生物质能应用技术现状及发展趋势

在过去的十多年里，我国生物质能应用得到蓬勃发展，先是引进丹麦BWE水冷振动炉排直燃发电技术，到后来开发国产循环流化床生物质锅炉技术，并且在近5年循环流化床技术超越了BWE技术，直至近年内发展起来的捆烧炉、成型燃料锅炉、各种类型的气化炉、气化多联产、气化耦合大型燃煤发电锅炉等，本文介绍这些技术在国内外的应用现状及发展趋势。
一、生物质捆包直燃供热技术

生物质成捆燃烧能够大幅降低燃料成本，因此是国内外研究的焦点。早期发达国家如丹麦、捷克、比利时及法国等开发小容量生物质捆烧热水锅炉，将成捆生物质间歇送入专用捆烧炉静态气化燃烧，出力为30～460kW；国内已引进德国的赫尔特捆烧炉，最大容量可以达到2800kW（4t／h），如图1、图2所示；也有一种连续燃烧的“雪茄型”捆烧炉，这种捆烧炉运行时像抽雪茄一样，能够更好地控制燃烧过程，效率高，污染排放低，被欧盟认为是成捆燃烧的最佳方式之一。

国内捆烧炉研发大约始于2016年前后，典型的代表有辽宁众缘节能锅炉有限公司生产的6t／h捆包直燃锅炉，如图3。该种捆烧炉属于静态燃烧锅炉，生物质成捆推进炉膛内静态燃烧，燃烧一段时间后推进第二包、第三包，形成后包推前包，未烧完的秸秆推到后续炉排上燃尽。另一捆烧炉代表是海伦利民节能锅炉有限公司，研发思路是炉内动态破捆，在炉膛前部空间内布置成捆破料设备，在火力助攻下将捆包破碎并在下部着火燃烧，如图4所示。该种炉型适于大型化，目前有100多台4～45t／h捆烧炉投入运行或开工建设。海伦利民与哈工大合作，于2021年完成1台100t／h燃煤链条锅炉改造为捆包解耦燃烧生物质锅炉获得成功，运行效果良好。该种捆烧锅炉已获得中国发明专利，同时也获得国际发明专利。海伦利民生物质捆包直燃技术是一项新突破，它开创了生物质捆包直燃锅炉新时代，打破了捆烧炉不能做大的魔咒，适用于10～130t／h燃煤锅炉改造成生物质锅炉，燃煤热风炉改造为生物质捆包直燃热风炉；新设计的捆包直燃锅炉容量为10～130t／h。生物质捆包直燃锅炉相比于同容量燃煤锅炉，节省50％～60％的燃料费，热效率可达85％～88％。图5是100t／h捆烧炉上料系统，图6是100t／h捆烧炉4捆同时推料系统。

二、 生物质成型燃料供热技术

国内20t／h以下的燃煤锅炉逐渐被淘汰，改烧生物质成型燃料，早期的成型燃料以木质颗粒为主，其代表为2～10t／h往复炉排蒸汽锅炉；后期改烧秸秆颗粒，则容易出现炉排上严重结渣，因为秸秆中钾含量很高，灰熔点低，容易结渣，受热面严重积灰，排烟温度大幅增加，锅炉出力严重不足，热效率显著下降。为了解决结渣难题，丹麦BWE公司开发了水冷振动炉排，较好地解决了炉排结渣问题，但是，水冷振动炉排技术含量高，设备昂贵。哈工大循环流化床课题组采用气化解耦燃烧技术，将炉膛分为气化段、固定碳燃烧段和二燃室再燃段，气化室温度在800～900℃，低于灰熔点200～300℃，解决结渣问题，气化室内将生物质中70％～80％的挥发分释放出来，产生的半焦在燃烧段燃尽，因生物质半焦中钾含量低，灰熔点提高至1200～1300℃，而燃烧段温度一般在1100℃以内，彻底解决了结渣难题。2018年哈工大循环流化床课题组完成了100t／h燃煤链条炉排热水锅炉改造为玉米秸秆成型燃料锅炉，获得成功，锅炉最大出力达到89t／h，NOx原始排放浓度测试结果为小于200mg／m3，如图7、图8所示；2019年后陆续改造2台100t／h燃煤热水锅炉和2台120t／h燃煤热水锅炉，都获得成功。由于煤价居高不下，即使成型燃料成本350～400元／t，也为企业创造显著的经济效益。

