TCECXXXX采用平衡分析测定含生物质碳基燃料耦合化石燃料发电厂烟气中二氧化碳（CO2）生物质来源比率的方法（-2023）

T/CEC

中国电力企业联合会标准

T/CECXXXXX-XXXX

采用平衡分析测定含生物质碳基燃料耦合

化石燃料发电厂烟气中二氧化碳（CO2）

生物质来源比率的方法

Methodsfordeterminingthebiogenicfractionofcarbondioxide(CO2)influe

gasofcarbon-basedfuelcontainingbiomasscoupledwithfossilfuelpower

plantsusingbalanceanalysis

（征求意见稿）

20XX—XX—XX发布20XX—XX—XX实施

中国电力企业联合会发布

T/CEC

采用平衡分析测定含生物质碳基燃料耦合化石燃料发电厂烟气中

二氧化碳（CO2）生物质来源比率的方法

1范围

本文件规定了采用平衡分析法，测定生物质耦合化石燃料发电厂，排放烟气中CO2的生物和化石

来源比率的步骤和方法。

本文件适用于生物质耦合化石燃料发电厂，生活垃圾焚烧发电厂、其他类型能源生产企业可参考执

行。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，

仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本

文件。

GB/T212煤的工业分析方法

GB/T214煤中全硫的测定方法

GB/T10184电站锅炉性能试验规程

GB/T28732固体生物质燃料全硫测定方法

DL/T568燃料元素的快速分析方法

DL/T960燃煤电厂烟气排放连续监测系统技术条件

DL/T1328燃煤电厂二氧化碳排放统计指标体系

DL/T2152生物质发电厂固体燃料中氯、氟含量测定方法

HJ75固定污染源烟气（SO2、NOX、颗粒物）排放连续监测技术规范

HJ76固定污染源烟气（SO2、NOX、颗粒物）排放连续监测系统技术要求及检测方法

HJ/T397固定源废气监测技术规范

3术语和定义

3.1

生物质biomass

生物来源的物质，不包括嵌入到地质构造中或转化为化石的物质。可分为农业生物质、林业生物质、

城市固体废弃物、动物废弃物等。

3.2

平衡分析法balanceanalysismethod

通过求解质量、能量平衡方程组，分析混合燃料中生物质来源比率的数值计算方法。

4一般要求

1

T/CEC

4.1系统输入流的参数

应用平衡分析法，需确定以下输入流参数：

——生物质燃料的质量流率（在规定时间内，∆푡）；

——化石燃料（燃煤、燃油、燃气）的质量/体积流率（在规定时间内，∆푡）；

——化石燃料（燃煤、燃油、燃气）的元素分析（碳、氢、氧、氮、硫）；

——仅由生物组分或化石组分（例如，污泥、木材废料）组成的燃料的总质量和元素组成；

——生物质燃料和化石燃料的干燥无灰基元素组成（碳、氢、氧、氮、硫）；

——燃料中不同类型的比例；

——锅炉热效率；

——锅炉给水平均温度（在规定时间内，∆푡）；

——锅炉燃烧空气量（在规定时间内，∆푡）。

4.2系统输出流的参数

应用平衡分析法，需确定以下输出流参数：

——干烟气中的CO2浓度（在规定时间内，∆푡）；

——干烟气中的O2浓度（在规定时间内，∆푡）；

——烟气流量（在规定时间内，∆푡；换算至标准状态，273K和101.325kPa）；

——烟气水分含量（在规定时间内，∆푡）；

——烟气流量测量点处的烟气温度（在规定时间内，∆푡）；

——烟气流量测量点处的烟气压力（在规定时间内，∆푡）；

