電站煤粉爐生物質(zhì)混燃技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備研究

1、電站煤粉爐生物質(zhì)混燃技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備研究摘要：生物質(zhì)混燃發(fā)電技術(shù)是環(huán)境友好、高效經(jīng)濟的規(guī)?；?用技術(shù)，應(yīng)用前景廣闊總結(jié)了現(xiàn)有生物質(zhì)混燃技術(shù)和國內(nèi) 外應(yīng)用現(xiàn)狀，介紹了一種生物質(zhì)能高效利用的新方式，即在 煤粉爐中使用獨立噴燃技術(shù)燃用生物質(zhì)成型燃料的方案，該 方案將成為未來發(fā)展方向分析了生物質(zhì)在大容量煤粉爐中 混燃發(fā)電技術(shù)的可行性，討論了該混燃技術(shù)的關(guān)鍵設(shè)備選型 配置情況和系統(tǒng)要求，指出了該混燃技術(shù)要實現(xiàn)規(guī)?；茝V 存在的主要矛盾，并提出了相應(yīng)的建議.關(guān)鍵詞：生物質(zhì)發(fā)電；混燃；技術(shù)；設(shè)備中圖分類號：tk 6文獻標志碼：aanalysis of the biomass co firing techno

2、logy and key equipmentfor pulverized coal power boilerslu wang lin, liu bing chi(1. shanghai power equipment research institute, shanghai 200240, china；2. shanghai electrie power generation group ,shanghai 201199, china)abstract：the biomass co firing power generation is an environment friendly and c

3、ost effective technology for large scale biomass utilization. in this paper, types and application situations of the biomass co firing technology are summarized. a new, promising co firing plan for high efficiency utilization of biomass is recommended, by which pulverized biomass fuel is combusted w

4、ith separate burners on the same pulverized coal furnace the feasibility of biomass co firing for power generation on large capacity pulverized coal boilers is analyzed. key equipment selections and system requirements for the technology are discussed. in addition , the major problem for large scale

5、 application of the plan is discussed and relevant suggestions are provided.key words：biomass power generation； co firing； technology； equipment我國目前的生物質(zhì)燃燒發(fā)電以直燃技術(shù)為主，裝機容量 在30 mw以下，基本采用振動爐排爐或流化床技術(shù)1受燃 料供應(yīng)不穩(wěn)定，供電效率低及基建投資高等因素影響，這些 生物質(zhì)發(fā)電廠雖然享受電價補貼，但經(jīng)營狀況仍然不佳而 生物質(zhì)混燃技術(shù)是指將生物質(zhì)與煤在傳統(tǒng)的燃煤鍋爐中混 合燃燒技術(shù).它能充分利用現(xiàn)有燃煤發(fā)電廠的投資和基

6、礎(chǔ)設(shè) 施，是一種低成本、低風(fēng)險且靈活的可再生能源利用方式. 它既可減緩常規(guī)電站對傳統(tǒng)化石燃料的依賴，又可減少傳統(tǒng) 污染物（s02, nox, pm等）和溫室氣體（c02, ch4等）的 排放，具有積極的社會效益和環(huán)境效益.1生物質(zhì)混燃技術(shù)分類和國內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀從混燃技術(shù)上可分為：（1）直接混合燃燒：經(jīng)預(yù)處理的 生物質(zhì)直接輸入鍋爐系統(tǒng)燃燒；（2）間接混合燃燒：將生物 質(zhì)氣化后的燃氣輸入鍋爐系統(tǒng)燃燒；（3）并聯(lián)燃燒：生物質(zhì) 在與傳統(tǒng)鍋爐并聯(lián)的獨立鍋爐中燃燒，將所產(chǎn)蒸汽供給發(fā)電 機組根據(jù)混合點位置不同，直接混合燃燒又可分為共磨方 案（在磨煤機前混合）、共管方案（在磨煤機后煤粉管道內(nèi) 混合）和獨立噴燃方

