生物質(zhì)電廠特點分析

1、生物質(zhì)電廠特點分析1 引言生物質(zhì)能源是目前世界上應(yīng)用最廣泛的可再生能源，消費總量僅次于煤炭、石油、天然氣，位居第四位，它也是唯一可循環(huán)、可再生的炭源。生物質(zhì)能發(fā)電是現(xiàn)代生物質(zhì)能開發(fā)利用的成熟技術(shù)，是通過將生物質(zhì)能直接燃燒或轉(zhuǎn)化為可燃氣體后燃燒，產(chǎn)生熱量進行發(fā)電的技術(shù)。在歐美等發(fā)達國家，生物質(zhì)能發(fā)電已形成非常成熟的產(chǎn)業(yè)，成為一些國家重要的發(fā)電和供熱方式。我國是農(nóng)業(yè)大國，生物質(zhì)能資源非常豐富，目前我國的生物質(zhì)能發(fā)電產(chǎn)業(yè)處于起步階段，大力發(fā)展以農(nóng)林剩余物為燃料的生物質(zhì)發(fā)電產(chǎn)業(yè)前景廣闊，發(fā)展這個產(chǎn)業(yè)將對我國的社會經(jīng)濟產(chǎn)生深遠的影響。2 國內(nèi)外生物質(zhì)發(fā)電比較2.1 國內(nèi)外生物質(zhì)發(fā)電現(xiàn)狀比較2.1.1 國

2、外生物質(zhì)發(fā)電現(xiàn)狀自20世紀(jì)70年代世界石油危機以來，發(fā)達國家已經(jīng)將開發(fā)利用可再生能源作為調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)能源替代和可持續(xù)發(fā)展的重要措施。由于較早意識到開發(fā)利用新能源的重要性，美國，丹麥、德國、日本等國家通過聯(lián)合企業(yè)、政府補貼新能源開發(fā)企業(yè)、發(fā)布新能源利用計劃等積極政策，多渠道、重扶持發(fā)展新能源產(chǎn)業(yè)。美國生物質(zhì)直接燃燒發(fā)電技術(shù)已居于世界領(lǐng)先地位。根據(jù)重慶科技學(xué)院研究成果，美國生物質(zhì)直接燃燒發(fā)電技術(shù)在1979 年已得到應(yīng)用，當(dāng)年裝機容量僅有22 MW;近年來得到迅速發(fā)展，2010年裝機容量10400MW，截至2012 年底，生物質(zhì)能源發(fā)電量的75%屬于直接燃燒發(fā)電，總裝機容量達到22000 MW

3、，有望在2020年突破40000 MW。丹麥的秸稈熱電技術(shù)較具代表性。丹麥只有多萬人口、4.3萬平方公里面積，工農(nóng)業(yè)高度發(fā)達。年的石油危機，促使丹麥開始研究生物質(zhì)能秸稈發(fā)電技術(shù)，在政府的關(guān)注和支持下，丹麥由公司率先研發(fā)秸稈生物燃燒發(fā)電技術(shù)，在這家歐洲著名能源研發(fā)企業(yè)的努力下，丹麥就誕生了世界上第一座秸稈生物燃燒發(fā)電廠。如今已有多家秸稈發(fā)電廠遍及丹麥，秸稈發(fā)電等可再生能源占到全國能源消費量的以上，曾依賴石油進口的丹麥，年以來穩(wěn)步增長，但石油年消費量比年下降了?，F(xiàn)在秸稈發(fā)電技術(shù)從丹麥走向了世界，并被聯(lián)合國列為重點推廣項目。據(jù)資料顯示，目前在丹麥、荷蘭、瑞典、芬蘭等歐洲國家，利用植物秸稈作為燃料發(fā)電

4、的機組已有多臺。目前丹麥已建立了13家秸稈發(fā)電廠。秸稈發(fā)電技術(shù)現(xiàn)已走向世界，被聯(lián)合國列為重點推廣項目。瑞典、芬蘭、西班牙等多個歐洲國家由BWE公司提供技術(shù)設(shè)備建成了秸稈發(fā)電廠，其中位于英國坎貝斯的生物質(zhì)能發(fā)電廠是目前世界上最大的秸稈發(fā)電廠，裝機容量3.8萬千瓦，總投資約5億丹麥克朗。2.1.2 國內(nèi)生物質(zhì)發(fā)電現(xiàn)狀2005 年底，中國生物質(zhì)發(fā)電裝機容量約為2 GW，其中，蔗渣發(fā)電1.7 GW，垃圾發(fā)電約0.2 GW，其余為稻殼等農(nóng)林廢棄物氣化發(fā) 電和沼氣發(fā)電等。2006年可再生能源法實施后 ，中國的生物質(zhì)能發(fā)電產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展 ，至2008年底 ，農(nóng)林生物質(zhì)發(fā)電項目達 170 多 個 ，裝機容量為4

5、 600 MW，50 個項目并網(wǎng)發(fā)電。到 2012 年底，我國生物質(zhì)發(fā)電累計并網(wǎng)容量為 5 819 MW，其中，直燃發(fā)電技術(shù)類型項目累計并網(wǎng)容量為3 264 MW，占全國累計并網(wǎng)容 量的55%；2.2 國內(nèi)外生物質(zhì)發(fā)電政策比較2.2.1 國外生物質(zhì)發(fā)電政策德國 1 991 年提出的購電法成為德國關(guān)注可再生能源的重要里程碑。德國通過的 可再生能源法不僅為包括生物質(zhì)能在內(nèi)的可再生能源發(fā)電上網(wǎng)提供了法律保障 , 還通過價格政策保證了 可再生能源發(fā)電項目的投資者有合理的投資回報。在可再生能源項目融資方面,德國聯(lián)邦政府在 1999 年設(shè)立了市場激勵計劃,為可再生能源項目 提供投資補貼和第三方融資。在稅收

