生物质发电厂燃料质量管控和检测方法

李 军 韩 冰

（1.国网综合能源服务集团有限公司，北京 100017；2.国能生物发电集团有限公司，北京 100017）

0 引言

面对日益严峻的能源和环境问题，开发利用可再生能源已经成为国际社会保障能源安全、应对气候变化、实现可持续发展的共同选择。生物质能作为天然的重要可再生能源，具有资源可持续、利用方式多样、能源产品多元和社会效益显著等特点，而生物质直燃发电是最直接、最高效的利用方式[2]。截至2018 年底，我国农林生物质直燃发电项目已达到321 家，并网装机容量806 万kW。发展生物质直燃发电项目是响应国家能源发展和乡村振兴战略，切实履行央企社会责任的重要举措，是实现节能减排，应对大气污染，推进生态文明建设，惠及农业农村农民的有效载体。

生物质发电行业发展初期，缺少相关的电厂建设、运维、检测等行业标准，缺乏有效的燃料质量管控体制，掺杂使假和掺水掺土情况时有发生，严重制约了企业经营效益和行业发展[3]。国能生物质发电集团有限公司作为生物质发电行业的领军者，自2005 年成立以来，不断探索和总结，逐步认识到燃料质量对企业经营效益的重要性，引导供应商交售低水灰、高热值、优质量的生物质燃料，牢固树立质量“红线”意识，加强燃料质量全过程管控，不断提高入厂和入炉热值，发电原秆单逐年降低，企业经营效益逐年向好。

1 生物质燃料质量管控要点

生物质燃料属于生物质电厂稳步发展的生命线，关系到电厂的盈利情况，因此应该重视质量控制的要点，采取合理的措施规范燃料的采购环节。电厂燃料经营管理体现出极为明显的综合性特征，通过将多项工作落实到实处，使得经营管理工作的成效更加明显。

1.1 加强源头质量管控

质检人员要经常和市场人员共同调研源头燃料质量情况，指导加工户从源头提高燃料质量，将质检关口前移。源头质量控制主要针对原料收集、加工及分散存储时的质量控制和设备改进，在供应商原料加工、存储环节加强监督和指导，引导供应商交售优质燃料。加工前必须经过市场人员现场验收合格后方可加工；对交售质量较差的供应商，加强宣贯质检标准和质量要求，不定期抽查监督燃料质量，杜绝掺杂使假行为。

1.2 严把入厂质检关

在相关工作实际开展的过程中，需要重视一些细节问题的落实情况，严把质量关，将各个环节妥善的串联起来，使得电厂运行更加稳定，同时实现更加理想的发展目标。严格按照既定的质检标准和质检流程，进行厂内燃料质检和扣除工作，确保公开、公平、公正。同时将厂内质检不合格的燃料信息及时反馈给市场人员，及时指导供应商进行调整，内外结合共同管控燃料质量。

1.3 加强存储和入炉质量监测

定期对料场存储的燃料进行取样化验，监测水分、灰分和热值变化情况，高水分燃料不易堆大垛存储，需通过翻垛、晾晒等制备手段实现降水。定期监测料垛温度，超过温度限值需立刻采取拆垛等措施，避免发生燃料自燃。燃料掺配后需取样化验热值，掺配料热值达到要求后方可入炉掺烧。在上述工作落实的情况下，应该重视相应的质量监测细节，保证强化监测的力度和管理的力度，实现相对理想的储存计划，确保燃料入炉的过程更加及时、到位。

1.4 积极发挥质量监督小组的作用

质量监督小组由电厂质检部以外的其他部门成员组成，监督质检员的质检行为，起到全员质检的作用。因此应该重视质量监督小组的重要性，在开展相关工作的时候，将质量监督小组的效力充分体现出来，保证质量监督工作的成效更加显著。

1.5 严把“两关”实现“三干”

严把“入厂质量”和“入炉质量”两大关口，实现“收干、存干、烧干”，坚决杜绝高灰分燃料入厂、坚决杜绝高水分燃料入炉，降低对锅炉设备可靠性的影响，提升机组运行的经济性。

2 主要的质量检测指标

准确判断质量检测的指标，采取合理的措施开展具体的工作。影响机组发电效率的主要燃料质量指标有：生物质燃料的水分、灰分、热值、粒度（长度）。

2.1 水分

水分是指燃料内部所含水分与外部附着水分之和，即全水分。高水分燃料入厂，堆垛存储易发生霉腐、碳化现象，造成热值损失，严重的会引发燃料自燃；高水分燃料入炉，需要消耗一部分热量将燃料烘干，然后才能燃烧，势必会造成锅炉热量的损失浪费，降低机组运行的经济性。因此，生物质发电项目要尽可能减少入厂和入炉燃料的水分。