1. 生物质发电技术

2. 水冷振动炉排技术

   2006年引进丹麦BWE公司水冷振动炉排生物质发电锅炉，锅炉出力有48t／h、75t／h及130t／h，是当时世界上最先进的秸秆直燃发电高温高压蒸汽锅炉。130t／h锅炉（如图9）由4条上料链带整包上料，炉前通过立式双螺旋撕碎机破捆，如图10、图11，经底部4对双螺旋给料机推进水冷振动炉排上燃烧（引进时炉排长度只有6．7m，在丹麦燃烧干燥的麦秆没有问题，当烧我国的玉米秸秆时，由于水分偏高（＞35％），出现燃烧不尽，底渣及飞灰含碳量高，实际热效率明显低于设计效率（92％），后来炉排长度改为8．0m，较好地解决了炉渣含碳量高的问题）锅炉采用四通道设计，在炉膛前后墙布置二次风，炉顶布置V形中温屏式过热器，第二通道布置高温屏式过热器，第三通道布置低温过热器，第四通道布置省煤器（H形）及烟气冷却器（H形）。国内无锡华光股份也生产具有自主知识产权的水冷振动炉排生物质锅炉。这种炉型的优点是能够保证8000h稳定运行，缺点是：（1）价格昂贵（进口设备全套6500万元，国产4200万）；

3. 炉内水冷壁、炉顶屏式过热器、高温屏式过热器积灰腐蚀严重；

4. 在秸秆含水率大于35％时，飞灰含碳量高，热效率低；

5. NOx排放浓度较高，达到300mg／m3以上。

1. 联合炉排技术

   针对水冷振动炉排燃烧高水分秸秆时出现的着火性能差、燃尽率低等问题，济南锅炉集团有限公司开发了联合炉排生物质锅炉，能够燃烧高水分秸秆。炉排借鉴垃圾焚烧炉技术，采用大倾角往复炉排连接链条炉排，中间有高度差。锅炉受热面布置与BWE相同，只是第四通道内增加蒸发受热面，H形省煤器改为光管省煤器，原来的烟气冷却器改为卧式空气预热器，如图12所示。

1. 循环流化床技术

   循环流化床在国内早期应用于生物质发电从稻壳和木质废料开始，采用65～75t／h中温中压锅炉，如武汉凯迪控股有限公司的65t／h稻壳循环流化床锅炉，哈工大与鞍山锅炉厂有限公司合作开发的75t／h稻壳循环流化床锅炉，其他锅炉厂如南通万达能源动力科技有限公司、江联重工股份有限公司、无锡华光环保能源集团股份有限公司、泰山集团股份有限公司等陆续将循环流化床技术应用于秸秆发电。武汉凯迪控股有限公司较早开发130t／h高温高压生物质锅炉、120t／h高温超高压生物质锅炉；中科院工程热物理研究所2007年与鞍山锅炉厂有限公司一起开发130t／h高温高压生物质锅炉。2011年11月，广东粤电湛江生物质发电项目（2×50MW）2号机组顺利满负荷试运行，标志着当时世界单机容量及总装机容量最大的生物质电厂全面正式投入商业运营。由于秸秆灰熔点低，存在严重积灰和腐蚀，我国循环流化床生物质锅炉技术从2015年后才真正走向成熟。2021年7月黑龙江庆翔热电有限公司庆安县农林生物质热电联产项目80MW（260t／h超高压再热）成功投运，标志着我国生物质循环流化床锅炉进入世界先进行列。

