1、前言
連云港某生物質(zhì)發(fā)電有限公司是某集團(tuán)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(jì)開發(fā)區(qū)內(nèi)。項(xiàng)目設(shè)計(jì)規(guī)模為三爐二機(jī)，一期工程為二爐二機(jī)，主要設(shè)備選型為二臺(tái)15MW抽凝式汽輪發(fā)電機(jī)組，配套二臺(tái)75T/H循環(huán)流化床鍋爐，機(jī)組于2005年7月投產(chǎn)發(fā)電，同年10月實(shí)現(xiàn)了對(duì)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(jī)、
秸稈顆粒機(jī)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(fèi)結(jié)構(gòu)及能源利用效率低下等因素使我國(guó)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(jì)損失約占GDP總量的3%～7%。然而我國(guó)生物質(zhì)能資源非常豐富，椐初步統(tǒng)計(jì)，我國(guó)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(duì)公司原有的2臺(tái)75T/H循環(huán)流化床燃煤鍋爐（CFB鍋爐）進(jìn)行了全燃生物質(zhì)技術(shù)改造。經(jīng)過(guò)8個(gè)月努力，實(shí)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(jí)為全燃生物質(zhì)電廠。目前連續(xù)運(yùn)行已超過(guò)4年時(shí)間，運(yùn)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(gè)農(nóng)業(yè)生態(tài)縣，生物質(zhì)資源非常豐富，全縣85萬(wàn)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(wàn)噸，扣除各種減量因素及農(nóng)民自用量后，仍有40萬(wàn)噸左右的生物質(zhì)資源可以供綜合利用。同時(shí)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(yùn)行方面已摸索出較成熟經(jīng)驗(yàn)，因此對(duì)循環(huán)硫化床燃煤鍋爐進(jìn)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(guó)家煤炭質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心對(duì)連云港及周邊送檢生物質(zhì)樣品的化驗(yàn)結(jié)果，見(jiàn)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(guò)上表分析，生物質(zhì)成分組成、特性、產(chǎn)地、氣候及生產(chǎn)過(guò)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(shí)際收購(gòu)水分較大，從我們公司收購(gòu)入爐情況看，水分有時(shí)會(huì)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(duì)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(shí)，生物質(zhì)燃燒時(shí)C02的排放，和生物質(zhì)生長(zhǎng)時(shí)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(shí)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(huì)引起受熱面的結(jié)渣、積灰及腐蝕。通過(guò)4年的運(yùn)行鍋爐的過(guò)熱器、省煤器管道表面結(jié)渣積灰非常嚴(yán)重，2個(gè)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(jì)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(diǎn)，生物質(zhì)的入爐問(wèn)題是改造的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一。
1.5燃燒特性
2、生物質(zhì)自身?yè)]發(fā)份含量很高，而CFB鍋爐主要是通過(guò)內(nèi)部蓄熱循環(huán)提高爐效。生物質(zhì)在爐內(nèi)燃燒時(shí)間短、循環(huán)倍率低是降低爐效的一個(gè)因素。
二、全燃生物質(zhì)產(chǎn)生主要問(wèn)題采取的對(duì)策：
2.1．結(jié)焦問(wèn)題
生物質(zhì)燃料的灰熔點(diǎn)低，玉米稈灰熔點(diǎn)DT 1100℃，麥稈灰熔點(diǎn)DT 940℃，棉花稈灰熔點(diǎn)DT 12200℃，樹枝灰熔點(diǎn)DT1500℃，在燃燒時(shí)很容易引起爐膛內(nèi)部結(jié)焦，解決結(jié)焦問(wèn)題的關(guān)鍵是控制好溫度。在運(yùn)行中要注意在不影響鍋爐效率的情況下控制好鍋爐各個(gè)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(yùn)行過(guò)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(wèn)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(guò)熱器處，其發(fā)生的條件有兩個(gè)：一是由煙氣溫度和介質(zhì)溫度確定的工作點(diǎn)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(jí)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(diǎn)溫度。針對(duì)高、低溫腐蝕的情況，采取爐膛富氧燃燒、高溫過(guò)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(wèn)題
生物質(zhì)燃料中含有較多的堿金屬，燃燒時(shí)容易在對(duì)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(duì)高溫粘結(jié)灰，可以采取及時(shí)補(bǔ)充循環(huán)物料，以加強(qiáng)內(nèi)外循環(huán)沖刷作用、在過(guò)熱器等易積灰處布置吹灰器、人工定期停爐清理沖洗等來(lái)解決。通過(guò)4年的運(yùn)行鍋爐的過(guò)熱器、省煤器管道表面結(jié)渣積灰非常嚴(yán)重，2個(gè)月需要停爐清理一次。
2.4．飛灰問(wèn)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(shí)，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(wèn)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(diǎn)較低，在分離器內(nèi)會(huì)發(fā)生粘結(jié)，在旋風(fēng)分離器四周增加吹掃風(fēng)通過(guò)運(yùn)行時(shí)間斷擾動(dòng)降低旋風(fēng)分離器積灰，利用停爐進(jìn)行清理可以解決此類問(wèn)題。
三、 結(jié)語(yǔ)
生物質(zhì)全燃改造實(shí)現(xiàn)了鍋爐改造的預(yù)期目標(biāo)，系統(tǒng)運(yùn)行正常，燃燒穩(wěn)定，鍋爐的熱效率基本達(dá)到設(shè)計(jì)值。徐州電力試驗(yàn)中心試驗(yàn)報(bào)告認(rèn)為：全燃生物質(zhì)燃料時(shí)鍋爐排煙溫度及排煙氧量比純?nèi)加妹杭皳綗龝r(shí)有所升高，因此排煙損失比較大。由于受熱面沒(méi)有改動(dòng)，循環(huán)流化床燃煤鍋爐進(jìn)行全燃生物質(zhì)改造后出力將有所下降，約下降為原來(lái)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(yùn)行發(fā)電，至今已4年多時(shí)間，運(yùn)行狀況穩(wěn)定良好。通過(guò)數(shù)年刻苦努力探索，系統(tǒng)和設(shè)備不斷修改完善，運(yùn)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(yùn)行方面也積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。
（轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明：富通新能源生物質(zhì)鍋爐
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