6、方面 , 盡管可再生能源不直接享受生態(tài)稅的優(yōu)惠 , 但部分生態(tài)稅收益用于補充政府的市場激勵計劃 , 可再生能源實際上間接享受生態(tài)稅優(yōu)惠。同時 , 德國聯(lián)邦政府還長期為生物質(zhì)技術(shù)的研究開發(fā)提供資金支持 。丹麥通過立法,要求電力市場向可再生能源電力開放,規(guī)定當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)公司有義務(wù)為可再生能源項目提供電網(wǎng)連接。在金融財稅方面,可再生能源項目在丹麥最高可以得到30%的初始投資補貼,生物質(zhì)電力還可以享受二氧化碳稅收返還的優(yōu)惠。意大利1991年意大利通過了9/91法,為可再生能源的發(fā)展提供了激勵政策框架。1992年意大利確立了可再生能源保護性固定電價制度。意大利可再生能源上網(wǎng)電價包括兩部分:避免成本和獎金。1

7、999年,通過立法意大利決定實施可再生能源配額與綠色證書交易制度。新法規(guī)定電力生產(chǎn)商和進口商有義務(wù)為電網(wǎng)提供一定比例的可再生能源電力,進行綠色證書交易?？偨Y(jié)國外鼓勵生物質(zhì)發(fā)電的政策,大體分為總量目標(biāo)制度、高價收購制度、配額制度、投資補貼制度和減免稅費制度?？偭磕繕?biāo)制度：歐盟的目標(biāo):2001年,歐盟發(fā)布了促進可再生能源電力生產(chǎn)指導(dǎo)政策,要求到2010年歐盟電力總消費的22%來自可再生能源,并規(guī)定出了各成員國要達到的目標(biāo),如德國為12.5%,丹麥為29%,瑞士為60%,意大利為25%。高價收購制度：瑞士1997年開始實行固定電價制度,對生物質(zhì)發(fā)電采取市場價格加0.9歐分/度的補貼;丹麥生物質(zhì)發(fā)電的

8、上網(wǎng)電價為4.1歐分/度,并給予10年保證期;德國實行固定電價機制,生物質(zhì)發(fā)電的上網(wǎng)電價根據(jù)電站裝機規(guī)模不同而設(shè)置不同的電價,小于5.0×102kW的為10.1歐分/度,5.0×102kW5.0×103kW為8.9歐分/度,5.0×103kW以上的為8.4歐分/度;意大利生物質(zhì)電廠的上網(wǎng)電價為17.25歐分/度。配額制度：瑞士、丹麥和意大利都在推行可再生能源配額制度,如意大利2000年規(guī)定發(fā)電企業(yè)或電力進口企業(yè),必須至少有2%的電力來自可再生能源發(fā)電,這種配額要求逐年增加,到2007年將達到3.1%2.2.2國內(nèi)生物質(zhì)發(fā)電政策我國具有豐富的新能源和可再生

9、能源資源,近幾年在生物質(zhì)能開發(fā)利用方面取得了一些成績。2005年2月28日通過了可再生能源法,其中明確指出“國家鼓勵和支持可再生能源并網(wǎng)發(fā)電”,它的頒布和實施為我國可再生能源的發(fā)展提供了法律保證和發(fā)展根基。隨后,與之配套的一系列法律、法規(guī)、政策等陸續(xù)出臺,如可再生能源發(fā)電有關(guān)管理規(guī)定(發(fā)改能源200613號)、可再生能源發(fā)電價格和費用分?jǐn)偣芾碓囆修k法(發(fā)改價格20067號)、可再生能源電價附加收入調(diào)配暫行辦法(發(fā)改價格200744號)、關(guān)于2006年度可再生能源電價補貼和配額交易方案的通知(發(fā)改價格20072446號)、關(guān)于2007年19月可再生能源電價附加補貼和配額交易方案的通知(發(fā)改價格2

10、008640號)等的發(fā)布。與此同時,國務(wù)院有關(guān)部門也相繼發(fā)布了涉及生物質(zhì)能的中長期發(fā)展規(guī)劃,生物質(zhì)能的政策框架和目標(biāo)體系基本形成。這些政策的出臺為生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)在我國的推廣利用提供了有力的保障。總結(jié)我國鼓勵生物質(zhì)發(fā)電的政策大概分為總量目標(biāo)制度、分類電價制度、優(yōu)先上網(wǎng)制度、費用分?jǐn)傊贫?、專項資金制度等?？偭磕繕?biāo)制度：中國可再生能源開發(fā)戰(zhàn)略規(guī)劃具體目標(biāo):2010年小水電5.0×107kW,風(fēng)力發(fā)電4.0×106kW,生物質(zhì)發(fā)電5.5×106kW,太陽能發(fā)電4.5×104kW;2020年小水電8.0×107kW,風(fēng)力發(fā)電2.0×107kW,

