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“燃煤+耦合”专题

来源：洁净煤技术

行业视野: 煤化工
类别; 108个
关键词; 105位
专家; 24篇
论文; 16111IP
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纤维素、半纤维素和木质素对生物质燃烧行为影响研究

作者(Author)：刘洋, 姜通, 邹春, 章海生

摘要：生物质能因其CO2零排放和可再生的优点已成为能源领域研究的热点，如何合理并充分利用生物质能受到广泛关注。研究生物质三组分（纤维素、半纤维素和木质素）对生物质的着火及燃烧行为的影响机理，可用于生物质电厂的生物质种类选择与生物质掺混煤粉燃烧评估。采用Hencken平焰燃烧器和高速摄像机拍摄生物质三组分、3种生物质及对应的模拟生物质的着火延迟时间，结合辐射能测温技术探讨生物质三组分、3种生物质和模拟生物质的燃烧特性，分析生物质结构特性对其的影响。结果表明，生物质三组分中木质素的着火延迟时间最短，半纤维素其次，纤维素的着火延迟时间最长，其着火延迟时间分别为2.08、4.16和7.52 s。生物质与其对应的模拟生物质燃烧特性明显不同，且这种差异随生物质中木质素含量的增加而增强。纤维素和半纤维素焦着火发生后燃烧温度急剧增至1 000 K以上，而木质素焦着火后，颗粒温度增加相对平缓。实际生物质的着火延迟时间都长于模拟生物质，并且模拟生物质的着火延迟时间随木质素含量的增加而不断缩短。对于实际生物质，稻杆和板栗壳的峰值温度曲线趋势相近，板栗壳燃烧初期的温度更高，而竹子样品则呈较特殊的温度曲线。

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2022年第04期

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中国煤电低碳转型之路———国外生物质发电政策／技术综述及启示

作者(Author)：毛健雄, 郭慧娜, 吴玉新

摘要：我国生物质具有储量丰富，分布广泛的特点，是一种可靠的低碳替代燃料，由于生物质燃料同时具有储能属性，合理有效地利用生物质，对于实现我国低碳/零碳的排放目标，构建以新能源为主体的电力系统具有重要作用。为此，系统综述了国外生物质利用政策及发电技术的发展现状和趋势，结合我国生物质特点及电力生产需求目标，对我国未来生物质利用途径开展深入分析。高效煤电+生物质混烧是全球范围内煤电低碳转型发展的主要方向，具有技术成熟、成本较低、利用形式灵活等优势，是英国、瑞典等国家实现碳中和的关键措施，在有效的政策激励下得到了快速发展。目前我国燃煤机组发电能效水平已显著提升，继续改进技术提升能效已不能满足火电大幅度降碳需求。燃煤发电的碳减排需要原料减碳和尾气固碳2方面着手进行，而生物质发电是一种原料减碳的有效措施。我国在发展高效先进节能煤电的基础上，应先立后破，大力发展生物质火电取代煤电，最终实现煤电的零碳化转型，因此煤电升级改造+生物质混烧+碳捕集、利用和封存（CCUS）的技术路径对我国最终实现2060碳中和具有重要战略意义。未来我国生物质发电技术的发展应注重3个方面：根据我国生物质资源情况及利用目标，制定更合理的国家法规政策和激励政策，如碳交易体系下减免碳税、根据耦合比例灵活性颁发发电补贴、绿证交易等，对燃煤电厂混烧生物质进行约束和支持；大力发展生物质燃料产业，规范生物质的加工和收购标准，建立稳定可靠的生物质燃料的供给市场，从根本上降低原料成本，把控原料质量，这也是促进生物质利用良性发展的重要举措；开发先进可行的生物质与煤混烧，乃至100%燃烧生物质的可靠技术，国外经验表明燃煤机组高比例掺烧生物质在技术上完全可行，但我国在此方面积累的经验较少，在原料加工制备与上料、保证锅炉掺混比例较大波动下仍能高效燃烧运行、解决锅炉腐蚀结渣等方面仍需技术积累。未来低碳能源系统将是多能互补格局，生物质大规模利用还将面临原料短缺问题，需推进在边际土地上种植灌木、草类等能源植物以及现有林地改造，建立农林废弃物和能源植物的一体化收、储、运和初加工产业链，可将其与发展三农战略相结合，利国利民。