7、案（在鍋爐燃燒室混合）.獨立噴燃方 案將成為未來發(fā)展方向2.從生物質(zhì)形態(tài)上可分為直接破 碎混燃和成型顆粒混燃.歐洲及北美等發(fā)達國家從上世紀90年代開始進行了多 種混燃技術(shù)的示范工程，取得了一系列重要的成果2：如 丹麥的studstrupvrket 1#機組150 mw煤粉爐混燃了熱量比 20%的秸稈類生物質(zhì)，約合輸出電力30 mw；荷蘭的gelderland電廠635 mw機組的epon計劃中混燃了木材粉末（約占3%的鍋爐輸入熱），合輸出電力20 mw；英國的drax 電廠6x660 mw機組混燃了熱量比2%左右的生物質(zhì)燃料，合輸出電力80 mw；比利時的ruien發(fā)電廠540 mw機組及奧地

8、利的zeltweg 137 mw機組嘗試了間接氣化混燃技術(shù)；丹麥 的avedore 2#的430 mw機組嘗試了并聯(lián)燃燒方式.目前在 英國10余家燃煤電站（總裝機超過20 000 mw）,實現(xiàn)了生物質(zhì)混燃技術(shù)的商業(yè)化運行近年來，國際能源署iea的生 物質(zhì)能協(xié)定任務(wù)32 （task 32）對該技術(shù)進行了較為深入的 總結(jié)及調(diào)查研究.2007年，世界范圍內(nèi)有152個生物質(zhì)混燃 項目成功投入商業(yè)運行，到2009年已增長至228個，機組 容量覆蓋50700mw,其中100多個項目分布在歐洲，超過 40家分布在北美，還有部分項目分布在澳洲3.國內(nèi)生物質(zhì) 混燃技術(shù)起步較晚，應(yīng)用較少最為典型的為山東十里泉電

9、廠140 mw機組混燃秸稈示范項目.它是我國成功商業(yè)運行的生物質(zhì)在煤粉爐中混燃的唯一項目4.截至目前，國內(nèi)未見 在煤粉爐中使用獨立噴燃方案燃用生物質(zhì)成型燃料的實際 工程實例報道. 2生物質(zhì)混燃技術(shù)的關(guān)鍵設(shè)備和系統(tǒng) 分析受散狀生物質(zhì)收集半徑所限，常規(guī)秸稈類生物質(zhì)無法遠 距離運輸，在一定程度上限制了生物質(zhì)混燃電站的生物質(zhì)供 應(yīng)鏈，而蓬勃發(fā)展的生物質(zhì)成型燃料產(chǎn)業(yè)將會使生物質(zhì)混燃 技術(shù)進入全新的發(fā)展階段.先進的生物質(zhì)顆粒成型燃料的加 工能耗約為70 kwht-1 5,約僅占其熱值的2%左右.由 于成型后燃料密度大（8001 400 kg-m-3）,且水分低（ 由于生物質(zhì)內(nèi)c元素在自然界中是循環(huán)利用的，

10、同 直燃技術(shù)一樣，混燃技術(shù)中由生物質(zhì)燃燒產(chǎn)生的co2可不視 為溫室氣體排放.年消耗約15萬t生物質(zhì)（收到基碳含量按 40%計）的混燃技術(shù)項目，可因少用煤炭而折算的co2減排 50萬t以上如果未來實施全球碳排放交易，由此產(chǎn)生的收 益將達到1億元人民幣數(shù)量級（參考歐洲目前碳排放交易經(jīng) 驗，每噸c02的減排補貼為25歐元）11.2. 6混燃比計量與檢測設(shè)備混燃比是衡量混燃電廠供電中的可再生能源份額的重 要指標.混燃比計量可分為兩種方式：（1）燃料側(cè)計量：實際應(yīng)用中，綠色電力份額可轉(zhuǎn)化 成生物質(zhì)混燃熱量比考慮，可由入廠原料汽車衡裝置，或者 皮帶及給料機上設(shè)置的重力式傳感器計量混燃的生物質(zhì)重 量，之后再

