B所对应的温度定义为着火温度。
如图1所示。
生物质燃料挥发分比例一般都较高,通常可
达60%~90%,且热解释放挥发分的温度较低(约250~350℃),因而生物质与煤共燃可以大大降低煤的点火温度。
表1列出了部分煤与生物质的挥发分含量与着火温度。
一般认为当不同燃料混合燃烧时,着火特性偏于易着火的燃料,因而在混燃中,即使混入小部分生物质也可大大降低煤的着火温度,提高煤点火性能。
表1煤种和生物质与着火温度的关系[12、13]
V/%Ti/℃
煤种
褐煤45~63 280~370
烟煤21~47 380~480
贫煤11~19 420~510
无烟煤3~9 500~610
V/%Ti/℃
生物质
白松树皮69.78 290
落叶松树皮64.80 300
白桦树树皮74.48 280
从TGA和DTGA曲线可以看出,对于单纯的生物质来说,在600℃以后, TGA曲线趋于平直,DTGA曲线波动于零值附近,为便于进行比较以树枝的初始燃尽温度565℃作为参比温度,用f表示燃尽率。
图2给出的温度为565℃时的各种试样的燃尽率来看,在煤中加入生物质后,较低的温度下即可获得较好的燃尽性,混合燃料的燃尽率高于两种单一燃料的加权平均值。
这是因为在煤中加入生物质后,燃烧的最大速率有前移的趋势,因此燃尽所需的时间较煤来说缩短,所处的温度降低。
图3中给出了各种试样的最大燃烧速率和相应的温度曲线,对于单一的生物质来说,燃烧的最大速率出现在燃烧前期,所处的温度低于350℃;而对于单一的煤来说,燃烧的最大速率出现的时间较晚,所处的温度较高,大于550℃。
生物质和煤混烧的情形介于两者之间,随着煤粉混合的比例增大,燃烧的最大速率出现的时间和温度后移。
图2 各种试样的燃尽曲线
图3 个种试样最大燃烧失重速率和对应温度
3.3 发热量
生物质的发热比煤低,从5000kJ/kg(人畜粪便)到20000kJ/kg(木材)不等,而煤可达30000kJ/kg以上。
因此,在生物质与煤共燃时会造成锅炉输出功率的下降,效率的降低,因而也限制了掺混比例。
在原有锅炉设备上掺混生物质燃烧,掺混比例一般为3%,最高不超过5%。
4 结论
(1)单一生物质燃烧主要集中于燃烧前期,单一煤燃烧主要集中于燃烧后期。
在生物质与煤混烧的情况下,燃烧过程明显地分成两个燃烧阶段,随着煤的混合比重加大,燃烧过程逐渐集中于燃烧后期。
(2)生物质的挥发分初析温度要远低于煤的挥发分初析温度,使得着火燃烧提前。
在煤中掺入生物质后,可以改善煤的着火性能。
在煤和生物质混烧时,最大燃烧速率有前移的趋势,同时可以获得更好的燃尽特性。
(3)生物质的发热量低,在燃烧的过程中放热比较均匀,单一煤燃烧放热几乎全部集中于燃烧后期。
在煤中加入生物质后,可以改善燃烧放热的分布状况,对于燃烧前期的放热有增进作用,可以提高生物质的利用率。
5 结语
用可再生能源的生物质来提高不可再生能源煤的使用效率,减少其环境污染,增加其使用年限,即生物质与煤共燃的研究,正是实现能源可持续发展的有效措施之一。
充分开发生物质资源,进行生物质与煤共燃的研究对解决我国能源污染问题有重要作用。
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