论文推荐丨山东电力工程咨询院王光磊高工：燃煤机组直燃耦合与气化耦合发电研究进展

燃煤机组直燃耦合与气化耦合发电研究进展

作者

王光磊1, 孙立刚1, 赵传进2, 谢泊男2, 张海2, 范卫东2

单位

1. 山东电力工程咨询院有限公司；

2. 上海交通大学 机械与动力工程学院

引用格式

王光磊，孙立刚，赵传进，等.燃煤机组直燃耦合与气化耦合发电研究进展[J].洁净煤技术，2025，31（1）：17-41.

WANG Guanglei，SUN Ligang，ZHAO Chuanjin，et al.Research advancements in co-firing of coal powder and biomass[J].Clean Coal Technology，2025，31（1）：17-41.

关键词

直燃耦合；气化耦合；污染物排放；积灰；腐蚀

摘要

在当前全球致力于实现碳达峰与碳中和的“双碳”目标背景下，如何高效提升可再生能源的利用比例，逐步减少对煤炭等传统化石能源的依赖，已成为世界各国能源战略转型的关键议题。生物质能源，作为一种潜力巨大的可再生资源，因其总量丰富、来源广泛、易于存储与运输的特点，在推动能源结构绿色转型中扮演着重要角色。若将生物质能源与燃煤锅炉进行大比例耦合利用，可减少温室气体、氮氧化物、硫氧化物等环境污染物的排放。生物质燃料因其挥发分含量高、反应活性强、灰分和硫含量较低的优势，使其不仅能作为直燃耦合的原料，而且也能在气化后与煤粉耦合燃烧。无论是采用生物质直燃耦合发电技术还是生物质气化耦合燃烧发电技术，由于需要更新的设备较少、燃料资源利用率较高，已成为传统火力发电厂典型的低碳转型方向。从我国生物质资源量和利用情况出发，系统梳理了生物质与煤粉直燃耦合发电技术研究现状以及生物质气化耦合燃烧发电技术研究现状，汇总了生物质与煤粉直燃耦合以及生物质气化耦合燃烧的污染物排放、积灰、结渣以及腐蚀等方面的研究，并总结了生物质耦合燃烧发电现有的国内外工程经验，评估了该技术未来的发展趋势。可为生物质能源高效利用和火电行业低碳改造提供理论支撑。

文章结构

0  引　　言

1  生物质与煤粉直燃耦合

1.1  直燃耦合设备

1.2  直燃耦合研究现状

1.3  直燃耦合缺陷

2  生物质气化耦合煤粉燃烧

2.1  气化装置

2.2  气化耦合研究现状

2.3  气化耦合缺陷

3  生物质燃料耦合策略

4  煤粉与生物质的耦合反应规律研究

5  生物质与煤粉掺混燃烧污染物排放特性

5.1  硫氧化物排放特性

5.2  氮氧化物排放特性

5.3  颗粒物排放的特性

6  燃煤耦合生物质对设备的积灰、结渣和腐蚀现象研究

7  国内外工程经验与发展趋势

8  结　　语

9  展　　望

重要图表

图 1 直燃耦合的4种技术方案

图 2 悬浮燃烧技术示意

图 3 鼓泡流化床示意

图 4 循环流化床示意

图 5 炉排燃烧结构示意

图 6 生物质气再燃烧过程

图 7 生物质气化燃烧工艺流程

图 8 固定床气化技术示意

图 9 流化床气化器

图 10 气流床示意

图 11 颗粒物形成机理

图 12 积灰、结渣和腐蚀的流程示意

图 13 受热面积灰形成途径示意

图 14 生物质热化学转化中飞灰和结渣的形成

策划丨白娅娜

责编丨黄小雨

编辑丨李莎

审核丨常明然