2. 中倍率循环流化床技术

   由于生物质比较轻，因此，生物质循环流化床锅炉流化速度通常为4m／s左右，属于中倍率循环流化床范畴。下面介绍几种典型结构循环流化床生物质锅炉。

1. 四通道循环流化床生物质锅炉。图13是哈工大循环流化床课题组于2013年研发、无锡华光锅炉股份有限公司生产的出口菲律宾的90t／h高温高压生物质锅炉，借鉴BWE设计经验，采用四通道设计：炉内布置中温屏式过热器、汽冷旋风分离器、分离器后竖井烟道布置高温屏式过热器、低温对流过热器、省煤器及空气预热器，空气预热器下部布置烟气冷却器。

2. 中科院工程热物理研究所130t／h超高压再热CFB锅炉如图14所示，炉内布置中温屏式过热器、高温屏式过热器及再热屏式过热器，分离器后水平段布置低温再热器，垂直段布置低温过热器，省煤器及空气预热器布置在下部两个通道内。

C.太原锅炉集团有限公司130t／h高温高压CFB锅炉如图15所示，采用高炉膛，炉内布置高温屏式过热器、中温屏式过热器，尾部布置低温过热器、省煤器和空气预热器。

国内单台最大容量（260t／h、80MW）超高压再热循环流化床生物质锅炉由太原锅炉集团有限公司生产，炉膛净高40．8m，给料口维持－300～－200Pa，炉膛差压1700Pa，炉膛内过热器、再热器不积灰；炉膛内过热器、再热器成S形，扭曲严重。该类循环流化床生物质锅炉存在以下问题：（1）给料点正压，需要靠引风机将给料点拉成负压，炉膛出口负压高，可达－2000～－800Pa，增加引风机电耗；（2）炉内过热器、再热器表面容易形成硬壳灰层，尾部过热器积灰严重，影响蒸汽参数，设计时应当注意；（3）需要从分离器下回料阀排灰，以维持床层温度，因此需要布置细灰冷却器；（4）铁钉等不燃物沉积在布风板上，需定期停炉清理。优点：飞灰含碳低，燃烧效率高，采用SNCR作为辅助脱硝手段，NOx排放满足低于100mg／m3的要求。

1. 德国巴布库克型半塔式循环流化床技术

   图16是德国巴布库克（BABCOCK）型半塔式130t／h循环流化床锅炉，其技术特点是炉膛内布置翼墙水冷壁，炉膛上部布置高温过热器、中温过热器，采用中温分离器，分离器入口烟温500～550℃，低温过热器布置在分离器之后，尾部布置省煤器及空气预热器。

存在问题：炉顶过热器出现腐蚀、爆管，炉膛出口温度750℃左右，CO浓度高达8000～10000mg／m3，飞灰含碳偏高，影响锅炉热效率。高水分生物质燃烧不稳定，出现床温维持不住现象；低负荷NOx自然满足100mg／m3。优点：容易带负荷，NOx排放低，高负荷需要喷尿素，以满足100mg／m3。

1. 差速循环流化床技术

   江西江联差速床锅炉如图17所示：中间高速床，前后低速床，低速床布置埋管，控制密相区温度在750～850℃，稀相区布置3次风，控制NOx；两侧负压给料，主床与副床形成内循环，有利于床料与燃料的混合；主床V形布风，解决排渣难题。炉内布置中温屏式过热器，汽冷分离器；第二、第三通道布置高温对流过热器、低温对流过热器；第四通道布置省煤器和空气预热器。

哈工大差速床锅炉如图18所示：高速床在前墙，低速床在后墙，低速床布置埋管，控制密相区温度在750～850℃，下部是气化燃烧，稀相区前后墙布置3次风，控制NOx；前墙负压给料，主床与副床形成内循环，有利于床料与燃料的混合、燃尽；炉顶布置中温屏式过热器，采用带加速段的水冷卧式旋风分离器，分离器后布置高温屏式过热器及低温对流过热器，尾部布置省煤器和空气预热器，2016年8月通过科技成果鉴定。哈工大高温超高压再热差速循环流化床锅炉如图19所示：高速床在前墙，低速床在后墙，低速床布置埋管，控制密相区温度在750～850℃，下部是气化燃烧，稀相区前后墙布置3次风，控制NOx；前墙负压给料，主床与副床形成内循环，有利于床料与燃料的混合、燃尽；炉内布置中温屏式过热器、高温再热器，汽冷分离器后布置高温屏式过热器、低温再热器及低温过热器；尾部布置省煤器和空气预热器。

