作為全球公認(rèn)的零碳可再生源，生物質(zhì)能在能源轉(zhuǎn)型和“雙碳”戰(zhàn)略中地位顯著, 特別是在現(xiàn)代農(nóng)村低碳能源系統(tǒng)中，生物質(zhì)能將發(fā)揮舉足輕重作用。

大唐東北電力試驗研究院著眼未來，以科技創(chuàng)新為導(dǎo)向，密切跟蹤生物質(zhì)耦合發(fā)電技術(shù)，前瞻性地圍繞大容量燃煤機(jī)組耦合生物質(zhì)發(fā)電關(guān)鍵技術(shù)開展研究，助力煤電企業(yè)實現(xiàn)自主度電碳排放下降。

提前謀劃 率先完成燃煤耦合生物質(zhì)發(fā)電示范工程

東北地區(qū)生物質(zhì)資源豐富，利用率低，環(huán)境污染嚴(yán)重，解決生物質(zhì)資源利用迫在眉睫。早在2016年，東北院便著力進(jìn)行生物質(zhì)資源利用研究。東北院組建生物質(zhì)利用研發(fā)團(tuán)隊，先后前往國內(nèi)多個省份，多次邀請國內(nèi)外專家進(jìn)行學(xué)習(xí)研討，耗時一年，對國內(nèi)外燃煤機(jī)組耦合生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)充分調(diào)查研究，分析對比各種生物質(zhì)發(fā)電的應(yīng)用方式。技術(shù)人員通過對生物質(zhì)原料特性理論及試驗研究，提出并確定了燃煤耦合生物質(zhì)微正壓循環(huán)流化床氣化發(fā)電的技術(shù)路線，完成整套系統(tǒng)設(shè)計、設(shè)備研發(fā)等一系列研究工作。

經(jīng)過核心關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，東北院開發(fā)出生物質(zhì)微正壓循環(huán)流化床氣化耦合燃煤機(jī)組發(fā)電系統(tǒng)，用于解決生物質(zhì)氣化耦合燃煤機(jī)組發(fā)電的安全、靈活及高效清潔問題。并利用自主研發(fā)的微正壓循環(huán)流化床氣化耦合燃煤發(fā)電技術(shù)，形成生物質(zhì)氣化耦合技術(shù)正壓給料系統(tǒng)、正壓氣化系統(tǒng)、余熱回收系統(tǒng)及燃?xì)庠偃枷到y(tǒng)工藝包，成功完成660兆瓦超臨界機(jī)組基于生物質(zhì)高效環(huán)保利用的碳減排耦合示范工程。

科技創(chuàng)新 打造耦合生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)核心

東北院研發(fā)出國內(nèi)最大的20兆瓦生物質(zhì)微正壓循環(huán)流化床氣化設(shè)備及燃?xì)庠偃荚O(shè)備，在工程示范階段遇到重重困難，缺少相關(guān)經(jīng)驗、入廠燃料品質(zhì)及形狀差異大、生物質(zhì)灰流動性差等問題困擾著技術(shù)人員。

關(guān)鍵時刻，青年黨員突擊隊主動請纓，勇挑重?fù)?dān)，不分晝夜地堅守現(xiàn)場，沉著冷靜的解決一個又一個問題。通過現(xiàn)場的多次試驗及潛心設(shè)計，終于研究出三重密封技術(shù)及兩級防堵的正壓氣化爐給料系統(tǒng)，攻克連續(xù)給料過程中的密封難、易泄漏及易蓬料的行業(yè)性難題。同時，技術(shù)人員設(shè)計出灰渣和生物質(zhì)合成氣余熱回收系統(tǒng)，研制成功了兼顧安全與節(jié)能的生物質(zhì)微正壓循環(huán)流化床氣化設(shè)備和高效生物質(zhì)旋流燃燒器，形成生物質(zhì)合成氣高溫爐內(nèi)混燒技術(shù)方法，實現(xiàn)耦合過程中高效燃燒及協(xié)同降氮。

困難往往比預(yù)期的更多。面對生物質(zhì)燃料本身品質(zhì)多變、燃料氣化溫度域窄的行業(yè)難題，技術(shù)人員沒有氣餒，他們不斷摸索能夠降低系統(tǒng)內(nèi)爆風(fēng)險的技術(shù)方法。不同于傳統(tǒng)負(fù)壓燃煤循環(huán)流化床鍋爐，微正壓生物質(zhì)氣化系統(tǒng)運行控制方式無經(jīng)驗可借鑒，在全面保證人員和設(shè)備財產(chǎn)安全的大前提下，技術(shù)人員憑借多年的調(diào)試經(jīng)驗，研發(fā)出了“四位一體”的綜合協(xié)調(diào)控制方法，并利用燃燒-氣化-燃燒的兩項互相轉(zhuǎn)換機(jī)理，提出一種基于燃?xì)鈪?shù)的燃燒耦合控制策略，實現(xiàn)氣化爐安全啟停以及與燃煤機(jī)組耦合過程的安全穩(wěn)定運行控制。

工程實踐 助力燃煤機(jī)組節(jié)能減排

經(jīng)過長時間運行考核，生物質(zhì)氣化系統(tǒng)折合發(fā)電功率達(dá)到20兆瓦，可實現(xiàn)燃煤機(jī)組調(diào)峰狀態(tài)下的全負(fù)荷運行，氣化爐氣化效率76%，燃?xì)鉄嶂禐?551千焦每千克，產(chǎn)氣率為1.85標(biāo)準(zhǔn)立方米每千克，均優(yōu)于設(shè)計值，度電CO?排放減少3%至10%，實現(xiàn)生物質(zhì)發(fā)電超低排放，年消耗生物質(zhì)約8萬噸，年節(jié)約一次能源消耗18000噸標(biāo)煤。

該技術(shù)工程應(yīng)用可復(fù)制，安全系數(shù)高，同時生物質(zhì)的利用系數(shù)高。經(jīng)中國電機(jī)工程學(xué)會組織鑒定，該科技成果居國際領(lǐng)先水平，并獲取中國電力創(chuàng)新獎一等獎、吉林省電力科技進(jìn)步獎一等獎。

在雙碳形勢下，該技術(shù)降低燃煤機(jī)組自主度電碳排放及調(diào)峰期間一次能源消耗比例，提高生物質(zhì)發(fā)電效率，降低投資成本，為已有存量燃煤機(jī)組CO2減排開辟了新路線，充分發(fā)揮燃煤機(jī)組在新型電力系統(tǒng)中兜底保供作用，且技術(shù)成果可廣泛應(yīng)用于生物質(zhì)富產(chǎn)區(qū)燃煤機(jī)組，市場推廣前景廣闊。

東北院突破傳統(tǒng)技術(shù)思維模式，貫徹新發(fā)展理念，加快燃煤耦合生物質(zhì)發(fā)電關(guān)鍵技術(shù)研究開發(fā)和成果轉(zhuǎn)化，并在生物質(zhì)成捆秸稈燃燒、生物質(zhì)破碎混燃等方面開展持續(xù)深入研究，為集團(tuán)公司“二次創(chuàng)業(yè)”添磚加瓦。