1、目前常用的農作物秸稈發電技術路線
根據農作物秸稈利用方式的不同，主要有以下三種技術路線：秸稈直接燃燒發電技術；秸稈，煤混合燃燒發電技術；秸稈（包括谷殼）氣化發電技術。不同的技術路線有各自的特點，分析如下。
1.1秸稈直燃發電技術
秸稈直燃發電技術是將秸稈直接送往鍋爐中燃燒，產生高溫高壓蒸汽推動蒸汽輪機做功。與常規的火力燃煤電廠相比，在設備組成上幾乎沒有太大的差別，只是燃料用秸稈取代了煤，相應的用常規燃煤鍋爐換為秸稈直燃鍋爐，而在汽輪機發電機組方面則幾乎沒有區別。其關鍵技術是秸稈燃燒技術。
現用于秸稈直接燃燒發電技術主要是水冷式振動爐排燃燒技術（以丹麥的BWE為代表）和流化床燃燒技術。
1.1.1水冷式振動爐排燃燒技術
水冷式振動爐排燃燒技術是丹麥BWE公司開發用于直接燃燒秸稈等生物質的燃燒技術，圖1為直接燃燒秸稈發電的系統示意圖。鍋爐設計的燃燒為麥秸，麥秸運輸和存儲采用標準的捆包，尺寸為
1.2 mxl.3 mx2.5m．每捆質量為500 kg。
秸稈進料方式可以分成兩種，一種是秸稈包整體直接推進爐膛，在爐膛內進行“雪茄式”燃燒，如丹麥的Haslev電廠：另一種是秸稈包經過螺旋進料器粉碎后，再輸送到爐排上燃燒，如丹麥的Slagelse和Rudkdbing電廠。
2006年12月正式投產的山東省國能單縣生物質發電項目是我國第一個國家級生物發電示范項目。該項目引進丹麥BWE的先進的秸稈燃燒發電技術。建設規模為一臺容量為135 t/h的振動爐排高溫高壓鍋爐和一臺25 MW的單級抽凝式汽輪發電機組，所需燃料以破碎后的棉花稈為主，摻燒部分樹枝和荊條等。江蘇省已經投產或在建的生物質秸稈發電項目，大都引進了國外(丹麥BWE)秸稈直燃發電技術，采用了秸稈直燃發電的技術路線，主要分布在連云港、宿遷、鹽城、南通等蘇北農作物秸稈豐富的地區。
燃燒秸稈的水冷式振動爐排鍋爐是典型的層燃燃燒，適合于單一、穩定的秸稈燃料大規模的直接燃燒，但對燃料的適應能力有限，燃料品種、燃料的物理特性和燃燒特性有些變動就有可能導致鍋爐效率下降甚至影響鍋爐的正常運行。秸稈層燃燃燒帶來灰渣沉積和煙氣兩大問題。
1.1.2流化床燃燒發電技術
采用流化床燃燒技術，能夠在一定程度上解決上面的問題q。流化床密相區的床料溫度在800℃左右，即使秸稈的水分高達50%～60%，進入爐膛后也能穩定燃燒，燃燒效率較高。循環流化床的運行溫度在800—900℃之間，低于秸稈燃料的灰熔點，能夠有效地解決灰渣堵結問題，同時能夠抑制NO，的生成。
浙江大學針對秸稈燃燒灰熔點低、易結渣等特點進行研究，不斷改進循環流化床燃燒技術，通過采用特殊風分配及組織方式保證秸稈的流化燃燒和順暢排渣，并優化受熱面布置，降低堿金屬的腐蝕，解決了一系列的難題，已在10 MW的半工業規模化流化床秸稈燃燒試驗中得到了證明。并在試驗成功的基礎上，浙江大學和中節能（宿遷）生物質能發電有限公司在江蘇宿遷聯合實施了秸稈直接燃燒發電的示范項目。這是我國自主開發、完全擁有核心技術的示范發電項目，是我國同時也是世界上第一臺以稻草、小麥秸為單一燃料直接燃燒的流化床鍋爐，一期工程為2x75t/h的循環流化床秸稈直燃鍋爐。該項目已于2006年10月正式投產。該項目設計燃料為麥秸和稻草，在實際中可能摻燒棉花稈、玉米秸、楊樹枝條等，利用流態化低溫動力燃燒的特點，很大程度上抑制了高堿秸稈燃料在燃燒中的各種堿金屬問題，同時高效的物料循環提高了秸稈燃料的利用率，農作物秸稈可以經過秸稈顆粒機、秸稈壓塊機壓制成生物質顆粒燃料后再發電，這樣不僅可以提到其熱值而且可以很方便的存儲和運輸。
