由于“富煤、缺油、少气”的能源结构特点,煤炭清洁化、高效化利用是我国能源发展的趋势。同时生物质作为煤、石油和天然气之后的第四大能源,其可再生性符合中国能源发展需要。但由于生物质受地域、季节等因素影响较大,难以达到连续生产的目的。气化技术可实现生物质与煤的联合,这既可减少煤炭的利用,降低CO2排放,又可满足生物质连续生产需要。以此建立起生物质／煤基二元联合系统。同时,从系统能量梯级利用角度出发,煤与生物质气化后所得合成气经后续甲烷化反应可制得合成天然气。通过调节两者进料比,得到符合后续甲烷化反应的CO和H2之比。同时引入余热锅炉,利用系统中烟气余热加热高压水,产生高压蒸汽以推动透平机产电。并实现了系统的化学能和物理能梯级利用。利用Aspen Plus对煤制甲烷、煤基动力、煤基甲烷-动力联产、生物质制甲烷、生物质基动力、生物质基甲烷-动力联产、生物质／煤基二元联合等系统进行了模拟研究。通过对比分析可得出,对于任何进料,甲烷-动力联产系统均比单产系统具有优势。与煤基甲烷-动力联产系统相比,生物质／煤基二元联合系统可根据进料比例调节合成气中H2/CO比值,而不需要设置水气转换过程。以甲烷-动力联产系统冷煤气效率、甲烷产率、净电效率、甲烷效率、系统总效率等参数为系统性能评价指标,考察了氧气进料比、水蒸气进料比、甲烷化温度、甲烷化压力及生物质/煤质量比等因素对性能评价指标的影响,对生物质／煤基二元联合系统进行了(火用)损分析。结论如下：煤制甲烷工艺所得产品气体中,甲烷浓度为93.07%；同时,得到冷煤气效率为77.78%,甲烷效率为62.55%,总效率57.72%；煤基动力系统总效率为34.15%；煤基甲烷-动力联产系统所产甲烷组成与煤制甲烷工艺相同,但其净电效率为0.94%。生物质制甲烷系统所得产品气中甲烷浓度为92.39%(摩尔分数),合成天然气产率为0.3983m3/kg生物质(25℃,101.3kPa),系统冷煤气效率为78.94%,甲烷效率为60.70%,总效率为52.83%；对于生物质基动力系统,总效率为32.40%；对于生物质基甲烷-动力联产系统,甲烷含量为92.39%(摩尔分数),合成天然气产率为0.3983m3/kg生物质(25℃,101.3kPa),系统冷煤气效率为78.92%,甲烷效率为60.70%,净电效率为0.57%,总效率为61.27%。当生物质-煤比为1：1时,生物质/煤基二元联合系统所产甲烷产品中甲烷浓度为92.89%,系统净电效率为2.27%,甲烷效率为68.37%,而系统总效率为60.64%。在此基础上增大生物质量,系统效率提高。在生物质/煤基二元联合系统中,随着生物质与煤质量比的增大,粗合成气中H2浓度先上升后下降,CO含量下降,而H20及CO2含量均增大；同时,随着生物质/煤质量比增大,冷煤气效率、甲烷效率下降,净电效率上升,总效率呈下降趋势。随着甲烷化温度升高,净电效率、总效率上升,甲烷效率基本保持不变。随着甲烷化压力增加,净电效率、甲烷效率和总效率都基本保持不变。联产工艺中(火用)损最大的单元为煤基气化炉和生物质基气化炉,二者之和占系统(火用)损64.65%；空分单元+氧气压缩单元的(火用)损失系统(火用)损失的6.4%；煤气化合成气激冷过程的(火用)损失占系统(火用)损失的2.47%；蒸汽透平机和泵的(火用)损失是由于机械效率达不到100%造成的；减压阀的(火用)损失较小,占整个(火用)损失的1.48%；此外,余热锅炉存在大量的热交换,也会造成(火用)损失。