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(shè)行動(dòng)方案(2024—2027年)》,將生物質(zhì)摻燒列為三種煤電低碳化改造建設(shè)方式之一,明確提出實(shí)施煤電機(jī)組耦合生物質(zhì)發(fā)電,并將摻燒比例定在10%以上,以實(shí)現(xiàn)燃煤消耗和碳排放水平顯著降低。
當(dāng)前,我國燃煤機(jī)組摻燒生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)成熟度如何?經(jīng)濟(jì)收益如何保障?11月21日,在由中國產(chǎn)業(yè)發(fā)展促進(jìn)會(huì)生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)分會(huì)、中國能源研究會(huì)綠色低碳技術(shù)專業(yè)委員會(huì)主辦的“燃煤機(jī)組摻燒生物質(zhì)低碳化技術(shù)路徑與發(fā)展策略”學(xué)術(shù)研討會(huì)上,與會(huì)者就上述問題進(jìn)行了交流與探討。
農(nóng)林生物質(zhì)資源應(yīng)用潛力巨大
農(nóng)林生物質(zhì)以及日常生活垃圾都可作為生物質(zhì)資源,近二十年來已被廣泛應(yīng)用于發(fā)電行業(yè)。
相較燃煤發(fā)電,生物質(zhì)發(fā)電碳排放強(qiáng)度低,僅為燃煤的1.8%左右,是“雙碳”目標(biāo)下降低煤電機(jī)組碳排放量的有效手段之一。
中國產(chǎn)業(yè)發(fā)展促進(jìn)會(huì)生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)分會(huì)發(fā)布的《2024中國生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展年度報(bào)告》顯示,截至2023年底,我國生物質(zhì)發(fā)電并網(wǎng)裝機(jī)容量約4414萬千瓦。其中,垃圾焚燒發(fā)電裝機(jī)容量最大,達(dá)2577萬千瓦,占生物質(zhì)發(fā)電總裝機(jī)容量的58%;農(nóng)林生物質(zhì)發(fā)電裝機(jī)容量為1688萬千瓦,占生物質(zhì)發(fā)電總裝機(jī)容量的38%;沼氣發(fā)電裝機(jī)容量約149萬千瓦,占生物質(zhì)發(fā)電總裝機(jī)容量的4%。
中國質(zhì)量認(rèn)證中心研究員張麗欣表示,我國生物質(zhì)資源年產(chǎn)量為34.94億噸,其中包含約10.5億余噸的農(nóng)林生物質(zhì)資源,折合4.6億噸標(biāo)準(zhǔn)煤,應(yīng)用發(fā)展市場(chǎng)潛力巨大。
張麗欣認(rèn)為,目前影響煤電機(jī)組摻燒生物質(zhì)的因素,主要表現(xiàn)在鍋爐運(yùn)行、經(jīng)濟(jì)性、技術(shù)挑戰(zhàn)、安全風(fēng)險(xiǎn)等四個(gè)方面。生物質(zhì)單位體積熱值較低、含氧量較高,燃煤鍋爐摻燒生物質(zhì)后,會(huì)造成燃料體積及煙氣量發(fā)生變化。同時(shí),秸稈煙氣在高溫時(shí)具有較高的腐蝕性,且飛灰的熔點(diǎn)較低,易產(chǎn)生結(jié)渣的問題;為維持鍋爐輸出蒸汽參數(shù),不影響機(jī)組帶負(fù)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(jìn)燃煤耦合生物質(zhì)發(fā)電技改試點(diǎn)項(xiàng)目建設(shè)工作,在配套激勵(lì)政策完善、生物質(zhì)摻燒量滿足社會(huì)現(xiàn)狀的情況下,將對(duì)建設(shè)成本低、技術(shù)成熟可靠的生物質(zhì)摻燒發(fā)電市場(chǎng)起到促進(jìn)作用,對(duì)生物質(zhì)資源開發(fā)、建設(shè)也將起到正向連鎖效應(yīng)。未來,生物質(zhì)燃料在煤電機(jī)組摻燒應(yīng)用和探索將變得更加活躍。
燃煤機(jī)組摻燒生物質(zhì)發(fā)電已有典型案例
十幾年來,國內(nèi)不少電廠嘗試在燃煤機(jī)組中摻燒生物質(zhì)。
2005年12月,我國首個(gè)秸稈與煤粉混燒發(fā)電項(xiàng)目在華電國際十里泉發(fā)電廠竣工投產(chǎn)。
2012年,國電荊門電廠依托64萬千瓦瓦煤電機(jī)組建設(shè)燃煤耦合生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目,折合生物質(zhì)發(fā)電容量1.08萬千瓦。