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2022年第03期

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燃煤机组耦合农林生物质发电技术现状及展望

作者(Author)：郭慧娜, 吴玉新, 王学斌, 王志超, 张缦, 黄中

摘要：燃煤机组耦合生物质发电具有改造成本低、调峰灵活、运行安全等特点，是双碳形式下火电机组减少碳排放，提高可再生能源发电比例的有效途径。目前，我国燃煤机组耦合生物质发电技术的应用非常有限。为进一步发挥生物质这种清洁零碳的可再生能源在我国新型电力系统中的作用，同时利用燃煤机组灵活可调度的优势，详细调研了我国生物质资源现状、燃煤机组和生物质的耦合方式、国内外典型燃煤机组耦合生物质发电项目的运行情况。指出我国生物质尤其是农林废弃物存在较大资源浪费，燃煤机组耦合生物质发电技术在国外尤其是欧洲国家已得到大规模应用，国内目前尚未应用于大型机组。梳理出燃煤机组直燃耦合生物质发电技术目前面临的挑战，包括稳定低成本的生物质原料供应和加工流程尚未形成、高比例掺烧缺乏成熟技术、受热面沾污腐蚀问题亟待解决、掺烧时生物质发电量的计量尚未形成标准等。为提高大型燃煤机组灵活性与降低CO2排放，未来需在以下几方面做出努力；通过在电厂周边或边际土地上种植某些能源作物保证生物质原料的相对单一性和稳定性，避免原料性质变化太大对机组运行的影响；发展高比例生物质耦合发电技术，保证煤与生物质掺混比例灵活可调；探索更先进的生物质发电计量方式，以此确定生物质掺烧合理的补贴及运营方式，加快形成具有竞争力的、可复制、可传播的生物质发电循环经济链；按照掺烧比例由低到高开展工程示范项目，并探索生物质能结合碳捕集与封存技术在火力发电厂中的应用，逐步将火电机组从原料减碳过渡到原料脱碳直至烟气脱碳。

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2022年第03期

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碳定价背景下生物质发电前景分析

作者(Author)：张东旺, 史鉴, 杨海瑞, 吕俊复, 张缦, 黄中, 李诗媛

摘要：针对能源供需矛盾日益加剧，开发可再生新能源实现节能减排成为全球性问题。采用碳定价的方式，可以提高燃煤发电成本并促进可再生能源发电。生物质储量丰富，CO2净排放量为0，为实现碳中和提供可能。国外越来越多的国家采用碳定价的方式来促进减排，本文分析了不同碳定价情形下，我国附加碳价的燃煤发电成本，并将生物质发电与其他发电方式进行了对比，明确了随着煤价的不断上涨及《巴黎协定》温控目标实现需要进一步提高碳定价的迫切需求，生物质直燃发电成本与燃煤发电间的差距将逐渐缩小，此外，随着生物质发电技术的不断成熟和完善，其运行可靠性将会得到大幅度改善，为生物质发电的大力推广奠定了基础。研究结果表明：综合经济和技术优势，生物质发电有着非常好的市场前景。

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2022年第03期

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循环流化床生物质直燃发电技术研究进展

作者(Author)：胡南, 谭雪梅, 刘世杰, 赵冰, 巩太义, 王家林, 张守玉

摘要：循环流化床农林生物质直燃发电是农林生物质能源化利用的主要途径，在我国碳达峰和碳中和的战略目标下，产业发展将迎来更大的机遇，同时也面临更多的问题和挑战。为了促进循环流化床锅炉生物质发电产业的稳定、健康发展，调研了生物质直燃发电产业发展现状，梳理了循环流化床锅炉在生物质发电产业应用的技术优势，系统分析了生物质循环流化床锅炉的发展历程和关键技术突破。生物质直燃发电产业近年来在我国乃至世界范围内都得到了高速发展，“十三五”以来，我国生物质发电装机年均增长率约20.3%。循环流化床燃烧技术由于其特有的燃料适应性、较高的燃烧效率和较低的污染物排放，适用于生物质直燃发电，目前新建的生物质发电厂普遍采用高压和超高压参数循环流化床锅炉，部分先进机组带有一次再热循环。流态重构技术在生物质循环流化床锅炉上的应用，能大幅降低机组厂用电率，进一步提高锅炉效率；通过优化燃烧温度及风量配比，NOx原始排放得到有效控制；针对生物质燃料碱金属含量高，易于结渣沾污的问题，通过优化对流受热面，控制燃烧温度，可以有效减缓受热面沾污堵塞等问题，锅炉可用率大幅提高。目前限制生物质发电产业发展的主要因素包括运行成本较高、企业管控水平落后以及国家补贴的不确定性，随着生物质发电政府补贴的退坡，产业发展将受到一定影响。针对生物质纯燃发电经济性较差的问题，我国应发展小容量超高参数机组，包括超高压一次再热甚至亚临界机组，可以有效提高发电效率。随着碳交易体系的建立，燃煤耦合生物质直燃发电将得到进一步发展。

