1、前言
連云港某生物質(zhì)發(fā)電有限公司是某集團控股有限公司投資興建的環(huán)保型熱電聯(lián)產(chǎn)企業(yè)，公司地處江蘇省連云港市贛榆縣經(jīng)濟開發(fā)區(qū)內(nèi)。項目設(shè)計規(guī)模為三爐二機，一期工程為二爐二機，主要設(shè)備選型為二臺15MW抽凝式汽輪發(fā)電機組，配套二臺75T/H循環(huán)流化床鍋爐，機組于2005年7月投產(chǎn)發(fā)電，同年10月實現(xiàn)了對熱用戶供熱，富通新能源專業(yè)生產(chǎn)銷售
生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒
木屑顆粒機、
秸稈顆粒機壓制的生物質(zhì)顆粒燃料，生物質(zhì)顆粒燃料如下圖所示：
以煤炭為主的能源消費結(jié)構(gòu)及能源利用效率低下等因素使我國環(huán)境惡化日益嚴(yán)重，生態(tài)遭到破壞，S02、C02排放量分別列世界第一、第二位，造成的經(jīng)濟損失約占GDP總量的3%～7%。然而我國生物質(zhì)能資源非常豐富，椐初步統(tǒng)計，我國生物質(zhì)能如用以代替煤炭發(fā)電，近期可相當(dāng)5億噸標(biāo)煤，遠(yuǎn)期可相當(dāng)10億噸標(biāo)煤以上。
連云港某生物質(zhì)發(fā)電有限公司從09年初開始，利用原有工廠廠區(qū)，對公司原有的2臺75T/H循環(huán)流化床燃煤鍋爐（CFB鍋爐）進行了全燃生物質(zhì)技術(shù)改造。經(jīng)過8個月努力，實現(xiàn)了企業(yè)從燃煤到全燃生物質(zhì)的根本轉(zhuǎn)變，燃煤電廠成功升級為全燃生物質(zhì)電廠。目前連續(xù)運行已超過4年時間，運行情況穩(wěn)定良好，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。
一、全燃技術(shù)改造的可行性
連云港某發(fā)電有限公司地處連云港市贛榆縣，贛榆縣是一個農(nóng)業(yè)生態(tài)縣，生物質(zhì)資源非常豐富，全縣85萬畝耕地面積，年產(chǎn)各種秸稈類生物質(zhì)資源總量達(dá)到80萬噸，扣除各種減量因素及農(nóng)民自用量后，仍有40萬噸左右的生物質(zhì)資源可以供綜合利用。同時連云港某生物質(zhì)發(fā)電有限公司前階段，在循環(huán)流化床鍋爐大比例(≥80%)摻燒生物質(zhì)秸稈運行方面已摸索出較成熟經(jīng)驗，因此對循環(huán)硫化床燃煤鍋爐進行全燃生物質(zhì)改造是可能的。
1、生物質(zhì)燃料的特性
北京國家煤炭質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心對連云港及周邊送檢生物質(zhì)樣品的化驗結(jié)果，見表1所示：
|
種類 |
工業(yè)分析成分 % |
元素組成 % |
低位熱值KJ/Kg |
|
水分 |
灰分 |
揮發(fā)分 |
固定炭 |
H |
C |
S |
N |
P |
K2O |
|
雜草 |
5.43 |
9.4 |
68.27 |
16.40 |
5.24 |
41.00 |
0.22 |
1.59 |
1.68 |
13.60 |
16204 |
|
豆秸 |
5.10 |
3.13 |
74.56 |
17.12 |
5.81 |
44.79 |
0.11 |
5.85 |
2.86 |
16.33 |
16157 |
|
稻草 |
3.61 |
12.20 |
67.80 |
16.39 |
5.30 |
48.30 |
0.09 |
0.81 |
0.15 |
9.93 |
17636 |
|
稻殼 |
5.62 |
17.82 |
62.61 |
13.95 |
6.20 |
49.40 |
0.40 |
0.30 |
- |
0.60-1.60 |
16017 |
|
玉米秸 |
6.10 |
4.70 |
76.00 |
13.20 |
6.00 |
49.30 |
0.11 |
0.70 |
2.60 |
13.80 |
17746 |
|
玉米芯 |
4.87 |
5.93 |
71.95 |
17.25 |
6.00 |
47.20 |
0.01 |
0.48 |
- |
- |
