熱電公司燃煤鍋爐生物質能技改實踐及效益

湯錦元

（金華電業局，浙江 金華 321000）

1 燃煤鍋爐生物質能技改項目概況

浙江蘭溪市熱電有限公司是一家區域性公用熱電廠，建于1991年，原總裝機規模為4爐3機，包括4臺35 t/h燃煤鏈條鍋爐、2臺6 MW抽凝汽輪發電機組、1臺3 MW背壓汽輪發電機組。近幾年受蘭溪市區域規劃調整的影響，該公司供熱業務量大幅萎縮，而發電業務又受市場煤價大幅上揚的影響虧損嚴重，面臨的形勢相當嚴峻。2007年該公司與哈爾濱工業大學、開封市綠島生物質能設備公司共同進行技術創新開發，9月份開始對2號燃煤鏈條鍋爐進行純燃生物質改造試驗，同步建成了生物質片料切割輸送系統和粉料處理輸送系統，12月份2號燃煤鏈條鍋爐生物質能改造試驗取得了初步成功。

蘭溪市熱電有限公司燃煤鍋爐生物質能技改項目委托浙江城建煤氣熱電設計有限公司設計，項目總投資4500萬元，于2008年正式上報政府主管部門，2008年10月取得了浙江省經濟貿易委員會的項目核準批復,項目主要建設內容和規模為：4臺35 t/h燃煤鏈條鍋爐改為純燃生物質燃料鍋爐，旋流塔板脫硫除塵裝置改為布袋式除塵裝置，建設生物質切割、輸送、儲存等配套設施，原汽輪發電機組設備保留不變，項目采用整體設計，并按一期工程、二期工程分步實施。

項目一期工程對2號、3號燃煤鏈條鍋爐進行生物質能技改，總投資1700萬元,于2008年10月開工建設，2009年12月全部完工并投入試運行，2010年10月通過了浙江省經信委的竣工驗收，同期拆除停用了1號、4號燃煤鏈條鍋爐。2010年12月得到了浙江省物價局的生物質發電臨時上網電價的批復，從2010年10月起停止執行熱電聯產的上網電價0.5375元/kWh，實施生物質發電臨時上網電價0.666元/kWh，并向國家發改委正式申報生物質發電上網電價。

2 燃煤鍋爐生物質能技改一期工程改造

2.1 燃煤鍋爐本體改造

根據鍋爐生物質料層高度、噴料口的布置要求，對燃煤鍋爐的前墻水冷壁管、下降管及前集箱重新設計制作，增加前拱下端與爐排表面的距離，改變前拱拱形，增加生物質粉料噴口和二次風，增加鏈條爐排長度并在爐前新設8 m3片狀生物質小料斗，根據熱力計算工況增大省煤器受熱面，以適應生物質燃料燃燒特性。

2.2 燃料系統改造

2.2.1 片料加工車間

新建一座面積為2465 m2的片料加工車間，屬鋼結構廠房，內設2臺10 t/h秸桿破碎機，秸桿被破碎成片后由大傾角皮帶輸送機輸送至料倉層。

2.2.2 燃料儲存倉庫

配置2個燃料倉庫，屬車間半封閉式料庫，一個是原干煤棚改建的面積為2400 m2的片料倉庫，另一個是面積為624 m2用于堆積木屑等粉料的粉料倉庫。2個燃料倉庫可滿足2臺35 t/h鍋爐約10天的燃料耗用需求。

2.2.3 上料系統

（1）片料上料系統

片料加工車間采用大傾角波邊擋邊皮帶機上料，皮帶機規格為TD75，輸送長度L=75 m，輸送帶寬度B=800 mm，輸送帶速度V=1.6 m/s，輸送量Q=100 t/h。秸桿經破碎成片后由大傾角皮帶機送到料倉層，料倉層新增一條高位布置的皮帶機，規格為TD75，L=50 m，B=800 mm，V=1.6 m/s，Q=80 t/h。片料倉庫利用原1號、2號、3號上煤皮帶機棧橋上料，將原有料倉層3號低位B=500 mm皮帶機進行改造，改造后規格為L=60 m，B=800 mm，V=1.6 m/s，Q=80 t/h,1號、2號皮帶機規格未變。

