第10章 煤电低碳化改造中生物质掺烧的深度分析报告（1/2）

在全球“双碳”目标与能源结构转型的大背景下，煤电作为我国电力系统的重要基荷电源，其低碳化改造迫在眉睫。生物质掺烧技术凭借碳循环特性、资源综合利用优势及对能源安全的保障作用，成为煤电低碳转型的关键路径之一。本报告结合最新政策导向、技术实践与项目案例，系统剖析生物质掺烧在煤电改造中的应用价值、核心要点、现实挑战及优化方向，为行业规模化推广提供参考。

一、政策背景与目标：顶层设计引领煤电生物质掺烧方向

近年来，国家多部门密集出台政策，为煤电耦合生物质发电划定清晰路径，从技术路线、量化目标到区域推进形成完整支持体系，为项目落地提供刚性指引。

（一）《加快构建新型电力系统行动方案（2024 - 2027 年）》（发改能源〔2024〕1128 号）：战略定位与宏观要求

该文件作为新型电力系统建设的纲领性文件，将生物质掺烧纳入 “新一代煤电升级行动” 核心技术范畴，其政策导向与具体要求的解读如下：

1.技术路线明确化：锁定生物质掺烧的战略价值

（1）政策原文：“将零碳或低碳燃料掺烧（含生物质掺烧）列为煤电低碳转型的重点技术方向”。

（2）解读：这一表述首次从国家战略层面明确生物质掺烧的技术地位——并非过渡性辅助手段，而是与煤电灵活性改造、碳捕集利用等并列的 “重点路径”。其核心逻辑在于，生物质的碳循环特性可实现 “燃烧减排”，且技术成熟度高、改造成本低于其他低碳技术，能快速规模化应用，为煤电 “降碳不减能” 提供现实解决方案。

（3）实践意义：打破了此前煤电低碳改造中 “重设备升级、轻燃料替代” 的倾向，引导企业将生物质掺烧纳入改造方案核心，避免技术路线走偏。

2.目标量化考核：设定刚性减排与进度底线

（1）政策原文：“到 2027 年，全国煤电机组平均碳排放强度较 2022 年下降 18% 以上，其中采用生物质掺烧等耦合发电技术的机组，碳排放强度需额外降低 5% - 8%”；“2025 年底前完成 30% 以上煤电机组低碳化改造技术评估，2027 年底前实现具备条件的煤电机组改造全覆盖”。

（2）解读：两项量化指标形成 “减排效果 + 改造进度” 的双重约束：

——碳排放强度 “额外降低 5%-8%”：意味着采用生物质掺烧的机组需承担更高减排责任，以弥补纯煤机组改造的减排缺口，例如某纯煤机组改造后减排 18%，则耦合生物质的机组需减排 23%-26%，倒逼企业提升掺烧比例与技术水平；

——改造进度 “30%→全覆盖”：2025 年的 “技术评估” 是前置门槛（需明确是否具备掺烧条件、改造方案可行性），2027 年的 “全覆盖” 则是硬性要求，避免企业以 “资源不足”“技术不成熟” 为由拖延改造，确保政策落地时效。

（3）数据支撑：按 2022 年全国煤电机组平均碳排放强度约 800gco?\/kwh 计算，2027 年需降至约 656gco?\/kwh，采用生物质掺烧的机组则需降至 608-624gco?\/kwh，以 15% 掺烧比例减排 12% 测算，可恰好满足这一要求，验证政策目标与技术能力的匹配性。

3.区域差异化推进：锚定资源禀赋的精准布局

（1）政策原文：“在农林废弃物资源丰富的华北、华东、华中地区，优先布局煤电机组耦合生物质发电项目，要求上述区域 2026 年底前完成至少 50 台机组改造，形成可复制的区域推进模式”。

（2）解读：“优先布局” 的核心依据是 “资源匹配度”—— 华北（小麦 \/ 玉米主产区）、华东（经济林 \/ 农作物混合区）、华中（水稻 \/ 油菜主产区）每年农林废弃物产量占全国 60% 以上，原料收集半径可控制在 50 公里内（运输成本≤50 元 \/ 吨），具备经济可行性；而西北、西南等资源分散地区暂不强制，避免 “无米之炊” 式的低效改造。

（3）“50 台机组” 的示范意义：通过区域集中改造，可形成 “原料收储运 - 机组改造 - 运维管理” 的产业链协同模式（如共享预处理中心、统一原料采购），降低单厂成本，为后续全国推广提供可复制模板，例如华东某省份可整合 10 台机组共享一个预处理基地，原料成本降低 15%-20%。

（二）《煤电低碳化改造建设行动方案（2024 - 2027 年）》（发改环资〔2024〕894 号）：执行细则与协同支持

作为煤电低碳改造的专项实施方案，该文件进一步细化技术标准、审批流程与服务保障，解决 “如何落地” 的实操问题，具体解读如下：

1.技术门槛设定：保障改造质量与安全稳定

（1）政策原文：“生物质原料需符合《生物质固体成型燃料》（gb\/t 2589）标准，改造后机组需通过连续 168 小时满负荷试运行，且生物质掺烧比例稳定在 10% 以上”。

