現(xiàn)階段我國(guó)能源結(jié)構(gòu)仍以煤炭為主，煤電超低排放改造、減碳降碳工作是積極應(yīng)對(duì)氣候變化，主動(dòng)兌現(xiàn)減排承諾的重要手段。國(guó)家發(fā)改委、能源局在《能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命戰(zhàn)略（2016—2030）》中明確提出“至2030 年，非化石能源發(fā)電量占全部發(fā)電量的比重力爭(zhēng)達(dá)到50%”的目標(biāo)，國(guó)務(wù)院在《“十三五”控制溫室氣體排放工作方案》規(guī)定，到2020 年我國(guó)大型發(fā)電集團(tuán)單位供電CO2排放控制在550g/(kW·h)以內(nèi)。據(jù)中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)發(fā)布的《中國(guó)電力行業(yè)年度發(fā)展報(bào)告2021》，2020年單位火電發(fā)電量CO2排放約為832g/(kW·h)，距離能源清潔、低碳目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)尚有較大差距。
生物質(zhì)是一種碳中性，即碳排放為零的可再生能源，原料數(shù)量巨大，每年約產(chǎn)生35億噸，在碳減排方面具有極大的潛力，生物質(zhì)能的推廣使用是我國(guó)能源轉(zhuǎn)型的必要手段。生物質(zhì)與煤混合燃燒發(fā)電是一種傳統(tǒng)能源和可再生能源綜合利用方式，不僅可以大幅度降低CO2排放，還具有經(jīng)濟(jì)、高效和環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，為了實(shí)現(xiàn)我國(guó)能源的轉(zhuǎn)型和控制碳排放，大力發(fā)展燃煤生物質(zhì)耦合發(fā)電將成為必然。燃煤耦合生物質(zhì)發(fā)電，不僅降低了原燃煤電廠污染物及溫室氣體的排放量，而且綜合利用生物質(zhì)與煤炭資源，逐步減少一次能源的消耗量，緩解社會(huì)發(fā)展對(duì)能源需求的壓力。燃煤耦合生物質(zhì)發(fā)電充分利用燃煤電廠大容量、高蒸汽參數(shù)達(dá)到高效率的優(yōu)點(diǎn)，可在更大容量水平上使生物質(zhì)發(fā)電效率達(dá)到燃煤電廠的高水平，同時(shí)解決了生物質(zhì)能田間焚燒、大量堆積等問(wèn)題，促進(jìn)了我國(guó)能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整。生物質(zhì)燃煤耦合發(fā)電經(jīng)濟(jì)效益良好，符合能源可持續(xù)發(fā)展理念，且對(duì)我國(guó)生態(tài)文明建設(shè)具有積極的促進(jìn)作用。
生物質(zhì)與煤混燃技術(shù)分為直接混合燃燒技術(shù)、生物質(zhì)氣化耦合煤燃燒技術(shù)等。生物質(zhì)氣化耦合燃煤鍋爐高效發(fā)電技術(shù)，與生物質(zhì)預(yù)處理后直接送入燃煤鍋爐混燃相比，除同樣可獲得較高的發(fā)電效率、進(jìn)一步降低氮氧化物外，還單獨(dú)體現(xiàn)出入爐生物質(zhì)燃?xì)鉄崃坑?jì)量準(zhǔn)確、設(shè)備投資低、對(duì)燃煤鍋爐影響小等更加突出的優(yōu)勢(shì)。
生物質(zhì)與煤直接混合燃燒技術(shù)有兩種方式：
1）生物質(zhì)直接混燃耦合發(fā)電技術(shù)；
2）分燒耦合發(fā)電技術(shù)。
其優(yōu)缺點(diǎn)如下：
? 優(yōu)點(diǎn)：生物質(zhì)中的揮發(fā)分含量高，與煤粉共燃時(shí)可促進(jìn)煤粉的著火與燃燒，降低CO2和NOx的排放；
? 缺點(diǎn)：設(shè)備磨損厲害，含有大量的堿金屬和堿土金屬，混燃過(guò)程中堿金屬容易揮發(fā)沉積在鍋爐受熱面而引起鍋爐腐蝕，同時(shí)煤灰渣中的大量堿金屬容易結(jié)焦導(dǎo)致耦合參燒率不能高于30%，而且?guī)?lái)排放的控制難度以及SCR催化劑的運(yùn)營(yíng)成本急劇上升。
生物燃?xì)怦詈先济喊l(fā)電，生物燃?xì)夂兔悍?/span>作為蒸汽鍋爐的燃料燃燒生產(chǎn)蒸汽帶動(dòng)蒸汽輪機(jī)發(fā)電。這種方式對(duì)生物燃?xì)獾某煞?、熱值、壓?/span>要求不是很?chē)?yán)格，直接在鍋爐內(nèi)與煤粉耦合燃燒。為煤粉鍋爐專門(mén)設(shè)計(jì)的生物燃?xì)怦詈先紵O(shè)計(jì)的燃燒器在氣體成分和熱值有變化時(shí)，能夠保持穩(wěn)定的燃燒狀態(tài)，排放污染物較少，且對(duì)原煤粉鍋爐影響最小，耦合比例較高。
另外，由于生物燃?xì)獾奶匦?，還可以作為煤粉鍋爐高溫火焰區(qū)再燃還原燃?xì)馐褂茫梢源蟠蠼档湾仩t煙氣NOX的初始排放，甚至可以達(dá)到超凈排放的標(biāo)準(zhǔn)，以減少后脫銷(xiāo)的運(yùn)行成本。
圖一 循環(huán)流化床氣化爐產(chǎn)生的生物燃?xì)馀c煤耦合發(fā)電的應(yīng)用