——燃料燃烧产生的固体残渣（飞灰、沉降灰、炉渣）的总干重（在规定时间内，∆푡）；

——锅炉的主蒸汽、再热蒸汽流量（在规定时间内，∆푡）；

——锅炉的主蒸汽、再热蒸汽温度（在规定时间内，∆푡）；

——锅炉的主蒸汽、再热蒸汽压力（在规定时间内，∆푡）。

5采样要求

5.1系统输入流的采样

采用平衡分析法时，系统输入流参数的采样，应符合以下要求：

——生物质燃料的质量流率（通过标定的称重式计量装置测量）；

——化石燃料的质量/体积流率（通过标定的称重式计量装置、体积流量计量装置测量）；

——燃料中不同类型的比例（通过标定的称重式计量装置）；

——生物质燃料和化石燃料的干燥无灰基元素组成（碳、氢、氧、氮、硫）（测定按DL/T568、

GB/T28732或GB/T214执行）；

——锅炉热效率（试验测定按GB/T10184执行）。

5.2系统输出流的采样

采用平衡分析法时，系统输出流参数的采样，应符合以下要求：

——烟气流量（按体积流量测量值计算）；

——干烟气的CO2和O2浓度（试验测量按DL/T960、DL/T1328执行）；

——灰渣量（所有种类的灰渣，由经校准的称重装置连续测定）；

——主蒸汽、再热蒸汽的热力状态参数（流量、温度、压力）。

2

T/CEC

6测试方法

6.1耦合燃料燃烧的过程输入参数

6.1.1锅炉燃料量

锅炉燃料量由经校准的称重装置连续测定。宜采用累积量进行测算。

6.1.2锅炉燃烧空气量

锅炉燃烧空气量通过计算确定，包括测量的烟气流量和燃烧产物。

6.1.3锅炉辅助燃料量

辅助燃料（燃煤、燃油、燃气）的计量应符合相关行业标准，并进行定期维护和校准。

6.2耦合燃料燃烧的过程输出参数

6.2.1排放烟气参数

采用GB/T10184测定烟气中O2、CO2、CO和水蒸气的浓度。

采用GB/T10184确定生成烟气的质量流量。

6.2.2锅炉工质参数

锅炉给水、蒸汽的流量、温度、压力等计量应符合标准要求，测试前宜进行校准。

测试期间，宜同步进行锅炉热效率测试，测试方法应符合GB/T10184的要求。

6.2.3燃料燃烧的固体产物

飞灰、沉降灰、炉渣的生成量测量方法应符合GB/T10184的要求。

7平衡计算方法

7.1一般要求

7.1.1平衡分析法是通过求解一组方程，计算生物质耦合化石燃料发电厂，入炉燃料、排放烟气CO2

中，生物和化石来源分别所占比例的方法。

7.1.2平衡分析法的计算过程，应符合混合燃料燃烧过程的质量平衡和能量平衡关系。

7.1.3平衡分析法的测算结果，应与运行监测数据得出的燃料特性参数相协调。

7.1.4采用平衡分析法时，应对入炉生物质中，有机质的生物和化石来源成分、比率进行测定。根据

测定结果，采用不同的测算方法。

7.1.5平衡分析法中，若测定结果显示，生物质的有机质中含有化石来源部分，应将生物质的组成分

为惰性成分、生物有机质、化石有机质、水分。

7.2质量平衡

7.2.1化石燃料（燃煤）中，惰性成分、水分、可燃质的质量分数之和为1。

푤푓,𝑖+푤푓,푚+푤푓,푐표푚=1………………（1）

式中：

푤푓,𝑖——化石燃料中惰性成分的质量分数，kg/kg；

3

T/CEC

푤푓,푚——化石燃料中水分的质量分数，kg/kg：

푤푓,푐표푚——化石燃料中可燃质的质量分数（挥发分，固定碳），kg/kg。

7.2.2生物质燃料中，惰性成分、水分、可燃质的质量分数之和为1。

푤푏,𝑖+푤푏,푚+푤푏,푐표푚=1………………（2）

式中：

푤푏,𝑖——生物质燃料中惰性成分的质量分数，kg/kg；

푤푏,푚——生物质燃料中水分的质量分数，kg/kg：

푤푏,푐표푚——生物质燃料中可燃质的质量分数，kg/kg。