1.2秸稈，煤混燃發電技術
秸稈/煤混合燃燒發電技術是將秸稈摻混于煤粉中，輸送到鍋爐中燃燒產生蒸汽，通過汽輪機或蒸汽輪機系統驅動發電機發電。秸稈混燒發電從鍋爐加熱蒸汽之后的工藝技術與常規火力發電基本相同，只是在燃料輸送、鍋爐燃燒器設計與制造方面有所不同。
秸稈／煤混合燃燒方式有：直接混合燃燒、間接混合燃燒和并聯燃燒三種方式I習。直接混合燃燒，是在秸稈預處理階段，將粉碎處理好的秸稈與煤粉在進料的上游充分混合后，輸入鍋爐燃燒。間接混合燃燒是將秸稈氣化產生的燃氣輸送至鍋爐燃燒，相當于用氣化爐代替了秸稈粉碎等預處理設備。并聯混合燃燒指秸稈在獨立的鍋爐中燃燒，將產生的蒸汽與傳統燃煤鍋爐產生的蒸汽一并供給汽輪機發電機組做功。目前，江蘇省的秸稈/煤混合燃燒項目采用直接混合的燃燒方式。
2005年12月16日．我國第一個農作物秸稈，煤粉混燒發電項目在山東棗莊十里泉發電廠竣工投產，標志著我國秸稈／煤混燃發電技術取得了新的重大進展。江蘇省生物質環保熱電有限公司，設備容量為3x75 t/h次高溫次高壓循環流化床鍋爐和2x15 MW抽凝式汽輪發電機組及相關輔助設施，實施熱電聯產，以農作物秸稈、農林廢棄物、煤和煤泥作燃料，生物質能比例約占15%，實行全自動全方位監控管理。l#和2#機組分別于2003年10月、11月投產試運行。
江蘇省揚州市寶應協鑫生物質環保熱電有限公司投資興建一期工程為2x15 MW次高溫次高壓抽汽凝汽式汽輪發電機組，配3x75t/h次高溫次高壓循環流化床鍋爐。2006年3月完成了利用循環流化床鍋爐以煤為主燃料，摻燒10%—20%稻殼和秸稈等農田廢棄物的生物質技改工程。將待建的一臺(3#爐)75 t/h燃煤循環流化床鍋爐改建為水冷振動爐排秸稈直燃鍋爐，并將已投運的一臺(2#爐)75 t/h燃煤循環流化床鍋爐改造為摻燒80%以上生物質鍋爐。采用四電場靜電除塵器，除塵效率達99.5%。
摻燒生物質發電系統包括生物質加工存儲、輸送、控制計量、入爐裝置、消防、保護等子系統。整個系統采用DCS控制和保護，通過變頻調速系統，實現生物質摻燒比例的無級調節，摻燒量實現實時計量，輸送系統裝有電磁除鐵器，系統可長周期連續運行。
1,3秸稈（谷殼）氣化發電技術
氣化發電技術的基本原理lq是把秸稈（谷殼）等生物質轉化為可燃氣，再利用可燃氣推動燃氣發電設備進行發電，如圖2所示。
生物質氣化發電系統采用氣化技術和燃氣發電技術的不同，其系統構成和工藝過程有很大的差別。從氣化技術上，生物質氣化過程可以分成為固定床和流化床兩大類，固定床氣化包括上吸式、下吸式、橫吸式和開心層下式氣化四種。流化床氣化包括鼓泡床、循環流化床及雙流化床氣化三種。其中研究和應用最多是循環流化床氣化發電系統，近年來，為了實現更大規模的氣化發電方式，提高氣化發電效率，國際上正在積極開發高壓流化床氣化發電工藝。