11、生物質(zhì)發(fā)電2.0×107kW,太陽能發(fā)電1.0×106kW。分類電價制度：國家發(fā)改委頒布可再生能源發(fā)電價格和費用分?jǐn)偣芾碓囆修k法規(guī)定,各地生物質(zhì)發(fā)電價格標(biāo)準(zhǔn)由各省(自治區(qū)、直轄市)2005年脫硫燃煤機組標(biāo)桿上網(wǎng)電價加補貼電價組成,補貼電價標(biāo)準(zhǔn)為每千瓦時0.25元。補貼時限為15年(自投產(chǎn)之日計算)。發(fā)電消耗熱量中常規(guī)能源超過20%的混燃發(fā)電項目,視為常規(guī)能源發(fā)電項目,不享受補貼電價。優(yōu)先上網(wǎng)制度：我國中華人民共和國可再生能源法規(guī)定,電網(wǎng)企業(yè)應(yīng)當(dāng)與依法取得行政許可或者報送備案的可再生能源發(fā)電企業(yè)簽訂并網(wǎng)協(xié)議,全額收購其電網(wǎng)覆蓋范圍內(nèi)可再生能源并網(wǎng)發(fā)電項目的上網(wǎng)電量,并為可再生

12、能源發(fā)電提供上網(wǎng)服務(wù)。3生物質(zhì)燃料收集，儲存和運輸3.1燃料收集3.2燃料儲存3.3燃料運輸4 燃料預(yù)處理和給料系統(tǒng)4.1 生物質(zhì)燃料與處理生物質(zhì)預(yù)處理技術(shù)是為了滿足某種工藝的特殊需要而對生物質(zhì)所做的技術(shù)處理，就是對天然生物質(zhì)的一個優(yōu)化處理。通過預(yù)處理，可以改變天然生物質(zhì)的一些特性，如硬度、顆粒度、密度以及一些化學(xué)特性等。由于生物質(zhì)的種類繁多，形態(tài)各異，在某些特性方面千差萬別，不同的處理工藝對生物質(zhì)原料也有不同的要求，因此生物質(zhì)預(yù)處理技術(shù)也就比較復(fù)雜。根據(jù)不同的工藝過程，可將生物質(zhì)預(yù)處理技術(shù)分為干燥技術(shù)、切割技術(shù)、粉碎技術(shù)、制粒技術(shù)、固化成型技術(shù)。4.2 爐前給料系統(tǒng)生物質(zhì)燃料資源分布廣,受季

13、節(jié)影響大,具有種類多、高水分低熱值、堆積密度小等特點,而且生物質(zhì)燃料含土、沙、廢鐵等雜物比較多,造成生物質(zhì)電廠給料困難、易蓬料、堵料、機組不能穩(wěn)定運行等問題。因此,配置簡捷、可調(diào)、穩(wěn)定的爐前給料系統(tǒng),是減少燃料輸送系統(tǒng)故障率、提高電廠年運行小時數(shù)的關(guān)鍵所在。4.2.1 方案一：爐前料倉+一級無軸螺旋中節(jié)能宿遷電廠為生物質(zhì)發(fā)電示范項目,采用循環(huán)流化床鍋爐,75t/h鍋爐設(shè)有4個給料口。該電廠的爐前給料系統(tǒng)采用“爐前料倉一級無軸螺旋”方案,燃料從皮帶機轉(zhuǎn)運到爐前料倉,料倉底部布滿根無軸螺旋，生物質(zhì)燃料通過無軸螺旋后直接送人爐前給料管,每根無軸螺旋對應(yīng)個給料口給料機采用一級無軸螺旋,長度較長,兼作料

14、倉擾動與輸料作用。具體方案如圖所示生物質(zhì)給料系統(tǒng)方案1生物質(zhì)電廠給料系統(tǒng)方案的優(yōu)點如下：（1）采用無中心軸設(shè)計一,空間大,輸送能力強,防物料纏繞,不易堵塞；（2）采用低功率變頻調(diào)速減速機,系統(tǒng)能耗低；（3）葉片采用特殊加強扭矩設(shè)計,螺旋不易變型；（4）一級給料機輸送,給料環(huán)節(jié)簡潔,減少轉(zhuǎn)運環(huán)節(jié)故障率；（5）密封輸送,鎖風(fēng)效果好,輸送環(huán)境整潔；生物質(zhì)電廠給料系統(tǒng)方案的缺點如下：（1）無軸螺旋較長,存在扭斷、防跳裝置掛料問題；（2）爐前料倉較大,高料位時倉內(nèi)容易蓬料搭橋；（3）3臺給料螺旋對應(yīng)個給料口,落料管縮口變徑較大,容易堵料；（4）因密封送風(fēng),無檢查孔,若發(fā)生堵料,不易排堵。4.2.2 方案

15、二：爐前小料倉+一級取料螺旋+一級給料螺旋崇陽生物質(zhì)發(fā)電機組采用武漢凱迪電力工程有限公司自主研發(fā)的120t/h循環(huán)流化床鍋爐，每臺鍋爐設(shè)置6個給料口、1套給料系統(tǒng)。給料系統(tǒng)采用“爐前小料倉+一級取料螺旋+一級給料螺旋”，燃料從干料棚經(jīng)皮帶機轉(zhuǎn)運到爐前緩沖分配料倉，料倉儲量可滿足鍋爐30min的用量，料倉的作用體現(xiàn)在：一方面貯存少量燃料，起鍋爐燃料連續(xù)緩沖作用；另一方面兼作燃料分配器。12臺取料螺旋機水平布置在梯形料倉底部，通過螺旋桿的旋轉(zhuǎn)，將物料從料倉中旋轉(zhuǎn)取出，每2臺取料螺旋組成1組，將物料輸出到布置在其下方的6臺雙螺旋給料機入口，物料通過螺旋給料機后落入鍋爐給料口正上方的直管段（直管段加裝

