清華大學(xué)能源與動(dòng)力工程系吳玉新教授團(tuán)隊(duì)詳細(xì)調(diào)研了我國(guó)生物質(zhì)資源現(xiàn)狀、生物質(zhì)混燃發(fā)電的耦合技術(shù)及國(guó)內(nèi)外典型燃煤機(jī)組耦合生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目的運(yùn)行情況，梳理出我國(guó)生物質(zhì)混燃發(fā)電所面臨的主要挑戰(zhàn)，包括穩(wěn)定低成本的生物質(zhì)供應(yīng)和加工產(chǎn)業(yè)尚未形成、高比例摻燒缺乏成熟技術(shù)、受熱面沾污腐蝕問題亟待解決、生物質(zhì)計(jì)量尚未形成標(biāo)準(zhǔn)等。未來應(yīng)發(fā)展高比例生物質(zhì)混燃發(fā)電技術(shù)，保證生物質(zhì)摻混比例靈活可調(diào)，確定合理的補(bǔ)貼及運(yùn)營(yíng)方式，并按照摻燒比例由低到高開展工程示范項(xiàng)目。

燃煤機(jī)組耦合農(nóng)林生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)現(xiàn)狀及展望

郭慧娜1，吳玉新1，王學(xué)斌2，王志超3，張 縵1，黃 中1

1.清華大學(xué) 能源與動(dòng)力工程系 熱科學(xué)與動(dòng)力工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

2.西安交通大學(xué) 能源與動(dòng)力工程學(xué)院 熱能工程系

3.西安熱工研究院有限公司

研究背景

燃煤發(fā)電技術(shù)對(duì)我國(guó)電力供應(yīng)安全性和穩(wěn)定性起保障性作用，如何實(shí)現(xiàn)燃煤發(fā)電技術(shù)的降碳甚至零碳排放是值得研究的問題。燃煤機(jī)組耦合生物質(zhì)發(fā)電具有改造成本低、調(diào)峰靈活、運(yùn)行安全的特點(diǎn)，然而該技術(shù)在我國(guó)的應(yīng)用仍十分有限，為此，亟需分析該技術(shù)在我國(guó)所面臨的挑戰(zhàn)，并結(jié)合國(guó)內(nèi)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)和我國(guó)國(guó)情提出可行的解決方案。

研究?jī)?nèi)容

隨著碳中和目標(biāo)和碳稅交易機(jī)制的深化，生物質(zhì)耦合發(fā)電技術(shù)具有很大的發(fā)展?jié)摿?。為此，筆者詳細(xì)綜述了我國(guó)生物質(zhì)資源現(xiàn)狀、梳理了已有燃煤機(jī)組和生物質(zhì)的耦合方式及其技術(shù)特點(diǎn)、分析了不同生物質(zhì)耦合發(fā)電技術(shù)對(duì)機(jī)組性能的影響、綜述了國(guó)內(nèi)外典型燃煤機(jī)組耦合生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目的運(yùn)行情況。在此基礎(chǔ)上，針對(duì)我國(guó)生物質(zhì)利用的實(shí)際情況，分析了生物質(zhì)混燃發(fā)電技術(shù)所面臨的主要挑戰(zhàn)，并提出了對(duì)應(yīng)的措施及發(fā)展方向。

研究結(jié)論

1）燃煤耦合農(nóng)林生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)在歐洲等發(fā)達(dá)國(guó)家經(jīng)過20余年的發(fā)展，已被證明是降低燃煤機(jī)組CO2排放的重要技術(shù)。而我國(guó)的農(nóng)林生物質(zhì)耦合發(fā)電應(yīng)用并未充分發(fā)展，主要原因是原料成本偏高、政策補(bǔ)貼不到位和高比例耦合生物質(zhì)混燃技術(shù)不成熟。

2）發(fā)展燃煤耦合生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)的核心環(huán)節(jié)是在全國(guó)范圍內(nèi)建立完善的生物質(zhì)收集輸運(yùn)和交易體系，從根源上降低燃料成本、提高并規(guī)范燃料質(zhì)量。

