前言
在全球积极推进碳达峰碳中和目标背景下，我国能源领域的低碳转型备受瞩目。燃煤机组作为能源供应的重要组成部分，其减碳举措至关重要。近年来，燃煤机组掺烧生物质作为一种有效的减碳方式，受到了广泛关注和积极探索。
《煤电低碳化改造建设行动方案(2024—2027年)》和《能源重点领域大规模设备更新实施方案》等政策的出台，为燃煤机组掺烧生物质提供了强有力的政策支持，明确了目标并给予多方面优惠，促使企业纷纷投身于这一领域的实践。从理论到实际应用，燃煤机组掺烧生物质展现出了巨大的减碳潜力，如湖北华电襄阳发电有限公司和大唐安徽发电有限公司等企业的项目已取得显著的减排效果。
然而，在这一过程中，也面临着诸多挑战，原料供应与竞争、技术适应性以及计量与标准等问题亟待解决。但与此同时，随着科技的进步和产业的协同发展，燃煤机组掺烧生物质在技术创新与优化、多产业协同以及政策支持与市场机制完善等方面也呈现出积极的发展趋势，有望实现环境效益、经济效益和社会效益的有机统一。接下来，深入了解燃煤机组掺烧生物质减碳面临的挑战与应对策略。
政策支持
《煤电低碳化改造建设行动方案(2024—2027 年)》：明确将生物质掺烧作为煤电低碳化改造的关键方式之一，规定改造后的煤电机组需具备掺烧 10%以上生物质燃料的能力，旨在通过此举显著降低燃煤消耗和碳排放水平。这一方案的出台，为煤电行业的低碳转型提供了明确的方向和具体的目标，促使企业积极探索和应用生物质掺烧技术。
《能源重点领域大规模设备更新实施方案》：着重强调要大力推动燃煤耦合生物质发电技术的示范应用，为燃煤机组耦合生物质发电试点项目给予了强有力的政策支持。这不仅包括资金上的扶持，还涉及到项目审批、技术研发等多方面的优惠政策，为试点项目的顺利开展创造了良好的政策环境。
减碳潜力
理论减碳量：以 2023 年 300MW 等级以上常规燃煤机组发电基准值 0.7950tCO₂/MWh 为例，若在 2024 年掺烧 10%的生物质，理论上每 MWh 可实现减碳约 0.0795tCO₂。从全国范围来看，2023 年中国燃煤机组电量供应约为 5.379 万亿千瓦时，按平均碳排放强度0.8tCO₂/MWh 计算，若全部燃煤机组均掺烧 10% 的生物质，理论上可减碳约 4.3032 亿吨二氧化碳，展现出了巨大的减碳潜力。
实际减碳效果：在实际应用中，如湖北华电襄阳发电有限公司的掺烧生物质发电机组，每年能够减排二氧化碳 5 万吨;大唐安徽发电有限公司的 660MW超临界燃煤机组直燃耦合生物质发电项目，每年减排二氧化碳更是高达 27万吨。这些成功案例充分证明了生物质掺烧在实际减碳中的显著效果，为其他企业提供了可借鉴的范例。
技术路径
直接耦合燃烧：
原磨煤机耦合方案：利用锅炉原有的磨煤机对生物质进行研磨，然后将研磨后的生物质送入原煤燃烧器进行耦合发电。此方案的优点是对原系统改造较小，改造成本相对较低。然而，其缺点也较为明显，掺烧比最高只能达到10% 左右，并且会降低原有制粉系统的效率，导致燃烧条件变差，影响发电效率和稳定性。
生物质与煤预混合耦合方案：将生物质和煤按照一定比例预先混合，再经原输煤管道和磨煤机研磨后送入原煤燃烧器。该方案同样对原系统改造较小，成本较低，但存在燃烧条件差、火焰稳定性和传热特性不佳的问题，同时还容易增加结渣、积灰和腐蚀的风险，对锅炉的安全运行和维护带来较大挑战。
送粉管道耦合方案：为生物质配置单独的处理系统，将生物质研磨后喷入煤粉管道，与煤粉共同进入原煤燃烧器进行耦合。此方案虽然能够将掺烧比提升至 20%左右，但增设了生物质处理系统，投资成本较高，并且可能会出现生物质堵塞煤粉输送管道的问题，影响系统的正常运行。
原煤燃烧器耦合方案：将研磨后的生物质直接喷入原煤燃烧器进行耦合，与送粉管道耦合方案类似，增设了生物质处理系统，投资较高，且存在生物质堵塞煤粉输送管道的风险，但掺烧比也能提升至20% 左右，在一定程度上提高了生物质的利用效率。
独立生物质燃烧器耦合方案：为生物质配备独立的燃烧器，经过预处理后的生物质从生物质燃烧器进入锅炉炉膛进行耦合发电。该方案的燃料适应性好，掺烧比例高，能够更好地发挥生物质的燃烧特性，但改造成本最高，对企业的资金实力和技术水平要求较高。
间接耦合燃烧：先将生物质在专用设备中进行气化或热解，产生可燃气体，然后将可燃气体送至燃煤锅炉的专用燃烧器中进行燃烧。这种方法能够最大程度地降低直燃耦合中污渍、腐蚀等问题的影响，提高锅炉的运行安全性和稳定性。但该系统较为复杂，投资成本高，并且过高的掺烧比会使锅炉钾含量升高，影响催化剂活性，因此一般建议将生物质耦合比例控制在10% 以内。
并联耦合燃烧：在现有燃煤锅炉附近建设独立的生物质燃烧锅炉，二者产生的蒸汽一同进入汽轮机发电。该技术处理机制具有显著优势，能够实现生物质 100%耦合，可适应多种生物质燃料，且不会影响原有燃煤锅炉的正常运行。然而，其缺点是投资成本高，需要增设完整的生物质锅炉和管道系统，并且发电效率低于间接耦合发电，在一定程度上限制了其大规模应用。
项目案例
华电国际十里泉发电厂：2005 年 12月，中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，开启了我国燃煤机组掺烧生物质的先河，为后续项目的开展提供了宝贵的经验和技术借鉴。