16、氣動防火插板門），進入鍋爐入口流槽后在進入爐膛燃燒。取料螺旋機通過變頻器調(diào)速來滿足定量給料的要求。在料倉中下部還有4臺撥料器，以防止料倉蓬料，兼顧料倉底部燃料的流花松動。具體方案如圖所示：生物質(zhì)給料系統(tǒng)方案2生物質(zhì)電廠給料系統(tǒng)方案2的優(yōu)點：（1）爐前料倉容積小，料倉僅作為均料、緩沖用料倉，避免了料倉內(nèi)蓬料、堵料故障；（2）采用二級雙支撐螺旋，長度合理，螺旋強度增加；（3）取料螺旋采用變頻控制，進料螺旋采用雙螺旋，可以靈活調(diào)整負(fù)荷變化；（4）料倉設(shè)置為梯形，同時將料倉出料口弧形過度，落料管與設(shè)備接口減少變徑，使得落料通暢；（5）加大了鍋爐給料口及流槽尺寸，燃料適應(yīng)性強，不易堵料。生物質(zhì)電廠給料系

17、統(tǒng)方案2的缺點：（1）可以少量摻燒稻草等軟質(zhì)秸稈燃料，不能純燒秸稈；（2）料倉容積設(shè)置較小，儲料能力小，要求料倉前輸料設(shè)備檢修時間短。4.2.3 方案三：無爐前料倉+一級分料螺旋+一級給料螺旋國信鹽城生物質(zhì)電廠采用振動爐排爐,75t/h鍋爐設(shè)有2個進料口。該電廠的爐前給料系統(tǒng)采用“無爐前料倉十一級分料螺旋一級給料螺旋”,燃料通過帶式輸送機直接落人雙螺旋分料機,再通過分料螺旋一分為二,分別通過落料管進人兩側(cè)的雙螺旋給料機,螺旋給料機出口落人垂直落料管,落料管上設(shè)置有星形給料機,然后通過流槽送人鍋爐。該方案取消了常規(guī)的爐前料倉,調(diào)節(jié)皮帶上的燃料量來滿足實際燃料的需求,控制難度較大。生物質(zhì)電廠給料系

18、統(tǒng)方案如圖所示。生物質(zhì)給料系統(tǒng)方案1生物質(zhì)電廠給料系統(tǒng)方案的優(yōu)點如下:(1)采用無料倉設(shè)計,減少輸料環(huán)節(jié),避開了料倉蓬料、搭橋現(xiàn)象;(2)縮短給料機的長度,給料機采用雙支撐結(jié)構(gòu),減少螺旋變形現(xiàn)象;(3)無料倉方案,無需單獨設(shè)置料倉間,降底了皮帶機高度,節(jié)約了皮帶機的長度,節(jié)省占地,同時節(jié)約了成本;生物質(zhì)電廠給料系統(tǒng)方案的缺點如下(1)取消了料倉,條皮帶只能對應(yīng)個給料口,適應(yīng)于小機組鍋爐,個給料口就需要設(shè)置套給料系統(tǒng),皮帶的備用性能減小;(2)無料倉緩沖功能,給料量不好控制,只能提高皮帶機上料系統(tǒng)的精確性控制給料量,增加了運行難度;(3)分料螺旋很難保證均勻性,當(dāng)給料量不均勻時,星形給料機易堵塞

19、;(4)當(dāng)一側(cè)螺旋故障時,若分料螺旋擋板動作不及時,易出現(xiàn)事故;(5)有軸螺旋機結(jié)構(gòu)龐大、有效空間小、易纏繞及堵塞;(6)輸送秸稈物料時,經(jīng)常發(fā)生堵料、抬軸、葉片翻卷、變形等現(xiàn)象,平均巧天需維修更換葉片。4.2.4 方案四：爐前大料倉+一級輸送機+一級配料螺旋+一級給料螺旋國能生物質(zhì)電廠采用130t/h生物質(zhì)專用振動爐排高溫高壓鍋爐(丹麥BWE技術(shù)),每臺鍋爐設(shè)置6個給料口、2套給料系統(tǒng)。給料系統(tǒng)采用“爐前大料倉一級輸送機一級配料螺旋一級給料螺旋”,料倉的秸桿先通過向上傾斜的螺旋給料輸送機送到水平的螺旋給料分配機中,再分配給3條向上傾斜的螺旋給料機中,最后通過螺旋給料機和二次風(fēng)送人爐膛。生物質(zhì)

20、電廠給料系統(tǒng)方案2料倉有效總?cè)莘e較大，倉底設(shè)置有旋轉(zhuǎn)取料機，其流程示意如圖生物質(zhì)電廠給料系統(tǒng)方案2的優(yōu)點：（1）引進國外生物質(zhì)電廠的先進技術(shù)，系統(tǒng)成熟，有成功運行經(jīng)驗；（2）適合單一生物質(zhì)燃料的電廠，例如木片、壓塊燃料、稻殼等；（3）爐前給料系統(tǒng)較長， 可以調(diào)節(jié)控制給料量；（4）設(shè)備備用能力強，可以調(diào)整事故率，同時可以調(diào)整負(fù)荷變化；生物質(zhì)電廠給料系統(tǒng)方案2的缺點：（1）燃料經(jīng)料倉后需轉(zhuǎn)運3次，轉(zhuǎn)運環(huán)節(jié)太多，增加了給料分配不均、堵料故障頻率；（2）給料口較多，給料口徑較小，給料管極易堵料，很難疏通；（3）料倉旋轉(zhuǎn)取料機極易形成卡涉，纏繞，造成給料不均或堵料現(xiàn)象，一旦堵料很難疏通；（4）該方案對燃