差速床优点：负压给料，解决给料难题；副床布置埋管，控制密相区温度，防止结焦；炉膛出口负压－200Pa以内，降低引风机电耗。缺点：虽然采用耐磨材料埋管，寿命可达3万～4万小时，但是如防磨措施不到位的话，也容易出现低速床埋管磨损。

1. 生物质气化多联产技术

2. 固定床生物质气化炉

   固定床生物质气化炉型式有上吸式、下吸式和横吸式，其中上吸式和下吸式应用较多，后因上吸式气化炉燃气中焦油含量高转而以下吸式气化炉为主。图20是下吸式生物质气化炉多联产示意图，燃气从上部引出进入净化系统，然后送内燃机发电，也可送燃气锅炉内燃烧向外供热或供汽;底部排出的生物质炭可以做炭基复合肥，如果采用稻壳气化，稻壳炭可以送钢厂做保温材料;净化系统排出的焦油和木醋液混合物，经过提纯分离后获得焦油和木醋液，焦油可以作为燃料使用，也可作为化工原料，木醋液可以做叶面肥和杀虫剂。早期净化系统采用水洗除焦，因为废水中含有100～200种有机物，当时的废水处理方法处理不了，导致净化废水严重污染周边环境;现在采用多级间接冷凝及离心分离，加上活性炭(生物炭)吸附，基本可以解决燃气中焦油问题，但是，焦油出路出了问题，因为焦油中含有大量的苯酚类、酸类、多环芳烃类物质，理论上讲是危废，目前作为锅炉燃料是最直接有效的解决方法。

国内目前还有少量固定床气化炉燃气发电机组在运行，但是存在几个问题:(1)发电效率低，只有15%左右;(2)因燃气中焦油含量高经常需要停机清理;(3)单机容量太小，产气量低，一般每小时处理生物质2．5t以内，产气量5000m3/h以下，燃气热值4000～5000kJ/m3。

2. 流化床生物质气化炉流化床生物质气化炉能够弥补固定床生物质气化炉容量小的不足，图21是流化床生物质气化多联产示意图气化炉。生物质颗粒或压块通过螺旋给料机送入流化床气化炉内气化，空气当量比为0．2～0.35，气化炉内温度控制在700～800℃，炉膛出口布置2级高效旋风分离器将生物质炭分离下来，燃气直接送锅炉烧掉，避开焦油处理难题。木质、壳类及竹子等生物质炭可以做活性炭和机制炭，农业秸秆炭只能做碳基复合肥。理论上讲流化床生物质气化炉给料量可以很大，每小时可达20t，但是对生物质粒度及水分有要求，一般要求生物质压块截面32mm×32mm，长度50～60mm为宜;水分小于等于15%，如果水分超过20%就需要增加空气当量比，但是燃气热值明显下降。

图22～图24是哈工大循环流化床课题组研发的流化床多联产案例。其中图22是盘锦益海嘉里1台循环流化床稻壳气化装置，产生的稻壳炭去做活性炭和白炭黑，产生的燃气在二燃室燃烧释放热量加热空气(1250万大卡)，将空气加热至530℃作为后续工段的浆料干燥之用;图23是盘锦益海嘉里2台循环流化床稻壳气化发电装置，产生的稻壳炭去做活性炭和白炭黑，燃气在二燃室燃烧释放热量，每小时产生20t压力为3．82MPa、温度为450℃的过热蒸汽，推动6MW汽轮机发电，多余的蒸汽送白炭黑车间使用;图24是2台流化床气化炉，生产稻壳炭送钢厂作为保温材料，燃气在二燃室燃烧，每小时产生20t压力为1．3MPa的饱和蒸汽。

