1、目前常用的农作物秸秆发电技术路线
根据农作物秸秆利用方式的不同，主要有以下三种技术路线：秸秆直接燃烧发电技术；秸秆，煤混合燃烧发电技术；秸秆（包括谷壳）气化发电技术。不同的技术路线有各自的特点，分析如下。
1.1秸秆直燃发电技术
秸秆直燃发电技术是将秸秆直接送往锅炉中燃烧，产生高温高压蒸汽推动蒸汽轮机做功。与常规的火力燃煤电厂相比，在设备组成上几乎没有太大的差别，只是燃料用秸秆取代了煤，相应的用常规燃煤锅炉换为秸秆直燃锅炉，而在汽轮机发电机组方面则几乎没有区别。其关键技术是秸秆燃烧技术。
现用于秸秆直接燃烧发电技术主要是水冷式振动炉排燃烧技术（以丹麦的BWE为代表）和流化床燃烧技术。
1.1.1水冷式振动炉排燃烧技术
水冷式振动炉排燃烧技术是丹麦BWE公司开发用于直接燃烧秸秆等生物质的燃烧技术，图1为直接燃烧秸秆发电的系统示意图。锅炉设计的燃烧为麦秸，麦秸运输和存储采用标准的捆包，尺寸为
1.2 mxl.3 mx2.5m．每捆质量为500 kg。
秸秆进料方式可以分成两种，一种是秸秆包整体直接推进炉膛，在炉膛内进行“雪茄式”燃烧，如丹麦的Haslev电厂：另一种是秸秆包经过螺旋进料器粉碎后，再输送到炉排上燃烧，如丹麦的Slagelse和Rudkdbing电厂。
2006年12月正式投产的山东省国能单县生物质发电项目是我国第一个国家级生物发电示范项目。该项目引进丹麦BWE的先进的秸秆燃烧发电技术。建设规模为一台容量为135 t/h的振动炉排高温高压锅炉和一台25 MW的单级抽凝式汽轮发电机组，所需燃料以破碎后的棉花秆为主，掺烧部分树枝和荆条等。江苏省已经投产或在建的生物质秸秆发电项目，大都引进了国外(丹麦BWE)秸秆直燃发电技术，采用了秸秆直燃发电的技术路线，主要分布在连云港、宿迁、盐城、南通等苏北农作物秸秆丰富的地区。
燃烧秸秆的水冷式振动炉排锅炉是典型的层燃燃烧，适合于单一、稳定的秸秆燃料大规模的直接燃烧，但对燃料的适应能力有限，燃料品种、燃料的物理特性和燃烧特性有些变动就有可能导致锅炉效率下降甚至影响锅炉的正常运行。秸秆层燃燃烧带来灰渣沉积和烟气两大问题。
1.1.2流化床燃烧发电技术
采用流化床燃烧技术，能够在一定程度上解决上面的问题q。流化床密相区的床料温度在800℃左右，即使秸秆的水分高达50%～60%，进入炉膛后也能稳定燃烧，燃烧效率较高。循环流化床的运行温度在800—900℃之间，低于秸秆燃料的灰熔点，能够有效地解决灰渣堵结问题，同时能够抑制NO，的生成。
浙江大学针对秸秆燃烧灰熔点低、易结渣等特点进行研究，不断改进循环流化床燃烧技术，通过采用特殊风分配及组织方式保证秸秆的流化燃烧和顺畅排渣，并优化受热面布置，降低碱金属的腐蚀，解决了一系列的难题，已在10 MW的半工业规模化流化床秸秆燃烧试验中得到了证明。并在试验成功的基础上，浙江大学和中节能（宿迁）生物质能发电有限公司在江苏宿迁联合实施了秸秆直接燃烧发电的示范项目。这是我国自主开发、完全拥有核心技术的示范发电项目，是我国同时也是世界上第一台以稻草、小麦秸为单一燃料直接燃烧的流化床锅炉，一期工程为2x75t/h的循环流化床秸秆直燃锅炉。该项目已于2006年10月正式投产。该项目设计燃料为麦秸和稻草，在实际中可能掺烧棉花秆、玉米秸、杨树枝条等，利用流态化低温动力燃烧的特点，很大程度上抑制了高碱秸秆燃料在燃烧中的各种碱金属问题，同时高效的物料循环提高了秸秆燃料的利用率，农作物秸秆可以经过秸秆颗粒机、秸秆压块机压制成生物质颗粒燃料后再发电，这样不仅可以提到其热值而且可以很方便的存储和运输。
