生物質發電廠燃料質量管控和檢測方法

李 軍 韓 冰

（1.國網綜合能源服務集團有限公司，北京 100017；2.國能生物發電集團有限公司，北京 100017）

0 引言

面對日益嚴峻的能源和環境問題，開發利用可再生能源已經成為國際社會保障能源安全、應對氣候變化、實現可持續發展的共同選擇。生物質能作為天然的重要可再生能源，具有資源可持續、利用方式多樣、能源產品多元和社會效益顯著等特點，而生物質直燃發電是最直接、最高效的利用方式[2]。截至2018 年底，我國農林生物質直燃發電項目已達到321 家，并網裝機容量806 萬kW。發展生物質直燃發電項目是響應國家能源發展和鄉村振興戰略，切實履行央企社會責任的重要舉措，是實現節能減排，應對大氣污染，推進生態文明建設，惠及農業農村農民的有效載體。

生物質發電行業發展初期，缺少相關的電廠建設、運維、檢測等行業標準，缺乏有效的燃料質量管控體制，摻雜使假和摻水摻土情況時有發生，嚴重制約了企業經營效益和行業發展[3]。國能生物質發電集團有限公司作為生物質發電行業的領軍者，自2005 年成立以來，不斷探索和總結，逐步認識到燃料質量對企業經營效益的重要性，引導供應商交售低水灰、高熱值、優質量的生物質燃料，牢固樹立質量“紅線”意識，加強燃料質量全過程管控，不斷提高入廠和入爐熱值，發電原稈單逐年降低，企業經營效益逐年向好。

1 生物質燃料質量管控要點

生物質燃料屬于生物質電廠穩步發展的生命線，關系到電廠的盈利情況，因此應該重視質量控制的要點，采取合理的措施規范燃料的采購環節。電廠燃料經營管理體現出極為明顯的綜合性特征，通過將多項工作落實到實處，使得經營管理工作的成效更加明顯。

1.1 加強源頭質量管控

質檢人員要經常和市場人員共同調研源頭燃料質量情況，指導加工戶從源頭提高燃料質量，將質檢關口前移。源頭質量控制主要針對原料收集、加工及分散存儲時的質量控制和設備改進，在供應商原料加工、存儲環節加強監督和指導，引導供應商交售優質燃料。加工前必須經過市場人員現場驗收合格后方可加工；對交售質量較差的供應商，加強宣貫質檢標準和質量要求，不定期抽查監督燃料質量，杜絕摻雜使假行為。

1.2 嚴把入廠質檢關

在相關工作實際開展的過程中，需要重視一些細節問題的落實情況，嚴把質量關，將各個環節妥善的串聯起來，使得電廠運行更加穩定，同時實現更加理想的發展目標。嚴格按照既定的質檢標準和質檢流程，進行廠內燃料質檢和扣除工作，確保公開、公平、公正。同時將廠內質檢不合格的燃料信息及時反饋給市場人員，及時指導供應商進行調整，內外結合共同管控燃料質量。

1.3 加強存儲和入爐質量監測

定期對料場存儲的燃料進行取樣化驗，監測水分、灰分和熱值變化情況，高水分燃料不易堆大垛存儲，需通過翻垛、晾曬等制備手段實現降水。定期監測料垛溫度，超過溫度限值需立刻采取拆垛等措施，避免發生燃料自燃。燃料摻配后需取樣化驗熱值，摻配料熱值達到要求后方可入爐摻燒。在上述工作落實的情況下，應該重視相應的質量監測細節，保證強化監測的力度和管理的力度，實現相對理想的儲存計劃，確保燃料入爐的過程更加及時、到位。

1.4 積極發揮質量監督小組的作用

質量監督小組由電廠質檢部以外的其他部門成員組成，監督質檢員的質檢行為，起到全員質檢的作用。因此應該重視質量監督小組的重要性，在開展相關工作的時候，將質量監督小組的效力充分體現出來，保證質量監督工作的成效更加顯著。

1.5 嚴把“兩關”實現“三干”

嚴把“入廠質量”和“入爐質量”兩大關口，實現“收干、存干、燒干”，堅決杜絕高灰分燃料入廠、堅決杜絕高水分燃料入爐，降低對鍋爐設備可靠性的影響，提升機組運行的經濟性。

2 主要的質量檢測指標

準確判斷質量檢測的指標，采取合理的措施開展具體的工作。影響機組發電效率的主要燃料質量指標有：生物質燃料的水分、灰分、熱值、粒度（長度）。

2.1 水分

水分是指燃料內部所含水分與外部附著水分之和，即全水分。高水分燃料入廠，堆垛存儲易發生霉腐、碳化現象，造成熱值損失，嚴重的會引發燃料自燃；高水分燃料入爐，需要消耗一部分熱量將燃料烘干，然后才能燃燒，勢必會造成鍋爐熱量的損失浪費，降低機組運行的經濟性。因此，生物質發電項目要盡可能減少入廠和入爐燃料的水分。

