生物质是指通过光合作用而形成的各种有机体，包括所有的动植物和微生物。生物质能是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式，直接或间接地来源于绿色植物的光合作用，可转化为常规的固态、液态和气态燃料，具有可再生和环境友好的双重属性。我国是世界上最大的农业国家，具有丰富的生物质资源。据估计，目前我国农作物秸秆年产总量约6亿t，相当于3亿t标煤，预计到2010年会增至8亿t，相当于3.5 -4亿t标煤，年可提供林业生物质约9亿t，其中可作能源用途的资源约3亿t：林加工剩余物约2000万t，薪炭林约2270万t，用材林约11790万t，灌木林约3 390万t，疏林约720万t以及其他林业废弃物，30码期期必中生产销售颗粒机、秸秆颗粒机、木屑颗粒机、秸秆压块机等生物质颗粒燃料成型设备，同时我们还有大量的杨木木屑颗粒机、松木木屑颗粒燃料出售。
由于农作物秸秆松散，能量密度低，大规模收集、运输和贮存的费用较高。以秸秆为燃料的生物质发电厂规模受到原料收集半径的限制，装机容量通常为兆瓦级，与煤电相比有较大差距，因而发电效率较低，通常在20%～30%之间。此外，农作物秸秆供应具有周期性，每年集中在农作物收获的几个月内。为了保证常年供电需存储大量秸秆，这样就需要大量的贮藏空间，进一步增加了投资和运行成本，且存在着天气影响和火灾隐患等问题。因此，与常规燃煤电厂相比，生物质能发电存在着投资高、成本高和效率低等缺点。
生物质一煤混合燃烧是将生物质在传统的燃煤锅炉中与煤混合燃烧的技术，属于可再生能源和化石能源的综合利用范畴。它充分地利用了现有燃煤发电厂的巨额投资和基础设施，在现阶段是一种低成本、低风险的可再生能源利用方式，不但有效弥补了化石燃料的短缺，减少了传统污染物(S0，，NO。等和温室气体（CO，，CH4等）的排放，保护了生态环境，而且促进了生物质燃料市场的形成，发展了区域经济，提供了就业机会。在许多国家，混合燃烧是完成CO，减排任务最经济的技术选择。
1、生物质一煤混合燃烧技术进展
1.1国外技术进展
国外的生物质一煤混合燃烧技术处于起步阶段，在美国和欧盟等发达国家己建成一定数量生物质一煤混合燃烧发电示范工程。电站装机容量通常在50～700 MW之间，少数系统在5-50MW之间。燃料包括农作物秸秆、废木材、城市固体废物以及淤泥16]等。混合燃烧的主要设备是煤粉炉，亦有发电厂使用层燃炉和流化床技术。另外，将固体废物（如生活垃圾或废旧木材等）放入水泥窑中焚烧也是一种生物质混合燃烧技术，并己得到应用。
以荷兰Gelderland电厂为例‘钉，它是欧洲在大容量锅炉中进行混合燃烧最重要的示范项目之一，以废木材为燃料，锅炉机组选用635 MW煤粉炉。木材燃烧系统独立于燃煤系统，对锅炉运行状态没有影响。系统于1995年投入运行，现已商业化运行。每年平均消耗约6万t木材（干重），相当于锅炉热量输入的3% -4%，替代燃煤约4.5万t，输出电力20 MW，为未来混合燃烧项目提供了直接经验。
1.2 国内技术进展
我国生物质混合燃烧发电技术的研究起步较晚，目前缺乏先进的技术和设备，仅有一些试验研究。刘豪通过对1种煤样和2种生物质样及其以不同的比例混合所得的试样进行了燃烧特性分析，结果表明，在煤中加入生物质后着火燃烧提前；当在试验用煤中加入生物质(质量比为1：l)后，NOx转变率降低了2% - 33%，SOx转变率降低了10% - 17%。
肖军研究了低温热解生物质和煤混燃的特性，发现热解生物质的燃烧性能相近，组成结构相似，长焰煤与热解锯屑混燃可以有效地降低着火温度，而热解锯屑与无烟煤混燃时分别燃烧，不产生协同效果；热解锯屑与长焰煤、无烟煤混燃能够有效地提高煤的着火性能。
闵凡飞研究了不同变质程度煤、生物质以及煤和不同比例生物质的混合燃料的燃烧特性，结果表明，在褐煤和烟煤中加入生物质后，燃烧特征温度降低，燃烧速率增大；无烟煤中加入生物质后，对其着火温度影响较小，燃尽温度降低。
