2023年，煤電碳排放量仍占我國總排放量約40%，在“雙碳”目標下，加快存量煤電低碳化改造迫在眉睫。今年7月，國家發展改革委、國家能源局聯合印發《煤電低碳化改造建設行動方案（2024~2027年）》（發改環資〔2024〕894號，簡稱《行動方案》）。《行動方案》制定了分階段進行煤電低碳化改造建設的時間節點和工作主要目標，提出了生物質摻燒、綠氨摻燒、碳捕集利用與封存等三種改造和建設方式，并對項目布局、機組條件、降碳效果做出具體要求；國家將做好資金支持、強化政策保障、優化運行調度、加強技術創新應用，同時將規范組織項目的申報、實施、檢查評估和宣傳推廣等工作。
（來源：微信公眾號“ 電聯新媒” 作者：杜新法）
生物質燃料在火電廠的應用優勢和前景
農林生物質以及日常生活垃圾都可作為生物質資源，近二十年來已被廣泛應用于發電行業，生物質用來發電替代部分燃煤，其碳排放強度低，僅為燃煤的1.8%左右，是“雙碳”目標下有效降低煤電機組碳排放量的有效手段之一。農林生物質是一種綠色環保可再生能源，據統計，我國每年約可產生9億余噸標煤量的農林生物質資源（含邊際土地資源以及可利用種植能源灌木和草類的資源測算量），應用發展市場潛力巨大。
與化石燃料相比，生物質具有以下特點：第一，生物質是一種二氧化碳零排放的能源資源，可以在提供能源的同時而不增加二氧化碳的排放量；第二，生物質的硫、氮、灰分含量少，在利用轉化過程中可以減少硫化物、氮化物和粉塵的排放；第三，生物質的揮發份含量大，有利于生物質的著火和燃燒；第四，生物質的水分含量大，影響著火和燃燒的穩定性，同時在燃燒時造成大量的熱能損失，并且可能引起燃料儲存問題；第五，單位質量生物質的發熱量較化石燃料低，要求能量轉化設備有足夠的空間投入燃料；第六，生物質分布分散，其能量密度低，收集運輸和預處理過程費用高，目前與化石燃料相比，在經濟效益上沒有優勢；第七，生物質具有可再生性，原料具有多樣性和廣泛性，資源開發潛力大。
農林生物質中常見的秸稈除了傳統戶用直接燃燒炊事供暖外，還有秸稈捆燒、成型燃料、熱解炭氣聯產、沼氣/生物天然氣等能源利用方式，可有效替代和節約化石能源，溫室氣體排放僅為煤炭的十分之一至七分之一，顯著減少溫室氣體、二氧化硫和顆粒物排放，具有良好的生態、社會和經濟效益。但在煤電摻燒中，由于秸稈中堿金屬和氯的含量相對較高，秸稈煙氣在高溫時具有較高的腐蝕性，且飛灰的熔點較低，易產生結渣的問題；另外，為維持鍋爐輸出蒸汽參數，不影響機組帶負荷最大出力，一般限制秸稈在鍋爐總輸入熱量中所占有的比例不超過20%。
目前，常見的生物質發電應用工藝技術主要有農林廢物燃燒和氣化發電、垃圾發電、沼氣發電以及生物質制氫燃料電池發電等。生物質用于煤電機組發電，常見的技術方式主要有直燃耦合、間接耦合和并聯耦合發電三種，三種技術方式的比對見表。
直燃耦合
直燃耦合是指將生物質直接送入燃煤鍋爐燃燒的一種耦合技術路線，依據生物質加工處理流程和燃燒混合位置的不同，主要有生物質與煤預混合耦合、原磨煤機耦合、送粉管道耦合、原燃燒裝置耦合、獨立生物質燃燒裝置耦合等方法。直燃耦合技術工藝簡單，對原有設備系統改造少，投資也較少。但考慮到燃燒后煙氣溫度強度需求以及對鍋爐結焦、腐蝕等特性的影響，換熱系統不進行改造的前提下，摻燒比例一般不宜超過20%，以5%~20%為宜，直燃耦合技術主要以農林生物質為主。
間接耦合
間接耦合是指將生物質在專用設備中進行氣化或熱解產生可燃氣體后，將可燃氣體送至燃煤鍋爐專用燃燒器中進行燃燒耦合的一種技術路線。該種技術需要利用生物質氣化爐或熱解爐將生物質轉化為可燃氣體，處理后輸入專用燃燒器在鍋爐中燃燒。間接耦合技術通過將生物質轉化為清潔的可燃氣體再燃燒，可有效減輕對原燃煤鍋爐的不利影響，如腐蝕、灰渣特性變化等，且生物質燃料種類適應性強。但因需要建設獨立的熱解或氣化設備系統，使得投資較高，且因原燃煤鍋爐換熱系統等沒有進行改造，使得耦合摻燒比例也不能過高，一般控制在10%以內，采取一些技術措施后可以適當增大摻燒比例。
并聯耦合
并聯耦合是指除了燃煤鍋爐外需要額外建設生物質燃燒鍋爐，產生的蒸汽直接或間接送至汽輪機做功的生物質利用技術路線。優勢是生物質利用量與燃煤量占比不受燃煤鍋爐限制，獨立的生物質燃燒鍋爐類型各式各樣，且適用于各類型生物質資源，但建設成本比直燃耦合、間接耦合高。
煤電摻燒生物質燃料面臨的困難和挑戰
近年來，隨著國家能源局等部門積極推進燃煤耦合生物質發電技改試點項目建設工作，我國燃煤摻燒生物質技術已較為成熟，燃煤摻燒生物質技術標準也更加完善。相關煤電企業宜積極研究提高生物質摻燒的穩定性和摻燒比例，提高煤電機組低碳化改造成效，降低單位摻燒量造價成本。
前述《行動方案》的出臺，在配套激勵政策完善、生物質摻燒量及身份認證滿足社會現狀的情況下，將對建設成本低、技術成熟可靠可行的生物質摻燒發電市場起到促進作用，對生物質資源開發、建設也將起到正向連鎖效應。筆者相信，未來，生物質燃料在煤電機組的應用和探索將變得更加活躍。
生物質作為一種綠色可再生能源，用來發電替代部分燃煤，具有顯著的環保減排和助民增收作用，且對電網沒有明顯的不穩定影響，與風光電技術相比具有不可替代的優勢。但因為各種客觀因素的綜合影響，例如生物質發電成本高、電價補貼政策不到位、市場化競爭發展導向、上網電價難以實際支撐生物質能發電的正常運營等，導致相關項目運營方難以實現可持續運營，近年來生物質發電項目建設投產明顯減緩。
對煤電企業來說，生物質燃料價格是制約項目方可持續運營的主要要素之一，相關煤電企業應充分調研和利用地區生物質資源優勢，選取或建設有優勢的生物質資源產業鏈，從而降低生物質燃料價格、降低單位投資建設和運營成本，提高生物質摻燒項目的經濟性和穩定性。
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