能源植物芦竹燃烧利用研究进展

doi:10.12096/j.2096-4528.pgt.24176

发电技术 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (3): 570-578.DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.24176

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能源植物芦竹燃烧利用研究进展

汪义财¹, 喻鑫², 于敦喜²

^1.华中科技大学中欧清洁与可再生能源学院，湖北省武汉市 430074
^2.煤燃烧与低碳利用全国重点实验室(华中科技大学)，湖北省武汉市 430074

收稿日期:2024-08-05 修回日期:2024-11-20 出版日期:2025-06-30 发布日期:2025-06-16
通讯作者: 喻鑫
作者简介:汪义财(1998)，男，硕士研究生，研究方向为生物质燃烧特性、排放特性及沾污腐蚀特性，M202271370@hust.edu.cn；
喻鑫(1990)，男，博士，助理研究员，研究方向为固体燃料清洁高效利用，本文通信作者，xinyu@hust.edu.cn；
于敦喜(1975)，男，博士，教授，研究方向为煤/生物质等含碳能源、氢/氨等富氢能源的清洁高效利用理论与技术，yudunxi@hust.edu.cn。
基金资助:
国家自然科学基金项目(52476115);中国博士后科学基金项目(2024M751003);华中科技大学研究生创新基金项目(YCJJ20242209)

Research Progress on Utilization of Arundo Donax L. Combustion

Yicai WANG¹, Xin YU², Dunxi YU²

^1.China-EU Institute for Clean and Renewable Energy, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, Hubei Province, China
^2.State Key Laboratory of Coal Combustion (Huazhong University of Science and Technology), Wuhan 430074, Hubei Province, China

Received:2024-08-05 Revised:2024-11-20 Published:2025-06-30 Online:2025-06-16
Contact: Xin YU
Supported by:
Project Supported National Natural Science Foundation of China(52476115);China Postdoctoral Science Foundation(2024M751003);Graduate Innovation Fund of Huazhong University of Science and Technology(YCJJ20242209)

摘要/Abstract

摘要：

目的芦竹作为一种单位面积产量高、可集中种植的能源植物，具有大规模替代煤炭燃烧发电和降低CO₂排放的广阔前景。在“双碳”目标和煤电机组低碳化改造的要求下，大力发展基于芦竹这一能源植物的清洁高效燃烧技术，是十分适合我国国情的一种重要低碳能源利用途径。为此综述了芦竹燃烧利用的研究进展，旨在为生物质能的规模化利用提供参考。方法通过文献研究法对芦竹的燃烧利用进行了全面调研，对现有研究成果进行了归纳分析。总结了芦竹的燃料特性、预处理方法及效果、燃烧和污染物排放特性以及芦竹燃烧工业试验研究，并介绍了芦竹栽培的环境效应。结论芦竹具有大规模替代煤炭供热和发电的巨大潜力，结合我国煤电机组低碳化改造的要求，电厂掺烧芦竹具有广阔的前景。

关键词: 双碳, 低碳, 生物质, 可再生能源, 芦竹, 燃烧, 减排, 燃煤发电

Abstract:

Objectives Arundo donax L., as a high-yield energy crop suitable for intensive cultivation, shows great potential for large-scale replacement of coal in power generation and CO₂ emission reduction. Under China’s “dual-carbon” goals and the requirements of low-carbon transformation for coal-fired power units, vigorously developing clean and efficient combustion technologies using Arundo donax L. as an energy crop offers an important low-carbon energy pathway well-suited to China’s national conditions. Understanding the current research status of Arundo donax L. combustion is crucial for guiding the utilization of its combustion in China. To this end, the research progress on the combustion and utilization of Arundo arundo is reviewed, aiming to provide reference for the large-scale utilization of biomass energy. Methods The study conducts a comprehensive investigation into the utilization of Arundo donax L. combustion through literature research methodology, systematically summarizing and analyzing existing research findings. It summarizes the fuel characteristics of Arundo donax L., pre-treatment methods and performance, the characteristics of combustion and pollutant emissions, and industrial-scale tests of Arundo donax L. combustion. Additionally, the study discusses the environmental effects of its cultivation. Conclusions Arundo donax L. shows significant potential for large-scale replacement of coal in heating and power generation. Given the requirements of low-carbon transformation for coal-fired power units in China, co-firing Arundo donax L. in power plants shows great potential.

Key words: dual-carbon, low-carbon, biomass, renewable energy, Arundo donax L., combustion, emission reduction, coal-fired power generation

中图分类号:

TK 62

汪义财, 喻鑫, 于敦喜. 能源植物芦竹燃烧利用研究进展[J]. 发电技术, 2025, 46(3): 570-578.

Yicai WANG, Xin YU, Dunxi YU. Research Progress on Utilization of Arundo Donax L. Combustion[J]. Power Generation Technology, 2025, 46(3): 570-578.

