生物質(zhì)能熱電工程設(shè)計(jì)新技術(shù)應(yīng)用

（河南省電力勘測設(shè)計(jì)院，河南 鄭州 450000）

生物質(zhì)能熱電工程設(shè)計(jì)新技術(shù)應(yīng)用

齊 玄 金記英

（河南省電力勘測設(shè)計(jì)院，河南 鄭州 450000）

本文通過對省內(nèi)某生物質(zhì)能熱電工程項(xiàng)目介紹，具體指出了本工程與常規(guī)燃煤電站的不同之處及設(shè)計(jì)新技術(shù)應(yīng)用特點(diǎn)。

生物質(zhì)能直燃鍋爐；燃燒系統(tǒng)；經(jīng)濟(jì)和社會效益

1 利用秸稈發(fā)電的意義

1.1 幫助解決能源短缺。生物質(zhì)能又稱“綠色能源”，開發(fā)“綠色能源”已成為當(dāng)今世界上重大熱門之一。

據(jù)了解，國外生物質(zhì)能利用技術(shù)和裝置已實(shí)現(xiàn)了規(guī)模化和產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營，以美國、瑞典和奧地利為例，生物質(zhì)能利用已經(jīng)分別占該國一次能源消耗量的4%、16%、10%。利用生物質(zhì)能發(fā)電也是幫助解決我國能源短缺的有效途徑之一。

1.2 解決燃煤SO2對大氣嚴(yán)重污染的需要。利用秸稈發(fā)電可以大量減少SO2的排放，秸稈中的含硫量在1%左右，不足燃煤含硫量的1/10。按照國家出臺的關(guān)于可再生能源中長期發(fā)展的規(guī)劃，到2020年，秸稈發(fā)電裝機(jī)容量將達(dá)2400萬kW左右，可減少有效SO2的排放量。

1.3 增加農(nóng)民收入，建設(shè)和諧社會的需要。我國農(nóng)作物秸稈產(chǎn)量達(dá)7.5億噸，其中4億噸的秸稈可作為能源利用。按每噸300元計(jì)算，可增加收入1200億元，對提高農(nóng)民生活水平大有好處。

2 生物質(zhì)能熱電工程概況

省內(nèi)某生物質(zhì)能熱電工程裝機(jī)容量為2×15MW高溫高壓生物質(zhì)能直燃熱電機(jī)組，已于2011年投產(chǎn)發(fā)電。

鍋爐選用無錫華光鍋爐股份有限公司的75t/h高溫高壓秸稈直燃鍋爐，汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組選用青島捷能汽輪機(jī)股份有限公司產(chǎn)品，機(jī)組額定功率為2×15MW。機(jī)組以當(dāng)?shù)孛藁ń斩捵鳛樵O(shè)計(jì)燃料，林木枝條為校核燃料。

3 與常規(guī)火電機(jī)組的不同之處及設(shè)計(jì)新技術(shù)應(yīng)用

3.1 燃料。根據(jù)最新統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，當(dāng)?shù)乜晒╇姀S燃用的棉花秸桿有25.1億噸，樹木枝條約30億噸，可滿足電廠每年的燃用量。

3.2 鍋爐選型。生物質(zhì)燃料中含有Cl和堿金屬鹽，燃燒時(shí)產(chǎn)生的煙氣對鍋爐受熱面具有一定的腐蝕性。另外燃燒產(chǎn)生的灰份熔點(diǎn)較低，容易粘結(jié)在受熱面管子外表面，形成渣層，會明顯降低受熱面的傳熱系數(shù)。

本項(xiàng)目采用自主開發(fā)設(shè)計(jì)的國內(nèi)首臺75t/h高溫高壓參數(shù)燃生物質(zhì)燃料的鍋爐。在設(shè)計(jì)中考慮了在高溫受熱面的管系中采用了有利于防止結(jié)渣、搭橋的結(jié)構(gòu)，并采取了有效的吹灰措施，防止受熱面腐蝕和產(chǎn)生大量的渣層。

鍋爐采用水冷振動爐排的燃燒方式，有利于防止燃燒低灰熔點(diǎn)的秸稈在爐排面上結(jié)渣。汽水系統(tǒng)采用自然循環(huán)，在爐膛外布置了集中下降管。煙氣流向采用四回程“M”型，爐膛和過熱器通道采用全封閉的膜式水冷壁，很好地保證了鍋爐的嚴(yán)密性能。過熱器采用三級布置，并布置了二級噴水減溫器，使過熱蒸汽溫度有較大的調(diào)節(jié)裕量，以保證鍋爐蒸汽參數(shù)。尾部豎井內(nèi)布置了單級省煤器和單級空氣預(yù)熱器，一、二次風(fēng)平行進(jìn)入各自的空氣預(yù)熱器，出空氣預(yù)熱器后分別進(jìn)入爐排下一次風(fēng)管和爐排上二次風(fēng)管，再進(jìn)入爐膛。煙氣由引風(fēng)機(jī)送入除塵、凈化設(shè)備，凈化處理合格后，經(jīng)煙囪排入大氣。