2.2 灰分

灰分是指燃料的自然灰分和其他雜質之和。自然灰分是生物質燃料中固有的，需要嚴控的是夾雜在燃料中外在的土、沙、石等不可燃雜質。土雜含量較高的燃料入爐后，會對鍋爐設備造成磨損，降低鍋爐運行的可靠性。因此，生物質發電項目要盡可能地減少入廠和入爐燃料的灰分。

2.3 熱值

熱值是燃料的低位發熱量。熱值是反映燃料質量的最直接指標。標準煤的熱值是7 000 kcal/kg，生物質燃料的熱值低于燃煤，玉米秸稈的熱值約為2 700 kcal/kg，稻草和麥稈的熱值約為2 800 kcal/kg，蘆葦莖稈的熱值約為3 000 kcal/kg，稻殼、花生殼的熱值約為3 100 kcal/kg，濕樹皮的熱值約為2 100 kcal/kg。在平衡好燃料成本與經營效益的情況下，生物質發電項目要盡可能提高收購燃料的熱值。

2.4 粒度

粒度是指燃料加工破碎程度，一般用長度、直徑區分。粉碎粒度是廠內質檢的主要指標之一，質檢單上設置了“扣長桿”扣除項，鼓勵加工戶盡可能降低加工粒度，通常要求在10 cm 以內。長桿燃料尤其是粒度長的秸稈燃料（韌性大），易造成上給料系統的堵料、蓬料現象，影響機組正常穩定運行。但同時，生物質電廠禁止收購粒度小于3 mm 的粉狀燃料，如稻殼粉、竹粉、砂光粉、棉絨、羊絨和面粉廠麥糠等工農業廢棄物，粉狀燃料易引發爆燃現象。

3 常用的現場質檢方法

燃料現場檢測主要包括3 個環節：車料進廠時的一檢環節，進廠卸車后的二檢環節以及取樣化驗環節[4]。

3.1 感官法

感官法是最直接簡便的傳統方法，通過眼觀、手感、鼻嗅來直觀地感受燃料質量情況。眼觀，看送料車輛的車沿、車底是否有水漬或積土層，是否有虛方，粉碎粒度是否符合要求，顏色是否為正常自然色澤，是否有混摻、霉腐現象。手感，拍打送料車料周邊燃料觀察是否有沙土落下，感觸料車內層燃料是否有發熱、發黏現象。鼻嗅，檢測燃料內部是夠有酒糟味、臭味、霉腐等異味。感官法適合用在車料進廠時的一檢環節。

3.2 快速檢測法

快速檢測法是使用手持測水儀或者微波爐，對進廠燃料的水分進行快速檢測，提高對入廠燃料的監控效率，迅速給出燃料質量的初步判斷。適用于車料進廠時的一檢環節或者市場源頭調研環節。

3.3 容重法和單包重法

容重是指生物質燃料在一定狀態下單位體積的重量，單位為t/m3（kg/包）。容重法的原理是相同車型的車輛運送同一品種的生物質燃料，容重數值應該在一定的區間范圍內；否則容重值過大，則可能出現燃料水分或土雜含量超標。使用容重法首先需要建立“典型燃料品種、典型送料車輛的標準容重和凈重數據庫”，現場一檢人員對送料車輛進行量方，結合過磅計量數據估算出該車容重，根據標準數據庫進行扣除或拒收處理。

單包重法是針對秸稈成型包的容重法，需要建立“典型燃料品種、典型尺寸包型的標準單包重數據庫”，現場一檢人員點驗成型包包數，結合過磅計量數據計算出單包重，根據標準數據庫進行扣除或拒收處理。

容重法和單包重法適用于車料進廠時的一檢環節以及進廠卸車后的二檢環節。

3.4 現場篩分法

現場篩分法是利用振動篩、手工篩和滾筒篩等篩分工具，將一定量的燃料樣品進行現場土雜篩分，精確地計算出燃料中的土雜含量比例，依據篩分扣除標準進行現場扣除[5]。現場篩分法質檢扣除公開、公平、精確，減少了人為因素，扣除結果讓燃料供應商更加信服，適用于進廠卸車后的二檢環節，可用于棉稈等土雜、渣末較多的品種。

4 取樣和化驗

4.1 取樣方法

取樣要具有代表性，不能舍棄樣品中的任何物質；為了避免水分散失，取樣后應立刻將樣品放入帶封口功能的取樣袋或取樣箱中，并盡快送至化驗室進行樣品化驗；在取樣過程中發現質量異常情況，應立即通知質檢部負責人到場處理。通常的取樣方法是：攤平后分層隨機挑選9 ～11 個點，用手或取樣工具進行取樣，取樣深度不低于30 cm，樣品總量不少于1 kg。

4.2 化驗方法

生物質燃料的化驗指標包括水分、內水、灰分、揮發分、固定碳、發熱量、飛灰和爐渣可燃物，其中的主要指標是水分、灰分和熱值。化驗儀器和方法沿用煤炭檢測標準方法。根據樣品的化驗結果和質檢標準，進行相應的質檢扣除。

5 結語

燃料質量把控是生物質發電企業管理的重要環節，要牢固樹立質量“紅線”意識，加強燃料質量全過程管控，確保優質燃料入廠和入爐，是生物質發電企業降低原稈單耗、提升經營效益的基礎。