（
1
）
综述直燃耦合发电技术、并联耦和发电技术和气化耦合发电技术的技术特点并提出煤耦合生物质气化发电技术的发展思路及建议。
（
2
）
总结生物质气化耦合发电技术的工艺流程并着重解析气化炉的技术特点、技术挑战及发展前景。
（
3
）
对煤耦合生物质气化发电技术进行能源利用效率、经济性与环境效益分析。
作者：
苏 鑫
1, 2, 3
，刘 静
1, 2, 3
，陈冠益
4
，姚金刚
1, 2, 3
，颜蓓蓓
4
，易维明
1, 3
，程占军
4
， 姚 燕
5
，刘孝阳
6
，何建杰
1, 3
，杨继开
1
单位：
1.
山东理工大学 农业工程与食品科学学院
;
2.
广东省新能源和可再生能源研究开发与应用重点实验室
;
3.
山东省清洁能源工程技术研究中心
;
4.
天津大学 环境科学与工程学院
;
5.
西安热工研究院有限公司 苏州分公司
;
6.
山东日科化学股份有限公司
中国承诺温室气体的排放量于2030年达到峰值，于2060年达到碳中和目标，这将会驱动中国的能源和工业结构一直调整优化。火力发电一直是我国CO
2
排放的主因之一。据统计，2019年电力行业的碳排放量达42.3亿t，占总量的43%，其中61%的发电量由煤炭产生。“十四五”期间，由于经济的缓慢增长和保护环境的政策要求，煤炭的相对消耗量处于下降状态，但能源需求未减弱，其绝对消耗量持续增长。我国能源结构具有富煤、贫油、少气的特点，因此，在未来一段时间内，煤炭仍然会占据中国能源消耗的主导地位。此外，从欧美等发达国家对煤炭的一系列举措来看，减少煤炭消耗量任重而道远。从国际发展趋势来看，以可再生资源替代煤炭是国际能源转型的一个必然、不可逆转的客观规律。
生物质能源是一种可替代煤、石油和天然气的可再生能源，其含硫量和含氮量较低，产生的碳排放量接近0，与碳捕获和储存技术相结合还可实现负碳排放。可见，大力推进生物质发电对全球的可持续发展具有战略意义。煤耦合生物质发电技术在替代化石燃料消耗中发挥巨大作用，该技术将燃煤电厂与生物质利用相结合，实现优势互补，有助于减少温室气体排放，是解决燃煤发电产能过剩、加快发电转型升级、逐步实现绿色低碳发电的有效手段。
煤电碳排放是我国能源消费碳排放的主要来源。生物质发电是一种零碳甚至可以是碳负排放的电力生产方式，因此发展煤耦合生物质气化发电技术可实现煤炭减量替代与碳减排效应，是一条煤电走向低碳化的可行路径。基于此，综述了煤耦合生物质发电的3种技术——直燃耦合发电技术、并联耦合发电技术和气化耦合发电技术，解析了3种技术的特点，提出了煤耦合生物质气化发电技术的优势，并基于气化耦合发电技术研究了原料的物理化学性质适应性及原料对气化炉的影响。重点解析了煤耦合生物质气化发电技术的工艺流程，包括生物质原料储存输送系统、气化炉(循环流化床(CFB)气化炉、双流化床(DFB)气化炉、下吸式固定床气化炉、上吸式固定床气化炉、横吸式固定床气化炉和链条炉)、燃气冷却降温系统、燃气加压输送系统、燃气耦合燃烧系统和气体净化系统，并进行了能源利用效率、经济性与环境效益分析，以期为煤耦合生物质发电技术的研究与应用提供理论参考与技术支持。此外，还综述了国家为推进煤耦合生物质气化发电技术出台的一系列政策及当前煤耦合生物质气化发电站的成功案例。最后对煤耦合生物质气化发电技术存在的挑战和未来的发展进行了展望。
图
1
生物质发电技术的划分与分类
图
2
直燃耦合发电
图
3
并联耦合发电
图
4
气化耦合发电
图
5 CFB
气化炉和旋风分离器结构
图
6
煤耦合生物质气化发电系统
图
7
双流化床气化系统工作原理
图
8
固定床气化炉工作原理
图
9
链条炉内部和底部结构简图
刘静，女
，
1988
年
06
月
15
日生，
山东潍坊人
，
山东理工大学讲师
，
硕
士生导师，
山东省
“青创团队计划”—先进生物燃料创新团队骨干成员。主要从事生物质资源化利用方面的研究。先后主持国家自然科学基金青年项目、广东省新能源和可再生能源研究开发与应用重点实验室开放基金、山东理工大学博士基金等，并以课题骨干参与国家重点研发计划、国家自然科学基金面上项目、山东省自然科学基金等重要科研项目，在
Energ Convers
Manage
、
Bioresour Technol
、
R
enew Energ
等国内外学术期刊发表论文
2
0
余篇，申请专利
17
项。
研究方向
生物质资源化利用
主要成果
一直
致力于
生物质热化学转化、生物质生化转化的基础研究和技术开发工作，在磁性纳米材料合成、催化剂开发、流化床反应器研制、生物柴油生产工艺优化等方面取得了
多项创新性成果
，并自主研发了一种新型磁流化床反应装置，揭示了外加磁场对催化剂催化活性和反应体系传质过程的影响机制，为磁性催化技术在生物质资源化利用领域的进一步工业化应用提供了有力的技术保障。
陈冠益，男
，
1970
年
06
月生，
江西省玉山县人
，天津商业大学副校长、教授、博士生导师，天津大学环境科学与工程学院教授、博士生导师，西藏大学教授、博士生导师，国家级人才计划入选者、首批天津市杰出人才、全国优秀科技工作者、天津市
“131”
创新型人才和团队
“
生物质能源环境创新团队
”
负责人
、天津商业大学环境能源
+X
创新实验室主任、天津商业大学
-
津南区
“
双碳
”
研究院院长
。担任
IEA
（国际能源署）生物质能源
-
气化主题中国代表，本领域知名
SCI
期刊《
Biomass & Bioenergy
》
副主编。
研究工作围绕生物质能源与环境、固体废物转化与利用、西藏高原环境技术与管理和环境交叉与前沿技术等方面展开。先后主持国家自然科学基金重点项目、国家各类科技计划项目
/
课题、国际合作项目、欧盟研究项目、天津市
/
深圳市科技项目、企业项目等。国际合作活跃，派遣多名研究生到
国外著名大学进行联合培养或访问合作；指导多名外国学生；组
织学生出国竞赛；多次担任国际会议主席，在国际会议做大会报告。获得国家科技进步二等奖
2
项，省部级一等奖
5
项，发表论文
400
