【摘 要】生物質(zhì)能源發(fā)電有著廣闊的發(fā)展前景，在新建機(jī)組的試運(yùn)過程中其燃料管理、燃燒系統(tǒng)調(diào)整試驗(yàn)、試運(yùn)組織等，均可以通過合理安排以實(shí)現(xiàn)安全、高效的運(yùn)轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)電站穩(wěn)定環(huán)保運(yùn)行的目的。

【關(guān)鍵詞】生物質(zhì)；調(diào)整試驗(yàn)；環(huán)保；秸桿發(fā)電

生物質(zhì)能源是以生物質(zhì)為載體將太陽能以化學(xué)能形式貯存的一種能量，它直接或間接地來源于植物的光合作用。生物能的蘊(yùn)藏量極大，僅地球上的植物，每年生產(chǎn)量就像當(dāng)于目前人類消耗礦物能的20倍。在各種可再生能源中，生物質(zhì)是貯存的太陽能，更是一種唯一可再生的碳源，可轉(zhuǎn)化成常規(guī)的固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)燃料。農(nóng)作物秸稈、廢棄木料等生物質(zhì)直接燃燒供熱發(fā)電的利用方式，是一條將秸稈轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)能源的工藝技術(shù)路線，它存在節(jié)能、環(huán)保、碳排放平衡等特點(diǎn)。

僅山東省在每年的各類農(nóng)作物秸稈產(chǎn)量即達(dá)7700萬噸，占全國農(nóng)作物秸稈總量的十分之一，相當(dāng)于4100萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤。全國薪柴和林業(yè)廢棄物資源量中，可開發(fā)量每年達(dá)到6億噸以上。目前生物質(zhì)能源秸稈直接燃燒發(fā)電技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用，已引起世界各國政府和科學(xué)家的關(guān)注，將生物質(zhì)能秸稈發(fā)電技術(shù)作為21世紀(jì)發(fā)展可再生能源戰(zhàn)略的重點(diǎn)工程。

根據(jù)國際能源機(jī)構(gòu)高級可再生能源市場分析的預(yù)測，同2005年至2011年相比，全球2011年至2017年可再生能源產(chǎn)生的電能將增長60%以上。此外，包括美國在內(nèi)的12個經(jīng)濟(jì)合作和開發(fā)組織國家以及中國、印度和巴西的可再生能源發(fā)電量將占全球總量的80%左右。

根據(jù)國家“十一五”規(guī)劃綱要提出的發(fā)展目標(biāo)，未來將建設(shè)生物質(zhì)發(fā)電550萬千瓦裝機(jī)容量，已公布的《可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃》也確定了到2020年生物質(zhì)發(fā)電裝機(jī)3000萬千瓦的發(fā)展目標(biāo)。此外，國家已經(jīng)決定，將安排資金支持可再生能源的技術(shù)研發(fā)、設(shè)備制造及檢測認(rèn)證等產(chǎn)業(yè)服務(wù)體系建設(shè)。

生物質(zhì)發(fā)電的主要燃料秸稈的單位質(zhì)量熱值在3500大卡左右，與單位質(zhì)量燃煤的熱值相差不大，但其單位質(zhì)量燃料的堆積體積比較燃煤有較大差異，是燃煤體積的5倍左右。秸稈燃料中的灰分通常較低，用布袋除塵器即可實(shí)現(xiàn)有效清潔排放，硫份也非常低，對大氣造成污染的程度較低。與燃料的特性相適應(yīng)，生物能電站的建設(shè)在機(jī)組容量、廠用電系統(tǒng)、燃料存放及輸送、鍋爐燃燒系統(tǒng)等方面也有其相應(yīng)的特點(diǎn)。

1.燃料管理

與常規(guī)煤化石類燃料不同，單位質(zhì)量的生物質(zhì)燃料的存放空間較大，因而需要一個較寬闊的料場來存放，同時(shí)與燃煤的自燃相比較秸稈燃料更容易點(diǎn)燃，這一特點(diǎn)對于鍋爐的穩(wěn)定燃燒非常有利，但對于燃料料場的防火安全則是一個風(fēng)險(xiǎn)，煙頭、煙火等火源即可引發(fā)火情，一旦著火燃燒形成火勢后又不易撲滅，在燃料進(jìn)場以后，與燃料相關(guān)的消防、安全教育、安全巡檢等工作要予以重點(diǎn)落實(shí)。