從燃氣發電技術上，可分為內燃機發電系統，燃氣輪機發電系統及燃氣一蒸汽聯合循環發電系統。(a)內燃機發電系統的特點是設備緊湊，系統簡單、技術較成熟、可靠。(b)燃氣輪機發電系統對燃氣質量要求高，并且需有較高的自動化控制水平和燃氣輪機改造技術，所以一般單獨采用燃氣輪機的生物質氣化發電系統較少。(c)燃氣·蒸汽聯合循環發電系統是在內燃機、燃氣輪機發電的基礎上增加余熱蒸汽的聯合循環，該種系統可以有效地提高發電效率，構成的系統稱為生物質整體氣化聯合循環(Biomass Integrated Gasification Combined Cycle，簡稱B/ICCC)技術。
B/ICCC技術包括生物質氣化、氣體凈化、燃氣輪機發電及蒸汽輪機發電（如圖3,4所示）。由于生物質燃氣熱值低（約5 000 kVm）．爐子出口氣體溫度較高（800 qc以上），要使ICCC具有較高的效率，要求系統必須采用生物質高壓氣化和燃氣高溫凈化兩種技術才能使ICCC的總體效率達到較高水平（大于40%）。
我國目前最大的生物質氣化發電項目是江蘇省興化55 MW整體氣化聯合循環發電項目。電廠目前安裝有10臺400 kW燃氣內燃機發電機組、1臺1500 kW蒸汽輪機發電機組，配1臺15 MW循環流化床CFB氣化爐及l臺余熱鍋爐．總裝機容量5 500 kW。燃料以稻殼為主，輔以稻草、棉花稈等農作物秸稈，每年可處理3萬多t稻殼和農作物秸稈。該項目創新性地提出了生物質氣化一內燃機—蒸汽聯合循環系統的工藝路線。主要工藝流程是：農作物秸稈經粉碎后送入氣化爐，在氣化爐中獲得低熱值可燃氣，將可燃氣進行除塵脫焦后，送人10臺燃氣內燃機，每臺功率為400 kW，從內燃機排出的煙氣進入1臺余熱鍋爐，生成的低壓蒸汽推動1臺1500 kW的純凝式汽輪機。
2、三種技術路線的比較與分析
通過對秸稈發電三種技術路線的特點分析，得出了秸稈發電技術的關鍵問題是：原料、核心技術、發電效率與成本問題。所以，從這三個方面進行比較和分析。
2.1原料問題
原料問題包括原料的種類，原料的收集，存儲和運輸。直燃發電的主要燃料為小麥秸稈、稻草和棉花稈等農作物秸稈，以及樹枝條等林業廢棄物和谷殼等糧食加工副產品。秸稈的收購模式主要是“電廠一收購站一經紀人一農戶”的模式。由于秸稈燃料的季節性特征，為了保證直燃發電的連續性，至少存儲半年的秸稈量。所以必須額外建設秸稈儲存的倉庫。與之相比秸稈，煤混燃發電對秸稈燃料則具有很大的靈活性，在秸稈收獲季節，摻混秸稈燃料，有效地利用了秸稈資源；在秸稈供應的淡季，適當地減少秸稈的混合燃燒，不必為儲存占用大量的場地，降低了秸稈發電的成本。
秸稈直燃發電和混燃發電的項目都是建設在秸稈資源豐富的農業種植大縣：生物質氣化發電對原料的要求比較苛刻，主要是顆粒狀的稻殼、木屑等，輔助少量的稻草等秸稈，所以電廠建設在糧食加工業比較發達的地區。
2.2核心技術問題
秸稈直燃發電的核心技術有秸稈的預處理，灰渣沉淀堵塞管道和煙氣高溫腐蝕鍋爐設備。秸稈直燃發電的預處理技術主要是打包和粉碎技術，其中應用打包技術居多，將秸稈打包成一定規格的方捆。由于秸稈灰中K、Na等堿金屬的含量相對較高，煙氣在高溫時(450℃以上)具有較高的腐蝕性。此外，秸稈的飛灰熔點較低，易產生結渣的問題，灰分變成固體和半流體，運行中很難清除，阻礙管道中從煙氣至蒸汽的熱量傳輸。嚴重時甚至會完全堵塞煙氣通道。
