生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐與鏈條爐技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐與鏈條爐技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較摘要：本文以某生物質(zhì)供熱能源站項(xiàng)目為依托，從技術(shù)角度、經(jīng)濟(jì)效益方面對(duì)生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐和鏈條爐進(jìn)行全方位的分析比較，詳細(xì)介紹了兩種鍋爐的優(yōu)缺點(diǎn)，為生物質(zhì)鍋爐選型提供依據(jù)。生物質(zhì)能是重要的可再生能源，具有資源來源廣泛、利用方式多樣化、能源產(chǎn)品多元化、綜合效益顯著的特點(diǎn)。生物質(zhì)鍋爐供熱具有清潔環(huán)保經(jīng)濟(jì)適用的特點(diǎn)，一是技術(shù)比較成熟，工藝簡單；二是大氣污染物排放較少，生物質(zhì)燃料鍋爐燃燒排放SO2濃度較低，安裝除塵設(shè)施后鍋爐煙塵、氮氧化物排放可達(dá)到輕油排放標(biāo)準(zhǔn)，以林業(yè)剩余物為主的生物質(zhì)燃料鍋爐大氣污染物排放可達(dá)到天然氣標(biāo)準(zhǔn)；三是經(jīng)濟(jì)可行，生物質(zhì)燃料價(jià)格較低，生物質(zhì)鍋爐供熱有著較為明顯的成本優(yōu)勢；四是分布式供熱，直接在終端消費(fèi)側(cè)替代燃煤供熱，分散布局，運(yùn)行靈活，適應(yīng)性強(qiáng)，滿足多元化用熱需求。目前國內(nèi)生物質(zhì)燃燒的鍋爐有往復(fù)式爐排爐、水冷振動(dòng)式爐排爐、循環(huán)流化床鍋爐、聯(lián)合爐排鍋、鏈條爐等等。其中鏈條爐和循環(huán)流化床運(yùn)行較為廣泛。本文對(duì)循環(huán)流化床鍋爐和鏈條爐進(jìn)行分析比較，為生物質(zhì)鍋爐選型提供依據(jù)。1項(xiàng)目簡介本項(xiàng)目為工業(yè)園區(qū)集中供熱能源站，本期建設(shè)1×20t/h天然氣鍋爐和1×20t/h低溫低壓生物質(zhì)鍋爐。平時(shí)運(yùn)行生物質(zhì)鍋爐，天燃?xì)忮仩t作為生物質(zhì)鍋爐檢修時(shí)的備用鍋爐。生物質(zhì)鍋爐以稻殼成型顆粒為主要燃料。供熱蒸汽參數(shù)為1.25MPa·g，250℃。2爐型比較2.1循環(huán)流化床鍋爐循環(huán)流化床鍋爐主要通過床料的沸騰和混合使燃料能夠呈流化狀態(tài)，從而使燃料有足夠的時(shí)間和空間與空氣進(jìn)行混合達(dá)到充分燃燒的效果?？煞譃楣呐荽埠脱h(huán)流化床鍋爐，目前電站鍋爐應(yīng)用較多的是循環(huán)流化床鍋爐，其特點(diǎn)是低溫燃燒、燃料適應(yīng)性強(qiáng)，燃燒可控性能好等。由于流態(tài)化燃燒的特點(diǎn)，越來越多的電站利用循環(huán)流化床爐型進(jìn)行生物質(zhì)燃燒。循環(huán)流化床鍋爐主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)。（1）低溫燃燒特性和爐膛溫度均勻性。循環(huán)流化床鍋爐爐膛內(nèi)大量惰性的床料與燃料之間充分的混合使燃料燃燒放出的熱量能均勻釋放，燃燒效率高，一定程度避免局部高溫。