大型生物質電廠燃料進、存、用一體化管理模式研究與應用

黃基柳

內容摘要：生物質料場作業是大型生物質電廠生產中的重要環節，燃料品種的多樣性是生物質發電廠的特性，所以料場燃料的堆儲和使用是影響生物質電廠機組經濟運行和安全生產的重要因素。為實現料場量化管理，提高料場作業經濟性，本文對燃料“進、存、用”的一體化管理模式進行研究，提升生物質電廠安全生產和企業效益。

關鍵詞：生物質 科學堆儲 燃料成本 經濟性

一、研究背景

湛江生物質發電項目是能源集團第一個生物質發電項目，兩臺50WM純直燃生物質發電機組分別于2011年8月和11月先后投產。然而，由于生物質發電廠是典型的“小火電，大燃料”，機組單位投資成本高，燃料耗量大，我國大部分生物質發電行業都面臨經營困境，對于湛江生物質發電公司大型發電機組來說尤其突出。

湛江生物質發電公司每年生物質燃料消耗量約100萬噸，生物質燃料成本占了生物質電廠生產成本的80%以上，另外，生物質燃料具有種類多樣、各燃料之間品質差異性大、收購規模小、市場不完善等特點，所以如何做好生物質燃料從采購、儲存、使用各環節的科學統一管理，有效控制和降低燃料成本和各項生產成本，是保證我公司長期盈利的工作重心。

二、研究與實施

1、“進”——調整燃料采購策略，降低燃料成本

從我公司機組2011年投產至今，經過不斷的摸索，在生物質燃料的采購模式和市場規模已逐漸成熟，燃料采購量逐年增長，保證了兩臺機組正常運行的口糧，擺脫了因缺料停機的窘境。

由于生物質電廠特有的鍋爐腐蝕爆管這一技術難題，機組運行的不確定性和故障停機的次數較多。目前公司燃料的調度計劃以每月初發電量計劃為目標，如果遇到機組非停或者天氣因素影響，會導致料場庫存積壓或庫存量偏少現象。

為了解決這種矛盾，應該從燃料的采購調度來做出調整，每月末根據月底料場燃料庫存、下月上網電量目標和機組燃料消耗量提出燃料調度需求，然后以此來制定下月燃料采購計劃。

2、“存”——提升料場科學堆儲，減少燃料損耗

科學的燃料庫存可以保證機組正常運行的燃料供應，燃料庫存太高會導致周轉周期長，燃料損耗大，而且占用公司燃料資金成本，無形中增加了公司的財務成本。

樹皮類燃料是我公司的主要燃料品種之一，年消耗量占總燃料量的50%以上。但由于樹皮類燃料水分高的特征，堆儲周期不能過長，且容易發熱自燃，消防風險壓力大。特別是雨季期間露天堆放的樹皮類燃料，被淋雨后的燃料熱值損失很大，而且更容易高溫自燃，所以料場的燃料堆儲計劃應該針對不同季度的天氣情況來做科學規劃。

（1）湛江全年天氣特點

湛江全年天氣，第一季度和第四季度雨水較少，天氣干燥;第二季度5、6月份進入雨水季節，降雨較多;第三季度湛江地區經常受臺風天氣影響，雨水也多。故第二、三季度應減少露天燃料堆放，特別是露天樹皮。減少因雨水天氣造成料場燃料的損耗。

（2）燃料品種與天氣相關性

受雨水天氣影響比較大的燃料品種是散樹皮、木尾、碎樹頭等干料，所以第二、三季度的干料供應十分緊張。碎樹皮進廠量受天氣影響情況比較小，法定節假日碎樹皮的供應也相對充足，所以在碎樹皮供應量穩定的情況下，不必過于追求碎樹皮的高庫存，避免因儲存時間過長導致燃料熱值損失。

（3）料場堆儲計劃

第一季度主要以消耗料場露天燃料為主，特別是散樹皮、碎樹皮，降低場損和消防風險，為雨季來臨前做準備。第二、三季度雨水多，所有燃料應該盡量棚內堆放，樹皮類燃料不作露天堆放。控制廠內樹皮庫存量約2.3萬噸。第四季度天氣干爽，雨水較少，逐步開放露天場地堆放，騰出燃料棚空間存放干料，增加料場燃料庫存，作為春節期間的用料儲備。