图/表 8

参考文献 43

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来源	工业分析			元素分析
来源	A/%	V/%	F_C/%	C_d/%	H_d/%	O_d/%	N_d/%	S_d/%	高位发热量/(MJ/kg)
文献[12](整株)	3.91	83.59	12.50	43.88	5.93	45.29	0.71	0.28	19.19
文献[13](整株)	1.78	79.70	18.52	41.71	6.17	49.13	0.64	0.57	18.96
文献[14](整株)	7.00	77.12	15.88	46.28	5.46	40.00	0.80	0.47	20.14
文献[15](叶)	8.00	76.10	15.90	42.80	6.40	42.00	0.60	0.12	21.70
文献[15](茎)	3.10	68.40	28.50	44.80	6.30	45.10	0.60	0.08	24.30
文献[16]\|(叶<15%)	5.08	*	*	45.55	5.70	*	0.24	*	18.02
文献[17](整株)	5.79	81.20	12.79	45.90	6.78	39.67	1.64	*	17.14
文献[18-19](茎)	4.60	71.30	24.10	47.03	5.72	42.36	0.29	*	*
文献[20](玉米秆)	15.05	69.97	14.98	39.74	5.52	38.01	1.40	0.26	16.72
文献[20](木屑)	8.28	74.32	17.40	45.23	5.76	39.73	0.70	0.31	18.15

来源	工业分析			元素分析
来源	A/%	V/%	F_C/%	C_d/%	H_d/%	O_d/%	N_d/%	S_d/%	高位发热量/(MJ/kg)
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文献[15](茎)	3.10	68.40	28.50	44.80	6.30	45.10	0.60	0.08	24.30
文献[16]\|(叶<15%)	5.08	*	*	45.55	5.70	*	0.24	*	18.02
文献[17](整株)	5.79	81.20	12.79	45.90	6.78	39.67	1.64	*	17.14
文献[18-19](茎)	4.60	71.30	24.10	47.03	5.72	42.36	0.29	*	*
文献[20](玉米秆)	15.05	69.97	14.98	39.74	5.52	38.01	1.40	0.26	16.72
文献[20](木屑)	8.28	74.32	17.40	45.23	5.76	39.73	0.70	0.31	18.15

来源	物质质量分数/%
来源	Na₂O	MgO	Al₂O₃	SiO₂	P₂O₅	SO₃	K₂O	CaO	Fe₂O₃
文献[23]	0.01	6.04	0.41	35.47	4.29	2.05	29.54	11.61	0.25
文献[24]	—	4.72	2.97	18.59	—	5.21	52.16	1.31	0.41
文献[15](叶)	0.20	4.70	3.30	49.80	5.30	0.32	16.20	2.80	2.40
文献[15](茎)	0.10	4.80	3.50	43.00	3.90	0.21	20.20	3.00	3.30

来源	物质质量分数/%
来源	Na₂O	MgO	Al₂O₃	SiO₂	P₂O₅	SO₃	K₂O	CaO	Fe₂O₃
文献[23]	0.01	6.04	0.41	35.47	4.29	2.05	29.54	11.61	0.25
文献[24]	—	4.72	2.97	18.59	—	5.21	52.16	1.31	0.41
文献[15](叶)	0.20	4.70	3.30	49.80	5.30	0.32	16.20	2.80	2.40
文献[15](茎)	0.10	4.80	3.50	43.00	3.90	0.21	20.20	3.00	3.30

测试项目	元素质量比/(mg/kg)
测试项目	K	Na	Ca	Mg
水洗前	11 187	61	838	626
水洗后	5 052	41	711	486

能源植物芦竹燃烧利用研究进展

Research Progress on Utilization of Arundo Donax L. Combustion

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参考文献 43

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Metrics

芦竹种类	元素质量比/(mg/kg)
芦竹种类	Ca	Mg	P	K	Na	S	Cl
干燥芦竹	2 750	2 110	1 590	22 500	256	3 230	4 950
水洗后干燥芦竹	1 330	458	321	368	76	801	113
烘焙芦竹	2 540	2 060	1 695	25 050	238	3 095	6 045
水洗后烘焙芦竹	2 150	1 230	756	2 340	282	886	200

参数	生物质种类
参数	芦竹	柳枝稷	木屑
水分质量分数/%	22	9	8
平均负荷/kW	71	93	223
运行时间/h	45	19	7
平均初始燃烧温度/℃	990	850	1 043
能量密度/(MJ/m³)	2 068	9 620	12 090
体积密度/(kg/m³)	116	585	644

种类	污染物质量浓度/(mg/m³)
种类	PM1	NO _x	HCl	SO₂	CO	总颗粒物
芦竹	67	363	67	278	443	102
柳枝稷	50	368	18	91	145	58
木屑	16	106	3	3	1	21

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