（2）較好的燃料適應(yīng)性。循環(huán)流化床鍋爐密相區(qū)的床料溫度在800℃左右，熱容量較高，即使燃料的水分高達(dá)50%～60%，進(jìn)入爐膛后也能穩(wěn)定燃燒。（3）循環(huán)流化床鍋爐屬于低溫燃燒，不易結(jié)渣，NOx、SO2等污染物排放低，（4）負(fù)荷可調(diào)性大，一般可滿足30%～100%的負(fù)荷運(yùn)行需要。（5）鍋爐無運(yùn)動(dòng)部件，事故率低。自動(dòng)化程度較高。（6）鍋爐結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，且需要返料風(fēng)機(jī)等額外設(shè)備，增加了初始設(shè)備投資。（7）爐內(nèi)受熱面磨損較為嚴(yán)重，防火耐磨澆筑料成本較高，另外如布風(fēng)板上的風(fēng)帽等也需要定期維護(hù)更換。（8）煙風(fēng)系統(tǒng)阻力較高，風(fēng)機(jī)用電量大，機(jī)組能耗水平較高。對(duì)輔機(jī)設(shè)備的穩(wěn)定性要求較高。（9）對(duì)入爐物料尺寸有一定限制，如不適應(yīng)灰熔點(diǎn)低于800℃的生物質(zhì)燃料等。2.2鏈條爐鏈條爐是機(jī)械化程度較高的一種層燃爐，因其爐排類似于鏈條式履帶而得名，是工業(yè)鍋爐中使用較廣泛的一種爐型燃燒設(shè)備。其工作原理為：通過減速機(jī)帶動(dòng)鏈條爐排轉(zhuǎn)動(dòng)，使燃料從前方著火，到鍋爐尾部燃盡，較固定爐排能夠提高燃燒效率，同時(shí)鏈條轉(zhuǎn)到下方時(shí)，風(fēng)冷降溫，能夠保護(hù)爐排片不燒損，是層燃爐中較好的一種燃燒設(shè)備。鏈條爐排的外形好像皮帶輸送機(jī)，其運(yùn)行過程是燃料從料斗內(nèi)依靠自重落到爐排前端，隨爐排自前向后緩慢移動(dòng)，經(jīng)閘板進(jìn)入爐膛。閘板的高度可以自由調(diào)節(jié)，以控制燃料層的厚度。空氣從爐排下面分區(qū)送風(fēng)室引入，與燃料層運(yùn)動(dòng)方向相交。燃料在爐膛內(nèi)受到輻射加熱，依次完成預(yù)熱、干燥、著火、燃燒，直到燃盡?；以鼊t隨爐排移動(dòng)到后部，經(jīng)過擋渣板落入后部水冷灰渣斗，由除渣機(jī)排出。（1）鏈條爐有以下的優(yōu)點(diǎn)：①技術(shù)成熟、運(yùn)行可靠、運(yùn)行參數(shù)較低。②安裝方便，施工期短，整個(gè)工程的造價(jià)和運(yùn)行費(fèi)用均較低。③運(yùn)行穩(wěn)定，操作簡單，初始排放濃度低。④輔助設(shè)備少，維保管理方便。（2）鏈條爐的缺點(diǎn)為：①不能實(shí)現(xiàn)爐內(nèi)脫硫，煙氣中的SO2對(duì)大氣環(huán)境造成污染。②爐內(nèi)高溫燃燒，易產(chǎn)生大量NOx，對(duì)環(huán)境造成污染。③熱效率較低，雖然橫梁式爐排的鍋爐效率達(dá)82%，但仍低于循環(huán)流化床。④對(duì)負(fù)荷變化的適應(yīng)性較差。2.3技術(shù)性能比較兩種爐型比較，如表1。