（2）解读：三项要求形成 “原料 - 运行 - 效果” 的技术闭环：

——原料符合 gb\/t 2589 标准：该标准规定生物质成型燃料的热值（≥16mj\/kg）、灰分（≤8%）、硫分（≤0.3%）等指标，避免因原料劣质导致炉膛结渣、腐蚀设备（如硫分过高会加剧受热面腐蚀）；

——168 小时满负荷试运行：这是电力设备投运的核心考核指标，确保耦合系统在额定负荷下连续稳定运行，无给料堵塞、燃烧波动等问题，例如某机组若在试运行中出现生物质输送中断，需整改后重新测试；

——掺烧比例稳定在 10% 以上：“稳定” 是关键（允许 ±1% 波动），避免企业为 “凑指标” 临时提升比例，实际运行中回落，确保减排效果持续。

2.审批流程优化：打通项目落地 “堵点”

（1）政策原文：“要求地方政府将煤电机组耦合生物质发电项目纳入‘十四五’能源发展规划重点项目库，在土地审批、环评审批等环节开辟‘绿色通道’，审批时限压缩至常规项目的 70% 以内”。

（2）解读：此前煤电改造项目常因土地（需新增预处理场地）、环评（涉及生物质燃烧污染物排放）审批耗时过长（常规项目约 6-8 个月）延误工期，“绿色通道” 将审批时限压缩至 4-5 个月，且纳入 “重点项目库” 可优先获得用地指标、环评额度，解决 “审批慢、落地难” 的痛点。例如某 300mw 机组改造项目，通过绿色通道仅用 4 个月完成全部审批，较常规流程缩短 3 个月。

3.“政策包 + 服务包”：降低企业改造门槛

（1）政策原文：“针对不同规模机组（300mw 以下、300 - 600mw、600mw 以上）制定差异化改造指南，配套提供技术咨询、设备选型等全流程服务”。

（2）解读：不同规模机组的改造需求差异显着（如 300mw 以下机组空间有限，需紧凑式预处理设备；600mw 机组容量大，需更高精度的掺烧控制系统），差异化指南可避免 “一刀切” 导致的改造不当（如小机组套用大机组方案造成投资浪费）；而技术咨询、设备选型服务（由政府委托第三方机构提供），可帮助缺乏经验的中小发电企业规避技术风险，例如某地方电厂通过政府提供的设备选型服务，选定适配的无轴螺旋给料机，避免了因设备选型错误导致的 200 万元损失。

（三）政策核心目标：锚定 “双碳” 与新型电力系统构建

两项核心政策的深层逻辑，均围绕 “推动煤电低碳转型、支撑新型电力系统” 展开，具体可拆解为三大目标：

。减排目标：通过生物质掺烧的碳循环特性，降低煤电碳排放总量，助力 2030 年前碳达峰，例如全国若有 50% 煤电机组实现 12% 掺烧，年可减排 co? 约 1.2 亿吨；

2.资源利用目标：激活我国每年数亿吨农林废弃物资源价值，将 “废弃物” 转化为 “清洁能源”，减少焚烧污染与资源浪费，响应 “循环经济” 发展要求；

3.系统支撑目标：强化煤电机组低碳化与灵活调节能力（生物质掺烧可快速调整燃料比例，辅助电网调峰），为风电、光伏等新能源大规模并网提供稳定支撑，契合新型电力系统 “清洁低碳、安全充裕、经济高效” 的定位。

二、生物质掺烧的核心优势：环境、资源与能源安全的三重增益

生物质掺烧并非简单的燃料替代，而是通过技术协同实现多维价值提升，与国家“绿色低碳、安全高效”的能源发展方向高度契合。

（一）碳排放削减：基于碳循环的本质降碳

生物质在生长周期中通过光合作用吸收co?，燃烧释放的co?可视为“碳返还”，形成闭环循环。据实测数据，当掺烧比例达到15%时，机组co?排放量较纯煤燃烧降低10%——15%，且无需依赖碳捕捉等高额成本技术，是当前煤电降碳的“性价比之选”。这一效果直接响应《煤电低碳化改造建设行动方案》中“降低碳排放水平”的核心目标，成为煤电企业低成本达标的关键路径。

（二）资源综合利用：破解废弃物处理难题

我国每年产生农林废弃物超10亿吨（含秸秆、木屑、果壳等），若随意堆放或焚烧，易引发土壤污染、大气雾霾等问题。生物质掺烧将这些“废弃物”转化为“能源”，例如：农田秸秆经预处理后送入煤电机组燃烧，每吨可发电约300千瓦时，既解决环境痛点，又减少对煤炭的依赖。这与《加快构建新型电力系统行动方案》中“提升资源利用效率”的要求深度匹配，实现生态效益与能源效益的双赢。