1. 生物质耦合大型燃煤发电锅炉技术

   将生物质在传统大型燃煤锅炉中与煤进行混合燃烧，利用现有超临界、超超临界燃煤发电厂尾气处理设备，实现高效发电和超低排放，是一种低成本、低CO2排放的生物质能源利用技术。全世界共有150多套煤与生物质混烧发电实例，其中，100套在欧盟，40多套在美国，10套在澳大利亚。英国通过“去煤化”走“低碳发展”道路，《巴黎协定》后制定了新的火电碳排放标准，从2015年的450gCO2/kWh降低至100gCO2/kWh，实际上禁止了煤电，并决定在2023年前关闭全部煤电，将英国最大的燃煤电厂6×660MW的Drax电厂中的6台煤粉炉在2020年3月前全部改成100%燃烧生物质(木质颗粒)。到2018年8月9日，英国全国电力实际平均碳排放强度已经降低到227gCO2/kWh。西欧和北欧国家如荷兰、法国、德国、丹麦、瑞典等均在大力发展低碳电力，制定了“去煤电”的时间表，对于燃煤电厂主要依靠发展生物质混烧直至生物质完全转换，最终实现火电的“去煤化”。由于俄乌战争的影响，这一进程受到不同程度的推迟。按照《巴黎协定》将全球平均温度上升限制在2℃以下的要求，全球火电厂的CO2排放强度必须控制在40gCO2/kWh以下。现在我国规定大型发电集团单位供电二氧化碳排放强度为550gCO2/kWh，现有超超临界发电技术在不采用CCS的情况下，将不可能达到550gCO2/kWh这一CO2排放要求，因此，能够在经济上和技术上可行的较大幅度降低碳排放的措施，只有燃煤耦合生物质发电。1. 国内生物质直接耦合大型燃煤锅炉发电技术案例

2. 秸秆经预处理磨成粉后直接输入炉膛燃烧

   2005年12月国电山东十里泉发电厂400t/h煤粉锅炉(140MW)，采用四角切圆燃烧，全套引进丹麦预处理及燃烧设备，投资8500万元，是我国第一台直接掺烧生物质秸秆的煤粉炉，燃料为小麦秸秆和玉米秸秆，设计掺烧量占到18．6%，实际上由于秸秆由原先的100元/t涨到500元/t，实际掺烧5%～10%。根据计算，当秸秆与煤粉的混合不超过40%时，秸秆灰在锅炉飞灰中所占的比例很小(占锅炉飞灰的5%～9%)。对锅炉飞灰性质的影响较小，不会对锅炉尾部受热面造成较大的腐蚀、堵塞和磨损。特点:系统灵活，磨制系统有更高的出力，可以有更高的生物质混烧比例。

3. 生物质与煤混合后进磨煤机磨成粉一同进炉内燃烧

   西安交通大学谭厚章教授2010年在宝鸡1台300MW煤粉锅炉上进行了掺烧试验，用生物质成型燃料(压块)和煤直接进入磨煤机磨成粉，一起喷进炉膛燃烧。特点:投资成本低、可以利用原有磨煤机，但磨煤机的磨煤出力受限制，会降低磨煤机的性能，降低煤粉的出力和细度，磨煤机有着火的风险，煤和生物质的混合差。

4. 循环流化床直接掺烧生物质成型燃料

   福建华电永安发电有限公司联合中国华能集团清洁能源技术研究院在东方锅炉股份有限公司生产的1台300MW亚临界CFB锅炉上进行了直接耦合生物质燃料燃烧商业运行，掺烧生物质成型燃料量20t/h，当时不需要国家补贴电价，实现了盈利，2019年5月11日完成科技成果鉴定。生物质直接在循环流化床中掺烧是经济性最好的耦合发电模式之一。

5. 循环流化床气化耦合大型燃煤锅炉发电技术

   除了将生物质直接与大型燃煤锅炉耦合外，循环流化床生物质气化耦合大型燃煤发电是目前主流的耦合方式。如图25所示，将稻壳或生物质成型燃料送入循环流化床气化炉，采用空气为气化剂，将生物质转化为低热值可燃气体和生物质炭，可燃气经导热油降温至450℃后经高温燃气风机送大型煤粉锅炉再燃区燃烧，起到再燃脱硝的目的。导热油的热量经过油水换热器可以将锅炉给水加热，也可以作为低压加热器使用。生物质炭的含碳量越低热能转换效率越高，通常生物质炭含碳量10%～15%，热能转换效率85%左右。稻壳炭可以做白炭黑或炭基肥实现高值化利用。由于燃气中焦油沸点在400℃左右，所以，导热油换热器表面壁温要达到400℃，实际应用中很难达到。

