煤粉锅炉耦合生物质发电系统技术经济分析

煤粉锅炉耦合生物质发电系统技术经济分析

燃煤锅炉耦合生物质发电技术直接利用现有燃煤锅炉进行改造掺烧生物质,被认为是最具前景的生物质发电方式,本文以中国典型600MW燃煤发电系统为研究对象,从技术、环境、经济三个方面对该技术进行了全面的技术经济分析。首先构建了燃煤锅炉耦合生物质发电的三种系统:燃煤锅炉直接混燃生物质发电系统、生物质气化与燃煤锅炉耦合发电系统、生物质热解与燃煤锅炉耦合发电系统,并建立了以上三种发电系统全流程仿真模型。

以某600MW燃煤锅炉发电机组为例,分析了不同的混燃方式以不同比例

（5%,10%,15%,20%）混燃不同种生物质（木屑,玉米秸秆,稻谷壳）对燃煤锅炉热力性能的影响。结果表明,以传统燃煤锅炉效率为基准,生物质水分的引入使三种混燃方式下混燃生物质时锅炉热效率和（火用）效率均下降,且混燃比例越大,锅炉效率越低;直接混燃时对锅炉效率影响较小,热解混燃时对锅炉效率影响最大;混燃木屑时锅炉效率下降最少,混燃稻谷壳时锅炉效率下降最大。

此外,本文依据全生命周期评价的技术框架和原则,计算得到燃煤锅炉耦合生物质发电系统全生命周期的CO₂排放指标。结果表明,以传统燃煤机组发电的CO₂排放为基准,混燃木屑时,三种混燃方式下系统发电的

CO₂排放均会下降,其中热解混燃时的CO₂排放最低;混燃玉米秸秆时,CO₂排放也会下降,且三种混燃方式下的CO₂排放量几乎相同;混燃稻谷壳时,三种混燃方式下机组发电的CO₂排放均会增大,其中直接混燃时的CO₂排放最低。

最后,对三种混燃方式不同参数运行条件下的燃煤发电成本进行计算和对比。结果表明以传统燃煤机组的发电成本为基准,直接混燃生物质时,三种生物质对应的系统发电成本均

会增加;间接混燃时,混燃木屑和玉米秸秆时系统发电成本会增加,混燃稻谷壳时系统发电成本会降低。

如果对电厂排放的CO₂征收碳税,耦合发电系统可望达到或超过传统电站的经济性。