（2）粉料上料系統

2號、3號鍋爐各配置2路粉料輸送管道。粉料庫內的木屑、谷殼等粉料先由鏈板式半提機提升經振動篩預處理后由大傾角波狀擋邊皮帶機輸送到200 m3鋼制粉料倉內，該皮帶機規格為TD75，L=26 m，B=800 mm，V=1.6 m/s，Q=60 t/h。粉料倉下部配置8臺Φ300 mm螺旋給料機，每2臺螺旋給料機對應一路DN200粉料輸送管道和風機，粉料經螺旋給料機輸送至粉料輸送管道內，再由風機正壓氣力輸送到鍋爐內，風機的規格為9-19、6.3 A、18.5 kW。

2.3 燃燒系統改造

2.3.1 給料系統

給料系統包括爐排給料、爐膛噴料2部分。爐排給料：采用機械給料方式，可做到連續給料不堵卡，在原有爐前煤斗的基礎上對煤斗容積進行擴充改造，將原95 m3的煤倉改造為200 m3的料倉，該料倉可儲存鍋爐9 h的燃料用量。生物質片料經過皮帶輸送機進入料倉，料倉采用分層給料方式，內設12臺Φ450 mm螺旋給料機與12臺Φ450 mm撥料器的組合，將片料送至爐排，入爐燃燒。爐膛噴料：每臺鍋爐設置2路噴料口，生物質粉料由輸送管道采用正壓氣力輸送至爐膛前墻噴料口噴入爐膛燃燒。

2.3.2 煙風系統

鍋爐配風方式不變，送風機和送風管路均采用原有系統。拆除原有脫硫除塵裝置，每臺鍋爐新建1臺布袋除塵器，規格為LCDM-4-512-LD-GW，處理煙氣量為12萬m3，除塵率≥99.8%，并前置1臺CNI-3.0旋風除塵器進行預處理。引風機換型為Y4-73、14.7D、250 kW，以適應生物質燃燒煙氣量大的特點，并對相應煙道進行改造。生物質在鍋爐燃燒后產生的煙氣，逐一流經鍋爐各受熱面過熱器、省煤器及空預器后，經過布袋除塵器、引風機，最終經煙囪排入大氣。

2.4 除灰渣系統改造

2.4.1 除渣系統

鍋爐改燃生物質燃料后渣量較少，底渣經落渣斗、落渣管落入圓盤出渣機，由圓盤出渣機定時出渣至輸渣皮帶機，再經皮帶機輸送至渣場，定期外運予以綜合利用。

2.4.2 除灰系統

新建1座有效容積為700 m3的水泥干灰庫，灰庫直徑為9 m，可儲存2臺鍋爐約40天的灰量。布袋除塵器收集的灰采用正壓氣力輸送系統輸送，每臺除塵器4只灰斗的干灰由灰斗下部的LD1.0輸灰倉泵氣力經1根DN100灰管輸送至干灰庫。倉泵輸灰氣源來自壓縮空氣站，該空氣站安裝了2臺LGD90/323J、16 m3/min的螺桿式空壓機，并配置了1座8 m3的緩沖罐。

2.5 消防系統改造

消防水池利用原有的1000 m3消防水池，安裝消防水泵2臺，規格為XBD12/70-W，總揚程H=120 m，設計流量Q=70 L/s，電動機功率N=132 kW，以滿足滅火要求。廠區室外消防管進行整體改造，成環狀連接，管徑為DN200，長度1200 m，并按規定配置14套SS100/65-1.6型消防栓。片料加工車間、片料庫、粉料庫安裝消防炮系統，共配置8臺PS40消防水炮，規格為Q=30 L/s，射程60 m。

3 燃煤鍋爐生物質能技改一期工程效果

3.1 生物質能發電運行情況

2號、3號燃煤鏈條鍋爐生物質能改造工程分別于2009年8月、2009年12月完工，改造成效均達到了設計要求，實現了100%純燃農林廢棄物的改造目標。

生物質能發電系統自投產以來一直維持安全、穩定、可靠的運行狀態，經浙江省能源監察總隊能源監測站監測，改造后的2號、3號鍋爐，在純生物質能發電額定工況參數運行情況下，平均帶負荷35 t/h，平均熱效率82.65%，達到了熱效率80.86%的設計標準。2號、3號鍋爐改造后的環保效應良好，經浙江省環境監測中心監測，鍋爐煙氣中煙塵排放濃度小于15 mg/m3,SO2排放濃度小于55 mg/m3,均達到了《火電廠大氣污染物排放標準》（GB 13223—2003）的第Ⅰ時段標準要求。