（三）能源安全保障：优化供应结构韧性

当前我国电力供应仍高度依赖煤炭，单一能源结构易受国际煤价波动、运输瓶颈等影响。生物质作为本土可再生能源，可就近收集、就地利用，通过“煤+生物质”协同供电，丰富能源供应品类。在煤炭供应紧张时，可适当提高生物质掺烧比例（如从10%提升至15%），保障机组稳定发电，增强电力系统抗风险能力，符合国家“构建多元化能源体系”的安全战略。

三、生物质掺烧的技术要点：从预处理到设备改造的全流程把控

煤电耦合生物质发电并非简单“混烧”，需针对生物质与煤炭的特性差异，进行全系统技术适配，核心环节涵盖预处理、掺烧控制与设备改造三大模块。

（一）生物质预处理：耦合发电的“前置基石”

生物质原料（如秸秆、木屑）物理特性差异大，需通过针对性预处理，使其满足煤电机组输送与燃烧要求，具体技术要点如下：

生物质在生长过程中通过光合作用吸收二氧化碳，其燃烧时释放的二氧化碳可视为在生长周期内吸收的部分，形成碳循环，从生命周期角度降低了煤电的碳排放总量。据相关研究，当煤电机组实现 15% 的生物质掺烧比例时，相比纯煤燃烧，二氧化碳排放量可降低约 10% - 15%。这与《煤电低碳化改造建设行动方案（2024 - 2027 年）》中降低煤电碳排放水平的核心目标高度契合，而煤电机组耦合生物质发电正是实现这一目标的关键路径，通过生物质与煤的协同燃烧，在保障发电效率的同时，大幅削减碳排放量。

预处理的核心目标是避免后续输送堵塞、燃烧不均等问题。例如，高水分秸秆若未经干燥（水分＞20%），会导致炉膛温度下降、发电效率降低；粒径过大则可能卡住给料机，影响机组稳定运行。

（二）掺烧比例控制与燃烧调整：保障效率与安全的核心

实现10%以上掺烧比例且不影响机组性能，需依赖“精准计量+燃烧优化”一体化技术：

1.掺烧比例控制：采用“双管路计量+炉膛前混合”模式——生物质经专用螺旋输送机（计量精度±2%）定量输送，与燃煤在炉膛入口通过静态混合器均匀混合，确保掺烧比例稳定（如12%±1%），避免局部浓度过高引发结渣；

2.燃烧特性适配：生物质挥发分高（通常＞70%）、燃点低（250—300c），与煤炭（挥发分20%—30%、燃点600—700c）差异显着，需针对性调整：

——燃烧器改造：更换为“分级配风燃烧器”，增设生物质专用喷口，使生物质在炉膛上部悬浮燃烧，避免局部高温；

——配风优化：二次风比例提升至35%——40%，强化氧气供给，促进生物质充分燃尽，减少飞灰含碳量；

——温度控制：将炉膛出口烟温降低50——80c，防止生物质快速燃烧导致受热面超温。

（三）设备适应性改造：延长机组寿命的关键

原有煤电设备为纯煤设计，耦合生物质后需对核心系统进行改造，具体包括：

——给料系统：新增无轴螺旋给料机（避免生物质缠绕），输送管路设置氮气吹扫系统（防止粉尘自燃）；

——炉膛与受热面：在炉膛水冷壁局部喷涂陶瓷防磨涂层（抵御生物质燃烧产生的碱金属腐蚀），调整过热器布置，适应烟气温度变化；

——烟气处理系统：在静电除尘器前增设活性炭吸附层（吸附钾、钠等碱金属），避免其附着在设备表面影响除尘效率或引发腐蚀。

四、项目实施案例：300mw机组改造的实践与成效

某华东地区300mw煤粉炉电厂的耦合改造项目，是政策落地与技术应用的典型范例，其经验具有强复制性。

（一）项目基础条件

——原料保障：依托当地小麦、玉米主产区，年可收集秸秆80万吨，为项目提供稳定原料；

——改造目标：实现12%生物质掺烧比例，co?排放量降低10%以上，发电效率不低于纯煤运行水平。

（二）改造技术路线

1.预处理中心建设：占地15亩，配备2条秸秆处理生产线，将原料加工为粒径5——8mm、水分12%——14%的标准燃料，通过封闭式皮带输送至电厂；

2.机组核心改造：

新增双螺旋计量给料系统，确保掺烧比例精度；

更换分级配风燃烧器，增设生物质喷口；

炉膛水冷壁喷涂陶瓷涂层，烟气系统加装碱金属吸附装置；

3.系统调试：完成168小时满负荷试运行，掺烧比例稳定在12.3%，各项参数达标。

（三）项目实施成效