21、料尺寸及種類要求高，要求品種單一，適用于硬質(zhì)秸稈；（5）設(shè)備數(shù)量較多，設(shè)備造價較高。5采用循環(huán)流化床方案機組特點分析本章節(jié)以湖北安陸2×15MW生物質(zhì)發(fā)電項目為參考。5.1鍋爐及輔助系統(tǒng)5.1.1 燃料來源及特性本工程主要以稻殼、灰桿和黃桿作為燃料。設(shè)計燃料為70%稻殼+20%灰稈+10%黃稈。根據(jù)業(yè)主提供的秸稈成分分析資料，設(shè)計燃料的元素分析、灰份、水份、揮發(fā)份、發(fā)熱量等詳見下表。序號項 目 名 稱符 號單 位設(shè)計燃料1收到基碳份Car%35.72 2收到基氫份Har%4.90 3收到基氧份Oar%30.72 4收到基氮份Nar%0.47 5收到基硫份Sar%0.09 6收到基水份

22、Mar%15.50 7收到基灰分Aar%12.51 8收到基氯Clar%0.09 9收到基低位發(fā)熱量Qnet.arMJ/kg13.2725.1.2 鍋爐參數(shù)鍋爐為華西能源工業(yè)股份有限公司制造生產(chǎn)的75t/h循環(huán)流化床鍋爐。型式： 高溫高壓參數(shù)、自然循環(huán)、單爐膛、平衡通風(fēng)、露天布置、鋼架單排柱支吊結(jié)構(gòu)、固態(tài)排渣循環(huán)流化床鍋爐額定蒸發(fā)量 ： 75t/h額定蒸汽壓力： 9.8 MPa.額定蒸汽溫度： 540 給水溫度： 215 排煙溫度： 146熱效率（按低位發(fā)熱值） 90%調(diào)溫方式 噴水減溫點火方式 創(chuàng)下熱煙氣點火燃油霧化方式 機械霧化油槍配備數(shù)量 2爐前油壓（正常） 2.7MPa5.1.3 燃燒

23、系統(tǒng)本項目采用純生物質(zhì)直燃循環(huán)流化床鍋爐，鍋爐為爐前給料,氣力播料方式，鍋爐煙風(fēng)側(cè)按照平衡通風(fēng)設(shè)計。針對鍋爐的技術(shù)特點，擬定燃燒系統(tǒng)的各個子系統(tǒng)，滿足鍋爐安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行的要求。5.1.3.1給料系統(tǒng)給料系統(tǒng)設(shè)計范圍從上料系統(tǒng)皮帶機落料開始，到鍋爐的給料口為止，包括了爐前料倉、給料機的選型設(shè)計。采用爐前給料，設(shè)1個90m3料倉。生物質(zhì)由料倉對應(yīng)的六臺螺旋給料機輸送，分別進入三臺二級螺旋輸送機，經(jīng)爐前風(fēng)力播料裝置送入爐內(nèi)，所需的播料風(fēng)采用冷一次風(fēng)，以防止熱氣體從爐內(nèi)反串。因為本項目的生物質(zhì)燃料成分較為復(fù)雜，要考慮使用多種生物質(zhì)燃料的工況，而且一些黃色秸稈類燃料容易堵料，爐前給料機采用適應(yīng)性能

24、較好的螺旋給料機。5.1.3.2一次風(fēng)系統(tǒng)一次風(fēng)系統(tǒng)主要是為循環(huán)流化床鍋爐提供流化介質(zhì)，使煤在鍋爐爐膛內(nèi)實現(xiàn)流化狀態(tài)，并作為燃料給料系統(tǒng)的輸送介質(zhì)。在鍋爐正常運行時，從空氣預(yù)熱器出來的熱一次風(fēng)經(jīng)風(fēng)道燃燒器的熱一次風(fēng)接口進入爐膛底部風(fēng)室后，通過布置在布風(fēng)板上的風(fēng)帽使床料流化，并形成向上通過爐膛的氣固兩相流。一次風(fēng)機出口的一路冷風(fēng)向布置在爐前的給料口輸送壓力達到要求的播料風(fēng)。每臺鍋爐配備一臺離心式一次風(fēng)機，風(fēng)機入口設(shè)有消音器，其風(fēng)量、風(fēng)壓采用入口導(dǎo)葉進行調(diào)節(jié)。5.1.3.3二次風(fēng)系統(tǒng)在二次風(fēng)機出口空氣經(jīng)過空氣預(yù)熱器加熱后為循環(huán)流化床鍋爐提供燃燒所需空氣。每臺鍋爐配備一臺離心式風(fēng)機，風(fēng)機入口設(shè)有消音

25、器，其風(fēng)量、風(fēng)壓采用入口導(dǎo)葉進行調(diào)節(jié)。5.1.3.4煙氣系統(tǒng)鍋爐燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔馐紫冉?jīng)高效旋風(fēng)分離器分離，煙氣中大的顆粒飛灰被分離出來返回爐膛，而煙氣則攜帶小顆粒飛灰流經(jīng)鍋爐尾部受熱面，經(jīng)過布袋除塵器收塵后，由引風(fēng)機進入煙囪排大氣。每臺鍋爐選用一臺布袋除塵器，除塵效率不小于99. 8。每臺鍋爐配置一臺離心式吸風(fēng)機，其風(fēng)量、風(fēng)壓采用入口導(dǎo)葉進行調(diào)節(jié)。本工程兩臺機組配一座鋼筋混凝土煙囪。煙囪高度為100m，出口內(nèi)徑2m。5.1.3.5爐內(nèi)物料循環(huán)燃燒系統(tǒng)爐內(nèi)物料循環(huán)燃燒系統(tǒng)的作用在于將高效旋風(fēng)分離器收集的炙熱顆粒經(jīng)回料器送回到爐膛，實現(xiàn)物料的循環(huán)燃燒以提高鍋爐燃燒效率。本系統(tǒng)由一個絕熱式旋風(fēng)分離

