前言
当今，随着能源领域对高效、清洁、可持续发展的追求日益迫切，燃煤电站作为传统能源供应的关键环节，其技术升级与创新成为当务之急。工业固废的合理处置及资源化利用也备受关注，在此背景下，燃煤电站与工业固废耦合掺烧技术应运而生，成为能源与环境领域的研究热点。该技术涉及多学科交叉，涵盖燃料预处理、燃烧过程控制、污染物协同治理等多个关键环节，其核心目标是实现工业固废在燃煤电站中的高效、清洁燃烧，同时确保电站的安全稳定运行。
▶ 发展现状
政策大力支持：《关于大力实施可再生能源替代行动的指导意见》《煤电低碳化改造建设行动方案(2024-2027 年)》《产业结构调整指导目录(2024年本)》等政策文件，为多源固废替代燃料和燃煤耦合发电技术的应用与推广提供了有力的政策导向和保障，将火电掺烧低碳燃料列入鼓励类项目电力板块，并明确提出实施煤电机组耦合生物质发电，规定了掺烧比例。
技术方面
技术不断创新和突破：如哈尔滨锅炉厂有限责任公司自主研发的 “燃煤耦合垃圾发电技术” 通过国家能源局评审;中国华能集团有限公司开发的“大型燃煤电站规模化处理多源固废耦合发电关键技术” 被列入《中央企业科技创新成果产品手册(2023年版)》;国家能源集团发布《煤电机组耦合固体废弃物掺烧典型技术路线和案例集》。此外，循环流化床锅炉掺烧技术发展良好，其燃料适应性广，热容量大，燃烧稳定，抗冲击，负荷调节范围广，能够掺烧各种各样的城市固废垃圾，热耦合掺烧技术成熟，可直燃掺烧，锅炉设备改造投资非常低。
在污泥的预处理、掺烧比例的控制、污染物的协同治理等方面都有进展。浙江大学王飞教授团队等科研机构在污泥的理化性质、干化技术、掺烧工艺等方面进行了深入研究。一些企业也取得了技术突破，如南网科技公司污泥掺烧项目团队历时10 年，突破了高效干化、锅炉效率下降明显、受热面结焦、污染物排放难以控制等关键技术瓶颈。
应用规模方面
应用日益广泛——固体替代燃料如垃圾衍生燃料(RDF)、固体回收燃料(SRF)等，已在燃煤电厂、水泥厂等工业窑炉中得到应用。华能长江环保科技有限公司的项目可适应多种固废处置，新中港公司计划通过锅炉改造扩大固废燃料的耦合比例。在污泥掺烧方面，国能(福州)热电有限公司、承德热电、国家能源集团安徽公司马鞍山电厂、华能福州电厂等企业的污泥掺烧项目都取得了不错的成效。部分火电厂的污泥掺烧量逐渐增加，处理能力不断提升，如华能珞璜电厂日处理湿污泥量可达600 吨，每年可处置生活污泥近 20 万吨;国能(福州)热电有限公司 2024 年 3 月份污泥掺烧量创历史新高，完成 1025.4吨，一季度累计掺烧量较上年度总量高 233%。
应用领域方面
国内在污泥掺烧方面成果显著，同时也在积极拓展生物质、垃圾焚烧废渣、油泥、药渣等多种固废的耦合掺烧领域。例如国家能源集团发布的《煤电机组耦合固体废弃物掺烧典型技术路线和案例集》介绍了污泥耦合掺烧、污泥干化焚烧、垃圾焚烧、油泥焚烧、药渣焚烧、生物质气化焚烧、生物质掺烧等7 个技术方向。
技术研究方面
预处理技术研究：由于工业固废成分复杂、含水率高、热值低等特点，如污泥的含水率通常在 80%左右，科研人员致力于研究高效的预处理技术。例如，浙江大学王飞教授团队对污泥的理化性质进行深入研究，为污泥的干化技术提供理论支持，开发出蒸汽传热圆盘干化工艺等，将含水率约80% 的湿污泥干化成含水率约 40% 的干污泥，提高其热值和燃烧性能。
燃烧特性与过程控制研究：研究人员通过实验和模拟等手段，深入了解工业固废与煤炭混合燃烧的特性，包括燃烧温度、燃烧速度、污染物生成规律等。如西安西热锅炉环保工程有限公司的研究人员对多源固废在煤粉锅炉中的燃烧过程进行研究，首创了燃煤电厂多源固废前置炭化技术路线，突破了多源固废难以适应煤粉锅炉悬浮燃烧的技术瓶颈。
污染物协同治理研究：在耦合掺烧过程中，会产生多种污染物，科研人员重点研究如何实现污染物的协同治理。例如，利用燃煤电站现有的环保设施，如脱硫、脱硝、除尘设备等，对工业固废燃烧产生的污染物进行高效脱除，并通过优化燃烧过程和添加催化剂等方式，进一步降低污染物的排放。
实践应用方面
污泥耦合掺烧：国内多个燃煤电厂开展了污泥耦合发电项目。如华能珞璜电厂日处理湿污泥量可达 600 吨，每年可处置生活污泥近 20 万吨，增加生物质电量4900 万千瓦时，减少二氧化碳排放 4.14 万吨;国能(福州)热电有限公司 2024 年 3 月份污泥掺烧量创历史新高，完成 1025.4吨，一季度累计掺烧量较上年度总量高 233%。
