樊雷剛

摘 要：進(jìn)入21世紀(jì)，中國能源、電力供求趨緊，國內(nèi)外發(fā)電行業(yè)對資源豐富、可再生性強(qiáng)、有利于改善環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展的生物質(zhì)資源的開發(fā)利用給予了極大的關(guān)注。于是生物質(zhì)能發(fā)電行業(yè)應(yīng)運而生。生物質(zhì)發(fā)電是利用生物質(zhì)所具有的生物質(zhì)能進(jìn)行的發(fā)電，是可再生能源發(fā)電的一種，包括農(nóng)林廢棄物直接燃燒發(fā)電、農(nóng)林廢棄物氣化發(fā)電、垃圾焚燒發(fā)電、垃圾填埋氣發(fā)電、沼氣發(fā)電。

關(guān)鍵詞：電力企業(yè)；生物質(zhì)技術(shù)；鏈條爐改造

1 改純燒生物質(zhì)技術(shù)方案

本次技改是對我司四臺燃煤35t/h鏈條鍋爐進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新改造，使其達(dá)到100%燃生物質(zhì)能且熱效率及負(fù)荷水平基本不變。

通過技術(shù)開發(fā)，對鍋爐燃燒系統(tǒng)及進(jìn)料系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造，采用爐排層燃生物質(zhì)片料及爐膛噴燃生物質(zhì)粉料兩種燃燒方式的組合，使鍋爐達(dá)到100%燃燒生物質(zhì)能且效率及負(fù)荷水平與燃煤基本不變。

本次技改對鍋爐燃燒系統(tǒng)及輸料系統(tǒng)進(jìn)行改造，增加配置生物質(zhì)原料的預(yù)處理（切碎等）設(shè)施及輸送設(shè)施，其他系統(tǒng)如熱力汽輪機(jī)系統(tǒng)等、化水處理系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)及配套儀表系統(tǒng)均利用原配置，以充分利用原有設(shè)施達(dá)到最大化節(jié)能目標(biāo)。

生物質(zhì)原料樹枝、秸稈、板邊等經(jīng)地中衡計量后進(jìn)入儲料棚，儲料棚中的生物質(zhì)經(jīng)預(yù)處理切碎后再由皮帶輸送機(jī)送入爐前片料倉，爐前片料倉中的生物質(zhì)片料經(jīng)落料裝置再送入爐排上進(jìn)入爐膛燃燒。

生物質(zhì)粉料如谷殼、木屑等，經(jīng)地中衡計量后進(jìn)入儲料庫，再經(jīng)由篩分后進(jìn)入粉料倉，粉料倉中的粉料經(jīng)氣力輸送裝置再直接送入爐膛噴燃。

生物質(zhì)原料進(jìn)入爐膛燃燒將進(jìn)入鍋爐汽包管系的經(jīng)化學(xué)及除氧處理過的除鹽水加熱成過熱蒸汽，再進(jìn)入汽輪機(jī)驅(qū)動汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電，同時在汽輪機(jī)中做過功的蒸汽被排（抽）入供熱母管再供給熱用戶使用，達(dá)到能源的梯級利用，使能源利用效率極大提高。

2 鏈條爐改造

2.1 本體結(jié)構(gòu)的改造

根據(jù)生物質(zhì)料層高度、噴料口的布置要求，對前墻水冷壁管、下降管及前集箱重新設(shè)計制作，且根據(jù)熱力計算工況，相應(yīng)改造尾部受熱面。

2.2 燃燒系統(tǒng)改造

將原有燃煤鏈條鍋爐采用爐排層燃方式改造為爐排層燃和爐膛室燃兩種燃燒方式組合，并確定噴粉料位置，增設(shè)室燃系統(tǒng)。

2.3 給料系統(tǒng)改造

給料系統(tǒng)改造為兩部分，一是爐排給料，二是爐膛噴料。爐排給料采用機(jī)械給料方式，在原有爐前煤斗的基礎(chǔ)上對煤斗容積進(jìn)行擴(kuò)充改造，將原有約95m3的煤倉改造為約200m3的料倉，可儲存鍋爐8至9小時的燃料用量。生物質(zhì)通過輸料皮帶將破碎好的燃料送入料斗，料斗底部設(shè)置一級螺旋給料機(jī)，將生物質(zhì)燃料送至爐排，入爐燃燒。爐膛噴燃，采用氣力輸送至爐膛前墻噴料口噴入爐膛燃燒。

3 測試結(jié)果與分析

3.1 各項技術(shù)指標(biāo)測試結(jié)果

3.1.1 燃料特性

經(jīng)化學(xué)分析所取生物質(zhì)燃料的樣品樹皮，木塊等林業(yè)廢棄物的水份為40%，燃料的堆積密度為265kg/m3，燃料的自然堆積角46°。