2022年,華能日照電廠68萬千瓦機(jī)組耦合生物質(zhì)發(fā)電示范項(xiàng)目順利完成試運(yùn)行,這是國內(nèi)首臺(tái)大型燃煤機(jī)組耦合生物質(zhì)發(fā)電示范項(xiàng)目,設(shè)計(jì)生物質(zhì)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(jī)組摻燒牛糞試驗(yàn)成功。試驗(yàn)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(jī)組摻燒牛糞試驗(yàn),生態(tài)效益、社會(huì)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(zhì)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(zhuǎn)化為可燃?xì)怏w,進(jìn)入大型電站鍋爐與燃煤混合燃燒,產(chǎn)生蒸汽,用以代替部分原煤,所產(chǎn)生的煙氣依托燃煤機(jī)組的高效環(huán)保治理平臺(tái)處理,實(shí)現(xiàn)凈排放。
據(jù)湖北華電襄陽發(fā)電有限公司生物質(zhì)運(yùn)維主任楊濤介紹,摻燒生物質(zhì)發(fā)電的機(jī)組每年可以發(fā)電5900萬千瓦時(shí),可消納生物質(zhì)農(nóng)林廢棄物約5萬噸,每年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤1.8萬噸,每年可減排二氧化碳5萬噸,在兜底消納農(nóng)林廢棄物的同時(shí),有效降低了煤電企業(yè)的碳排放。
“通過消納周邊多種類農(nóng)林廢棄物,解決農(nóng)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(dòng)了周邊農(nóng)民增收,每年可直接帶動(dòng)周邊農(nóng)民增收1700萬元,同時(shí)為附近農(nóng)民提供近百個(gè)就業(yè)崗位。”楊濤說。
廣泛推廣應(yīng)用或?qū)⒓觿≡细?jìng)爭(zhēng)
與會(huì)專家表示,在具體實(shí)施過程中,煤電機(jī)組摻燒生物質(zhì)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(zhì)資源的利用和開發(fā)。
全聯(lián)新能源商會(huì)生物質(zhì)能專委會(huì)秘書長(zhǎng)王彪表示,隨著煤電機(jī)組摻燒生物質(zhì)的規(guī)模化應(yīng)用推廣,或?qū)⑴c現(xiàn)在推廣生物質(zhì)燃料供熱、生物質(zhì)發(fā)電、生物質(zhì)氣化藕合制取綠色甲醇等項(xiàng)目爭(zhēng)奪原料,造成原料不足,導(dǎo)致項(xiàng)目無法延續(xù)。
中國產(chǎn)業(yè)發(fā)展促進(jìn)會(huì)生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)分會(huì)常務(wù)副秘書長(zhǎng)劉洪榮也指出,目前我國農(nóng)林生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目主要集中在東北地區(qū)以及山東、河北、河南、安徽等農(nóng)作物主產(chǎn)區(qū),而這些地區(qū)的煤電機(jī)組也比較集中。如果對(duì)這些區(qū)域的煤電機(jī)組實(shí)施摻燒生物質(zhì)改造,勢(shì)必會(huì)跟存量的純生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目產(chǎn)生原料競(jìng)爭(zhēng)。
劉洪榮介紹,常規(guī)火電廠兩臺(tái)60萬千瓦煤電機(jī)組,如果摻燒10%的生物質(zhì),意味著需要相當(dāng)于能夠提供12萬千瓦功率的生物質(zhì),而一座純生物質(zhì)發(fā)電廠的裝機(jī)規(guī)模一般在3萬千瓦左右。這意味著,如果開展煤電機(jī)組摻燒生物質(zhì),相當(dāng)于在一個(gè)地方突然增加4個(gè)純生物質(zhì)發(fā)電廠。
基于此,劉洪榮提出了三點(diǎn)建議。一是在原料保障方面,要充分考慮周邊可收集生物質(zhì)原料量、已有生物質(zhì)原料用戶、是否有同業(yè)競(jìng)爭(zhēng)。同時(shí),還要對(duì)原料市場(chǎng)價(jià)格進(jìn)行充分調(diào)研,對(duì)項(xiàng)目實(shí)施的經(jīng)濟(jì)性做出評(píng)估。可以考慮利用或聯(lián)合周邊已有生物質(zhì)發(fā)電廠建立原料供應(yīng)體系。
“二是根據(jù)機(jī)組情況選擇適合的摻燒技術(shù)路徑。不同的爐型摻燒工藝不一樣,要加強(qiáng)科技創(chuàng)新與實(shí)踐,比如生物質(zhì)熱解氣化、生物質(zhì)粉碎預(yù)處理等相關(guān)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(jìn)一步拓展原料來源。”劉洪榮表示,除常規(guī)農(nóng)林廢棄物和秸稈之外,還可以考慮有機(jī)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(shù)創(chuàng)新提高摻燒燃料適應(yīng)性。
責(zé)任編輯: 李穎