燃·研究 | 草原“黑金”逆袭煤电之巅——国能胜利电厂掺烧牛粪全纪录

 一、掺烧背景  

锡林郭勒草原是我国四大天然牧场之一，现存栏牲畜约1200万头只，每年副产牛粪450万吨以上。传统处置方式以自然晾晒、牧民直燃为主，既带来扬尘、恶臭等环境问题，又造成大量CH₄逸散，温室效应显著。2024年6月，国家发改委、能源局印发的《煤电低碳化改造建设行动方案（2024—2027年）》将“生物质掺烧”列为三大降碳技术路线之一，为煤电行业指明方向。国能胜利电厂毗邻西乌珠穆沁旗、阿巴嘎旗两大牧业核心区，天然具备“草原电站”的资源禀赋；机组采用660MW超超临界褐煤锅炉，年耗煤量约280万吨，CO₂排放基数大，减排需求迫切。在“双碳”目标约束与政策窗口双重驱动下，电厂决定以牛粪为切入口，探索煤—生物质耦合发电的新路径。

 二、掺烧组织  

1. 顶层设计

电厂成立由总经理任组长的“生物质掺烧领导小组”，下设资源普查、储运、设备、安环、经济评估五个专项组，形成“横向到边、纵向到底”的矩阵式管理架构。  

2. 资源闭环

降碳开发部牵头建立200km资源半径的“牛粪地图”，锁定5家规模化牧场，采用“牧场分布式晾晒—制粒—中心料场二次烘干”工艺，将含水率从55%降至18%以下，热值稳定在19MJ/kg左右；同步开发三级热值动态定价体系，以2000 kJ/kg为基准，设置阶梯奖惩机制，合格率已提升至98 %。  

3. 技术协同

与西安交通大学“先进低碳燃烧”团队、西安热工研究院签订联合攻关协议，重点解决热值波动、水冷壁高温腐蚀、脱硫系统适应性三大瓶颈，形成从“收—储—运—预加工”到“炉内燃烧—尾部净化”的全流程技术规范。  

4. 安全管控

在原有输煤皮带旁增设全封闭牛粪皮带，改造防爆型除铁器、抑尘惰化系统；锅炉侧增设火焰工业电视与CO在线监测，实现DCS系统一键切换煤/牛粪混烧模式，确保燃烧稳定性与炉膛安全。

 三、具体技术效果  

1. 燃烧特性

牛粪挥发分高达65 %，着火温度比褐煤低120℃，掺烧后炉膛中心温度降低35℃，有效抑制NOₓ生成；飞灰含碳量由3.8%降至2.6%，锅炉效率保持94.2%以上。  

2. 制粉系统适应性

牛粪经切碎—制粒—再破碎后，粒径分布R₉₀=25%，与褐煤可共用MPS中速磨，磨煤机电流仅增加3A，出力下降不足4%，验证了“无需新增磨机”的可行性。  

3. 环保指标

SO₂排放浓度由820mg/Nm³降至690mg/Nm³，脱硫系统入口烟气HCl升高但石灰石耗量仅增加1.8%；布袋除尘器入口粉尘浓度下降12%，布袋脉冲频次减少7%。  

4. 连续运行能力

截至2025年8月，累计掺烧牛粪2万吨，最长连续掺烧时间达168h，机组负荷在330–660MW之间平稳调节，未出现结焦、腐蚀报警。

 四、碳减排收益  

按660MW机组10%掺烧比例测算，年可消纳牛粪20万吨，替代标煤8.5万吨，折合CO₂减排22.75万吨；若比例提高至15%，则减排量可达34万吨。在现行全国碳市场价格70元/tCO₂条件下，仅直接减排即可带来约1600万元/年的碳资产收益；若叠加绿电交易溢价、灰渣综合利用收益，全生命周期IRR提升至12.4%，投资回收期6.8年。项目已被国家能源局列为“生物质掺烧”典型案例，相关技术规范纳入《燃煤电厂生物质耦合发电技术指南》初稿，为北方褐煤机组与畜牧业耦合利用提供可复制、可推广的样板。

结  语   

国能胜利电厂的牛粪掺烧实践，不仅实现了草原废弃物的资源化、能源化利用，更探索出一条“煤电+畜牧业”协同降碳的特色路径。随着掺烧比例的持续提升和产业链条的日趋完善，该项目有望成为我国高比例生物质耦合发电的标杆，为全球燃煤电厂低碳转型贡献草原智慧与胜利方案。