3、“用”——提升生物質燃料使用的經濟性

（1）合理的料場堆儲一方面可以減少燃料中轉量，從而降低中轉費用和提升燃料的周轉效率，減少燃料的損耗;另一方面可優化皮帶及破碎機的運行方式，節省廠用電。

（2）燃料摻配經濟性

由于生物質燃料種類多樣、各燃料之間品質、價格等差異性大，入爐燃料品種變化較大，而各種燃料的水份、熱值又摻差不齊，鍋爐的燃燒工況波動很大。為了控制生產成本和機組的正常穩定運行，探索出生物質燃料經濟性摻配方案是有效降低度電燃料成本的重點，也是保證公司長期生存下去的有效辦法。

摻配燒試驗按以下三個摻配比例方案進行試驗：

方案一：散樹皮20%+碎樹皮35%+木材加工副產品等燃料45%。

方案二：散樹皮25%+碎樹皮30%+木材加工副產品等其它燃料45%。

方案三：散樹皮30%+碎樹皮30%+木材加工副產品等其它燃料40%。

試驗總結綜述：

在方案三中，相比方案二摻配的碎樹皮量不變，散樹皮增加5%，樹皮類配比達60%，而其它木材加工料、木尾等燃料比例降至40%。由于增加配比的散樹皮質量較好，相比方案二的配比入爐燃料質量相差不大。在該摻配方案中，鍋爐燃燒穩定，爐膛負壓波動小，床溫高達720℃以上，機組平均負荷也有49MW，機組負荷率達98%以上。

方案三的負荷率雖然比方案二的負荷率相對較低，但是考慮到散樹皮的燃料價格相對較低，在帶負荷能力相差不大的情況下，增加散樹皮的使用量有利于降低我廠的發電燃料成本。

三、分析與總結

1、有效減少燃料損耗

2019年以來，通過料場合理的堆儲和科學的庫存結構，有效減少了燃料中轉量和熱值損失。特別是4-9月份的雨季，減少碎樹皮的露天堆放，降低碎樹皮的庫存量，很大程度地減少了燃料損耗和消防風險。

2019年4-9月份雨季期間，碎樹皮的月平均庫存量2萬噸，相比2017、2018年分別下降了37.9%、56.7%，徹底解決了占用料場堆儲空間和公司現金流問題。另外，樹皮類燃料庫存降低也有利于及時置換使用，降低消防風險壓力和因堆放時間造成的熱值損失。

2、大幅降低作業成本

合理庫存可大大減少燃料的中轉壓力，2019年1-9月份工程機械用油量183.63噸比2017、2018年同期都有明顯的下降，按0號柴油6.25元/升折算比2017年、2018年分別節省了8.03萬元、6.46萬元。

3、燃料使用經濟性

通過2019年7-9月份進行方案三的摻配方案實踐，下面從每個月的數據結果來驗證和分析其經濟性。

從以上的統計表可以看出，開展生物質燃料摻配燒經濟性試驗以來，公司生產方面取得了明顯的效果：

（1）機組負荷率穩定而且能維持在99%以上。

（2）供電生物質燃料單耗相對上半年1480g/kwh下降約48.4g/kwh。

（3）生產燃料成本相對上半年平均0.46元/kWh明顯下降。

通過對生物質燃料摻配燒經濟性的不斷摸索，我公司從2015年成功扭虧為盈，經營狀況持續好轉。相信通過對燃料進、存、用一體化管理模式的研究與應用，生物質電廠在燃料使用經濟性上不斷進步，能獲得良好的經濟效益。

參考文獻：

[1]《生物質直接混燒技術在燃煤電站的應用研究進展》，楊臥龍，倪煜，曹瀧.可再生能源.2021（08）

[2]《淺議生物質發電廠安全管理》，張歷.電子世界.2019，（22）

[3]《淺談生物質發電產業發展中遇到的困難》.符艷.東方企業文化.2015（15）

[4]《電力設備典型消防規程DL5027-2015》.中國電力出版社.2015