循环流化床气化炉有微正压和微负压之分，炉膛微正压需要向料仓充入N2保持料仓微正压，采用罗茨风机向炉内输送空气，优点是可以省去高温燃气风机，并且燃气无需降温，直接送入煤粉炉燃烧，是未来的方向。微正压难度会大些，系统需要密闭，而微负压系统就相对简单，但是高温引风机工作条件较差，能耗高。（1）湖北国电长源荆门热电厂气化耦合发电项目(10.8MWe)

合肥德博生物质能源科技有限公司提供微负压循环流化床气化炉，如图26所示。该项目2013年10月投产，东方锅炉股份有限公司生产的600MW超临界煤粉锅炉机组，前后墙对冲燃烧器布置，在侧墙安装了4个气化气燃烧器，总投资7000万元，掺烧8t/h生物质(稻壳)，按照300元/t稻壳收购价格，发1kWh电消耗稻壳0．78kg，发电成本0．4元/kWh，享受国家电价补贴，2018年取消补贴。燃气热值4500～5000kJ/m3;700～800℃燃气经导热油降温至450℃，通过高温风机送入煤粉炉内燃烧。导热油管壁温度必须保持在400℃以上，因为焦油的析出温度在400℃。（2） 湖北华电襄阳发电有限公司气化耦合发电项目(10.8MWe)

合肥德博生物质能源科技有限公司联合浙江大学，采用微负压循环流化床气化技术，与上海锅炉厂有限公司制造的600MW超临界煤粉炉(四角切圆)耦合，该项目锅炉在侧墙安装了4个气化气燃烧器，总投资7000万，掺烧8t/h生物质(稻壳+秸秆)，发1kWh电消耗稻壳0．70kg，消耗秸秆压块0.73kg，2019年4月3日通过国家能源局组织的试点项目评估，如图27所示。

（3）大唐长山电厂660MW超临界煤粉锅炉耦合秸秆成型燃料发电项目(20MWe)

哈尔滨锅炉厂有限责任公司采用循环流化床微正压气化技术，每小时消耗16t秸秆压块，热功率50MW，发电20MW，2019年9月调试通过，投资1.2亿元。产气率1．85m3/kg(玉米压块)，燃气热值:5550kJ/m3。调试通过后因经济性差停用，如图28所示。

1. 生物质能利用未来发展趋势

2. 生物质气化产碳耦合供热

   生物质目前在工业锅炉方面的主要应用是直燃供热，成型燃料及捆包直燃供热是目前及未来北方清洁供暖的主要选择之一。要实现秸秆高值化利用，就需要将秸秆压块、捆包气化产碳耦合供热。哈工大循环流化床课题组与海伦市利民节能锅炉制造有限公司一起在20t/h捆包气化炉上完成了稻草、玉米秸秆、玉米芯、木质废料气化试验，结果如表1、表2所示。表1为工业分析结果，表2为相应生物质炭的工业分析。从表2可知，稻草炭弹筒热值16.74MJ/kg，玉米秸秆炭为20．18MJ/kg，按煤价每MJ42元计算，平均可以买到850元/t，每吨秸秆可产250kg炭，炭价值为212．5元;另外，每吨秸秆可产燃气1800m3，热值可达5000kJ/m3，燃烧后供热。秸秆售价每吨180～200元，这样燃气供热就是额外的收益。木质炭或玉米芯炭可以做烧烤炭，每吨可以卖到3000元，每吨玉米芯产生的生物炭价值可达750元。