17730 |
|
高梁秸 |
4.71 |
8.91 |
68.90 |
17.48 |
6.09 |
48.63 |
0.01 |
0.36 |
1.12 |
13.60 |
15066 |
|
棉秸 |
6.78 |
3.97 |
68.54 |
20.71 |
5.70 |
49.80 |
0.22 |
0.69 |
-2.10 |
24.70 |
18089 |
|
麥秸 |
4.39 |
8.90 |
67.36 |
19.32 |
6.20 |
49.60 |
0.07 |
0.61 |
0.33 |
20.40 |
18532 |
|
花生殼 |
7.88 |
1.60 |
68.10 |
22.42 |
6.70 |
54.90 |
0.10 |
1.37 |
|
|
21417 |
|
杉木 |
3.27 |
0.74 |
81.20 |
14.79 |
6.00 |
51.40 |
0.03 |
0.06 |
|
|
19194 |
|
櫸木 |
5.90 |
0.60 |
79.00 |
14.50 |
6.20 |
49.70 |
0.01 |
0.28 |
|
|
18077 |
|
松木 |
6.00 |
0.40 |
79.60 |
17.00 |
6.00 |
51.00 |
0.00 |
0.08 |
|
|
19045 |
|
紅木 |
|
|
|
|
6.00 |
50.80 |
0.03 |
0.05 |
|
|
19485 |
|
楊木 |
6.70 |
1.50 |
80.30 |
11.50 |
6.00 |
51.60 |
0.02 |
0.60 |
|
|
17933 |
|
柳木 |
3.50 |
1.60 |
78.00 |
16.90 |
5.90 |
49.50 |
0.04 |
0.42 |
|
|
18625 |
|
樺木 |
11.10 |
0.30 |
70.00 |
18.60 |
6.10 |
49.00 |
0.00 |
0.10 |
|
|
18413 |
|
楓木 |
5.60 |
3.60 |
74.20 |
16.60 |
6.10 |
51.3 |
0.00 |
0.25 |
|
|
18902 |
|
馬糞 |
6.43 |
21.85 |
58.99 |
12.82 |
5.35 |
37.25 |
0.17 |
1.40 |
1.02 |
3.14 |
14022 |
|
牛糞 |
6.46 |
32.40 |
48.72 |
12.52 |
5.46 |
32.07 |
0.22 |
1.41 |
1.71 |
3.84 |
11627 |
|
煙煤 |
8.85 |
21.37 |
38.48 |
31.30 |
3.81 |
57.42 |
0.46 |
0.93 |
|
|
24300
|
通過上表分析，生物質(zhì)成分組成、特性、產(chǎn)地、氣候及生產(chǎn)過程等變化很大，仍具有共性：
1.1工業(yè)分析送檢樣品很干水分較低，實際收購水分較大，從我們公司收購入爐情況看，水分有時會在40%左右。生物質(zhì)的灰分一般較低，除稻殼和稻草在14%左右，其余都在6%以下；揮發(fā)份較高60%-80%，固定碳在10%～20%之間。
1.2元素分析
生物質(zhì)應(yīng)用基含碳在40%左右，氧量35%左右，氫5%左右，硫0.05%-0.2之間。生物質(zhì)與煤炭對比，生物質(zhì)為低炭燃料，屬于清潔能源，含硫量少、含氯量小、含灰量低，生物質(zhì)中有害物質(zhì)，硫、灰份等，僅為中質(zhì)煙煤的1/10左右（煤炭含硫一般高于0.8%）。同時，生物質(zhì)燃燒時C02的排放，和生物質(zhì)生長時C02的吸收，構(gòu)成自然界的碳循環(huán)，因此，生物質(zhì)能的利用，可有效減少S02排放形成的大氣污染，并實現(xiàn)溫室氣體C02零排放。．
1.3灰分分析生物質(zhì)的灰分中堿金屬及氯在燃燒中會引起受熱面的結(jié)渣、積灰及腐蝕。通過4年的運行鍋爐的過熱器、省煤器管道表面結(jié)渣積灰非常嚴(yán)重，2個月需要停爐清理一次。旋風(fēng)分離器因積灰通流面積降低需要停爐清理。