26、器、一個回料器、兩臺高壓流化風(fēng)機等部件所組成。由高效旋風(fēng)分離器分離出來的固體顆粒依靠重力進入回料器，回料器利用高壓風(fēng)形成不同的流態(tài)化，可將固體顆粒單向送回爐膛。在旋風(fēng)分離器立管中的固體顆粒建立起來的料位能防止?fàn)t內(nèi)煙氣和流化風(fēng)從回料器竄至旋風(fēng)分離器。高壓流化風(fēng)機用以提供回料器所需的高壓流化風(fēng)和松動風(fēng)，同時向鍋爐排渣管提供流動風(fēng)。另外很少一部分富余高壓流化風(fēng)則旁路至熱一次風(fēng)道。高壓流化風(fēng)機采用高壓頭小風(fēng)量的定容式羅茨風(fēng)機，每臺爐配置兩臺高壓流化風(fēng)機。在鍋爐啟動階段兩臺風(fēng)機同時運行；在鍋爐正常運行時，一臺運行，一臺備用。5.1.3.6冷渣器系統(tǒng)每臺鍋爐配備有一臺100%容量的滾筒式水冷冷渣器。冷渣器

27、滿足長期負(fù)荷連續(xù)運行和間斷運行方式的要求，排渣溫度小于150。5.1.3.7鍋爐點火用油系統(tǒng)本期工程只考慮點火啟動用油，不考慮助燃油。本期工程點火啟動油系統(tǒng)供油量按一臺鍋爐二只點火啟動燃燒器同時使用考慮。每臺鍋爐設(shè)置兩只床下風(fēng)道點火燃燒器，每支油槍的出力為400kg/h，點火油槍為機械霧化，燃料為0 號輕柴油，油壓2.5Mpa。本工程不設(shè)燃油泵房，點火油由油罐車臨時運入廠區(qū)，由經(jīng)改造后的油罐車供油泵打入爐前點火油系統(tǒng)。點火用油采用0#輕柴油。爐前油系統(tǒng)進油管引至便于油罐車接入處，入口預(yù)留活接頭。5.1.3.8啟動鍋爐為滿足機組啟動用汽，本工程設(shè)1臺5t/h燃油啟動鍋爐，蒸汽壓力0.51.0MP

28、a，蒸汽溫度250280。5.2 配套汽輪發(fā)電機方案汽輪機為青島捷能汽輪機股份有限責(zé)任公司生產(chǎn)的18MW高溫、高壓凝汽式汽輪機型號： N18-8.83 高溫高壓凝汽式額定功率：MW 18額定進汽壓力： MPa(a) 3.43額定進汽溫度： 535主蒸汽額定流量： t/h 72.6冷卻水溫： 設(shè)計：20 最高：33額定背壓：kPa(a) 6.2額定轉(zhuǎn)速：r/min 3000旋轉(zhuǎn)方向： 從汽機端向發(fā)電機端看為順時針最終給水溫度： 215發(fā)電機為濟南發(fā)電設(shè)備廠公司生產(chǎn)的QF2-18-2型空冷汽輪發(fā)電機。型號： QF2-18-2額定功率： MW 18額定電壓： kV 6.3 額定電流： A 2062

29、功率因數(shù)： 0.8（滯后）額定頻率： Hz 50效率： >97.64%冷卻方式： 空冷勵磁方式： 靜止勵磁5.3全廠經(jīng)濟指標(biāo)全廠經(jīng)濟指標(biāo)結(jié)果見下表項 目單 位額定抽汽工況全廠汽水損失率3%BMCR鍋爐排污率1%BMCR鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量(BMCR)t/h72.6鍋爐效率90管道效率97年利用小時數(shù)h6500汽輪機熱耗率（額定工況）kJ/kW·h10259汽輪機汽耗率（額定工況）kg/kW·h4.02綜合廠用電率%9.7年發(fā)電量億Wh/a2.35年供電量億Wh/a2.1224年平均發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率kg/kW·h0.418年平均供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率kg/kW·

30、h0.463全廠熱效率%29.416采用爐排爐方案機組特點分析本章節(jié)以龍游15MW生物質(zhì)發(fā)電項目為參考。5.1鍋爐及輔助系統(tǒng)5.1.1燃料來源及特性本工程的設(shè)計燃料為谷殼、木屑；校核燃料為：稻草、竹廢料。工業(yè)，元素和發(fā)熱量分析見下表。生物質(zhì)燃料現(xiàn)在預(yù)處理車間進行預(yù)破碎處理，破碎后的粒度要求為：沿軸向截斷長為050mm。項目符號單位谷殼木屑稻草竹廢料水分Mad%68.7510.946.82灰分Aad%171.0218.530.97揮發(fā)份Vd%55.171.460.2275.14碳Cd%3544.0535.3447.55氫Hd%5.25.623.085.25氮Nd%22.660.750.36氧Od