2.2 灰分

灰分是指燃料的自然灰分和其他杂质之和。自然灰分是生物质燃料中固有的，需要严控的是夹杂在燃料中外在的土、沙、石等不可燃杂质。土杂含量较高的燃料入炉后，会对锅炉设备造成磨损，降低锅炉运行的可靠性。因此，生物质发电项目要尽可能地减少入厂和入炉燃料的灰分。

2.3 热值

热值是燃料的低位发热量。热值是反映燃料质量的最直接指标。标准煤的热值是7 000 kcal/kg，生物质燃料的热值低于燃煤，玉米秸秆的热值约为2 700 kcal/kg，稻草和麦秆的热值约为2 800 kcal/kg，芦苇茎秆的热值约为3 000 kcal/kg，稻壳、花生壳的热值约为3 100 kcal/kg，湿树皮的热值约为2 100 kcal/kg。在平衡好燃料成本与经营效益的情况下，生物质发电项目要尽可能提高收购燃料的热值。

2.4 粒度

粒度是指燃料加工破碎程度，一般用长度、直径区分。粉碎粒度是厂内质检的主要指标之一，质检单上设置了“扣长杆”扣除项，鼓励加工户尽可能降低加工粒度，通常要求在10 cm 以内。长杆燃料尤其是粒度长的秸秆燃料（韧性大），易造成上给料系统的堵料、蓬料现象，影响机组正常稳定运行。但同时，生物质电厂禁止收购粒度小于3 mm 的粉状燃料，如稻壳粉、竹粉、砂光粉、棉绒、羊绒和面粉厂麦糠等工农业废弃物，粉状燃料易引发爆燃现象。

3 常用的现场质检方法

燃料现场检测主要包括3 个环节：车料进厂时的一检环节，进厂卸车后的二检环节以及取样化验环节[4]。

3.1 感官法

感官法是最直接简便的传统方法，通过眼观、手感、鼻嗅来直观地感受燃料质量情况。眼观，看送料车辆的车沿、车底是否有水渍或积土层，是否有虚方，粉碎粒度是否符合要求，颜色是否为正常自然色泽，是否有混掺、霉腐现象。手感，拍打送料车料周边燃料观察是否有沙土落下，感触料车内层燃料是否有发热、发黏现象。鼻嗅，检测燃料内部是够有酒糟味、臭味、霉腐等异味。感官法适合用在车料进厂时的一检环节。

3.2 快速检测法

快速检测法是使用手持测水仪或者微波炉，对进厂燃料的水分进行快速检测，提高对入厂燃料的监控效率，迅速给出燃料质量的初步判断。适用于车料进厂时的一检环节或者市场源头调研环节。

3.3 容重法和单包重法

容重是指生物质燃料在一定状态下单位体积的重量，单位为t/m3（kg/包）。容重法的原理是相同车型的车辆运送同一品种的生物质燃料，容重数值应该在一定的区间范围内；否则容重值过大，则可能出现燃料水分或土杂含量超标。使用容重法首先需要建立“典型燃料品种、典型送料车辆的标准容重和净重数据库”，现场一检人员对送料车辆进行量方，结合过磅计量数据估算出该车容重，根据标准数据库进行扣除或拒收处理。

单包重法是针对秸秆成型包的容重法，需要建立“典型燃料品种、典型尺寸包型的标准单包重数据库”，现场一检人员点验成型包包数，结合过磅计量数据计算出单包重，根据标准数据库进行扣除或拒收处理。

容重法和单包重法适用于车料进厂时的一检环节以及进厂卸车后的二检环节。

3.4 现场筛分法

现场筛分法是利用振动筛、手工筛和滚筒筛等筛分工具，将一定量的燃料样品进行现场土杂筛分，精确地计算出燃料中的土杂含量比例，依据筛分扣除标准进行现场扣除[5]。现场筛分法质检扣除公开、公平、精确，减少了人为因素，扣除结果让燃料供应商更加信服，适用于进厂卸车后的二检环节，可用于棉秆等土杂、渣末较多的品种。

4 取样和化验

4.1 取样方法

取样要具有代表性，不能舍弃样品中的任何物质；为了避免水分散失，取样后应立刻将样品放入带封口功能的取样袋或取样箱中，并尽快送至化验室进行样品化验；在取样过程中发现质量异常情况，应立即通知质检部负责人到场处理。通常的取样方法是：摊平后分层随机挑选9 ～11 个点，用手或取样工具进行取样，取样深度不低于30 cm，样品总量不少于1 kg。

4.2 化验方法

生物质燃料的化验指标包括水分、内水、灰分、挥发分、固定碳、发热量、飞灰和炉渣可燃物，其中的主要指标是水分、灰分和热值。化验仪器和方法沿用煤炭检测标准方法。根据样品的化验结果和质检标准，进行相应的质检扣除。

5 结语

燃料质量把控是生物质发电企业管理的重要环节，要牢固树立质量“红线”意识，加强燃料质量全过程管控，确保优质燃料入厂和入炉，是生物质发电企业降低原秆单耗、提升经营效益的基础。