2005年12月26日，首个农作物秸秆与煤粉混烧发电项目在山东枣庄十里泉发电厂竣工投产，引进了丹麦BWE公司的技术与设备，对发电厂1台14kW机组的锅炉燃烧器进行了秸秆混烧技术改造，预计年消耗秸秆10.5万t，可替代原煤约7.56万t。
2、生物质一煤混合燃烧方式
混燃技术可分为直接混合燃烧、间接混合燃烧和并联燃烧3种方式，其各具优缺点，且都己在示范或商业化项目中得到实施。
2.1 直接混合燃烧
直接混合燃烧是指经前期处理的生物质直接输入燃煤锅炉中使用，可分为4种基本形式。
(1)生物质燃料与煤在给煤机的上游混合，然后被送入磨煤机，按混合燃烧要求的速度分配至所有的粉煤燃烧器。原则上这是最简单的方案，投资成本最低。然而有降低燃煤锅炉出力的风险，仅用于有限类型的生物质和非常低的混合燃烧比例。
(2)将生物质搬运、计量和粉碎设备独立配置，生物质粉碎后输送至管路或燃烧器。这需要在锅炉正面安装生物质燃料输送管道，使锅炉正面显得更加拥挤。
(3)将生物质的搬运和粉碎设备独立配置，并使用专用燃烧器燃烧，其投资成本最高，但对锅炉正常运行影响最小。
(4)将生物质作为再燃燃料，控制NOx的生成。生物质在位于燃烧室上部为特定目的而设计的燃烧器中燃烧。目前仅进行了小规模的试验工作，是未来的发展方向。
2.2间接混合燃烧
间接混合燃烧是指生物质气化之后，将产生的生物质燃气输送至锅炉燃烧。这相当于用气化器替代粉碎设备，即将气化作为生物质燃料的一种前期处理形式。大多数混合燃烧锅炉机组选用以空气为气化剂，常压循环流化床木屑气化炉技术。间接燃烧无需气体净化和冷却，其投资成本较低，气化产物在800～900℃时通过热烟气管道进入燃烧室，锅炉运行时存在一些风险。替代方案是在生物质燃气进入锅炉燃烧室前先冷却和净化。
2.3并联燃烧
并联燃烧是指生物质在独立的锅炉中燃烧，将生产的蒸汽供给发电机组。并联燃烧使用了完全分离的生物质燃烧系统，产生的蒸汽用于主燃煤锅炉系统，提高工质参数，转化效率高。间接混合燃烧和并联燃烧装置的投资高于直接混合燃烧装置，但可利用难以使用的燃料（高碱金属和氯元素含量的生物质），且分离了生物质灰和煤灰，利于后期处理。
3、混合燃烧对系统运行和排放物的影响
选择混合燃烧方案时应尽可能不干涉整个系统的正常运行，需要安装专用的生物质搬运、处理和点火设备，增加了投资。农作物秸秆中碱金属和Cl元素含量较高，运行过程中可能出现问题，如增加了锅炉燃烧室和对流传热管束的灰分沉积速度，加快了烟气侧的腐蚀速率，这不仅是一个复杂的物理化学过程，也是一个复杂的气固两相流湍流输送问题，而且受锅炉设计和锅炉运行条件等因素的影响。生物质燃烧生成的污染物与煤有较大不同，有可能干扰脱硫、除尘和脱硝设备的正常运行。
3.1混合灰的特性和对灰分沉积的影响
煤灰属于铝硅酸盐，其中Fe，Ca，K和Mg等造渣元素含量相对较低，难以溶解，具有较低的结渣和腐蚀趋向。秸秆灰是由石英和简单无机物（如Fe，Ca，Mg和Na等）以及S、磷酸盐和Cl组成，溶解温度较低，具有较高的结渣、结垢和腐蚀趋向。木材灰的化学成分在许多方面与秸秆灰类似，但Si0，，Ca0含量有较大不同。丹麦Studstrup电站#1机组1996年进行的秸秆一煤混合燃烧示范试验用煤和秸秆的基本化学分析数据见表1。
影响生物质灰沉积的因素可分为与固体颗粒有关因素（热迁移和惯性撞击）和与气体有关因素（凝结和化学反应）。热迁移是由于炉内存在温度梯度而驱使灰分颗粒从高温区向低温区运动，这对直径小于10 um的颗粒尤为重要。对于直径大于10um的颗粒，惯性力是造成灰粒向受热面的壁面输送的重要因素，当含灰粒气流转向时，具有较大惯性动量的灰粒离开气流而撞击到受热面的壁面上。凝结和化学反应是指在火焰中，燃料中无机物组分处于极高温度状态，许多无机物发生反应，然后以硫酸盐或氯化物的形式冷凝在飞灰颗粒和受热面的壁面上，从而使积灰层增厚。
Studstrup试验发现秸秆混合燃烧比达到热输入的20%时，其主要影响为：释放钾化合物进入气相，这些化合物随后冷凝在灰颗粒和沉积物表面，通过对收集到的飞灰和沉积物样品的详细矿物学分析，观察到的最重要改变是钾铝硅酸盐的含量动态增加，高温下冷凝的钾化合物和铝硅酸盐组分之间形成交错结构。在飞灰和沉积物样品的颗粒表面也观察到富集K元素和S元素，在颗粒表面形成了薄薄一层K.SO。，这在扫描电子显微镜X射线图中清晰可见。