生物质耦合掺烧：国家能源集团发布的《煤电机组耦合固体废弃物掺烧典型技术路线和案例集》收录了寿光、柳州、布连 3个电厂生物质掺烧项目。烟台龙源公司研发的 “燃煤锅炉掺烧生物质燃料关键技术研究与应用” 技术在国能寿光发电有限责任公司 1000兆瓦燃煤锅炉上示范应用，生物质粉料掺烧量 25.36 吨 / 时，相应减少锅炉燃煤 11.29 吨 /时，且对锅炉燃烧稳定性、受热面沾污情况和污染排放情况无明显消极影响。
垃圾焚烧废渣耦合掺烧：以某地区燃煤电厂为例，通过引进生活垃圾焚烧废渣掺烧技术，成功实现了固体废弃物的资源化利用和减少排放，将生活垃圾焚烧废渣，如焚渣、灰渣等，作为辅助燃料掺入燃煤，提高了资源的综合利用率，减少了焚烧废渣对环境的危害。
其他固废耦合掺烧：国家能源集团发布的《煤电机组耦合固体废弃物掺烧典型技术路线和案例集》还介绍了油泥焚烧、药渣焚烧等技术方向及相关案例。如常州电厂等公司在油泥焚烧、药渣焚烧方面进行了实践探索，取得了一定的成果，为解决这些特殊工业固废的处置问题提供了借鉴。
▶ 发展趋势
技术创新方面
耦合技术多元化：目前常见的生物质用于煤电机组发电的技术方式主要有直燃耦合、间接耦合和并联耦合发电三种，未来会不断优化改进，以适应更多种类的工业固废和更复杂的工况。同时，循环流化床锅炉掺烧技术会持续发展，其燃料适应性广、热容量大、燃烧稳定、抗冲击、负荷调节范围广等优势将进一步凸显，并且会不断进行技术升级，使其能够更高效地掺烧各种工业固废。
替代燃料制备技术精细化：通过 “破碎 + 筛分 + 分选”等精细化处理工艺，将固废垃圾中不可燃物分离出来，使最终得到的替代燃料在出料尺寸、除杂率上都有着不小的提升，入炉燃烧的热损失系数更低，有害物质更少，热值更高。此外，还会研发更高效的干燥、成型、配伍与调质技术，进一步提高固废燃料的质量和燃烧性能12。
应用拓展方面
固废种类增加：在现有污泥、生物质、垃圾焚烧废渣、油泥、药渣等固废耦合掺烧的基础上，未来会进一步拓展到更多类型的工业固废，如化工废渣、冶炼废渣、尾矿等，实现更广泛的固废资源化利用。
应用领域扩大：除了燃煤电站，该技术还将在更多的工业领域得到应用，如水泥厂、钢铁厂等。例如广东奥创公司的 “OHCAN-WTR固废资源化协同处置耦合发电” 处理技术，可实现城市生活垃圾、一般工业固废等的 “无害化、减量化、资源化、能源化” 的综合利用处理，其生产的 RDF燃料棒可用于水泥厂。
环保与效益方面
污染物协同治理深化：利用燃煤电站现有的环保设施，如脱硫、脱硝、除尘设备等，对工业固废燃烧产生的污染物进行高效脱除，并通过优化燃烧过程和添加催化剂等方式，进一步降低污染物的排放。同时，会更加注重多污染物的协同治理，实现对二氧化硫、氮氧化物、颗粒物、重金属等污染物的一体化控制。
多重效益提升：多源固废替代燃料属于可再生能源，是一种新型非煤低碳燃料，替代部分燃煤可降低发电厂碳排放量。同时，使用替代燃料后，还可降低二氧化硫、氮氧化物、颗粒物、灰渣的产生量，有助于减少环境污染，实现节能减排的目标。此外，该技术还能通过减少固废处理费用和碳排放成本等，为企业带来额外的经济效益。
智能化与管理方面
燃烧过程智能化控制：在线监测系统与智能控制系统深度“联姻”，通过实时捕捉锅炉温度、压力、氧量、二氧化碳、氮氧化物含量等关键燃烧参数，并依托前沿算法模型实时“把脉会诊”，精准调控给料量、送风量、引风量等关键变量，确保燃烧进程稳定高效。未来，智能化控制系统将更加先进和完善，实现对燃烧过程的精准预测和自动优化。
原料供应与储存优化：在政府引导下，固废产生单位与燃煤电厂将开启更深入的合作，长期合作协议签订、产业联盟组建，固废供应更加稳定。各地会因地制宜建设更多固废收集中转站、物流配送中心，实现固废集中收纳、分类仓储、统一配送，降低运输成本与风险。同时，电厂会进一步完善安全环保储存措施，打造更专业的储存设施，全方位守护储存安全。
综上所述，燃煤电站与工业固废耦合掺烧技术在技术创新和应用实践方面都取得了显著进展，但仍面临诸多挑战。未来，需要进一步深入开展基础研究和应用技术研发，加强产学研合作，不断优化技术路线和工艺参数，完善配套设备和系统。相信在各方的共同努力下，这一技术必将不断成熟和完善，为我国能源结构调整、工业固废资源化利用和环境保护事业提供强有力的技术支撑，实现经济、社会和环境的协调发展。
来源：灵动核心
如需转载必须注明来源作者
