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    目前生物質(zhì)很少作為能源專門用于發(fā)電，因此開發(fā)生物質(zhì)能用于發(fā)電在我國具有重要意義。某公司2006年年初調(diào)試成功并投用一套生物質(zhì)摻燒系統(tǒng)。目前，此系統(tǒng)運(yùn)行正常，可2臺(tái)同時(shí)進(jìn)行摻燒，摻燒量可達(dá)30%(熱值比)。
1、循環(huán)流化床鍋爐摻燒生物質(zhì)的方式
    我公司已應(yīng)用過的循環(huán)流化床鍋爐摻燒生物質(zhì)方式主要如下[2].
    (1)在干煤棚直接與煤混合，再一起利用上煤系統(tǒng)送入原煤倉，與燃煤一起送入爐膛燃燒。
    (2)利用氣力將粉碎后的生物質(zhì)輸送噴人爐膛進(jìn)行燃燒。
    (3)利用壓縮成型技術(shù)將生物質(zhì)原料壓縮成塊狀或顆粒狀，然后與燃煤混合，送入原煤倉，與燃煤一起送入爐膛燃燒。
    (4)采用專門的破碎設(shè)備將生物質(zhì)進(jìn)行切割或粉碎，然后利用專門的輸送設(shè)備將生物質(zhì)輸送到爐前落煤管，并利用輸送風(fēng)送入爐膛進(jìn)行燃燒。
    第1種方式相對簡單，無需對現(xiàn)有設(shè)備和系統(tǒng)進(jìn)行改造，但由于生物質(zhì)所含能量很低，鍋爐原煤倉一次性補(bǔ)完倉后，煤倉內(nèi)燃煤很快會(huì)耗盡，又必須進(jìn)行補(bǔ)倉。經(jīng)試驗(yàn)，當(dāng)按10%重量比進(jìn)行摻燒，上煤人員原1天只需補(bǔ)倉3次，摻燒生物質(zhì)后1天需補(bǔ)倉6次，且補(bǔ)倉時(shí)間加長。此運(yùn)行方式主要有2個(gè)缺點(diǎn)，一是上煤時(shí)間加長，上煤設(shè)備長時(shí)間處于運(yùn)行狀態(tài)，對于我公司單皮帶運(yùn)行方式極為不利，設(shè)備易出故障，嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響全廠出力，二是此摻燒方式摻配不均，造成鍋爐運(yùn)行工況極不穩(wěn)定，運(yùn)行參數(shù)不易控制。
     第2種方式我公司做過嘗試，未能成功，主要原因：風(fēng)機(jī)加料口設(shè)計(jì)不合理，所選風(fēng)機(jī)出力不夠，風(fēng)機(jī)壓頭偏小，管道偏細(xì)，風(fēng)壓衰減很快，無法克服爐內(nèi)壓力將料送入爐內(nèi)。但協(xié)鑫集團(tuán)贛榆項(xiàng)目已試驗(yàn)成功。
  第3種方式我公司進(jìn)行多次考察并進(jìn)行相關(guān)經(jīng)濟(jì)性比較，結(jié)論如下：采用壓縮成型技術(shù)可以加大生物質(zhì)摻燒量，可采用與煤一起摻配入爐，摻燒方式簡單，但壓縮技術(shù)設(shè)備投資較大，一套5 t/h生物質(zhì)加工線投資約150萬元，且設(shè)備能耗較大，總?cè)萘窟_(dá)200 kW．生產(chǎn)成本較高，經(jīng)測算加工生物質(zhì)成本達(dá)30～40元／t。此方案投資成本及運(yùn)行成本均較大，在目前無明顯優(yōu)惠政策的前提下不易采用。
富通新能源銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料。