7.2.3进入电站锅炉燃烧系统的燃料总质量为：

푚̇푓푢푒푙=푚̇푓표푠푠𝑖푙+푚̇푏𝑖표푚푎푠푠………………（3）

式中：

푚̇푓푢푒푙——进入电站锅炉燃烧系统总的燃料质量流率，kg/s；

푚̇푓표푠푠𝑖푙——化石燃料质量流率，kg/s；

푚̇푏𝑖표푚푎푠푠——生物质燃料质量流率，kg/s。

7.2.4对电站锅炉混合燃料燃烧过程，质量平衡关系可以用流率形式表示为：

푚̇𝑖푛=푚̇표푢푡………………（4）

式中：

푚̇𝑖푛——进入电站锅炉烟风、燃烧系统边界的质量流率，kg/s；

푚̇표푢푡——流出电站锅炉烟风、燃烧系统边界的质量流率，kg/s。

进入系统的质量流率为，

푚̇𝑖푛=푚̇푓푢푒푙+푚̇푎𝑖푟………………（5）

式中：

푚̇푎𝑖푟——电站锅炉燃料燃烧的空气质量流率，kg/s，由燃料燃烧平衡计算得到。

流出电站锅炉燃烧和烟风系统的质量流率为，

푚̇표푢푡=푚̇푓푙푢푒푔푎푠+푚̇푟푒푠𝑖푑푢푒………………（6）

式中：

푚̇푓푙푢푒푔푎푠——燃料燃烧生成烟气的质量流率，kg/s；

푚̇푟푒푠𝑖푑푢푒——燃料燃烧生成灰渣残留物的质量流率，kg/s。

7.3灰分平衡

7.3.1电站锅炉混合燃料燃烧过程中，不考虑惰性组分的分解反应以及进入气相的部分，入炉生物质

和化石燃料的惰性组分（灰分）全部转化为燃烧产物中的飞灰、沉降灰和炉渣，平衡关系式如下，

푚̇푓표푠푠𝑖푙∙푤푓,𝑖+푚̇푏𝑖표푚푎푠푠∙푤푏,𝑖=푚̇푟푒푠𝑖푑푢푒………………（7）

푚̇푟푒푠𝑖푑푢푒=푚̇푟푒푠,푓푙푦푎푠ℎ+푚̇푟푒푠,푝푑푎푠ℎ+푚̇푟푒푠,푠푙푎푔………………（8）

式中：

푚̇푟푒푠,푓푙푦푎푠ℎ——锅炉飞灰的质量流率，kg/s；

푚̇푟푒푠,푝푑푎푠ℎ——锅炉沉降灰的质量流率，kg/s；

푚̇푟푒푠,푠푙푎푔——锅炉炉渣的质量流率，kg/s。

7.3.2飞灰的质量流率，可以通过烟气等速采样方法确定烟气中飞灰浓度，再乘以烟气的质量流率得

到；沉降灰的比例很少，一般可忽略；炉渣的质量流率，可通过测试期间统计的炉底捞渣机渣量计算得

到。

7.4碳平衡

4

T/CEC

7.4.1化石燃料（燃煤）可燃质中的碳元素，与生物质燃料可燃质中的碳元素，在电站锅炉混合燃料

燃烧过程中，大部分转化为气态燃烧产物（烟气）中的CO2；此外，有机质中的少部分碳元素，以未燃

碳的形式存在于固态燃烧产物（飞灰、炉渣）中，通过可燃物含量测定得到。

7.4.2精确试验中，灰渣中的未燃碳需通过试验测定其来源于生物和化石的比例；一般试验中，可近

似认为其与生物质和化石燃料的入炉掺配质量比例相同。

7.4.3试验测定过程中，应预先进行燃烧装置的燃料和配风调整，使烟气中不完全燃烧气体组成成分

（CO、CmHn）的浓度在标准允许的范围内。

7.4.4燃料的气体不完全燃烧损失可忽略，碳元素有以下过程平衡关系式：

푚̇푓표푠푠𝑖푙∙푤퐶,푓,푏+푚̇푏𝑖표푚푎푠푠∙푤퐶,푏,푏=푚̇푓푙푢푒푔푎푠∙푐퐶푂2,푓푔∙(푀퐶⁄푀퐶푂2)………………（9）

式中：

푤퐶,푓,푏——化石燃料（燃煤）收到基实际燃烧的碳的质量分数，kg/kg；

푤퐶,푏,푏——生物质燃料收到基实际燃烧的碳的质量分数，kg/kg；

푐퐶푂2,푓푔——燃料燃烧生成的烟气中CO2的质量分数，kg/kg。

7.5水分平衡

7.5.1入炉燃料（生物质、燃煤）的水分，入炉燃料中氢元素生成的水分，燃烧空气中带入的水分，

即为混合燃料燃烧生成的烟气中的水分含量。平衡关系可由以下关系式描述：

푚̇푓표푠푠𝑖푙∙푤푓,푚+푚̇푏𝑖표푚푎푠푠∙푤푏,푚+8.937∙(푚̇푓표푠푠𝑖푙∙푤푓,퐻+푚̇푏𝑖표푚푎푠푠∙푤푏,퐻)+ℎ푎,푎푏∙푚̇푎𝑖푟,푑푟푦