11、綜合入爐煤重量及生物質(zhì)與煤的熱值實驗室分析 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換取得但對多種生物質(zhì)燃料的取樣分析過程繁瑣， 數(shù)據(jù)精度不高，且過程中存在大量的人為因素，有以虛假信 息換取巨額綠電補貼的可能性.（2）煙氣側(cè)計量：其原理同考古領(lǐng)域常見的14c斷代 法基本相同，已經(jīng)拓展至環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域12-13. c元素中放 射性同位素14c的半衰期為5 730 a,其化學(xué)性質(zhì)與常見的 12c相同，且大氣環(huán)境及生物質(zhì)燃料中的14c/12c比例基本 穩(wěn)定在10-12數(shù)量級由于化石燃料形成年代距今達上億年 之久，基本檢測不到14c,因此可通過測量混燃鍋爐排煙中 的14c/12c比例精確計量電站的混燃比率（生物基的百分含 量）.目前的先

12、進加速器質(zhì)譜ams技術(shù)測量同位素比值的靈 敏度可達10-15至10-16,可對混燃比作出非常準確的判斷. 歐美多國已經(jīng)制定了針對燃料的生物基份額的檢測標準，如 astm d6866、cen 15591/15747 等，并在積極開發(fā) 14c 同位 素同步在線監(jiān)測技術(shù).我國尚未開展此方面的研究工作.3當(dāng)前面臨的主要矛盾及建議生物質(zhì)直燃發(fā)電的單位造價在萬元kw-1數(shù)量級，而混 燃改造的投資低得多，采用國產(chǎn)設(shè)備的混燃系統(tǒng)投資僅在百 元kw-1數(shù)量級，且混燃技術(shù)的燃料熱電轉(zhuǎn)化效率明顯優(yōu)于 直燃技術(shù)，是一種生物質(zhì)能利用的有效方式.生物質(zhì)混燃在發(fā)電技術(shù)層面的問題已經(jīng)明晰落實，但受 國內(nèi)監(jiān)管體系制約，電網(wǎng)公司

13、很難核實混燃電站實際運行中 的生物質(zhì)消耗量，可再生能源補貼量因此很難確定混燃計 量檢測技術(shù)已經(jīng)成為綠電價格補貼政策無法拓展到生物質(zhì) 混燃領(lǐng)域的主要瓶頸因素，嚴重制約了經(jīng)濟性較好的混燃技 術(shù)的規(guī)?；瘧?yīng)用.按照2006年頒布的可再生能源發(fā)電價格和費用分攤 管理試行辦法中有關(guān)'發(fā)電消耗熱量中常規(guī)能源超過20% 的混燃發(fā)電項目，視同常規(guī)能源發(fā)電項目，執(zhí)行當(dāng)?shù)厝济弘?廠的標桿電價，不享受補貼電價”的規(guī)定，也就是說生物質(zhì) 在燃料比例中要大于80%才能享受補貼，而目前的混燃比例 一般在20%以下，所以生物質(zhì)混燃項目并不能享有與直燃電 廠等效的電價補貼14.從目前市場現(xiàn)狀來看，單位熱值的 生物質(zhì)燃料價

14、格仍高于對應(yīng)的煤價，如無電價補貼等刺激性 政策，火力發(fā)電廠更加愿意燃用煤，這是目前我國生物質(zhì)混 燃技術(shù)無法規(guī)模推廣應(yīng)用的一個主要原因.建議盡快開發(fā)監(jiān)測生物質(zhì)使用量的客觀評價體系和煙 氣側(cè)14c同步在線檢測技術(shù)，政策上盡快完善燃料側(cè)監(jiān)管體 系和制度，引領(lǐng)生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展.參考文獻：1 張明，袁益超，劉聿拯.生物質(zhì)直接燃燒技術(shù)的發(fā)展 研究j 能源研究與信息，2005, 21 (1)： 15-20.2 雅克范魯，耶普克佩耶.生物質(zhì)燃燒與混合燃燒 技術(shù)手冊m.田宜水，姚向君，譯北京：化學(xué)工業(yè)出版社, 2008.3 a1 mansour f, zuwala j. an evaluation of bi

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