TCECXXXX采用平衡分析測(cè)定含生物質(zhì)碳基燃料耦合化石燃料發(fā)電廠煙氣中二氧化碳（CO2）生物質(zhì)來(lái)源比率的方法（-2023）

T/CEC

中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)標(biāo)準(zhǔn)

T/CECXXXXX-XXXX

采用平衡分析測(cè)定含生物質(zhì)碳基燃料耦合

化石燃料發(fā)電廠煙氣中二氧化碳（CO2）

生物質(zhì)來(lái)源比率的方法

Methodsfordeterminingthebiogenicfractionofcarbondioxide(CO2)influe

gasofcarbon-basedfuelcontainingbiomasscoupledwithfossilfuelpower

plantsusingbalanceanalysis

（征求意見(jiàn)稿）

20XX—XX—XX發(fā)布20XX—XX—XX實(shí)施

中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)發(fā)布

T/CEC

采用平衡分析測(cè)定含生物質(zhì)碳基燃料耦合化石燃料發(fā)電廠煙氣中

二氧化碳（CO2）生物質(zhì)來(lái)源比率的方法

1范圍

本文件規(guī)定了采用平衡分析法，測(cè)定生物質(zhì)耦合化石燃料發(fā)電廠，排放煙氣中CO2的生物和化石

來(lái)源比率的步驟和方法。

本文件適用于生物質(zhì)耦合化石燃料發(fā)電廠，生活垃圾焚燒發(fā)電廠、其他類型能源生產(chǎn)企業(yè)可參考執(zhí)

行。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過(guò)文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，

僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本

文件。

GB/T212煤的工業(yè)分析方法

GB/T214煤中全硫的測(cè)定方法

GB/T10184電站鍋爐性能試驗(yàn)規(guī)程

GB/T28732固體生物質(zhì)燃料全硫測(cè)定方法

DL/T568燃料元素的快速分析方法

DL/T960燃煤電廠煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)條件

DL/T1328燃煤電廠二氧化碳排放統(tǒng)計(jì)指標(biāo)體系

DL/T2152生物質(zhì)發(fā)電廠固體燃料中氯、氟含量測(cè)定方法

HJ75固定污染源煙氣（SO2、NOX、顆粒物）排放連續(xù)監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范

HJ76固定污染源煙氣（SO2、NOX、顆粒物）排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)要求及檢測(cè)方法

HJ/T397固定源廢氣監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范

3術(shù)語(yǔ)和定義

3.1

生物質(zhì)biomass

生物來(lái)源的物質(zhì)，不包括嵌入到地質(zhì)構(gòu)造中或轉(zhuǎn)化為化石的物質(zhì)?？煞譃檗r(nóng)業(yè)生物質(zhì)、林業(yè)生物質(zhì)、

城市固體廢棄物、動(dòng)物廢棄物等。

3.2

平衡分析法balanceanalysismethod

通過(guò)求解質(zhì)量、能量平衡方程組，分析混合燃料中生物質(zhì)來(lái)源比率的數(shù)值計(jì)算方法。

4一般要求

1

T/CEC

4.1系統(tǒng)輸入流的參數(shù)

應(yīng)用平衡分析法，需確定以下輸入流參數(shù)：

——生物質(zhì)燃料的質(zhì)量流率（在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，??）；

——化石燃料（燃煤、燃油、燃?xì)猓┑馁|(zhì)量/體積流率（在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，??）；

——化石燃料（燃煤、燃油、燃?xì)猓┑脑胤治觯ㄌ?、氫、氧、氮、硫）?/p>

——僅由生物組分或化石組分（例如，污泥、木材廢料）組成的燃料的總質(zhì)量和元素組成；

——生物質(zhì)燃料和化石燃料的干燥無(wú)灰基元素組成（碳、氫、氧、氮、硫）；

——燃料中不同類型的比例；

——鍋爐熱效率；

——鍋爐給水平均溫度（在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，??）；

——鍋爐燃燒空氣量（在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，??）。

4.2系統(tǒng)輸出流的參數(shù)

應(yīng)用平衡分析法，需確定以下輸出流參數(shù)：

——干煙氣中的CO2濃度（在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，??）；

——干煙氣中的O2濃度（在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，??）；

——煙氣流量（在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，??；換算至標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，273K和101.325kPa）；

——煙氣水分含量（在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，??）；

——煙氣流量測(cè)量點(diǎn)處的煙氣溫度（在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，??）；

——煙氣流量測(cè)量點(diǎn)處的煙氣壓力（在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，??）；

——燃料燃燒產(chǎn)生的固體殘?jiān)w灰、沉降灰、爐渣）的總干重（在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，??）；