1. 层燃炉气化耦合大型燃煤锅炉技术

   到目前为止，流化床气化耦合大型燃煤发电锅炉没有得到大面积推广，主要原因之一是发电补贴政策不到位，另一个原因是流化床气化条件较高，需要水分15%以下，粒度一般不大于20mm，还需要床料和高压风机，运行成本较高。在此背景下，研发链条炉排和往复炉排气化炉势在必行。链条或往复炉排气化炉既能解决固定床气化炉容量做不大，又能解决流化床对颗粒度、水分要求严格的问题，同时不需要高压风机，对运行人员要求不高。哈工大循环流化床课题组已经获得层燃炉气化耦合燃煤发电联产生物炭的发明专利，并且在14MW生物质气化炉上完成了工业试验，获得了成功;该项技术即将用于2×3MW生物质气化产炭同时燃气燃烧产生蒸汽发电项目上。目前课题组能够提供给料量20t/h以下的层燃炉气化产炭耦合燃煤发电或供热技术，要求:生物质水分小于25%，截面尺寸小于35mm×35mm，长度小于200mm。3. 生物质气化制氢、NH3及甲醇技术

   通过双流床气化技术将生物质转化为富含氢气和一氧化碳的合成气体，合成气体是转化一系列下游产品的起点，例如氢气、NH3和甲醇。图29采用循环流化床与鼓泡床组合技术实现生物质气化制取富氢合成气，气化室是鼓泡床，采用循环流化床旋风分离器分离下的高温灰作为热源，水蒸气作为流化介质，生物质送入鼓泡床内与水蒸气反应生成合成气，合成气典型的浓度范围:H2:40%～45%;CO:20%～25%;CO2:20%～25%;CH4:10%～12%。生物质在气化室内未反应完的生物炭通过回料阀进入循环流化床内燃烧放热。气化室温度为780～850℃，循环床温度为900～950℃。合成气经过下游水气变换、焦油脱除、有机胺吸收CO2及变压吸附(PSA)获得纯度99．9%的氢气。图30气化室和燃烧室都是循环流化床。

氢气与氮气在一定压力和催化剂作用下生成NH3;氢气与CO、CO2在一定压力和催化剂作用下生成甲醇。采用生物质气化制取绿色H2、NH3及甲醇前景光明。

1. 建议

   由于补贴政策不到位，加上环保标准的日益严格，我国生物质发电行业已经进入困难时期，锅炉企业不应该仅将生物质发电行业作为发展目标，取而代之的生物质供热市场将普遍走强，未来3年生物质代替煤供热(含蒸汽)将获得国家补贴，同时，煤价剧烈波动，导致供热企业普遍亏损，而生物质供热尤其是捆烧炉供热能够节省50%～60%的燃料成本，因而将在北方具备条件的城镇及郊区获得大面积推广应用。此外，生物质代替煤用于粮食烘干因环保和经济性驱动也将得到广泛推广应用。生物质成型燃料锅炉因运行成本较高导致其应用受到一定的制约，但是，能够与天然气、电抗衡的只有生物质，目前20t/h以下的燃煤锅炉基本上被替代为天然气锅炉或成型燃料锅炉，而且，城市3环外允许使用生物质成型燃料，所以，城市供热及蒸汽热用户使用生物质成型燃料锅炉将迅速增加，是锅炉企业重点关注的方向。生物质气化产碳耦合供热和生物质气化耦合大型燃煤发电锅炉是重要的发展方向，前者目标是供热，后者目标是发电，符合国家碳减排政策，其核心是生物质气化炉。开发大型流化床生物质气化炉和层状炉排气化炉势在必行。氢能利用已被定为2021～2035国家发展战略，国内已有21个省和直辖市制定、发布了氢能产业发展规划，如表3所示。生物质气化制氢是“绿氢”，有条件的企业可以参与其中。

8 结束语

在“双碳”政策推动下，生物质在世界范围内得到广泛应用，2006年以来在我国得到大力发展。国内生物质发电已有18年的历史，我国已成为世界上生物质发电装机容量最大的国家。目前异军突起的捆烧炉将在北方粮食烘干和供热行业迅速推广;国内燃烧成型燃料工业锅炉容量已达到100t/h级别。生物质气化产碳耦合供热以及生物质气化耦合大型燃煤发电锅炉将得到发展与推广;生物质气化制取绿色氢气、NH3和甲醇前景广阔。