今年6月，國家發(fā)展改革委、國家能源局聯(lián)合印發(fā)《煤電低碳化改造建設行動方案(2024—2027年)》，將生物質摻燒列為三種煤電低碳化改造建設方式之一，明確提出實施煤電機組耦合生物質發(fā)電，并將摻燒比例定在10%以上，以實現(xiàn)燃煤消耗和碳排放水平顯著降低。

當前，我國燃煤機組摻燒生物質發(fā)電技術成熟度如何?經濟收益如何保障?11月21日，在由中國產業(yè)發(fā)展促進會生物質能產業(yè)分會、中國能源研究會綠色低碳技術專業(yè)委員會主辦的“燃煤機組摻燒生物質低碳化技術路徑與發(fā)展策略”學術研討會上，與會者就上述問題進行了交流與探討。

農林生物質資源應用潛力巨大

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(fā)電行業(yè)。

相較燃煤發(fā)電，生物質發(fā)電碳排放強度低，僅為燃煤的1.8%左右，是“雙碳”目標下降低煤電機組碳排放量的有效手段之一。

中國產業(yè)發(fā)展促進會生物質能產業(yè)分會發(fā)布的《2024中國生物質能產業(yè)發(fā)展年度報告》顯示，截至2023年底，我國生物質發(fā)電并網裝機容量約4414萬千瓦。其中，垃圾焚燒發(fā)電裝機容量最大，達2577萬千瓦，占生物質發(fā)電總裝機容量的58%;農林生物質發(fā)電裝機容量為1688萬千瓦，占生物質發(fā)電總裝機容量的38%;沼氣發(fā)電裝機容量約149萬千瓦，占生物質發(fā)電總裝機容量的4%。

中國質量認證中心研究員張麗欣表示，我國生物質資源年產量為34.94億噸，其中包含約10.5億余噸的農林生物質資源，折合4.6億噸標準煤，應用發(fā)展市場潛力巨大。

張麗欣認為，目前影響煤電機組摻燒生物質的因素，主要表現(xiàn)在鍋爐運行、經濟性、技術挑戰(zhàn)、安全風險等四個方面。生物質單位體積熱值較低、含氧量較高，燃煤鍋爐摻燒生物質后，會造成燃料體積及煙氣量發(fā)生變化。同時，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;為維持鍋爐輸出蒸汽參數(shù)，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%。

張麗欣表示，隨著國家能源局等部門積極推進燃煤耦合生物質發(fā)電技改試點項目建設工作，在配套激勵政策完善、生物質摻燒量滿足社會現(xiàn)狀的情況下，將對建設成本低、技術成熟可靠的生物質摻燒發(fā)電市場起到促進作用，對生物質資源開發(fā)、建設也將起到正向連鎖效應。未來，生物質燃料在煤電機組摻燒應用和探索將變得更加活躍。

燃煤機組摻燒生物質發(fā)電已有典型案例

十幾年來，國內不少電廠嘗試在燃煤機組中摻燒生物質。

2005年12月，我國首個秸稈與煤粉混燒發(fā)電項目在華電國際十里泉發(fā)電廠竣工投產。

2012年，國電荊門電廠依托64萬千瓦瓦煤電機組建設燃煤耦合生物質發(fā)電項目，折合生物質發(fā)電容量1.08萬千瓦。

2022年，華能日照電廠68萬千瓦機組耦合生物質發(fā)電示范項目順利完成試運行，這是國內首臺大型燃煤機組耦合生物質發(fā)電示范項目，設計生物質發(fā)電容量3.4萬千瓦。

今年8月14日，國電電力勝利電廠大型燃煤機組摻燒牛糞試驗成功。試驗以錫林郭勒草原上的牛糞為原材料，利用電廠現(xiàn)有上煤系統(tǒng)，摻燒牛糞36.2噸，摻燒比例13.45%，是全國首例煤電機組摻燒牛糞試驗，生態(tài)效益、社會效益明顯。

在湖北襄陽，湖北華電襄陽發(fā)電有限公司將生物質原料破碎或壓塊后，利用空氣作為氣化劑，在高溫條件下將燃料中的可燃部分轉化為可燃氣體，進入大型電站鍋爐與燃煤混合燃燒，產生蒸汽，用以代替部分原煤，所產生的煙氣依托燃煤機組的高效環(huán)保治理平臺處理，實現(xiàn)凈排放。

據(jù)湖北華電襄陽發(fā)電有限公司生物質運維主任楊濤介紹，摻燒生物質發(fā)電的機組每年可以發(fā)電5900萬千瓦時，可消納生物質農林廢棄物約5萬噸，每年可節(jié)約標準煤1.8萬噸，每年可減排二氧化碳5萬噸，在兜底消納農林廢棄物的同時，有效降低了煤電企業(yè)的碳排放。

“通過消納周邊多種類農林廢棄物，解決農林廢棄物因棄置、焚燒造成的環(huán)境污染問題，有效改善了周邊的環(huán)境。通過優(yōu)化燃料采購模式，直接帶動了周邊農民增收，每年可直接帶動周邊農民增收1700萬元，同時為附近農民提供近百個就業(yè)崗位。”楊濤說。

廣泛推廣應用或將加劇原料競爭

與會專家表示，在具體實施過程中，煤電機組摻燒生物質發(fā)電要根據(jù)不同地區(qū)情況因地制宜、合理布局生物質資源的利用和開發(fā)。

全聯(lián)新能源商會生物質能專委會秘書長王彪表示，隨著煤電機組摻燒生物質的規(guī)模化應用推廣，或將與現(xiàn)在推廣生物質燃料供熱、生物質發(fā)電、生物質氣化藕合制取綠色甲醇等項目爭奪原料，造成原料不足，導致項目無法延續(xù)。

中國產業(yè)發(fā)展促進會生物質能產業(yè)分會常務副秘書長劉洪榮也指出，目前我國農林生物質發(fā)電項目主要集中在東北地區(qū)以及山東、河北、河南、安徽等農作物主產區(qū)，而這些地區(qū)的煤電機組也比較集中。如果對這些區(qū)域的煤電機組實施摻燒生物質改造，勢必會跟存量的純生物質發(fā)電項目產生原料競爭。

劉洪榮介紹，常規(guī)火電廠兩臺60萬千瓦煤電機組，如果摻燒10%的生物質，意味著需要相當于能夠提供12萬千瓦功率的生物質，而一座純生物質發(fā)電廠的裝機規(guī)模一般在3萬千瓦左右。這意味著，如果開展煤電機組摻燒生物質，相當于在一個地方突然增加4個純生物質發(fā)電廠。

基于此，劉洪榮提出了三點建議。一是在原料保障方面，要充分考慮周邊可收集生物質原料量、已有生物質原料用戶、是否有同業(yè)競爭。同時，還要對原料市場價格進行充分調研，對項目實施的經濟性做出評估。可以考慮利用或聯(lián)合周邊已有生物質發(fā)電廠建立原料供應體系。

“二是根據(jù)機組情況選擇適合的摻燒技術路徑。不同的爐型摻燒工藝不一樣，要加強科技創(chuàng)新與實踐，比如生物質熱解氣化、生物質粉碎預處理等相關科技裝備的研發(fā)與創(chuàng)新，提高摻燒比例和燃燒效率。”劉洪榮說。

“三是因地制宜進一步拓展原料來源。”劉洪榮表示，除常規(guī)農林廢棄物和秸稈之外，還可以考慮有機工業(yè)廢棄物，比如甘蔗渣、糠醛渣、酒糟、污泥等，但這也需要通過技術創(chuàng)新提高摻燒燃料適應性。