国电荆门电厂：2012 年，国电荆门电厂依托 64 万千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，实现了煤电与生物质能的有效耦合，在减少碳排放的同时，提高了能源利用效率。
华能日照电厂：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，标志着我国在大型燃煤机组耦合生物质发电领域取得了重要突破。
国电电力胜利电厂：2024 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，这是全国首例煤电机组掺烧牛粪试验，具有显著的生态效益和社会效益，为生物质资源的多元化利用提供了新的思路和途径。
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。该机组每年可以发电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，实现了经济效益、环境效益和社会效益的有机统一。
大唐安徽发电有限公司：2022 年，其 660MW 超临界燃煤机组直燃耦合生物质发电项目顺利通过 72小时试运行，正式投产。这是目前国内最大的燃煤机组耦合生物质发电项目，也是国内首台套生物质散料直接破碎燃煤耦合掺烧项目，每年可产生 2.3亿度绿电，全年利用生物质燃料 25 万吨(折合标煤 10 万吨)，减排二氧化碳 27 万吨，为我国燃煤机组耦合生物质发电项目的规模化发展提供了成功范例。
面临挑战
原料供应与竞争：中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较为密集，导致原料竞争现象较为突出。此外，生物质资源具有明显的区域性和季节性特征，来源繁杂，收集难度大且成本高，目前稳定低成本的生物质原料供应和加工流程尚未形成，严重制约了燃煤机组掺烧生物质项目的大规模推广。
技术适应性：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，会使燃料体积及烟气量发生显著变化，对锅炉的燃烧效率和热传递效率产生影响。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，容易产生结渣的问题，对锅炉的受热面造成损害，增加了锅炉的运行和维护成本，给锅炉的安全稳定运行带来一定挑战。
计量与标准：在掺烧过程中，生物质发电量的计量尚未形成统一的标准，导致难以准确评估掺烧效果，也给相关政策的实施带来了困难。不同企业采用的计量方法和标准不一致，使得生物质掺烧的实际贡献难以准确量化，影响了企业的积极性和政策的引导作用。
发展趋势
技术创新与优化：随着科技的不断进步，生物质预处理技术、燃烧技术和耦合技术等将不断创新和优化。例如，新型的生物质预处理技术能够提高生物质的热值和燃烧性能，先进的燃烧技术可以实现更高效的燃烧和更低的污染物排放，优化的耦合技术能够提高生物质与煤的协同燃烧效果，降低对锅炉的影响和改造成本，从而推动燃煤机组掺烧生物质技术的不断成熟和完善。
多产业协同发展：燃煤机组掺烧生物质将与生物质收集、加工、运输等产业以及农业、林业等领域形成更紧密的协同发展关系。一方面，生物质收集、加工和运输产业的发展将为燃煤机组提供稳定的原料供应;另一方面，燃煤机组掺烧生物质项目的实施也将为农业、林业废弃物的处理提供新的途径，实现资源的高效利用和循环发展，促进多产业的协同共进。
政策支持与市场机制完善：政府将进一步完善相关政策支持体系，如补贴政策、碳交易机制等。通过加大补贴力度，提高企业掺烧生物质的积极性;通过完善碳交易机制，使企业能够从碳减排中获得更多的经济收益。同时，加强对项目的监管和评估，确保减碳效果和环境效益，促进燃煤机组掺烧生物质项目的健康、可持续发展。
环境效益
减少二氧化碳排放：生物质在生长过程中吸收二氧化碳，在燃烧过程中释放的二氧化碳量相对较少，属于碳中性燃料。因此，燃煤机组掺烧生物质可以显著降低二氧化碳排放量，有助于实现碳达峰碳中和目标，缓解全球气候变化的压力。
降低污染物排放：与燃煤相比，生物质燃烧产生的污染物如二氧化硫、氮氧化物和颗粒物等相对较少。在燃烧过程中，生物质中的硫、氮等元素含量较低，燃烧后产生的污染物排放量也相应减少，有助于改善环境空气质量，减少对生态环境的污染，保护生态系统的健康和稳定。
经济效益
降低燃料成本：生物质资源通常较为丰富且成本相对较低，部分地区甚至可以免费获取，如农林废弃物等。通过掺烧生物质，可以在一定程度上替代部分高价的燃煤，从而降低燃料采购成本，提高企业的经济效益。尤其在生物质资源丰富的地区，这种成本优势更加明显。
增加发电收入：随着碳交易市场的不断完善，燃煤机组掺烧生物质后因碳排放量降低可获得一定的碳减排收益。同时，如果项目符合相关可再生能源政策要求，还可能获得额外的补贴收入，从而增加发电企业的整体收入。这些额外的收入来源将进一步提高企业的盈利能力，促进企业积极开展生物质掺烧项目。
带动相关产业发展：燃煤机组掺烧生物质项目的实施可以带动生物质收集、加工、运输等相关产业的发展，创造更多的就业机会和经济效益，促进地方经济发展。例如，生物质收集需要大量的人力和物力，可带动当地农村劳动力就业;生物质加工产业的发展可以促进相关技术和设备的研发和应用，推动产业升级。
来源：灵动核心
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