创新丨德博能源做好燃煤生物质耦合发电文章

图为德博能源专家团队。

图为燃煤生物质耦合发电技术获得荆门市科技进步二等奖。

燃煤与生物质(含垃圾污泥)气化耦合发电作为一种生物质综合利用的有效手段，近年来在世界范围内受到广泛关注。根据《电力发展“十三五”规划》，我国将鼓励多元化能源利用，因地制宜试点示范：开展燃煤与生物质耦合发电，在东北等粮食主产区布局一批燃煤与农林废弃残余物耦合发电示范项目，在京津冀、长三角、珠三角布局一批燃煤与污泥耦合发电示范项目。

在此背景下，6月7日，由国际能源署洁净煤中心主办的第七届燃煤生物质耦合发电国际会议在中国召开，表明中国燃煤与生物质耦合发电技术研发水平和市场发展已引起国际关注。据悉，本次会议将重点围绕燃煤生物质耦合发电技术、工程经验、生物质资源的供应储存、生物质掺烧计量、产业政策、工程改造经验和政策保障措施等方面内容进行广泛交流。

在中国燃煤与生物质耦合发电技术研发的征程上，合肥德博生物能源科技有限公司(简称“德博能源”)书写着浓墨重彩的华章。德博能源以院士领航，以科技呵护自然，十年磨一剑，重点以生物质气化耦合、生物质气化多联产、生物质气化合成天然气为突破点，拥有80余项专利技术，成功运营近百项国内国际项目，创造了环保、高值、持续的运营模式，实现了社会效益、环保效益、经济效益的三翼齐　 飞，努力营造蓝天碧水净土，造福子孙后代。

变废为宝的“德博思考”

时光恒古，岁序更迭。中华五千年文明源远流长，作为薪火相传的农耕大国，各类生物质循环利用，在日常生活中发挥了极为重要的作用。然而，时至今日，生物质利用的污染问题，上升到影响国计民生的重大环保课题，特别是秸秆(垃圾)焚烧等农林废弃物造成的二次污染，成为环保的重大隐患，如何循环利用、变废为宝，成为燃眉之急。

安徽大别山有个将军县叫金寨，民风淳朴，勤劳务实，一向以骁勇善战而闻名。

从2002年起，走出金寨的德博能源创始人张守军，就把目光投向漫山遍野的农林废弃物。怎样变废为宝，循环利用?这可是利国利民的百年大计呀!为此，他查阅了多篇中英文资料，与科研机构和产业界的有识之士在一起，归纳梳理了我国生物质资源利用的现状和发展方向，认为生物质能源的高质化是创新创业的合适方向。于是，他放弃百万年薪，披荆斩棘，创立了合肥德博生物能源科技有限公司，投入所有积蓄，从头做起，以“锲而不舍、金石可镂”的精神，着手打造生物质气化领域领先技术，一步一个脚印，留下一串串闪光的足迹。

“我国生物质能资源超过9亿吨每　 年，但因缺乏大规模、高值化利用手段造成环境污染。”张守军一直在关注和思考如何做好生物质利用的大文章。

“从目前情况来看，现有秸秆利用方式尽管主要依靠财政补贴和政府强力推进实现，但市场化程度及经济效益仍然较低，造成该情况的根本原因在于未实现秸秆高值化利用。”张守军向《中国电力报》记者分析道。

在张守军看来，燃煤耦合农林生物质发电技术可破解秸秆田间直燃难题。燃煤耦合生物质发电技术是指秸秆经过简单预处理之后，以热解气化的方式产生燃气直接送入电站锅炉，与煤粉进行混烧，利用原有燃煤发电系统实现高效发电。“燃煤电站耦合生物质发电建设周期、发电效率、工艺流程、环保特性、效益等多个方面优势突出，代表了生物质发电的方向。”张守军表示。

记者了解到，截至2016年10月底，我国60万千瓦以上的火电厂装机容量为10.3亿千瓦，30万千瓦以上发电机组数量约1500台，而2016年火电利用小时数已经低于4200小时，这些大型燃煤发电机组为生物质气化耦合提供了稳定高效的发电平台，如果将这些发电机组全部利用，我国秸秆田间直燃的难题将迎刃而解。

100多种生物质特性库的背后

十几年来，张守军和他的团队已经将“生物质”从里到外研究得非常透彻。

在德博能源的实验室内，记者看到了他们的生物质特性库，俨然一个生物质的博物馆。秸秆、稻壳、玉米芯、木块、竹屑等等，涵盖了一共100多种生物质。生物质灰成分分析、生物质灰熔点温度、生物质理化特性、生物质热化学转换方式等等，一组组密密麻麻的数据，一个个贴着标签的玻璃瓶，一张张内涵深奥的示意图，让我们越发想探究这个特性库背后的故事。

