基于調(diào)研的30MW生物質(zhì)機(jī)組技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較研究

高仰東

一 概述

近年來新建生物質(zhì)電廠更傾向于采用效率更有競爭力的高參數(shù)機(jī)組，同時(shí)隨著生物質(zhì)直燃發(fā)電技術(shù)的發(fā)展，高參數(shù)生物質(zhì)機(jī)組的運(yùn)行可靠性也不斷提升。鑒于環(huán)保壓力越來越大，如何充分利用農(nóng)作物廢棄物、秸稈、林業(yè)廢棄物等“綠色可再生能源”作為燃料發(fā)電成為個(gè)地方政府關(guān)心的事情，如這些農(nóng)林廢棄物能夠得到很好的利用，可極大的減輕環(huán)保壓力。

因此，為提高本項(xiàng)目機(jī)組熱效率，同時(shí)保證機(jī)組長期穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)生物質(zhì)主機(jī)參數(shù)進(jìn)行深入的研究比選，選擇最經(jīng)濟(jì)合理的裝機(jī)方案是十分必要的。

二、調(diào)研情況

2.1業(yè)績調(diào)研

目前高溫高壓和高溫超高壓技術(shù)較成熟，截至目前，已投運(yùn)的30MW級(jí)生物質(zhì)電廠大多為高溫高壓機(jī)組;武漢凱迪的部分投運(yùn)機(jī)組采用西門子的高溫超高壓30MW機(jī)組。30MW級(jí)高溫超高壓再熱技術(shù)目前已有部分投運(yùn)業(yè)績，山東琦泉集團(tuán)的鄆城、蘭陵、萊西生物質(zhì)發(fā)電共5臺(tái)機(jī)組已在2016年投運(yùn)。

2.2鍋爐廠調(diào)研

生物質(zhì)鍋爐是生物質(zhì)發(fā)電廠的核心設(shè)備，是生物質(zhì)電廠穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。目前投運(yùn)的5臺(tái)30MW高溫超高壓帶再熱生物質(zhì)發(fā)電機(jī)組中，3臺(tái)鍋爐為杭州鍋爐廠生產(chǎn)，另2臺(tái)為濟(jì)南鍋爐廠生產(chǎn)。此外，杭州鍋爐廠、濟(jì)南鍋爐廠和東方鍋爐廠均有高溫超高壓帶再熱生物質(zhì)鍋爐在建業(yè)績。另根據(jù)調(diào)研，無錫華光也具備高溫超高壓帶再熱生物質(zhì)鍋爐的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力。

典型的130t/h鍋爐高溫高壓蒸汽壓力為9.8MPa，蒸汽溫度540℃，給水溫度215℃和高溫超高壓一次再熱鍋爐蒸汽壓力為13.7MPa，蒸汽溫度540℃，給水溫度240℃;高溫超高壓帶再熱鍋爐相比高溫高壓鍋爐，主汽壓力以及給水溫度提高，效率，占地面積基本相同。

2.3汽輪機(jī)廠調(diào)研

目前投運(yùn)的5臺(tái)高溫超高壓帶再熱生物質(zhì)發(fā)電機(jī)組均由杭州中能汽輪機(jī)廠生產(chǎn)。根據(jù)調(diào)研，青島捷能、南京汽輪機(jī)廠和東方汽輪機(jī)廠均具備生產(chǎn)30MW級(jí)高溫超高壓帶再熱汽輪機(jī)組的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)能力。

2.4運(yùn)行情況調(diào)研

2.4.1運(yùn)行穩(wěn)定性

所調(diào)研機(jī)組運(yùn)行期間每年檢修維護(hù)次數(shù)為4～5次，主要故障為生物質(zhì)鍋爐普遍的受熱面腐蝕，整體運(yùn)行情況良好。

蘭陵琦泉生物質(zhì)電廠的高溫超高壓再熱機(jī)組2017年運(yùn)行小時(shí)數(shù)為7200小時(shí)，最長連續(xù)運(yùn)行時(shí)間為140天;青島琦泉生物質(zhì)電廠的高溫超高壓再熱鍋爐2017年運(yùn)行小時(shí)數(shù)為7000小時(shí)，最長連續(xù)運(yùn)行時(shí)間達(dá)150天;鄆城琦泉生物質(zhì)電廠的高溫超高壓再熱鍋爐2017年運(yùn)行小時(shí)數(shù)為7000小時(shí)，最長連續(xù)運(yùn)行時(shí)間達(dá)192天。

