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中山斯瑞德：电厂与水泥厂+生物质掺烧：工业“碳减”的关键引擎与未来图景

水泥中山斯瑞德 2025-06-06

生物质掺烧通过将生物质燃料与化石燃料混合燃烧，助力电厂和水泥厂实现低碳转型。技术路径多样，预处理是关键，未来需政策支持、技术迭代及产业链整合，推动规模化应用与深度脱碳，构建循环经济新图景。

当电厂的锅炉中腾起秸秆燃烧的火焰，当水泥厂的窑炉里混着木屑的清香，生物质掺烧正以其独特的技术魅力和战略价值，成为传统高耗能行业破局绿色转型的核心路径。

一、什么是生物质掺烧？

生物质掺烧，是指将生物质燃料（如秸秆、木屑、畜禽粪便等）与化石燃料按一定比例混合，在电厂锅炉或水泥窑炉中协同燃烧的技术。其核心原理在于利用生物质燃料的碳中和特性—— 生物质在生长过程中吸收的 CO₂与其燃烧释放的 CO₂相互抵消，从而实现全生命周期的近零排放。例如，燃烧 1 吨秸秆可替代 0.6 吨燃煤，同时减少 1.2 吨 CO₂排放。

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主要政策：电力、水泥行业碳排放占全国总量的 48%，生物质掺烧是短期内最具经济性的降碳方案。国家发改委《煤电低碳化改造建设行动方案 (2024—2027 年)》明确要求改造后机组掺烧生物质比例不低于 10%。

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二、技术路径：三种掺烧模式的博弈与选择

1. 直接混合燃烧：低成本的主流之选

技术原理：将破碎预处理后的生物质颗粒与煤粉直接混合，通过输煤皮带送入炉膛燃烧。例如，上海电力漕泾电厂在百万机组中掺烧芦竹颗粒，掺烧比例达 15%，年减排 CO₂ 26.4 万吨，碳交易收益超 2300 万元。

优点：

改造成本低：利用现有输煤系统，单台机组改造费用约 500 万元。

效率损失小：锅炉热效率保持在 90% 以上，燃烧稳定性高。

缺点：

燃料适应性差：仅适用于木质颗粒或高热值生物质，秸秆等低热值原料易导致结渣。

掺烧比例受限：常规机组掺烧比例≤20%，高比例掺烧需改造磨煤机和炉膛结构。

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2. 气化耦合燃烧：灵活性与高效性的平衡

技术原理：生物质经破碎预处理后，可气化炉转化为可燃气体（主要成分为 CO、H₂），再与煤粉混烧。湖北华电襄阳电厂采用循环流化床气化技术，年处理生物质 5.14 万吨，发电 5900 万度，技术达国际先进水平。

优点：

燃料兼容性强：可处理秸秆、污泥、垃圾等多种原料，热值利用率提升 15%。

减排效益显著：热替代率达 30%，吨熟料碳排放降至 0.5 吨（全球平均 0.85 吨）。

缺点：

投资成本高：单条气化生产线投资约 2000 万元，回收期需 5-8 年。

系统复杂度高：需配套燃气净化装置，运维难度大。

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3. 并联燃烧：独立性与安全性的保障

技术原理：建设独立的生物质锅炉，产生蒸汽与燃煤机组汽轮机并联运行。英国 Drax 电厂通过此技术实现 100% 生物质发电，碳排放强度全球最低。

优点：

系统稳定性高：不影响主燃煤系统运行，适合高比例掺烧。

燃料选择广泛：可处理未经成型的生物质原料，如整捆秸秆。

缺点：

占地面积大：需新增锅炉及配套设施，土地成本增加 30%。

经济性较差：发电成本比直接掺烧高 0.1 元 / 度。

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三、预处理技术：决定掺烧成败的关键环节

生物质原料的多样性和复杂性（如秸秆含水率 20%-30%、杂质含量高）决定了预处理是掺烧成功的前提。

1. 精细化破碎：提升燃料均匀性

核心设备：斯瑞德破碎机可将秸秆破碎至 50mm 以下，通过 “剪切 + 撕扯” 作用破碎物料，对纤维类、韧性物料（如秸秆、废布料）适应性极强。

技术价值：在工业窑炉实际应用中，50mm的生物质燃料，燃烧热值的波动性更为稳定。

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2. 智能分选：去除不利于入窑燃烧的有害杂质

破碎后的物料先经磁选机剔除铁钉、铁丝等磁性杂质（剔除率 99.9%），再通过斯瑞德风选机、滚筒筛等筛分设备分选去除泥土、粉尘、重物质等杂质，最终出料的燃料纯净度可达 98% 以上，均匀度更高。

技术价值：粒度均匀的燃料可避免燃烧过程中火焰波动，降低锅炉结焦风险。

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四、未来趋势：技术迭代与生态重构

1、技术迭代推动效率提升

未来将聚焦生物质预处理技术（如低温烘干、高效破碎）和智能燃烧控制系统，以提高掺烧比例并降低设备损耗。

2、政策驱动规模化应用

双碳目标下，需要通过碳税优惠、电价补贴等政策，推动燃煤电厂改造为生物质掺烧电站。

3、产业链整合加速

从原料收集、储运到燃烧利用的产业链将逐步完善，形成区域化生物质能源网络。例如，农林废弃物富集区可能建立“原料-发电-灰渣利用”闭环。

4、与碳捕集技术（BECCS）结合

生物质掺烧耦合碳捕集与封存技术（BECCS）可实现负碳排放，成为未来深度脱碳的核心路径之一。

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五、挑战与破局之道

1. 原料波动与成本压力

难点：生物质分布分散、季节性强，易受天气和市场价格波动影响。

解决方案：建设区域收储中心，建立多元化原料供应链（如秸秆、林业残余物、能源作物），推广“农户+企业”合作模式，利用区块链技术优化物流管理。

2. 设备改造成本高企

难点：高比例掺烧可能导致锅炉效率下降，改造投资回收期长。

解决方案：政策支持，目前对生物质掺烧项目给予 300 元 / 千瓦补贴，地方政府配套补贴可达 150 元 / 千瓦。企业再通过碳交易增加收益来源。

3. 认知与标准缺失

难点：生物质燃料质量参差不齐，缺乏统一掺烧比例标准。

解决方案：对生物质燃料进行规范与标准制定，加快出台《燃煤机组生物质掺烧技术导则》，明确掺烧比例、监测方法等细则。

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生物质掺烧不仅是一项技术革新，更是工业文明向生态文明转型的缩影。当电厂的烟囱不再浓烟滚滚，当水泥厂的窑炉燃烧着秸秆与菌棒，我们看到的不仅是碳排放数字的下降，更是一个 “农业废弃物 - 工业燃料 - 生态产品” 的循环经济新图景。在政策与市场的双重驱动下，生物质掺烧正从 “试点示范” 迈向 “规模化复制”，而这一进程中的每一次技术突破、每一项政策创新，都在为人类可持续发展书写新的篇章。

监督：0571-85871513

投稿：news@ccement.com

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