3.3 上料系統(tǒng)。上料系統(tǒng)共設(shè)有一路兩條帶式輸送機(jī)，每條帶式輸送機(jī)對應(yīng)一臺鍋爐。系統(tǒng)在料倉間的卸料方式為。給料系統(tǒng)由爐前料倉、螺旋卸料機(jī)、皮帶輸送機(jī)及星型給料器等組成：燃料由皮帶經(jīng)雙螺旋卸料機(jī)輸送至爐前料倉，經(jīng)料倉底部的螺旋給料機(jī)進(jìn)入爐前兩臺星形給料器，然后進(jìn)入爐膛燃燒。為防止燃料堵塞搭橋，和常規(guī)燃煤機(jī)組不同，料倉采用上部小下部大的方形料倉，并在底部設(shè)置螺旋給料機(jī)。星形給料器采用彈性活動板結(jié)構(gòu)，防止卡料，同時(shí)起給料和密封作用。

3.4 燃燒系統(tǒng)。燃燒系統(tǒng)由水冷振動爐排、爐膛及煙風(fēng)系統(tǒng)等組成：燃料經(jīng)星型給料器送入爐膛，秸稈被熾熱的煙氣加熱，迅速將水分蒸發(fā)，氣化，著火燃燒；一部分秸稈在空中燃燒，一部分落在爐排上繼續(xù)燃燒，并在傾斜的水冷振動爐排的振動下不斷向前翻滾、燃燒直至燃燼。一次風(fēng)由一次風(fēng)機(jī)送入空氣預(yù)熱器加熱，再送入鍋爐惻墻爐排下的兩個(gè)風(fēng)箱經(jīng)六個(gè)風(fēng)口進(jìn)入風(fēng)室，再經(jīng)過爐排上的小孔進(jìn)入爐膛。風(fēng)室中有隔板分隔成六個(gè)獨(dú)立的風(fēng)室，進(jìn)風(fēng)管上設(shè)有調(diào)節(jié)擋板，可根據(jù)燃料和燃燒情況進(jìn)行調(diào)節(jié)。二次風(fēng)由二次風(fēng)機(jī)送入空氣預(yù)熱器加熱到，再經(jīng)二次風(fēng)箱送入爐膛。二次風(fēng)布置在前、后墻爐拱處，在爐排的上方，前、后墻各布置了四層二次風(fēng)。每層二次風(fēng)管上均裝有調(diào)風(fēng)門。同時(shí)，從二次風(fēng)箱上引出少部分熱風(fēng)最為播料風(fēng)。煙氣從爐膛經(jīng)尾部煙道引至除塵器，經(jīng)引風(fēng)機(jī)送入煙囪。

3.5 點(diǎn)火系統(tǒng)。采用火把點(diǎn)火，不再設(shè)置單獨(dú)的油系統(tǒng)，節(jié)約了點(diǎn)火油。

3.6 主廠房布置。主廠房采用常規(guī)的三列式布置，自東向西依次布置汽機(jī)房、除氧給料間、鍋爐房、除塵器、引風(fēng)機(jī)及煙囪等，煙囪布置在兩爐之間。

由于給料系統(tǒng)和常規(guī)的給煤系統(tǒng)不同，除氧料倉間的布置根據(jù)秸稈電廠給料系統(tǒng)設(shè)備特點(diǎn)進(jìn)行了調(diào)整，增加了給料設(shè)備的檢修空間。除氧料倉間跨度為10.5m，總長度為66m，±0.00m布置有配電裝置及化水加藥裝置；4.20m為電纜夾層；7.00m為運(yùn)行層，設(shè)有機(jī)爐電集中控制室及電子設(shè)備間，并設(shè)有管道夾層；除氧層標(biāo)高為14.50m，布置二臺除氧器及給料系統(tǒng)設(shè)備。皮帶層標(biāo)高為24.50m，布置皮帶輸送裝置。除氧給料間屋頂標(biāo)高32.50m，布置有消防水箱。

4 經(jīng)濟(jì)和社會效益

4.1 項(xiàng)目每年燃用秸稈23億噸左右，秸稈按300元/噸計(jì)算，農(nóng)民每年將可增加收入6900萬元，有利于改善農(nóng)民生活條件。

4.2 根據(jù)秸稈特性，電廠鍋爐排出的灰渣可生產(chǎn)農(nóng)家肥、果林肥，可以產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益。

4.3 電廠年供電量1.83億kW，有利的緩解了當(dāng)?shù)赜秒姷木o張局面。

4.4 項(xiàng)目采用專用的秸稈燃燒鍋爐，年燃用各類秸稈23億噸左右，相當(dāng)于節(jié)省標(biāo)煤10.6億噸左右，節(jié)省了一次能源。

4.5 由于秸稈是一種清潔燃料，含硫量低且灰渣量很少，則相應(yīng)減少10.6億噸標(biāo)煤的排放SO2量和灰渣量，改善了生態(tài)環(huán)境。

4.6 本工程為熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目，年供熱量約8.345×105GJ，從而可取代了分部自備鍋爐。本工程的投產(chǎn)，將有利于節(jié)能、環(huán)保，符合國家綜合利用的產(chǎn)業(yè)政策。

[1]齊玄，李寧.河南省生物質(zhì)能電廠調(diào)研[J].河南電力勘測設(shè)計(jì)，2007（02）：66-72.

[2]韋迎旭，陳棽棽.重視秸稈發(fā)電項(xiàng)目燃料資源的可靠性[J].電力勘測設(shè)計(jì)，2006（增刊）：36-39.

[3]周慶凡，郭金瑞.我國一次能源開發(fā)利用現(xiàn)狀.資源與產(chǎn)業(yè)，2009（01）：27-33.

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