根據(jù)表1可知，循環(huán)流化床鍋爐、鏈條爐各有優(yōu)缺點(diǎn)：鏈條爐相對(duì)于循環(huán)流化床鍋爐的投資價(jià)格要低。同時(shí)，循環(huán)流化床鍋爐和鏈條爐維修費(fèi)用都處于高或較高水平；從防腐和磨損角度上來說，鏈條爐、循環(huán)流化床鍋爐的技術(shù)都很成熟。但是鏈條爐的受熱面磨損及澆注料成本更低；從鍋爐故障發(fā)生率來說，循環(huán)流化床鍋爐的故障發(fā)生率較高，鏈條爐的故障發(fā)生率相對(duì)少一些；從鍋爐本身燃燒所產(chǎn)生的NOX來講，由于鏈條爐的爐內(nèi)燃燒溫度相對(duì)于循環(huán)流化床鍋爐燃燒溫度要高，因而燃燒產(chǎn)生的NOX相對(duì)較高；從鍋爐的燃料燃盡度、燃燒效率和熱效率來講，循環(huán)流化床鍋爐的燃料燃盡度、燃燒效率和熱效率都更好；從燃料適應(yīng)性來說，鏈條爐對(duì)燃料的適應(yīng)性較強(qiáng)，但是要求鍋爐燃料是單一穩(wěn)定的。而循環(huán)流化床鍋爐的燃料適應(yīng)性相對(duì)差一些，但可以摻燒不同燃料；從廠用電來說，鏈條爐耗電量要小，循環(huán)流化床鍋爐廠用電較高；從脫硫能力來看，鏈條爐相對(duì)于循環(huán)流化床鍋爐的脫硫效果要差；從脫硫成本來看，鏈條爐的NOx排放量更大，氨水的消耗更大，直接影響就是脫硝運(yùn)行成本更高；循環(huán)流化床鍋爐占地與鏈條爐相差不多，但是高度比鏈條爐高，鍋爐本體室內(nèi)布置時(shí)，循環(huán)流化床鍋爐房高度更高，土建成本更大。2.4經(jīng)濟(jì)性能比較20t/h低溫低壓鏈條爐單臺(tái)價(jià)格約480萬左右（包括鍋爐本體、鋼架、一次儀表閥門、爐排電機(jī)），而循環(huán)流化床鍋爐單臺(tái)價(jià)格630萬左右（包括鍋爐本體、鋼架、一次儀表閥門），初投資比鏈條爐多150萬元。循環(huán)流化床鍋爐耐磨耐火澆筑工作量較大、費(fèi)用較高，鏈條爐耐火材料澆筑面積要小很多，有些僅需要在爐前以及排渣的局部區(qū)域進(jìn)行耐火材料澆筑，此部分費(fèi)用較低。在筑爐費(fèi)用上，循環(huán)流化床鍋爐比鏈條爐要高出大約60萬左右。循環(huán)流化床鍋爐效率比鏈條鍋燃燒效率高，按高出4%計(jì)算，按照固定燃料量計(jì)算產(chǎn)出蒸汽量比較，20t/h的鍋爐，每小時(shí)多產(chǎn)出0.8噸蒸汽，全年7920小時(shí)，蒸汽價(jià)格按照260元/噸計(jì)算，循環(huán)流化床鍋爐效率比鏈條爐年產(chǎn)出收益多約164.7萬元/年。廠用電方面，工業(yè)電價(jià)為0.64元/kW·h，流化床鍋爐效率比鏈條爐電耗高3%計(jì)算，在滿負(fù)荷條件下運(yùn)行電耗高出約6kW，全年7920小時(shí)，電費(fèi)高出約3萬元/年。綜合計(jì)算可得，循環(huán)流化床鍋爐一次性投資比鏈條爐多210萬元，運(yùn)行后每年可多收益163.7萬元，1年多即可收回成本。長期來看，循環(huán)流化床的經(jīng)濟(jì)性更好。3結(jié)語綜上所述，鏈條爐在燃料適應(yīng)性及預(yù)處理、運(yùn)行成本、負(fù)荷調(diào)節(jié)能力、維護(hù)費(fèi)用等方面均有較好的表現(xiàn)，具有滿足燃料適應(yīng)性廣、燃料顆粒度要求低、受熱面磨損小、投資費(fèi)用低、筑爐費(fèi)用低、廠用電低等特點(diǎn)，但其熱效率低、負(fù)荷調(diào)節(jié)能力差。循環(huán)流化床鍋爐投資費(fèi)用高（相對(duì)高35%以上），筑爐費(fèi)用高，廠用電高（相對(duì)高3%，約6kW/