秸稈燃料供應(yīng)系統(tǒng)有活底料倉、皮帶棧橋輸送、爐前料倉及緩沖料倉、螺旋輸送機(jī)、水冷套輸送給料機(jī)、料包輸送軌道、料包抓取機(jī)等形式。棉花秸稈、玉米秸稈等長桿類燃料在由料場向鍋爐輸送的過程之中，易出現(xiàn)蓬料、搭橋等情況并最終導(dǎo)致向鍋爐的燃料供應(yīng)減少或中斷。一旦出現(xiàn)1/4以上的燃料供應(yīng)中斷，就將明顯影響爐爐膛燃燒、并主蒸汽溫度迅速降低。對此在一定范圍內(nèi)可以采取降負(fù)荷、開對空排汽的方法，以減緩汽溫下降的速度與幅度，確保不致于到達(dá)解列停機(jī)的臨界值。而在出現(xiàn)1/2以上的燃料供應(yīng)中斷時(shí)，以開對空排汽降負(fù)荷保汽溫的措施通常已經(jīng)難于奏效，主汽溫度將很容易到達(dá)10分鐘內(nèi)降幅超過50℃的限值，只能打閘停機(jī)以保設(shè)備安全?；ㄉ鷼?、木屑等顆粒類燃料易出現(xiàn)燃料沿給料線以流沙形式進(jìn)入爐膛而供應(yīng)量劇增的情況也不利于鍋爐的穩(wěn)定燃燒。

生物質(zhì)能源電站當(dāng)前越來越趁向于緊湊的鍋爐車間、汽機(jī)車間和寬闊的料場的搭配模式，當(dāng)前有較多的生物質(zhì)能源電站的料場取料采用了鏟車取料的模式，在料場場地采用土質(zhì)硬化時(shí)，在取料時(shí)容易使燃料內(nèi)拌入大量的土，這不僅使得后續(xù)輸料環(huán)節(jié)中對周圍產(chǎn)生揚(yáng)塵污染，而且在進(jìn)入鍋爐燃燒時(shí)容易在爐排上出現(xiàn)燒結(jié)成塊的情況，導(dǎo)致鍋爐燃燒惡化。對于以方磚對料場進(jìn)行硬化的場地則可有效減少料中拌土的情況，但易出現(xiàn)被鏟車到料時(shí)誤取的情況，從而導(dǎo)致在后續(xù)輸料環(huán)節(jié)中增加卡塞料機(jī)的機(jī)率，故此，對燃料料場進(jìn)行水泥硬化應(yīng)是避免以上兩種情況的有效方式，只是此種方式的初期投資較大。

秸稈通常含有3%～5%的灰分。這種灰以鍋爐飛灰和灰渣/爐底灰的形式被收集，這種灰分含有豐富的營養(yǎng)成分如鉀、鎂、磷和鈣，可用作高效農(nóng)業(yè)肥料，安裝一個布袋除塵器，以便收集煙氣中的飛灰，布袋除塵器的排放低于25mg/Nm3，大大低于中國燒煤發(fā)電廠的煙灰排放水平。

2.廠用電系統(tǒng)

當(dāng)前我國已經(jīng)投產(chǎn)的生物能電站均是單臺機(jī)組電站，其發(fā)電容量多數(shù)在12MW到40MW之間，機(jī)組容量的設(shè)計(jì)主要考慮周圍區(qū)域內(nèi)的可取用燃料數(shù)量。在此種電站中，其廠用電系統(tǒng)均未設(shè)計(jì)獨(dú)立的啟動變壓器，而采用雙向變壓器方案，即主變壓器既作為發(fā)電機(jī)出口常規(guī)主變壓器，又作為全廠的啟動變壓器，這種設(shè)計(jì)方式投資少，系統(tǒng)相對簡單，已經(jīng)成為一種比較經(jīng)濟(jì)實(shí)用的模式。

在國內(nèi)已經(jīng)完成試運(yùn)投產(chǎn)的多個生物電站項(xiàng)目上，廠用電受電是試運(yùn)前期階段一切工作之中的主線。在正式電源投用之前，施工用電在滿足現(xiàn)場施工用電、辦公生活用電外，僅能滿足部分小功率電機(jī)的試轉(zhuǎn)等工作，分系統(tǒng)的試運(yùn)工作受制約因素太多因而多數(shù)情況難以展開。

廠用電系統(tǒng)的受電是個綜合工作，不僅需要廠內(nèi)部各項(xiàng)施工、試驗(yàn)等工作要完成就位，同時(shí)也要受到廠外因素的制約，比如輸電線路施工、鐵塔施工、與當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)的協(xié)調(diào)、與周圍居民的協(xié)調(diào)等情況等。相比較之下，廠區(qū)內(nèi)部的主變壓器施工及調(diào)試、線路保護(hù)柜的調(diào)試等工作則可以比較從容，只要設(shè)備能及時(shí)就、施工隊(duì)伍、調(diào)試隊(duì)伍能及時(shí)開展工作，則廠區(qū)內(nèi)部的廠用電反送電工作則處在一個相對可以控制的狀態(tài)下進(jìn)行。我國內(nèi)蒙古自治某生物電站在試運(yùn)之初僅因?yàn)橥獠枯旊娋€路用電及上網(wǎng)協(xié)議談判、線路施工、奧運(yùn)保電等因素的影響而延期多達(dá)六個月，在此期間廠內(nèi)廠用電系統(tǒng)的一切施工、試驗(yàn)工作陸續(xù)完成，而在外部線路就位之后，廠用電很短時(shí)間之內(nèi)即完成受電，并在十天之內(nèi)完成了所有高壓電機(jī)試轉(zhuǎn)、鍋爐冷態(tài)啟動、鍋爐吹管等工作。