1.4發(fā)熱量及自然堆積密度生物質(zhì)收到基地位發(fā)熱量一般在13-16MJ/Kg之間，與鍋爐設(shè)計煤種20. 3IMJ/Kg相比，發(fā)熱量低很多。生物質(zhì)堆積密度較小，一般在120-160kg/m3之間，平均密度僅為煤炭的1/8。生物質(zhì)的單位熱值密度比煤炭低的多，約為煤炭的1/10。由于生物質(zhì)自身特點，生物質(zhì)的入爐問題是改造的重點和難點之一。
1.5燃燒特性
2、生物質(zhì)自身揮發(fā)份含量很高，而CFB鍋爐主要是通過內(nèi)部蓄熱循環(huán)提高爐效。生物質(zhì)在爐內(nèi)燃燒時間短、循環(huán)倍率低是降低爐效的一個因素。
二、全燃生物質(zhì)產(chǎn)生主要問題采取的對策：
2.1．結(jié)焦問題
生物質(zhì)燃料的灰熔點低，玉米稈灰熔點DT 1100℃，麥稈灰熔點DT 940℃，棉花稈灰熔點DT 12200℃，樹枝灰熔點DT1500℃，在燃燒時很容易引起爐膛內(nèi)部結(jié)焦，解決結(jié)焦問題的關(guān)鍵是控制好溫度。在運行中要注意在不影響鍋爐效率的情況下控制好鍋爐各個部分的溫度加以控制：采用合理的風(fēng)帽結(jié)構(gòu)，確保在運行過程中床層流化均勻；控制鍋爐床溫800～900℃左右，爐膛出口煙溫850～890℃左右，確保爐膛和布風(fēng)板不結(jié)焦。
9.9．腐蝕問題
生物質(zhì)燃料中的氯元素容易造成高溫腐蝕和低溫腐蝕。其中高溫腐蝕主要發(fā)生在水冷壁和過熱器處，其發(fā)生的條件有兩個：一是由煙氣溫度和介質(zhì)溫度確定的工作點在腐蝕區(qū)，二是受熱面管子附件是還原區(qū)。低溫腐蝕主要在下級省煤器和空預(yù)器處，其發(fā)生的條件是管壁溫度低于酸露點溫度。針對高、低溫腐蝕的情況，采取爐膛富氧燃燒、高溫過熱器最后兩排管子采用噴涂處理、采用適當(dāng)?shù)呐艧煖囟取⒖疹A(yù)器最后一排管組采用耐低溫腐蝕的考登鋼材料等解決。
2.3．高溫粘結(jié)灰問題
生物質(zhì)燃料中含有較多的堿金屬，燃燒時容易在對流受熱面形成高溫粘結(jié)灰，堵塞煙道并引起積灰腐蝕，從而影響鍋爐的效率和使用可靠性。針對高溫粘結(jié)灰，可以采取及時補充循環(huán)物料，以加強內(nèi)外循環(huán)沖刷作用、在過熱器等易積灰處布置吹灰器、人工定期停爐清理沖洗等來解決。通過4年的運行鍋爐的過熱器、省煤器管道表面結(jié)渣積灰非常嚴(yán)重，2個月需要停爐清理一次。
2.4．飛灰問題
改變二次風(fēng)布局，降低煙氣上升速度，增加爐內(nèi)循環(huán)，確保細(xì)的燃料顆粒一次燃盡，增加水冷壁的輻射熱交換，減少旋風(fēng)分離器中二次燃燒份額，在控制旋風(fēng)分離器中煙氣溫度的同時，確保旋風(fēng)分離器不結(jié)焦分離效率得以保障。降低飛灰熱損失。
2.5分離問題
生物質(zhì)全燃改造后由于燃料品種質(zhì)的改變，分離器磨損已經(jīng)不存在，由于生物質(zhì)的灰熔點較低，在分離器內(nèi)會發(fā)生粘結(jié)，在旋風(fēng)分離器四周增加吹掃風(fēng)通過運行時間斷擾動降低旋風(fēng)分離器積灰，利用停爐進行清理可以解決此類問題。
三、 結(jié)語
生物質(zhì)全燃改造實現(xiàn)了鍋爐改造的預(yù)期目標(biāo)，系統(tǒng)運行正常，燃燒穩(wěn)定，鍋爐的熱效率基本達(dá)到設(shè)計值。徐州電力試驗中心試驗報告認(rèn)為：全燃生物質(zhì)燃料時鍋爐排煙溫度及排煙氧量比純?nèi)加妹杭皳綗龝r有所升高，因此排煙損失比較大。由于受熱面沒有改動，循環(huán)流化床燃煤鍋爐進行全燃生物質(zhì)改造后出力將有所下降，約下降為原來出力的80-85%左右。75T/H循環(huán)流化床燃煤鍋爐改燃生物質(zhì)，出力約為60-65T/H左右。
09年9月完成l#、2#循環(huán)流化床燃煤鍋爐全燃生物質(zhì)改造并全燃生物質(zhì)運行發(fā)電，至今已4年多時間，運行狀況穩(wěn)定良好。通過數(shù)年刻苦努力探索，系統(tǒng)和設(shè)備不斷修改完善，運行方式不斷調(diào)整優(yōu)化，道路雖然曲折，但在燃煤鍋爐全燃生物質(zhì)改造和運行方面也積累了豐富的經(jīng)驗。
（轉(zhuǎn)載請注明：富通新能源生物質(zhì)鍋爐
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