31、%34.737.931.1138.98全硫St,d%0.100.250.07發(fā)熱量Qnet,arMJ/Kg13.415.8512.3517.72氯CL%0.2090.050.900.02灰熔點DT1180>145010391058ST1340>145011051122FT1410>145012051126二氧化硅SiO2%60.8857.1346.1146.96氧化鉀K2O%5.187.379.3718.3堿性指數(shù)Kg/GJ0.610.051.390.095.1.2鍋爐設(shè)計參數(shù)鍋爐設(shè)計參數(shù)如下：額定蒸汽壓力 3.82 MPa額定蒸汽溫度 450°C鍋爐熱效率 87%

32、給水溫度 150°C排污率 2%5.1.3鍋爐結(jié)構(gòu)鍋爐為單鍋筒、集中下降管、自然循環(huán)、四回程布置的生物質(zhì)鍋爐。爐膛采用膜式水冷壁,爐底布置水冷振動爐排。在冷卻室和過熱器室分別布置了高溫過熱器、中溫和低溫過熱器。尾部采用光管式省煤器及管式空氣預(yù)熱器。爐膛、冷卻室和過熱器室四周全為膜式水冷壁,為懸吊結(jié)構(gòu);尾部豎井煙道四周為護板,采用鋼架支承結(jié)構(gòu)。鍋爐基本尺寸為:爐膛寬度(兩側(cè)水冷壁中心線距離) 6130mm爐膛深度(前后水冷壁中心線距離) 5800mm鍋筒中心線標(biāo)高 29200mm鍋爐寬度(兩側(cè)柱Z1、Z1間中心距離)7600mm鍋爐深度(柱Z1與柱Z4之間中心距離)17760mm鍋爐總

33、圖如下：5.1.4 燃燒室和水冷壁爐膛四周為膜式壁結(jié)構(gòu),前墻、側(cè)墻、爐膛后墻、冷卻室由60x4的管子及的扁鋼焊接而成;過熱器室后墻由51x4的管子及扁鋼焊接而成。在爐膛下部布置了前、后拱,有利于生物質(zhì)進入爐膛受熱后水分迅速蒸發(fā)和氣化,并燃燒,還可加強煙氣的擾動。爐膛部份共分三個爐室,第一爐室為燃燒室;第二室為冷卻室,在冷卻室內(nèi)布置了高溫過熱器;第三室為中、低溫過熱器室,布置了中溫過熱器和低溫過熱器。為增加燃料在爐膛內(nèi)的停留時間,加強其燃燼,改善煙氣在爐內(nèi)的充滿度,在爐膛前墻給料機上部和對應(yīng)的后墻設(shè)置了前拱和后拱,并在前、后拱部位布置了二層二次風(fēng),可以充分撓動爐內(nèi)煙氣,加強物料和空氣的充分混合,

34、并延長煙氣在爐內(nèi)的停留時間。爐膛設(shè)有吹灰孔、觀察孔、測量孔、人孔、打焦孔和防爆門等。爐膛水冷壁布置示意圖如下:上述編號中,No.lNo.4為燃燒室,No.4No.7為冷卻室,No.7No.lO為過熱器室。高溫過熱器放在冷卻室中,中溫和低溫過熱器放在過熱器室。No.lNo.10均為膜式水冷壁。整個燃燒室、冷卻室和過熱器室受熱面均為自然循環(huán)。5.1.5 過熱器和調(diào)溫裝置鍋爐的過熱器一般可分為3類:1)高溫過熱器2)低溫過熱器3)中溫過熱器,在高過和中過之間為防止超溫現(xiàn)象,設(shè)置噴水裝置以控制溫度在規(guī)定范圍內(nèi)變化;在中過和低過之間也設(shè)有噴水減溫裝置。濕蒸汽通過汽包的汽水分離后,飽和蒸汽飽通過與低過相連

35、的聯(lián)絡(luò)管將蒸汽送入其聯(lián)箱,蒸汽在低過中加熱至過熱被送入中過,在此之前如果發(fā)生超溫現(xiàn)象,需通過減溫裝置進行調(diào)節(jié)溫度,在中溫過熱器加熱后,通過調(diào)溫后,最終進入高溫過熱器,加熱至新蒸汽,而后進入汽輪機做功。因生物質(zhì)燃燒產(chǎn)生的HCl、Cl和灰渣中的堿金屬對高溫過熱器有一定的腐燭性,為減輕高溫腐燭,提高過熱器的使用壽命,高溫過熱器管采用高鉻高鎳的耐高溫、耐腐蝕合金材料制造。通過計算及綜合比較,高溫過熱器釆用38x4、TP347H管子制造;中溫過熱器釆用42x4、12CrlMoVG管子制造;低溫過熱器采用42x4、20/GB3087管子制造。汽溫調(diào)節(jié)采用噴水減溫方式調(diào)節(jié),減溫水來自鍋爐給水。高溫過熱器釆用

36、順列布置、縱向沖刷,且采用“U''結(jié)構(gòu)布置,沖刷利于減輕受熱面和結(jié)渣和積灰,且容易將灰澄清除。中、低溫過熱器采用順列布置、煙氣橫向沖刷。5.1.6 空氣預(yù)熱器 采用臥式管式空氣預(yù)熱器，單級布置在尾部煙道內(nèi)，分兩組管箱、順列布置?？諝忸A(yù)熱器低溫段管子采用耐鹽酸和堿金屬腐蝕的考頓鋼材料制造。管子采取順列布置，易于吹灰。5.1.7 吹灰器為減少灰渣沉積和堿金屬腐燭,本鍋爐在冷卻室高溫過熱器處,布置了6只長伸縮式蒸汽吹灰器,布置在兩側(cè)墻上。在中、低溫過熱器處布置了 6只固定旋轉(zhuǎn)式蒸汽吹灰器,布置在兩側(cè)墻上。在省煤器部位后墻上布置了6只固定旋轉(zhuǎn)式蒸汽吹灰器。空氣預(yù)熱器部位布置了 2只固定