1.2秸秆，煤混燃发电技术
秸秆/煤混合燃烧发电技术是将秸秆掺混于煤粉中，输送到锅炉中燃烧产生蒸汽，通过汽轮机或蒸汽轮机系统驱动发电机发电。秸秆混烧发电从锅炉加热蒸汽之后的工艺技术与常规火力发电基本相同，只是在燃料输送、锅炉燃烧器设计与制造方面有所不同。
秸秆／煤混合燃烧方式有：直接混合燃烧、间接混合燃烧和并联燃烧三种方式I习。直接混合燃烧，是在秸秆预处理阶段，将粉碎处理好的秸秆与煤粉在进料的上游充分混合后，输入锅炉燃烧。间接混合燃烧是将秸秆气化产生的燃气输送至锅炉燃烧，相当于用气化炉代替了秸秆粉碎等预处理设备。并联混合燃烧指秸秆在独立的锅炉中燃烧，将产生的蒸汽与传统燃煤锅炉产生的蒸汽一并供给汽轮机发电机组做功。目前，江苏省的秸秆/煤混合燃烧项目采用直接混合的燃烧方式。
2005年12月16日．我国第一个农作物秸秆，煤粉混烧发电项目在山东枣庄十里泉发电厂竣工投产，标志着我国秸秆／煤混燃发电技术取得了新的重大进展。江苏省生物质环保热电有限公司，设备容量为3x75 t/h次高温次高压循环流化床锅炉和2x15 MW抽凝式汽轮发电机组及相关辅助设施，实施热电联产，以农作物秸秆、农林废弃物、煤和煤泥作燃料，生物质能比例约占15%，实行全自动全方位监控管理。l#和2#机组分别于2003年10月、11月投产试运行。
江苏省扬州市宝应协鑫生物质环保热电有限公司投资兴建一期工程为2x15 MW次高温次高压抽汽凝汽式汽轮发电机组，配3x75t/h次高温次高压循环流化床锅炉。2006年3月完成了利用循环流化床锅炉以煤为主燃料，掺烧10%—20%稻壳和秸秆等农田废弃物的生物质技改工程。将待建的一台(3#炉)75 t/h燃煤循环流化床锅炉改建为水冷振动炉排秸秆直燃锅炉，并将已投运的一台(2#炉)75 t/h燃煤循环流化床锅炉改造为掺烧80%以上生物质锅炉。采用四电场静电除尘器，除尘效率达99.5%。
掺烧生物质发电系统包括生物质加工存储、输送、控制计量、入炉装置、消防、保护等子系统。整个系统采用DCS控制和保护，通过变频调速系统，实现生物质掺烧比例的无级调节，掺烧量实现实时计量，输送系统装有电磁除铁器，系统可长周期连续运行。
1,3秸秆（谷壳）气化发电技术
气化发电技术的基本原理lq是把秸秆（谷壳）等生物质转化为可燃气，再利用可燃气推动燃气发电设备进行发电，如图2所示。
生物质气化发电系统采用气化技术和燃气发电技术的不同，其系统构成和工艺过程有很大的差别。从气化技术上，生物质气化过程可以分成为固定床和流化床两大类，固定床气化包括上吸式、下吸式、横吸式和开心层下式气化四种。流化床气化包括鼓泡床、循环流化床及双流化床气化三种。其中研究和应用最多是循环流化床气化发电系统，近年来，为了实现更大规模的气化发电方式，提高气化发电效率，国际上正在积极开发高压流化床气化发电工艺。