秸稈／煤發電的核心技術同樣有上述的問題，由于秸稈與煤的燃燒特性不同，可能造成鍋爐效率的下降，以及鍋爐運行的不穩定。從寶應協鑫生物質環保熱電有限公司摻燒秸稈的實踐情況來看，目前摻燒量可達30%~40%．連續運行經熱力試驗，測試結果表明：秸稈摻燒量30%時，鍋爐各項運行參數基本正常，鍋爐效率為88.93%，比純燃煤時鍋爐效率下降1.43%。雖然與傳統的燃煤電廠相比，混燃的燃燒污染物(S02以及NOx)的排放量有所減少，但是其產生的污染排放物還是相當可觀的，還是必須進行脫硫處理，以達到保護環境的作用。但是秸稈與煤混燃同樣也會帶來兩大問題，即灰渣沉積和高溫煙氣的腐蝕。
生物質氣化發電的核心技術包括：生物質預處理，可燃氣的除塵脫焦技術，燃氣發電技術以及廢水處理問題。氣化發電的生物質預處理主要是，秸稈通過螺旋進料器在送料的同時進行破碎處理。氣化發電的關鍵技術就是可燃氣的除塵脫焦技術，因為從氣化爐出來的可燃氣含有大量的煙塵和含碳小顆粒，以及氣態的焦油，會危害發電設備的正常運行。所以提高氣化系統效率的關鍵問題之一便是燃氣的凈化技術，即高溫除塵和高效脫焦技術：關鍵問題之二就是燃氣發電技術，在我國氣化發電系統規模都很小，一般采用燃氣內燃機組，發電效率較低。生物質整體氣化燃氣一蒸汽聯合循環，提高了系統發電效率，是我國氣化發電的主要發展方向。廢水處理也是推廣氣化發電技術的一大障礙。
2,3發電效率與發電成本
秸稈發電系統的發電效率與成本都與系統的規模有關。規模小，雖然初投資小，但是發電的效率差，相應地發電的成本高。
秸稈直燃發電技術是目前國內大量興起的秸稈發電的方式，目前江蘇省秸稈直燃發電最大的裝機容量為5萬kW(國能射陽生物質發電項目)。初投資較大，核心技術和關鍵設備需要從國外發達國家引進，在技術上受制于人，發電成本較高。
秸稈／煤混燒發電的工藝技術與常規火力發電基本相同，只是在燃料輸送、鍋爐燃燒器設計與制造方面有所不同。只要對傳統的燃煤鍋爐進行相應的改造，充分利用了現有燃煤發電廠的巨額投資和基礎設施，與新建秸稈直燃發電廠相比，混燃發電成本更低。在現階段是一種低成本、低風險的可再生能源利用方式。
谷殼（秸稈）氣化發電的效率與前兩種秸稈焚燒發電技術的相比，要高一些，秸稈的利用效率高，但是其裝機容量小(目前國內最大為4 MW)．對燃料的要求較苛刻，并且氣體凈化的要求高，工藝流程復雜，設備繁多，投資巨大，發電成本也比前兩種高許多。可靠性差，應用程度不高。
3、結論
根據以上對秸稈發電的三種技術路線的特點分析，可以得出以下的結論：
(1)從秸稈發電的燃料（原料）問題來看，目前秸稈／煤混燃發電技術，技術改造成本較低，收益快，是比秸稈直燃和稻殼氣化發電技術更可行的方案：
(2)從秸稈發電核心技術的問題和國外技術的擇，尤其是采用循環流化床秸稈燃燒發電技術是未來秸稈焚燒發電技術的發展方向：
(3)從秸稈發電系統的效率，系統的穩定性以及秸稈等生物質清潔利用的角度，無疑氣化發電遠遠超過秸稈焚燒發電，尤其生物質整體氣化聯合循環(B/IGCC)發電技術是目前國內外研究的熱點。
但是，在實際工程中，秸稈發電項目的建設需要從當地秸稈資源分布、技術掌握水平、投資資金等多方面考慮，所以要權衡各技術路線的利弊，采用合乎實際情況、切實可行的技術路線，利用秸稈顆粒機、秸稈壓塊機固化農作物秸稈成顆粒燃料將十分可行有效。