=푚̇푓푙푢푒푔푎푠∙푤푚,푓푔

………………（10）

式中：

푤푓,퐻、푤푏,퐻——化石燃料、生物质燃料的氢元素质量分数；

ℎ푎,푎푏——燃烧空气的绝对含湿量，kg/kg；

푚̇푎𝑖푟,푑푟푦——入炉干空气的质量流率，kg/s；

푤푚,푓푔——燃烧生成烟气的水分含量，kg/kg，可通过现场测试得到。

7.5.2该平衡关系仅适用于湿法烟气脱硫（FGD）系统上游的情况。

7.6氧量消耗平衡

7.6.1通过化石燃料、生物质燃料的元素分析，可量化燃烧空气中氧量的消耗。

7.6.2在测定时间Δ푡内，氧气消耗量与锅炉运行参数，包括，烟气体积流量푉푓푔、烟气中O2和CO2的体

积分数（푥푂2,푓푔，푥퐶푂2,푓푔）、燃烧空气中O2和CO2的体积分数（푥푂2,푎𝑖푟，푥퐶푂2,푎𝑖푟）和燃料质量流量，以及

烟气中测量的氧量消耗相匹配，存在以下平衡关系式：

푤푓,퐶푤푓,퐻푤푓,푂푤푓,푆푤푏,퐶푤푏,퐻푤푏,푂푤푏,푁푤푏,푆

푚̇푓표푠푠𝑖푙∙(+−+)+푚̇푏𝑖표푚푎푠푠∙(+−++)

푀퐶4∙푀퐻2∙푀푂푀푆푀퐶4∙푀퐻2∙푀푂푀푁푀푆

3100−푥푂2,푓푔−푥퐶푂2,푓푔

=10∙푉푓푙푢푒̇푔푎푠∙(푥푂2,푎𝑖푟∙()−푥푂2,푓푔)⁄(100∙푉푚,0)

100−푥푂2,푎𝑖푟−푥퐶푂2,푎𝑖푟

………………（11）

式中：

푤푓,퐶、푤푓,퐻、푤푓,푂、푤푓,푆——化石燃料的收到基碳、氢、氧、硫元素质量分数，kg/kg；

푤푏,퐶、푤푏,퐻、푤푏,푂、푤푏,푁、푤푏,푆——生物质燃料的收到基碳、氢、氧、氮、硫元素质量分数，kg/kg；

3

푉푓푙푢푒̇푔푎푠——燃料燃烧生成烟气的体积流量，m/s；

푥푂2,푎𝑖푟——空气中O2体积浓度，%；

푥퐶푂2,푎𝑖푟——空气中CO2体积浓度，%；

5

T/CEC

푥푂2,푓푔——烟气中O2体积浓度，%；

푥퐶푂2,푓푔——烟气中CO2体积浓度，%；

3

푉푚,0——标准气体常数，m/kmol。

7.7氧量消耗与二氧化碳生成量的差值

由于生物质燃料和化石燃料在化学成分（特别是氢、氧含量）存在差异，两类燃料在氧量消耗和二

氧化碳（CO2）生成量上表现出显著差异。关系式如下：

푤푓,퐻푤푓,푂푤푓,푆푤푏,퐻푤푏,푂푤푏,푆

푚̇푓표푠푠𝑖푙∙(−+)+푚̇푏𝑖표푚푎푠푠∙(−+)=푑푂2−퐶푂2

4∙푀퐻2∙푀푂푀푆4∙푀퐻2∙푀푂푀푆

3100−푥푂2,푓푔−푥퐶푂2,푓푔

=10∙푉푓푙푢푒̇푔푎푠∙((푥푂2,푎𝑖푟+푥퐶푂2,푎𝑖푟)∙()−(푥푂2,푓푔+푥퐶푂2,푓푔))⁄(100∙푉푚,0)

100−푥푂2,푎𝑖푟−푥퐶푂2,푎𝑖푟

………………（12）

式中：

푑푂2−퐶푂2——燃料燃烧氧量消耗与二氧化碳（CO2）生成量的差值。

7.8能量平衡

7.8.1生物质燃料、化石燃料（燃煤）的低位发热量，应分别进行测定，方法应符合GB/T10184、GB/T

30727的要求。

7.8.2当缺少试验数据时，生物质燃料、化石燃料的低位发热量，可通过元素分析数据，采用经验拟

合公式进行确定。

7.8.3根据混合燃料燃烧过程的能量平衡，燃料输入功率与锅炉工质吸收热量存在以下关系式：

푚̇푓표푠푠𝑖푙∙푄푛푒푡,푎푟,푓+푚̇푏𝑖표푚푎푠푠∙푄푛푒푡,푎푟,푏=푄푏표𝑖푙푒푟,표푢푡푝푢푡⁄휂푏표𝑖푙푒푟,푡

………………（13）

式中：

푄푛푒푡,푎푟,푓——化石燃料的低位发热量，kJ/kg；

푄푛푒푡,푎푟,푏——生物质燃料的低位发热量，kJ/kg；

푄푏표𝑖푙푒푟,표푢푡푝푢푡——锅炉的有效输出热量，kW；

휂푏표𝑖푙푒푟,푡——锅炉的测试热效率。

7.8.4燃料输入功率与电厂整体能效存在以下关系式：