37、旋轉(zhuǎn)式蒸汽吹灰器。爐膛部分18只旋轉(zhuǎn)式蒸汽吹灰器。本鍋爐共布置吹灰器38只。5.1.8 燃燒設(shè)備鍋爐配置一臺有效容積為200m3的爐前料倉,料倉下設(shè)置2臺總出力為30t/h的雙螺旋給料機。生物質(zhì)在進入爐膛后,首先受熱析出水分,然后析出可燃氣體,達到燃點后開始燃燒;一部分燃料在爐騰上空著火燃燒,一部分落在爐排上繼續(xù)燃燒,并在爐排振動下發(fā)生擾動對流、完全燃燒。完全燃燒后形成的灰渣由設(shè)置在下方的排渣口排出,然后通過機設(shè)備向外輸送出去。爐排布置方式是按水冷壁方式排列。燃燒壁面設(shè)有小孔,一次風(fēng)從小孔中吹出提供燃燒所需的氧氣,同時,一次風(fēng)的另一個作用是冷卻水冷壁,二次風(fēng)布置在爐排上方。水冷振動爐排與水平成

38、一定夾角,爐排下為一次風(fēng)室和出灰斗。鍋爐通過內(nèi)部設(shè)置的推桿裝置保證爐排振動。鍋爐送風(fēng)系統(tǒng)主要由一次風(fēng)和二次風(fēng)系統(tǒng)組成:1)一次風(fēng)從側(cè)墻經(jīng)送風(fēng)室,由送風(fēng)小孔吹出,進入爐內(nèi)。送風(fēng)室一般根據(jù)需要被布置成一個個單獨的小腔(4個獨立的送風(fēng)室),一次風(fēng)的送入量的大小是由鍋爐熱負(fù)荷大小以及送入的燃料的特性來決定,在送風(fēng)系統(tǒng)中設(shè)有調(diào)節(jié)閥;2) 二次風(fēng)系統(tǒng)主要布置爐排上部、鍋爐的前墻(雙層二次風(fēng))和鍋爐的后墻(同前墻布置)。為了加強燃料在給料管道內(nèi)的擾動性,改善流動場,在給料系統(tǒng)中設(shè)置三次風(fēng)系統(tǒng),同時也起到清潔給料管、防止生物質(zhì)回燃等,在給料管下方設(shè)計了二次風(fēng)小噴口,以幫助播料。鍋爐采用平衡通風(fēng)系統(tǒng)?？諝庀到y(tǒng)由

39、一臺100%容量的離心式送風(fēng)機、一臺100%容量的離心式二次增壓風(fēng)機和空預(yù)器以及風(fēng)道組成。布置在爐側(cè)的送風(fēng)機將冷風(fēng)送入空氣預(yù)熱器,冷風(fēng)被尾部煙道內(nèi)的熾熱煙氣加熱,變成生物質(zhì)燃燒所需的熱風(fēng)。經(jīng)爐膛燃燒后產(chǎn)生的高溫?zé)煔夂惋w灰,在引風(fēng)機的作用下,經(jīng)過過熱器、省煤器以及空預(yù)器逐級換熱,再經(jīng)布袋除塵器凈化后,由煙囪排向大氣。布袋除塵器的效率>99.8%,經(jīng)過除塵的煙氣含塵量可從16.633g/Nm3降低到小于33mg/Nm3,達到排放標(biāo)準(zhǔn)。本工程設(shè)一座鋼筋混凝土煙肉,高100m,出口內(nèi)徑為2.0m。鍋爐燃燒系統(tǒng)如下圖：5.1.9 鍋爐熱力計算匯總表5.2配套汽輪發(fā)電機方案汽輪機：型號:N15-3.

40、43(0.981)型,中溫中壓、單航、冷凝式,帶有三級非調(diào)整抽汽。純凝工況: 進汽量:67.5 t/h功率:15MW背壓:0.0069 MPa(a)一級非調(diào)整抽汽壓力:0.981MPa(a)一級非調(diào)整抽汽溫度:312 供熱工況: 進汽量:75 t/h功率:12MW供熱量:15t/h供熱抽汽壓力: 0.831MPa(a)供熱抽汽溫度:287 V背壓:5.7kPa(a)主蒸汽閥前主蒸汽額定壓力:3.43MPa(a)主蒸汽閥前主蒸汽額定溫度:435°C額定給水溫度:150°C冷卻水溫:tw=2533°C額定轉(zhuǎn)速:3000r/min旋轉(zhuǎn)方向:從機頭向發(fā)電機端看為順時針發(fā)電機：型號:QF-J15-2型,空氣冷卻,自并勵靜止勵磁額定容量:15MW額定功率:15MW最大連續(xù)輸出功率:15MW額定電壓:10.5kV額定電流:1031A功率因數(shù):0.8額定轉(zhuǎn)速:3000r/min頻率:50Hz相數(shù):3絕緣等級F/F發(fā)電機效率:97%5.3熱經(jīng)濟指標(biāo)名稱符號單位供熱純凝汽輪發(fā)電機組功率WkW1400015000汽輪發(fā)電機組熱耗率q0KJ/Kw.h1268514113鍋爐保證熱效率b%>87>87管道效率p0.980.98廠用電率ap%1010全廠發(fā)電熱效率cp%28.425.5供電熱效率ncp%25.5622.95發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率bcpg/KW.h43