生物質(zhì)燃料樣品的元素分析和工業(yè)分析結(jié)果

3.1.2縛排煙溫度

爐排單燒樹皮，木塊等林業(yè)廢棄物，蒸發(fā)量28t/h：155℃。

爐排單燒樹皮，木塊等林業(yè)廢棄物，蒸發(fā)量18t/h：130℃。

爐排燒樹皮，木塊等林業(yè)廢棄物加測試爐膛噴生物質(zhì)粉料負(fù)荷試驗：158℃。

3.1.3 爐渣，飛灰可燃物含量

爐排單燒樹皮，木塊等林業(yè)廢棄物，蒸發(fā)量28t/h：飛灰可燃物53.64%；爐渣可燃物44.45%。

爐排單燒樹皮，木塊等林業(yè)廢棄物，蒸發(fā)量18t/h：飛灰可燃物46.88%；爐渣可燃物21.50%。

爐排燒樹皮，木塊等林業(yè)廢棄物加測試爐膛噴生物質(zhì)粉料負(fù)荷試驗：飛灰可燃物46.03%；爐渣可燃物28.81%。

3.1.4 污染物排放

爐排單燒樹皮，木塊等林業(yè)廢棄物，蒸發(fā)量28t/h：NOx為270mg/m3 SO2為84mg/m3 煙塵濃度：482mg/m3

爐排單燒樹皮，木塊等林業(yè)廢棄物，蒸發(fā)量18t/h：NOx為233mg/m3

爐排燒樹皮，木塊等林業(yè)廢棄物加測試爐膛噴生物質(zhì)粉料負(fù)荷試驗：

NOx為315mg/m3；SO2為150mg/m3

3.1.5 爐膛溫度

爐排單燒樹皮，木塊等林業(yè)廢棄物，蒸發(fā)量28t/h：爐排主燃區(qū)最高溫度為946℃，汽包下測點最高溫度為848℃。

爐排單燒樹皮，木塊等林業(yè)廢棄物，蒸發(fā)量18t/h：爐排主燃區(qū)最高溫度為1073℃，汽包下測點最高溫度為732℃。

3.1.6 平衡熱效率

反平衡熱效率

爐排單燒樹皮，木塊等林業(yè)廢棄物，蒸發(fā)量28t/h：鍋爐的排煙熱損失為11.968%，固體未完全燃燒熱損失為3.842%，氣體未完全燃燒熱損失為0.272%。鍋爐散熱熱損失為1.375%，灰渣物理熱損失為0.049%，則鍋爐熱效率為82.49%。

爐排單燒樹皮，木塊等林業(yè)廢棄物，蒸發(fā)量18t/h：鍋爐的排煙熱損失：9.364%，固體未完全燃燒熱損失為1.987%，氣體未完全燃燒熱損失為0.059%，鍋爐散熱熱損失為2.139%，灰渣物理熱損失為0.049%，則鍋爐熱效率為86.40%。

正平衡熱效率及正反平衡熱效率間之差

爐排單燒樹皮，木塊等林業(yè)廢棄物，蒸發(fā)量28t/h：80.63%，正反平衡熱效率之差∣η∣=2.31%<5%；

爐排單燒樹皮，木塊等林業(yè)廢棄物，蒸發(fā)量18t/h：96.55%，正反平衡熱效率之差∣η∣=0.17%<5%。

正反平衡熱效率間之差及熱效率

爐排單燒樹皮，木塊等林業(yè)廢棄物，蒸發(fā)量28t/h：正反平衡熱效率之差∣η∣=2.31%<5%；鍋爐熱效率為81.56%；

爐排單燒樹皮，木塊等林業(yè)廢棄物，蒸發(fā)量18t/h：正反平衡熱效率之差∣η∣=0.17%<5%，鍋爐熱效率為86.48%。

3.2 測試結(jié)論與分析

3.2.1 爐排單燒樹皮，木塊等林業(yè)廢棄物，蒸發(fā)量28t/h，鍋爐熱效率為81.56%；爐排單燒樹皮，木塊等林業(yè)廢棄物，蒸發(fā)量18t/h，鍋爐熱效率為86.48%。鍋爐熱效率與單獨燃煤的熱效率相近，有所提高，主蒸汽溫度、壓力，與改造前相同。

3.2.2 改造后，氣體污染物NOx，SO2排放物都低于排放標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到環(huán)保要求。

3.2.3 改造后，由于生物質(zhì)灰輕，易被煙氣攜帶，且現(xiàn)有的旋風(fēng)除塵器效率76.2%，除塵器后煙塵濃度較高，高于煙塵排放標(biāo)準(zhǔn)≤200mg/m3。考慮到現(xiàn)有基礎(chǔ)上進(jìn)行爐內(nèi)燃燒的調(diào)整，加入二次風(fēng)，如不能有效降低煙塵排放，則需進(jìn)一步對除塵系統(tǒng)進(jìn)行改造。

3.2.4 改造后，高負(fù)荷時排煙溫度與改造前排煙溫度差異很小，低負(fù)荷時排煙溫度比改造前排煙溫度低30℃。

3.2.5爐排燒樹皮、木塊等林業(yè)廢棄物測試爐膛噴生物質(zhì)粉料負(fù)荷試驗中，鍋爐蒸發(fā)量由爐排上單燒生物質(zhì)片料的25t/h提高到31t/h，噴入的生物質(zhì)粉料可提高17%的鍋爐負(fù)荷。在爐排上燃煤的情況下噴入生物質(zhì)粉料。測試結(jié)果表明噴入生物質(zhì)粉料能夠提高鍋爐蒸發(fā)量10t/h左右。

4 經(jīng)濟(jì)效益

我司農(nóng)林廢棄物發(fā)電項目在節(jié)能環(huán)保和提高農(nóng)民收入與就業(yè)機(jī)會等方面都取得了良好的社會效益。在生物質(zhì)發(fā)電上網(wǎng)電價政策落實到位后，將充分發(fā)揮機(jī)組規(guī)模效益，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。經(jīng)測算，屆時兩爐兩機(jī)運行，可實現(xiàn)年發(fā)電量7000萬千瓦時，供熱量62萬吉焦，年消耗秸桿、樹皮廢渣等農(nóng)林廢棄物12.9萬噸。按現(xiàn)行國家生物質(zhì)上網(wǎng)電價和熱價測算，年可實現(xiàn)銷售收入7175萬元，利潤483萬元，稅收581萬元。

參考文獻(xiàn)

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