在许多实例中，对于过多积灰引起运行问题所采取的适当措施是降低生物质混合燃烧比，或者增加在线净化系统的能力，使积灰控制在可接受水平。欧洲有限的经验表明，混合燃烧比占热输入的5% - 10%没有明显问题，但比例超过10%就可能出现问题。另外，收割后的秸秆如果仍然放置在农田内，其含有的大部分K元素会被雨水冲洗掉，使用经过雨水冲洗的秸秆，结渣问题会大大减轻。
3.2锅炉烟气侧的腐蚀
由于金属表面起保护作用的氧化层溶解在硅酸盐熔渣中，使金属暴露在化学成分的侵蚀中，灰分沉淀物包含的化学成分可能引起金属表面的腐蚀。另外，在非常高的碱金属环境中，可导致如下的腐蚀反应
在日德兰半岛Grenaa的80 MW循环流化床锅炉进行了烟气测腐蚀试验，煤和秸秆的热输入比为1:1，结果表明过热器管壁腐蚀速率比单独使用煤时的速率快5 -25倍。在最初运行的6个月，系统运行从未超过额定负荷的80%，没有出现过热器结垢等问题。当增加出力至100%时，锅炉温度从850℃增至约900 -1000℃，锅炉和过热器表面出现了严重的结垢问题。运行18个月以后，发现腐蚀损害了过热器元件，而此时蒸汽温度是505℃。损害非常严重，需要更换过热器元件。
3.3对除尘效率的影响
生物质的含灰量较低，生物质与煤混合燃烧通常导致烟尘总量降低。但生物质燃烧产生的固体颗粒与煤有较大不同，其无机物特性决定了在火焰中可能产生大量的亚微粒烟尘，混合灰中会包括大量非常细的悬浮微粒，可能导致传统除尘设备出现问题。当采用静电除尘器时，与单独燃煤对比，增加了烟气中颗粒物含量。当采用布袋除尘器时，非常细小的悬浮微粒可能堵塞布袋，清洁时非常困难，且增加了系统压力。
3.4 混合灰的利用和处理
生物质与煤混合燃烧将产生混合灰，即由煤灰和生物质灰所组成。混合灰的物理和化学性质主要由煤灰和生物质灰的成分和性质以及混合燃烧比所决定。利用和处置这些混合灰应仔细分析其成份和性质，对于高附加值部分（特别是飞灰）的利用，需要符合相应的标准和规范。目前，缺乏农作物秸秆燃烧特性的完整数据，但已有数据和理论认为碱、氯和共他组分会降低混凝土的几个重要特性，具体的相关研究正在进行之中。
4、结束语
目前，我国尚有总装机容量约1亿kW的小火电厂，平均发电煤耗在400 9标煤以上，有的甚至超过500 9标煤，比大型先进发电机组的煤耗高约30%～ 40%，既是能源浪费大户，又是环境污染大户。在各工矿企业的自备电厂、供热供汽动力站中还有大量的中小容量锅炉。国家产业政策将限制和逐步淘汰小火电机组，并将其列为结构调整的重点领域。2005年12月国家发改委发布了《产业结构调整指导目录》，将单机容量5万kW及以下的常规小火电机组列入淘汰范围。但是，简单地关停和淘汰小火电机组，不仅造成大量资产浪费，而且影响地方经济发展和社会稳定。如果采用生物质一煤混合燃烧技术，既节约了大量的基础投资，又节约了能源，保护了环境，为我国小火电机组的技术改造和再利用开辟了一条新的途径，是一举多得的好事。
生物质一煤混和燃烧发电技术是新生事物，需要国家制定生物质发电电价优惠政策和税收优惠政策等给予大力支持。但是，由于难以准确计量等问题，发改委2006年1月出台的《可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法》中规定“发电消耗热量中常规能源超过20%的混燃发电项目．视同常规能源发电项目”，使混合燃烧无法享受到补贴电价，制约了技术进步和推广。因此，建议国家有关部门组织科技攻关彻底解决计量问题，制定鼓励与支持生物质一煤混合燃烧发电的产业政策（如调整为混合燃烧的小火电机组允许其继续运行），研究相关电价扶持（如与生物质能发电享受同等待遇等）和税收优惠政策，以及全额收购上网电量等办法，引导各种经济成份投资生物质能的开发利用，加快我国资源节约型社会和环境友好型社会建设。
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