从燃气发电技术上，可分为内燃机发电系统，燃气轮机发电系统及燃气一蒸汽联合循环发电系统。(a)内燃机发电系统的特点是设备紧凑，系统简单、技术较成熟、可靠。(b)燃气轮机发电系统对燃气质量要求高，并且需有较高的自动化控制水平和燃气轮机改造技术，所以一般单独采用燃气轮机的生物质气化发电系统较少。(c)燃气·蒸汽联合循环发电系统是在内燃机、燃气轮机发电的基础上增加余热蒸汽的联合循环，该种系统可以有效地提高发电效率，构成的系统称为生物质整体气化联合循环(Biomass Integrated Gasification Combined Cycle，简称B/ICCC)技术。
B/ICCC技术包括生物质气化、气体净化、燃气轮机发电及蒸汽轮机发电（如图3,4所示）。由于生物质燃气热值低（约5 000 kVm）．炉子出口气体温度较高（800 qc以上），要使ICCC具有较高的效率，要求系统必须采用生物质高压气化和燃气高温净化两种技术才能使ICCC的总体效率达到较高水平（大于40%）。
我国目前最大的生物质气化发电项目是江苏省兴化55 MW整体气化联合循环发电项目。电厂目前安装有10台400 kW燃气内燃机发电机组、1台1500 kW蒸汽轮机发电机组，配1台15 MW循环流化床CFB气化炉及l台余热锅炉．总装机容量5 500 kW。燃料以稻壳为主，辅以稻草、棉花秆等农作物秸秆，每年可处理3万多t稻壳和农作物秸秆。该项目创新性地提出了生物质气化一内燃机—蒸汽联合循环系统的工艺路线。主要工艺流程是：农作物秸秆经粉碎后送入气化炉，在气化炉中获得低热值可燃气，将可燃气进行除尘脱焦后，送人10台燃气内燃机，每台功率为400 kW，从内燃机排出的烟气进入1台余热锅炉，生成的低压蒸汽推动1台1500 kW的纯凝式汽轮机。
2、三种技术路线的比较与分析
通过对秸秆发电三种技术路线的特点分析，得出了秸秆发电技术的关键问题是：原料、核心技术、发电效率与成本问题。所以，从这三个方面进行比较和分析。
2.1原料问题
原料问题包括原料的种类，原料的收集，存储和运输。直燃发电的主要燃料为小麦秸秆、稻草和棉花秆等农作物秸秆，以及树枝条等林业废弃物和谷壳等粮食加工副产品。秸秆的收购模式主要是“电厂一收购站一经纪人一农户”的模式。由于秸秆燃料的季节性特征，为了保证直燃发电的连续性，至少存储半年的秸秆量。所以必须额外建设秸秆储存的仓库。与之相比秸秆，煤混燃发电对秸秆燃料则具有很大的灵活性，在秸秆收获季节，掺混秸秆燃料，有效地利用了秸秆资源；在秸秆供应的淡季，适当地减少秸秆的混合燃烧，不必为储存占用大量的场地，降低了秸秆发电的成本。
秸秆直燃发电和混燃发电的项目都是建设在秸秆资源丰富的农业种植大县：生物质气化发电对原料的要求比较苛刻，主要是颗粒状的稻壳、木屑等，辅助少量的稻草等秸秆，所以电厂建设在粮食加工业比较发达的地区。
2.2核心技术问题
秸秆直燃发电的核心技术有秸秆的预处理，灰渣沉淀堵塞管道和烟气高温腐蚀锅炉设备。秸秆直燃发电的预处理技术主要是打包和粉碎技术，其中应用打包技术居多，将秸秆打包成一定规格的方捆。由于秸秆灰中K、Na等碱金属的含量相对较高，烟气在高温时(450℃以上)具有较高的腐蚀性。此外，秸秆的飞灰熔点较低，易产生结渣的问题，灰分变成固体和半流体，运行中很难清除，阻碍管道中从烟气至蒸汽的热量传输。严重时甚至会完全堵塞烟气通道。