“从理论上分析和工程实践来看，生物质气化耦合燃煤机组发电技术能够实现高效发电，最成熟稳定且易于操作，代表了耦合发电产业趋势。”张守军在接受《中国电力报》记者采访时表示，生物质气化耦合燃煤机组发电成为燃煤与生物质耦合发电　 的主流技术。据他介绍，利用生物质气化技术，制备生物质燃气与燃煤混燃，进行生物质与燃煤机组耦合，充分利用机组富余发电负荷，实现生物质高效发电。

2003~2010年，德博能源经过七年的研究，开发出了从15~3000千克每小时生物质循环流化床气化装置。2010年12月，德博能源与国电长源签署合同，共同开发以稻壳等为原料的气化耦合发电项目，项目连续稳定运行近五年。2012年12月至今，德博能源与华电、大唐、华能等大型发电集团合作开发以各类秸秆、农林废弃物、垃圾为原料的12~30吨每小时生物质气化耦合发电项目。

生物质气化耦合发电项目有诸多优点。生物质气化耦合发电效率35~40%;生物质气化发电部分与电网单独结算，可精准计量，接受第三方监督，享受生物质电价补贴，目前运行项目已享受0.75元每千瓦时电价补贴;根据电价不同，灵活调整气化产品，保障项目高收益;生物质灰分进电站锅炉前被收集，避免了对电站锅炉受热面的腐蚀;高温燃气输送和燃烧过程无焦油析出;生物质气化耦合发电充分利用燃煤机组的烟气超低排放处理装置，实现超低排放，清洁发电;电力行业已纳入碳减排交易市场，每增加1兆瓦生物质耦合发电装机，减排二氧化碳0.826吨每小时。

张守军还为记者算了一笔环保账。以60万千瓦的燃煤机组为例，耦合3万千瓦的生物质量，按生物质发电每年运行5000小时计算，每年可以减少12.39万吨的二氧化碳排放，按照我国碳交易平均价格50元每吨，单二氧化碳减排就可以创造619.5万元的效益。

生物质气化耦合发电破解了秸秆的社会治理难题，做好燃煤与生物质耦合发电的大文章是张守军在生物质利用方面给自己确定的重头戏。

从“耦合”到“高值化气化利用”

当然，“耦合发电”只是德博能源生物质“高值化气化利用”技术研发的一部分。

张守军向《中国电力报》记者介绍：“生物质高值化气化是指生物质在高温无氧或缺氧条件下，发生分解产生可燃气体及高品　 质生物炭的过程，是固定碳的氧化反应和挥发分热解的耦合;通过调整固定碳的氧化程度，实现高效气化或高品质生物炭及燃气的同时输出，提升生物质价值。”十多年来，德博能源不断加大研发投入，加强生物质高值化气化利用技术研究和开发。结合生物质主要成分为挥发分、水分、固定碳和灰分的特点，通过热解气化，使生物质分别实现了多联产、耦合发电、制备天然气。

德博能源与张齐生院士团队率先提出生物质气化多联产的技术理念。根据生物质多组分价值梯级利用原则，采用热解气化技术实现生物质组分解耦，固定碳转化成生物炭，挥发分转化成燃气，继而可得到高品质炭、电、热、液、肥。多联产技术具有能源利用灵活的特点，项目规模100千瓦~12兆瓦，真正实现了生物质能源的分布式利用。开发的新型肥料炭基肥、生物质液肥等产品应用于农业，减少20%以上的化肥用量，修复退化、污染的土壤和水体。

我国天然气资源日益紧张，迫切需要绿色天然气制备技术。生物质作为一种物质型可再生能源，氮、硫含量低，利用生物质制备天然气前景广阔。德博能源研发的双流化床生物质气化技术，通过燃烧炉燃烧半焦产生能量加热循环灰，高温循环灰进入气化炉为生物质热解气化提供能量，实现能量传递并避免烟气窜入气化炉，得　 到高品质热解气(合成原料气)，进而通过净化、变换、合成单元制备高纯度天然气。

德博能源已经成为集生物质气化产品研发、生产、销售和运营于一体的国家高新技术企业。与南京林业大学、浙江大学、中国科学院、中国科学技术大学等多家研究机构进行了紧密合作，经安徽省科技厅批准成立“安徽省生物质气化院士工作站”。燃煤机组耦合生物质气化发电技术荣获湖北省荆门市科技发明二等奖，生物质气化多联产技术荣获安徽省合肥市科技进步二等奖;在行业内开创多个第一，目前国内外已有近百套成功案例，产品远销东南亚及欧美。

德博能源以合肥德博生物能源科技有限公司为中心，合资经营国电长源湖北生物质气化科技有限公司，并成立国能德博(北京)能源科技有限公司，以科技研发、产品销售、技术支持、合作经营、独立运营等多元化项目运营，创造了环保、高值、持续的发展模式。充分发挥了固定床、循环床的安全、经济、稳定功能，立足合肥，辐射国内国际，成功实现了秸秆、稻壳、木竹等农林废弃物循环利用的产学研合作开发，具备生物质气化的领先技术，产生良好的社会、经济、环保效益。该公司利用生物质高值化气化技术，累计处理生物质近千万吨，减少二氧化碳排放量约九百万吨，为我国节能减排作出了突出贡献。