蘭溪市熱電有限公司生物質能發電的燃料100%采用農林廢棄物，主要包括秸桿、樹皮廢渣等，該公司周邊50 km范圍內現有的農林廢棄物資源總量約68.66萬t，能持續滿足公司4臺燃煤鍋爐改造為生物質鍋爐后年消耗量約19.39萬t農林廢棄物燃料的燃用需求。該公司農林廢棄物生物質能發電也達到了國家資源綜合利用認定的規定要求。

根據浙江省能源監察總隊能源監測站對該公司2010年6月—11月期間的生物質能發電情況的監測核實，該期間2號、3號鍋爐純燃農林廢棄物共計30499.16 t，其中秸桿和樹皮廢渣等資源綜合利用燃料為30154.06 t，占入爐農林廢棄物總量的98.87%，符合國家規定的“垃圾用量占發電燃料的重量比重不低于80%”的要求；單爐的秸桿和樹皮廢渣等資源綜合利用燃料的焚燒量151.21 t/d，達到了設計額定值160 t/d的94.51%，符合國家規定的“每月垃圾的實際使用量不低于設計值的90%”的要求。

該公司農林廢棄物生物質能發電系統建成后仍保持著原有的供熱業務，且供熱規模不變，其2號和3號生物質鍋爐、1臺3 MW背壓汽輪發電機組、1臺6 MW抽凝汽輪發電機組所組成的9 MW生物質能發電系統，在進行農林廢棄物生物質能發電的同時，繼續向原有的熱用戶穩定供熱。

3.2 技術創新成果

該燃煤鍋爐生物質能技改工程中，有5項發明向國家知識產權局遞交了專利申請，其中蘭溪市熱電有限公司的“高效粉料輸送管道及粉料輸送裝置”技術、“防止生物質堵塞的料斗”2項技術已于2009年12月取得了國家知識產權局的實用新型專利授權，并于2010年1月通過了浙江省重大科技專項驗收。哈爾濱工業大學的“燃燒多種生物質燃料的鏈條鍋爐裝置”專利技術申請于2008年9月被國家知識產權局受理，并于2009年2月公開公告。

4 效益分析

4.1 經濟效益

該公司一期工程建成了2爐2機共9 MW的生物質能發電系統，年發電量7000萬kWh，供熱量62萬GJ，按該公司現行熱價和國家規定的生物質能發電上網電價測算，可實現年銷售收入7175萬元，利潤483萬元，稅收581萬元。

4.2 節能效益和環境效益

燃煤鍋爐生物質能改造一期工程的竣工投產，每年可直接減少煤耗約6.3萬tce，節能效益較為明顯，每年約可減排CO215.7萬t、SO21040 t、NOx 441 t，減排效果顯著。

4.3 社會效益

蘭溪市熱電有限公司燃煤鍋爐生物質能技改一期工程建成的生物質能發電系統，每年耗用秸稈、桑枝、樹皮廢渣等農林廢棄物資源總量約12.9萬t，這些農林廢棄物均從當地農民手中收購，按現階段農林廢棄物實際到廠收購價格380元/t計算，可直接增加當地農民收入4902萬元。同時，該公司農林廢棄物生物質燃料的收購、運輸業務的開展，拓寬了當地農民的就業渠道，可增加農民就業人員約700人左右。

5 結束語

浙江蘭溪市熱電有限公司面對常規熱電聯產企業的困境，與技術單位合作進行技術研發創新，實施燃煤鍋爐生物質能技改工程，對常規熱電聯產企業普遍配備的燃煤鏈條鍋爐進行改燃生物質的改造，取得了成功，為國家節能減排工作作出了貢獻。該技改工程無需新征土地，投資少，見效快，實施簡便靈活，具有極強的可復制性和可推廣性，對其他熱電聯產企業改走生物質能新能源發展道路，起到了較好的實踐示范作用。

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