秸秆／煤发电的核心技术同样有上述的问题，由于秸秆与煤的燃烧特性不同，可能造成锅炉效率的下降，以及锅炉运行的不稳定。从宝应协鑫生物质环保热电有限公司掺烧秸秆的实践情况来看，目前掺烧量可达30%~40%．连续运行经热力试验，测试结果表明：秸秆掺烧量30%时，锅炉各项运行参数基本正常，锅炉效率为88.93%，比纯燃煤时锅炉效率下降1.43%。虽然与传统的燃煤电厂相比，混燃的燃烧污染物(S02以及NOx)的排放量有所减少，但是其产生的污染排放物还是相当可观的，还是必须进行脱硫处理，以达到保护环境的作用。但是秸秆与煤混燃同样也会带来两大问题，即灰渣沉积和高温烟气的腐蚀。
生物质气化发电的核心技术包括：生物质预处理，可燃气的除尘脱焦技术，燃气发电技术以及废水处理问题。气化发电的生物质预处理主要是，秸秆通过螺旋进料器在送料的同时进行破碎处理。气化发电的关键技术就是可燃气的除尘脱焦技术，因为从气化炉出来的可燃气含有大量的烟尘和含碳小颗粒，以及气态的焦油，会危害发电设备的正常运行。所以提高气化系统效率的关键问题之一便是燃气的净化技术，即高温除尘和高效脱焦技术：关键问题之二就是燃气发电技术，在我国气化发电系统规模都很小，一般采用燃气内燃机组，发电效率较低。生物质整体气化燃气一蒸汽联合循环，提高了系统发电效率，是我国气化发电的主要发展方向。废水处理也是推广气化发电技术的一大障碍。
2,3发电效率与发电成本
秸秆发电系统的发电效率与成本都与系统的规模有关。规模小，虽然初投资小，但是发电的效率差，相应地发电的成本高。
秸秆直燃发电技术是目前国内大量兴起的秸秆发电的方式，目前江苏省秸秆直燃发电最大的装机容量为5万kW(国能射阳生物质发电项目)。初投资较大，核心技术和关键设备需要从国外发达国家引进，在技术上受制于人，发电成本较高。
秸秆／煤混烧发电的工艺技术与常规火力发电基本相同，只是在燃料输送、锅炉燃烧器设计与制造方面有所不同。只要对传统的燃煤锅炉进行相应的改造，充分利用了现有燃煤发电厂的巨额投资和基础设施，与新建秸秆直燃发电厂相比，混燃发电成本更低。在现阶段是一种低成本、低风险的可再生能源利用方式。
谷壳（秸秆）气化发电的效率与前两种秸秆焚烧发电技术的相比，要高一些，秸秆的利用效率高，但是其装机容量小(目前国内最大为4 MW)．对燃料的要求较苛刻，并且气体净化的要求高，工艺流程复杂，设备繁多，投资巨大，发电成本也比前两种高许多。可靠性差，应用程度不高。
3、结论
根据以上对秸秆发电的三种技术路线的特点分析，可以得出以下的结论：
(1)从秸秆发电的燃料（原料）问题来看，目前秸秆／煤混燃发电技术，技术改造成本较低，收益快，是比秸秆直燃和稻壳气化发电技术更可行的方案：
(2)从秸秆发电核心技术的问题和国外技术的择，尤其是采用循环流化床秸秆燃烧发电技术是未来秸秆焚烧发电技术的发展方向：
(3)从秸秆发电系统的效率，系统的稳定性以及秸秆等生物质清洁利用的角度，无疑气化发电远远超过秸秆焚烧发电，尤其生物质整体气化联合循环(B/IGCC)发电技术是目前国内外研究的热点。
但是，在实际工程中，秸秆发电项目的建设需要从当地秸秆资源分布、技术掌握水平、投资资金等多方面考虑，所以要权衡各技术路线的利弊，采用合乎实际情况、切实可行的技术路线，利用秸秆颗粒机、秸秆压块机固化农作物秸秆成颗粒燃料将十分可行有效。
