我国农林生物质资源应用潜力巨大
今年6月，国家发展改革委、国家能源局联合印发《煤电低碳化改造建设行动方案（2024—2027年）》，将生物质掺烧列为三种煤电低碳化改造建设方式之一，明确提出实施煤电机组耦合生物质发电，并将掺烧比例定在10%以上，以实现燃煤消耗和碳排放水平显著降低。
当前，我国燃煤机组掺烧生物质发电技术成熟度如何？经济收益如何保障？11月21日，在由中国产业发展促进会生物质能产业分会、中国能源研究会绿色低碳技术专业委员会主办的“燃煤机组掺烧生物质低碳化技术路径与发展策略”学术研讨会上，与会者就上述问题进行了交流与探讨。
农林生物质资源应用潜力巨大
农林生物质以及日常生活垃圾都可作为生物质资源，近二十年来已被广泛应用于发电行业。
相较燃煤发电，生物质发电碳排放强度低，仅为燃煤的1.8%左右，是“双碳”目标下降低煤电机组碳排放量的有效手段之一。
中国产业发展促进会生物质能产业分会发布的《2024中国生物质能产业发展年度报告》显示，截至2023年底，我国生物质发电并网装机容量约4414万千瓦。其中，垃圾焚烧发电装机容量最大，达2577万千瓦，占生物质发电总装机容量的58%；农林生物质发电装机容量为1688万千瓦，占生物质发电总装机容量的38%；沼气发电装机容量约149万千瓦，占生物质发电总装机容量的4%。
中国质量认证中心研究员张丽欣表示，我国生物质资源年产量为34.94亿吨，其中包含约10.5亿余吨的农林生物质资源，折合4.6亿吨标准煤，应用发展市场潜力巨大。
张丽欣认为，目前影响煤电机组掺烧生物质的因素，主要表现在锅炉运行、经济性、技术挑战、安全风险等四个方面。生物质单位体积热值较低、含氧量较高，燃煤锅炉掺烧生物质后，会造成燃料体积及烟气量发生变化。同时，秸秆烟气在高温时具有较高的腐蚀性，且飞灰的熔点较低，易产生结渣的问题；为维持锅炉输出蒸汽参数，不影响机组带负荷最大出力，一般限制秸秆在锅炉总输入热量中所占有的比例不超过20%。
张丽欣表示，随着国家能源局等部门积极推进燃煤耦合生物质发电技改试点项目建设工作，在配套激励政策完善、生物质掺烧量满足社会现状的情况下，将对建设成本低、技术成熟可靠的生物质掺烧发电市场起到促进作用，对生物质资源开发、建设也将起到正向连锁效应。未来，生物质燃料在煤电机组掺烧应用和探索将变得更加活跃。
燃煤机组掺烧生物质发电已有典型案例
十几年来，国内不少电厂尝试在燃煤机组中掺烧生物质。
2005年12月，我国首个秸秆与煤粉混烧发电项目在华电国际十里泉发电厂竣工投产。
2012年，国电荆门电厂依托64万千瓦瓦煤电机组建设燃煤耦合生物质发电项目，折合生物质发电容量1.08万千瓦。
2022年，华能日照电厂68万千瓦机组耦合生物质发电示范项目顺利完成试运行，这是国内首台大型燃煤机组耦合生物质发电示范项目，设计生物质发电容量3.4万千瓦。
今年8月14日，国电电力胜利电厂大型燃煤机组掺烧牛粪试验成功。试验以锡林郭勒草原上的牛粪为原材料，利用电厂现有上煤系统，掺烧牛粪36.2吨，掺烧比例13.45%，是全国首例煤电机组掺烧牛粪试验，生态效益、社会效益明显。
在湖北襄阳，湖北华电襄阳发电有限公司将生物质原料破碎或压块后，利用空气作为气化剂，在高温条件下将燃料中的可燃部分转化为可燃气体，进入大型电站锅炉与燃煤混合燃烧，产生蒸汽，用以代替部分原煤，所产生的烟气依托燃煤机组的高效环保治理平台处理，实现净排放。
据湖北华电襄阳发电有限公司生物质运维主任杨涛介绍，掺烧生物质发电的机组每年可以发电5900万千瓦时，可消纳生物质农林废弃物约5万吨，每年可节约标准煤1.8万吨，每年可减排二氧化碳5万吨，在兜底消纳农林废弃物的同时，有效降低了煤电企业的碳排放。
“通过消纳周边多种类农林废弃物，解决农林废弃物因弃置、焚烧造成的环境污染问题，有效改善了周边的环境。通过优化燃料采购模式，直接带动了周边农民增收，每年可直接带动周边农民增收1700万元，同时为附近农民提供近百个就业岗位。”杨涛说。
广泛推广应用或将加剧原料竞争
与会专家表示，在具体实施过程中，煤电机组掺烧生物质发电要根据不同地区情况因地制宜、合理布局生物质资源的利用和开发。
全联新能源商会生物质能专委会秘书长王彪表示，随着煤电机组掺烧生物质的规模化应用推广，或将与现在推广生物质燃料供热、生物质发电、生物质气化藕合制取绿色甲醇等项目争夺原料，造成原料不足，导致项目无法延续。
中国产业发展促进会生物质能产业分会常务副秘书长刘洪荣也指出，目前我国农林生物质发电项目主要集中在东北地区以及山东、河北、河南、安徽等农作物主产区，而这些地区的煤电机组也比较集中。如果对这些区域的煤电机组实施掺烧生物质改造，势必会跟存量的纯生物质发电项目产生原料竞争。
刘洪荣介绍，常规火电厂两台60万千瓦煤电机组，如果掺烧10%的生物质，意味着需要相当于能够提供12万千瓦功率的生物质，而一座纯生物质发电厂的装机规模一般在3万千瓦左右。这意味着，如果开展煤电机组掺烧生物质，相当于在一个地方突然增加4个纯生物质发电厂。
基于此，刘洪荣提出了三点建议。一是在原料保障方面，要充分考虑周边可收集生物质原料量、已有生物质原料用户、是否有同业竞争。同时，还要对原料市场价格进行充分调研，对项目实施的经济性做出评估。可以考虑利用或联合周边已有生物质发电厂建立原料供应体系。
“二是根据机组情况选择适合的掺烧技术路径。不同的炉型掺烧工艺不一样，要加强科技创新与实践，比如生物质热解气化、生物质粉碎预处理等相关科技装备的研发与创新，提高掺烧比例和燃烧效率。”刘洪荣说。
“三是因地制宜进一步拓展原料来源。”刘洪荣表示，除常规农林废弃物和秸秆之外，还可以考虑有机工业废弃物，比如甘蔗渣、糠醛渣、酒糟、污泥等，但这也需要通过技术创新提高掺烧燃料适应性。