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2022年第03期

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燃煤耦合污泥焚烧发电技术研究进展

作者(Author)：王飞, 张盛, 王丽花

摘要：焚烧法作为实现我国污泥快速减量化、无害化处置的主流方式而得到广泛应用，而在“双碳”减排目标的推动下，燃煤耦合污泥焚烧发电技术能有效实现燃煤领域的低碳减排和污泥的清洁焚烧处置。本文总结了污泥基本理化性质、水分赋存形态、煤质指标和不同干化技术，对比分析了湿污泥直接掺烧、烟气直接干化污泥后掺烧和饱和蒸汽间接干化污泥后掺烧这三种技术路线的优缺点，并对我国燃煤耦合污泥发电典型工程项目进行介绍。实践表明“干化+掺烧”的技术路线能在保证燃烧热稳定性的基础上实现较大的污泥处置量，只要污泥的掺烧比例能控制在较佳范围内，燃煤机组既能保证较高的燃烧热效率，又能满足常规污染物、重金属和二噁英等污染物的排放标准。

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2022年第03期

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燃煤机组耦合蒸气干化污泥能耗特性试验

作者(Author)：李源, 郭志成, 赵鑫平, 毛睿, 岑可法

摘要：针对某350 MW燃煤机组开展蒸汽干化污泥掺烧性能试验研究，研究蒸汽干化污泥对锅炉效率、厂用电率、汽机热耗率、机组能耗等的影响。试验期间，利用污泥干化机将湿污泥含水率从80%分别干化至60%、40%。结果表明，蒸汽干化污泥耦合发电时，机组能耗出现了上升趋势，其中，锅炉效率下降主要是因为排烟热损失和固体未完全燃烧热损失增加造成的，汽机热耗率上升是因为干化蒸汽消耗导致的，机组厂用电率上升主要是因为风机系统电耗和脱硫系统电耗上升引起的。污泥干化程度越高，锅炉效率下降幅度越小，汽机热耗率上升幅度越大，机组厂用电率上升幅度越小。利用蒸汽将污泥含水率从80%干化至40%，机组供电燃料耗率略有下降，机组供电燃料耗率变化量从2.039 g/(kW∙h)降低至1.904 g/(kW∙h)。本研究为蒸汽干化污泥耦合发电机组能耗评估提供了理论和数据支撑。

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2022年第03期

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330 MWe循环流化床锅炉掺烧污泥性能影响

作者(Author)：柯希玮, 孙国瑞, 黄中, 巩太义, 杨海瑞, 吕俊复, 张缦

摘要：利用循环流化床(CFB)锅炉掺烧一定比例污泥是减量化、无害化和资源化处理污泥的有效方式。为了解污泥掺烧对大型电站CFB锅炉物料平衡和运行性能的影响，以某330 MWe亚临界CFB锅炉为研究对象，借助一维CFB数学模型对其掺烧污泥后的物料平衡特性进行预测和分析，然后结合实炉运行数据讨论掺烧对锅炉性能的影响。模型计算结果表明，在原煤矸石和煤泥混合燃料中(煤泥质量分数为15%)，掺入10%污泥替换一部分煤矸石后，飞灰和底渣粒度变化很小，而循环灰粒度略微增大；循环流率由9.2 kg/(m2·s)提高至11.8 kg/(m2·s)，提高了近30%；稀相区平均压降即颗粒悬浮浓度增大约35%；飞灰占总灰渣份额增加约1.5个百分点；同时床料颗粒在炉膛内的停留时间有所延长。在不同锅炉负荷(50%～100%)下的实测结果均显示，掺烧10%污泥后，床温下降10 ℃左右；排烟温度升高3 ℃以内；低温过热器及低温再热器出口蒸气温度有所提高，大部分工况下温升在10 ℃以内；而炉内屏式过热器出口蒸气温度则略有降低，降幅为2～15 ℃。模型和实炉运行结果表明，掺烧少量污泥有利于改善CFB锅炉物料循环性能，尾部烟道对流换热增强，而炉内屏式过热器传热系数有所降低。但总体上看，在较宽负荷范围内，当污泥掺烧比例较低时，锅炉蒸气参数等变化较小，对整体运行性能影响不大。

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2022年第03期

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