3）發(fā)展先進(jìn)的燃煤機(jī)組高比例混燃生物質(zhì)技術(shù)，仍需要在生物質(zhì)與煤混燒基礎(chǔ)特性、高性能燃燒器、制粉系統(tǒng)的優(yōu)化和匹配、生物質(zhì)計(jì)量等技術(shù)領(lǐng)域開展深入研究。

4）未來應(yīng)發(fā)展高比例生物質(zhì)混燃發(fā)電技術(shù)，保證生物質(zhì)摻混比例靈活可調(diào)，確定合理的補(bǔ)貼及運(yùn)營(yíng)方式，并按照摻燒比例由低到高開展工程示范項(xiàng)目。

創(chuàng)新點(diǎn)

1）論文通過系統(tǒng)梳理我國(guó)生物質(zhì)資源特點(diǎn)及國(guó)內(nèi)外混燃技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，提出了適合我國(guó)國(guó)情的生物質(zhì)混燃發(fā)電技術(shù)的發(fā)展路徑和亟待解決的問題。

2）論文通過分析國(guó)外生物質(zhì)混燃利用情況，指明了我國(guó)發(fā)展高比例生物質(zhì)混燃技術(shù)的可行性和必要性，并據(jù)此分別在技術(shù)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)鏈建立兩個(gè)層次上提出未來值得開展的工作。

重要圖表

表1 燃煤電廠耦合生物質(zhì)不同工藝對(duì)比

圖1 生物質(zhì)替代單位熱值動(dòng)力煤燃料體積及煙氣量變化

表2 國(guó)外典型生物質(zhì)耦合發(fā)電機(jī)組應(yīng)用情況

表3 國(guó)內(nèi)典型生物質(zhì)耦合發(fā)電機(jī)組應(yīng)用情況

引用格式：郭慧娜，吳玉新，王學(xué)斌，等.燃煤機(jī)組耦合農(nóng)林生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)現(xiàn)狀及展望[J/OL].潔凈煤技術(shù):1-12 [2022-03-05].DOI:10.13226/j.issn.1006-6772.CC22011201.

GUO Huina,WU Yuxin,WANG Xuebin, et al.Current status of the agriculture and forest biomass co-firing in coal-fired power plants[J/OL].Clean Coal Technology:1-12 [2022-03-05].DOI:10.13226/j.issn.1006-6772.CC22011201.

通訊作者

吳玉新，清華大學(xué)副教授，博士生導(dǎo)師?！稘崈裘杭夹g(shù)》青年編委，《煤炭學(xué)報(bào)》青年編委，《清華大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）》特約編委。主要研究領(lǐng)域?yàn)榛剂系那鍧嵢紵夹g(shù)、湍流多相反應(yīng)流的高保真數(shù)值方法以及低碳節(jié)能應(yīng)用。近年發(fā)表論文150余篇，授權(quán)專利20余項(xiàng)，出版專著1部。任職以來主持承擔(dān)各類科技項(xiàng)目30余項(xiàng)，包括國(guó)家自然基金國(guó)際合作重點(diǎn)項(xiàng)目、青年項(xiàng)目、兩機(jī)專項(xiàng)（專題）、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（子課題）、國(guó)家科技支撐計(jì)劃（子課題）、國(guó)家863項(xiàng)目子課題以及與國(guó)內(nèi)外各大企事業(yè)單位的合作項(xiàng)目。其中高鹽水回用油田注汽鍋爐技術(shù)、高精度水冷熱流計(jì)等技術(shù)獲得企業(yè)應(yīng)用推廣。科技成果獲得省部級(jí)一等獎(jiǎng)3項(xiàng)、二等獎(jiǎng)1項(xiàng)，行業(yè)一等獎(jiǎng)5項(xiàng)，國(guó)家發(fā)明展覽會(huì)金獎(jiǎng)以及日內(nèi)瓦國(guó)際發(fā)明展金獎(jiǎng)各1項(xiàng)。