——鍋爐的主蒸汽、再熱蒸汽流量（在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，??）；

——鍋爐的主蒸汽、再熱蒸汽溫度（在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，??）；

——鍋爐的主蒸汽、再熱蒸汽壓力（在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，??）。

5采樣要求

5.1系統(tǒng)輸入流的采樣

采用平衡分析法時(shí)，系統(tǒng)輸入流參數(shù)的采樣，應(yīng)符合以下要求：

——生物質(zhì)燃料的質(zhì)量流率（通過(guò)標(biāo)定的稱重式計(jì)量裝置測(cè)量）；

——化石燃料的質(zhì)量/體積流率（通過(guò)標(biāo)定的稱重式計(jì)量裝置、體積流量計(jì)量裝置測(cè)量）；

——燃料中不同類型的比例（通過(guò)標(biāo)定的稱重式計(jì)量裝置）；

——生物質(zhì)燃料和化石燃料的干燥無(wú)灰基元素組成（碳、氫、氧、氮、硫）（測(cè)定按DL/T568、

GB/T28732或GB/T214執(zhí)行）；

——鍋爐熱效率（試驗(yàn)測(cè)定按GB/T10184執(zhí)行）。

5.2系統(tǒng)輸出流的采樣

采用平衡分析法時(shí)，系統(tǒng)輸出流參數(shù)的采樣，應(yīng)符合以下要求：

——煙氣流量（按體積流量測(cè)量值計(jì)算）；

——干煙氣的CO2和O2濃度（試驗(yàn)測(cè)量按DL/T960、DL/T1328執(zhí)行）；

——灰渣量（所有種類的灰渣，由經(jīng)校準(zhǔn)的稱重裝置連續(xù)測(cè)定）；

——主蒸汽、再熱蒸汽的熱力狀態(tài)參數(shù)（流量、溫度、壓力）。

2

T/CEC

6測(cè)試方法

6.1耦合燃料燃燒的過(guò)程輸入?yún)?shù)

6.1.1鍋爐燃料量

鍋爐燃料量由經(jīng)校準(zhǔn)的稱重裝置連續(xù)測(cè)定。宜采用累積量進(jìn)行測(cè)算。

6.1.2鍋爐燃燒空氣量

鍋爐燃燒空氣量通過(guò)計(jì)算確定，包括測(cè)量的煙氣流量和燃燒產(chǎn)物。

6.1.3鍋爐輔助燃料量

輔助燃料（燃煤、燃油、燃?xì)猓┑挠?jì)量應(yīng)符合相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并進(jìn)行定期維護(hù)和校準(zhǔn)。

6.2耦合燃料燃燒的過(guò)程輸出參數(shù)

6.2.1排放煙氣參數(shù)

采用GB/T10184測(cè)定煙氣中O2、CO2、CO和水蒸氣的濃度。

采用GB/T10184確定生成煙氣的質(zhì)量流量。

6.2.2鍋爐工質(zhì)參數(shù)

鍋爐給水、蒸汽的流量、溫度、壓力等計(jì)量應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)要求，測(cè)試前宜進(jìn)行校準(zhǔn)。

測(cè)試期間，宜同步進(jìn)行鍋爐熱效率測(cè)試，測(cè)試方法應(yīng)符合GB/T10184的要求。

6.2.3燃料燃燒的固體產(chǎn)物

飛灰、沉降灰、爐渣的生成量測(cè)量方法應(yīng)符合GB/T10184的要求。

7平衡計(jì)算方法

7.1一般要求

7.1.1平衡分析法是通過(guò)求解一組方程，計(jì)算生物質(zhì)耦合化石燃料發(fā)電廠，入爐燃料、排放煙氣CO2

中，生物和化石來(lái)源分別所占比例的方法。

7.1.2平衡分析法的計(jì)算過(guò)程，應(yīng)符合混合燃料燃燒過(guò)程的質(zhì)量平衡和能量平衡關(guān)系。

7.1.3平衡分析法的測(cè)算結(jié)果，應(yīng)與運(yùn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)得出的燃料特性參數(shù)相協(xié)調(diào)。

7.1.4采用平衡分析法時(shí)，應(yīng)對(duì)入爐生物質(zhì)中，有機(jī)質(zhì)的生物和化石來(lái)源成分、比率進(jìn)行測(cè)定。根據(jù)

測(cè)定結(jié)果，采用不同的測(cè)算方法。

7.1.5平衡分析法中，若測(cè)定結(jié)果顯示，生物質(zhì)的有機(jī)質(zhì)中含有化石來(lái)源部分，應(yīng)將生物質(zhì)的組成分

為惰性成分、生物有機(jī)質(zhì)、化石有機(jī)質(zhì)、水分。

7.2質(zhì)量平衡

7.2.1化石燃料（燃煤）中，惰性成分、水分、可燃質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)之和為1。