通常在國內(nèi)各生物能電站在招商引資的大形勢下，由當(dāng)?shù)卣鲗?dǎo)在各類開發(fā)區(qū)投資辦廠的情況較多，除了配合協(xié)調(diào)燃料的收購工作以外，在用電、用水等協(xié)調(diào)方面，當(dāng)?shù)卣捌湎嚓P(guān)部門在此也有較大的作為空間。

在廠用電系統(tǒng)一時(shí)無法正式受電的情況下，以施工用電作為單體調(diào)試的臨時(shí)電源可以在一定程度開展現(xiàn)場的試運(yùn)工作，比如小功率電機(jī)試轉(zhuǎn)、汽機(jī)油系統(tǒng)過濾、DCS系統(tǒng)上電復(fù)原、靜態(tài)聯(lián)鎖調(diào)試、啟動爐試運(yùn)等，化學(xué)制水系統(tǒng)的用電量也相對較小一般可以利用施工用電進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試。通常施工用電的容量較小，其保護(hù)措施、設(shè)備可靠性方面也較薄弱，有時(shí)會引發(fā)低電壓、電源缺相等情況，對此需要加強(qiáng)監(jiān)控，否則一旦出現(xiàn)可能會聯(lián)鎖導(dǎo)致電機(jī)等設(shè)備損毀等情況。

3.煙風(fēng)系統(tǒng)的試運(yùn)

生物質(zhì)能燃料有較好的易燃性，在啟動引風(fēng)機(jī)后，鍋爐點(diǎn)火時(shí)只要用較小的點(diǎn)火熱量即可實(shí)現(xiàn)有效點(diǎn)燃，當(dāng)前多數(shù)鍋爐仍設(shè)計(jì)有油燃燒器，而實(shí)際運(yùn)行中人工點(diǎn)火較用油燃燒器點(diǎn)火的可操作性更強(qiáng)，同時(shí)由于減少了燃油儲存、供應(yīng)系統(tǒng)，油系統(tǒng)運(yùn)行方面的安全風(fēng)險(xiǎn)大為減少，運(yùn)行費(fèi)用開支也因此節(jié)省。

生物燃料在經(jīng)過初級破碎后物料仍非粉末狀態(tài)，在物料燃燒充分程度上受到較大制約。在鍋爐啟動初期一次風(fēng)溫度較低時(shí)，易發(fā)生尾部煙道余料燃燒，對此應(yīng)及早投入空器預(yù)熱器，充分提高一次風(fēng)的溫度，避免爐膛燃燒中心后移，使燃料得以充分的燃燒，提高燃燒效率。同時(shí)應(yīng)充分利用煙冷器的可調(diào)節(jié)性控制鍋爐排煙溫度，當(dāng)前生物質(zhì)能源電站的布袋除塵器工作溫度在120℃左右，過高的溫度易造成布袋及煙道各膨脹節(jié)損傷并浪費(fèi)能源，過低的溫度會導(dǎo)致尾部煙道腐蝕并不利于布袋除塵的效果。

采用水冷式振動爐排是生物質(zhì)能源電站鍋爐中最常見的形式，為保證燃燒時(shí)間充分又不致于積料結(jié)焦，爐排的振動需要有一個合適的振動頻率，通常每一到兩分鐘之內(nèi)就要振動一次，每次動作時(shí)間10到15秒，針對每臺鍋爐具體數(shù)值需要根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際工況進(jìn)行調(diào)整而有所不同。在每次爐排振動時(shí)，爐膛負(fù)壓有較大的擾動，擾動值在+300Pa到+400Pa之間，在出現(xiàn)正壓擾動時(shí)若不及時(shí)調(diào)整，爐膛內(nèi)的正壓煙火極易順著給料線回火至緩沖料倉而引發(fā)火情。在人工調(diào)整的情況下，鍋爐爐膛負(fù)壓控制要稍大一些（比如-300Pa），以防至在爐排排動等時(shí)出現(xiàn)負(fù)壓竄升。在具備條件時(shí)，爐膛負(fù)壓控制要及早投入自動運(yùn)行，并適當(dāng)增大引風(fēng)機(jī)對負(fù)壓調(diào)節(jié)的微分作用，以將爐膛負(fù)壓控制在一個較安全的范圍之內(nèi)。這同時(shí)對引風(fēng)機(jī)的調(diào)節(jié)裝置的設(shè)備可靠性提出了較高要求，不論是葉耦調(diào)節(jié)裝置，還是引風(fēng)機(jī)的進(jìn)口擋板調(diào)節(jié)裝置，都需要較高的可靠性。

在生物質(zhì)電站機(jī)組的試運(yùn)中，把握好燃燒、燃燒等環(huán)節(jié)的差異，并結(jié)合常規(guī)火力發(fā)電機(jī)組的試運(yùn)規(guī)律，通過科學(xué)合理的組織，可及時(shí)將生物能電站的靜態(tài)投資轉(zhuǎn)為生產(chǎn)力，發(fā)揮出其環(huán)保、低碳及可持續(xù)等優(yōu)勢。

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