可見，已投運(yùn)的高溫超高壓帶再熱機(jī)組均具有較好的運(yùn)行穩(wěn)定性。

2.4.2對(duì)燃料的要求

目前投運(yùn)的5臺(tái)高溫超高壓再熱機(jī)組燃料均以樹皮為主，其中蘭陵琦泉生物質(zhì)電廠的2臺(tái)鍋爐燃用的設(shè)計(jì)燃料摻燒比例為樹皮：碎單板：秸稈：玉米芯=3：1：1：1，熱值2040 Kcal/kg，含水率41.15%;青島琦泉生物質(zhì)電廠的1臺(tái)鍋爐燃用的設(shè)計(jì)燃料摻燒比例為樹皮：花生：建筑模板=4：1：1，含水率30%;鄆城琦泉生物質(zhì)電廠的燃料主要為樹皮與農(nóng)業(yè)秸稈，含水率30%。

根據(jù)調(diào)研，當(dāng)生物質(zhì)機(jī)組按設(shè)計(jì)燃料燃燒，能夠穩(wěn)負(fù)荷燃燒，但最當(dāng)樹皮量不足，鍋爐改以農(nóng)業(yè)秸稈為主時(shí)，鍋爐負(fù)荷會(huì)發(fā)生波動(dòng)，蒸汽壓力會(huì)有所降低。

2.4.3機(jī)組汽耗

所調(diào)研的高溫超高壓帶再熱機(jī)組運(yùn)行時(shí)主蒸汽汽耗為3.1～3.2 kg/kwh。汽輪機(jī)廠提供的30MW高溫超高壓帶再熱汽輪機(jī)在額定工況下的設(shè)計(jì)汽耗為3.167 kg/kwh左右，投運(yùn)機(jī)組的汽耗與設(shè)計(jì)值無較大偏差。

三、技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

目前國內(nèi)30MW級(jí)生物質(zhì)發(fā)電機(jī)組主要有三種不同參數(shù)的運(yùn)行方式：高溫高壓機(jī)組、高溫超高壓機(jī)組、高溫超高壓帶一次中間再熱機(jī)組。

3.1經(jīng)濟(jì)性比較

30MW級(jí)高溫高壓、高溫超高壓、高溫超高壓帶再熱機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性比較如下表。

高溫超高壓機(jī)組雖然節(jié)約了燃料消耗量，但因給水泵揚(yáng)程的增加，將增加廠用電，生物質(zhì)電廠電價(jià)較高，就更明顯減少了售電收入。因此高溫超高壓機(jī)組的總年費(fèi)用僅節(jié)省43萬元。而高溫超高壓帶再熱機(jī)組由于燃料消耗量減少，三大風(fēng)機(jī)功率相應(yīng)減小，總的廠用電量相比高溫高壓機(jī)組有所降低，既增加了售電收入，又節(jié)省了燃料，總的年費(fèi)用節(jié)省620.5萬元。

3.2投資比較

三種方案的具體投資比較如下表。

四、結(jié)論

通過對(duì)比研究生物質(zhì)30MW高溫超高壓機(jī)組比同容量高溫高壓機(jī)組投資約高780萬元，年費(fèi)用節(jié)省43萬元，投資需要約18年才能回收（靜態(tài)回收年限）。高溫超高壓帶再熱機(jī)組投資增加2810 萬元，年費(fèi)用節(jié)省621萬元，投資在5年內(nèi)能回收（靜態(tài)回收年限）。

調(diào)研的5臺(tái)高溫超高壓帶再熱生物質(zhì)發(fā)電機(jī)組運(yùn)行情況良好，均具有長時(shí)間連續(xù)運(yùn)行的能力，在燃用設(shè)計(jì)燃料時(shí)能夠維持蒸汽參數(shù)，機(jī)組熱效率與設(shè)計(jì)值無較大偏差。

綜合考慮，采用高溫超高壓帶再熱系統(tǒng)的機(jī)組經(jīng)濟(jì)性最好，5年即可回收增加的投資，且已有投運(yùn)業(yè)績，雖然供熱量存在一定限制，但對(duì)工程仍為最優(yōu)方案

（作者身份證：142603197712093011）