??,??+??,?+??,???=1………………（1）

式中：

??,??——化石燃料中惰性成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，kg/kg；

3

T/CEC

??,?——化石燃料中水分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，kg/kg：

??,???——化石燃料中可燃質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（揮發(fā)分，固定碳），kg/kg。

7.2.2生物質(zhì)燃料中，惰性成分、水分、可燃質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)之和為1。

??,??+??,?+??,???=1………………（2）

式中：

??,??——生物質(zhì)燃料中惰性成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，kg/kg；

??,?——生物質(zhì)燃料中水分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，kg/kg：

??,???——生物質(zhì)燃料中可燃質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，kg/kg。

7.2.3進(jìn)入電站鍋爐燃燒系統(tǒng)的燃料總質(zhì)量為：

??????=?????????+??????????………………（3）

式中：

??????——進(jìn)入電站鍋爐燃燒系統(tǒng)總的燃料質(zhì)量流率，kg/s；

?????????——化石燃料質(zhì)量流率，kg/s；

??????????——生物質(zhì)燃料質(zhì)量流率，kg/s。

7.2.4對(duì)電站鍋爐混合燃料燃燒過(guò)程，質(zhì)量平衡關(guān)系可以用流率形式表示為：

?????=?????………………（4）

式中：

?????——進(jìn)入電站鍋爐煙風(fēng)、燃燒系統(tǒng)邊界的質(zhì)量流率，kg/s；

?????——流出電站鍋爐煙風(fēng)、燃燒系統(tǒng)邊界的質(zhì)量流率，kg/s。

進(jìn)入系統(tǒng)的質(zhì)量流率為，

?????=??????+??????………………（5）

式中：

??????——電站鍋爐燃料燃燒的空氣質(zhì)量流率，kg/s，由燃料燃燒平衡計(jì)算得到。

流出電站鍋爐燃燒和煙風(fēng)系統(tǒng)的質(zhì)量流率為，

?????=?????????+??????????………………（6）

式中：

?????????——燃料燃燒生成煙氣的質(zhì)量流率，kg/s；

??????????——燃料燃燒生成灰渣殘留物的質(zhì)量流率，kg/s。

7.3灰分平衡

7.3.1電站鍋爐混合燃料燃燒過(guò)程中，不考慮惰性組分的分解反應(yīng)以及進(jìn)入氣相的部分，入爐生物質(zhì)

和化石燃料的惰性組分（灰分）全部轉(zhuǎn)化為燃燒產(chǎn)物中的飛灰、沉降灰和爐渣，平衡關(guān)系式如下，

????????????,??+?????????????,??=??????????………………（7）

??????????=?????,??????+?????,?????+?????,????………………（8）

式中：

?????,??????——鍋爐飛灰的質(zhì)量流率，kg/s；

?????,?????——鍋爐沉降灰的質(zhì)量流率，kg/s；

?????,????——鍋爐爐渣的質(zhì)量流率，kg/s。

7.3.2飛灰的質(zhì)量流率，可以通過(guò)煙氣等速采樣方法確定煙氣中飛灰濃度，再乘以煙氣的質(zhì)量流率得

到；沉降灰的比例很少，一般可忽略；爐渣的質(zhì)量流率，可通過(guò)測(cè)試期間統(tǒng)計(jì)的爐底撈渣機(jī)渣量計(jì)算得

到。

7.4碳平衡

4

T/CEC

7.4.1化石燃料（燃煤）可燃質(zhì)中的碳元素，與生物質(zhì)燃料可燃質(zhì)中的碳元素，在電站鍋爐混合燃料

燃燒過(guò)程中，大部分轉(zhuǎn)化為氣態(tài)燃燒產(chǎn)物（煙氣）中的CO2；此外，有機(jī)質(zhì)中的少部分碳元素，以未燃

碳的形式存在于固態(tài)燃燒產(chǎn)物（飛灰、爐渣）中，通過(guò)可燃物含量測(cè)定得到。

7.4.2精確試驗(yàn)中，灰渣中的未燃碳需通過(guò)試驗(yàn)測(cè)定其來(lái)源于生物和化石的比例；一般試驗(yàn)中，可近

似認(rèn)為其與生物質(zhì)和化石燃料的入爐摻配質(zhì)量比例相同。

7.4.3試驗(yàn)測(cè)定過(guò)程中，應(yīng)預(yù)先進(jìn)行燃燒裝置的燃料和配風(fēng)調(diào)整，使煙氣中不完全燃燒氣體組成成分

（CO、CmHn）的濃度在標(biāo)準(zhǔn)允許的范圍內(nèi)。

7.4.4燃料的氣體不完全燃燒損失可忽略，碳元素有以下過(guò)程平衡關(guān)系式：

????????????,?,?+?????????????,?,?=?????????????2,???(??????2)………………（9）

式中：

??,?,?——化石燃料（燃煤）收到基實(shí)際燃燒的碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，kg/kg；

??,?,?——生物質(zhì)燃料收到基實(shí)際燃燒的碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，kg/kg；

???2,??——燃料燃燒生成的煙氣中CO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，kg/kg。

7.5水分平衡

7.5.1入爐燃料（生物質(zhì)、燃煤）的水分，入爐燃料中氫元素生成的水分，燃燒空氣中帶入的水分，

即為混合燃料燃燒生成的煙氣中的水分含量。平衡關(guān)系可由以下關(guān)系式描述：

????????????,?+?????????????,?+8.937?(????????????,?+?????????????,?)+??,?????????,???

=????????????,??

………………（10）

式中：

??,?、??,?——化石燃料、生物質(zhì)燃料的氫元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)；

??,??——燃燒空氣的絕對(duì)含濕量，kg/kg；

??????,???——入爐干空氣的質(zhì)量流率，kg/s；

??,??——燃燒生成煙氣的水分含量，kg/kg，可通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試得到。

7.5.2該平衡關(guān)系僅適用于濕法煙氣脫硫（FGD）系統(tǒng)上游的情況。

7.6氧量消耗平衡

7.6.1通過(guò)化石燃料、生物質(zhì)燃料的元素分析，可量化燃燒空氣中氧量的消耗。

7.6.2在測(cè)定時(shí)間Δ?內(nèi)，氧氣消耗量與鍋爐運(yùn)行參數(shù)，包括，煙氣體積流量???、煙氣中O2和CO2的體

積分?jǐn)?shù)（??2,??，???2,??）、燃燒空氣中O2和CO2的體積分?jǐn)?shù)（??2,????，???2,????）和燃料質(zhì)量流量，以及

煙氣中測(cè)量的氧量消耗相匹配，存在以下平衡關(guān)系式：

??,???,???,???,???,???,???,???,???,?

??????????(+?+)+???????????(+?++)

??4???2???????4???2???????

3100???2,??????2,??

=10???????????(??2,?????()???2,??)?(100???,0)

100???2,????????2,????

………………（11）

式中：

??,?、??,?、??,?、??,?——化石燃料的收到基碳、氫、氧、硫元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)，kg/kg；

??,?、??,?、??,?、??,?、??,?——生物質(zhì)燃料的收到基碳、氫、氧、氮、硫元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)，kg/kg；

3

?????????——燃料燃燒生成煙氣的體積流量，m/s；

??2,????——空氣中O2體積濃度，%；

???2,????——空氣中CO2體積濃度，%；

5

T/CEC

??2,??——煙氣中O2體積濃度，%；

???2,??——煙氣中CO2體積濃度，%；

3

??,0——標(biāo)準(zhǔn)氣體常數(shù)，m/kmol。

7.7氧量消耗與二氧化碳生成量的差值

由于生物質(zhì)燃料和化石燃料在化學(xué)成分（特別是氫、氧含量）存在差異，兩類燃料在氧量消耗和二

氧化碳（CO2）生成量上表現(xiàn)出顯著差異。關(guān)系式如下：

??,???,???,???,???,???,?

??????????(?+)+???????????(?+)=??2???2

4???2?????4???2?????

3100???2,??????2,??

=10???????????((??2,????+???2,????)?()?(??2,??+???2,??))?(100???,0)

100???2,????????2,????

………………（12）

式中：

??2???2——燃料燃燒氧量消耗與二氧化碳（CO2）生成量的差值。

7.8能量平衡

7.8.1生物質(zhì)燃料、化石燃料（燃煤）的低位發(fā)熱量，應(yīng)分別進(jìn)行測(cè)定，方法應(yīng)符合GB/T10184、GB/T

30727的要求。

7.8.2當(dāng)缺少試驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，生物質(zhì)燃料、化石燃料的低位發(fā)熱量，可通過(guò)元素分析數(shù)據(jù)，采用經(jīng)驗(yàn)擬

合公式進(jìn)行確定。

7.8.3根據(jù)混合燃料燃燒過(guò)程的能量平衡，燃料輸入功率與鍋爐工質(zhì)吸收熱量存在以下關(guān)系式：

??????????????,??,?+???????????????,??,?=????????,???????????????,?

………………（13）

式中：

????,??,?——化石燃料的低位發(fā)熱量，kJ/kg；

????,??,?——生物質(zhì)燃料的低位發(fā)熱量，kJ/kg；

????????,??????——鍋爐的有效輸出熱量，kW；

????????,?——鍋爐的測(cè)試熱效率。

7.8.4燃料輸入功率與電廠整體能效存在以下關(guān)系式：