    第4種方式需要安裝單獨(dú)的生物質(zhì)制料及輸送系統(tǒng)，設(shè)備投資等費(fèi)用顯著提高，但其可以提高生物\質(zhì)的摻燒量，上料比較穩(wěn)定，對鍋爐運(yùn)行工況影響不大，且運(yùn)行成本不高，在當(dāng)?shù)厣�物質(zhì)價(jià)格相對煤炭較低的情況下可使用。目前我公司所上系統(tǒng)即為此方式，并取得了成功。
2、生物質(zhì)摻燒技術(shù)改造方案及運(yùn)行情況
2.1改造方案
    生物質(zhì)摻燒改造整套系統(tǒng)由生物質(zhì)堆場、破碎系統(tǒng)、輸送系統(tǒng)、計(jì)量裝置、燃燒系統(tǒng)及消防、環(huán)保、控制等系統(tǒng)組成。所有生物質(zhì)燃料均采用單獨(dú)輸送、直接摻燒方式，稻殼由于粒度較小，可直接利用埋刮板輸送機(jī)送入爐膛，樹皮、蘆葦、木材、秸稈等經(jīng)破碎后利用埋刮板輸送機(jī)送入爐膛。
2.1.1生物質(zhì)收購與儲(chǔ)存
    公司與中間商簽訂收購協(xié)議并由中間商組織貨源每天向公司輸送。公司根據(jù)實(shí)際情況，在煙囪西北側(cè)空地新建一座生物質(zhì)廠房，長40 m，寬20 m，廠房采用輕鋼結(jié)構(gòu)，并設(shè)有通風(fēng)、消防設(shè)施。此廠房作為生物質(zhì)原料加工廠房及堆放場地，并配有輸送設(shè)備，由于廠房面積有限必須做到生物質(zhì)即卸（或加工）即送人爐內(nèi)，保證庫房基本無積料。此做法做到廠內(nèi)無生物質(zhì)大型堆場，并做到生物質(zhì)零庫存，轉(zhuǎn)移了消防風(fēng)險(xiǎn)。
2.1.2樹皮、蘆葦、木材、秸稈的破碎
    生物質(zhì)的質(zhì)量能約為煤的1/10．這意味著當(dāng)按熱量計(jì)共燒10%生物質(zhì)時(shí)，其體積和煤的體積相當(dāng)；生物質(zhì)是韌性纖維材料，不易破碎，但對循環(huán)流化床來講，只要將其破碎至50 mm以下即可摻燒。我公司選用BX216型鼓式削片機(jī)用來切削枝丫材、樹皮、硬質(zhì)秸桿等，此類型削片機(jī)對切削枝丫材性能極佳，破碎效果好，出料粒度可控制在50 mm之下，但對于一些韌性較大的樹皮，切削時(shí)會(huì)受樹皮特性影響，切削后易成團(tuán)，但從實(shí)際摻燒情況看，對輸送、燃燒基本無影響。循環(huán)流化床對燃料顆粒度要求控制在13 mm以下，生物質(zhì)破碎至50 mm以下，摻燒對循環(huán)流床燃燒無任何不利影響。
2.1.3輸送系統(tǒng)
    由于生物質(zhì)原料體積膨松，堆積密度為125 kg/m3左右，且原料含大量的粉塵，輸送設(shè)備傾向于使用皮帶輸送或埋刮板輸送，并對這2種運(yùn)輸設(shè)備性能、價(jià)格等進(jìn)行了比較，見表1。
     經(jīng)綜合考慮，輸送設(shè)備選用埋刮板輸送機(jī)為主，主要原因是刮板輸送機(jī)全密封輸送，輸送量較大，滿足衛(wèi)生要求，安裝空間要求較小，最主要原因是爐內(nèi)煙氣反竄不會(huì)燒損設(shè)備。
    生物質(zhì)輸送系統(tǒng)設(shè)備主要由1臺(tái)皮帶輸送機(jī)及3臺(tái)埋刮板輸送機(jī)組成，其中皮帶輸送機(jī)型號(hào)為TD75，長14.6 m，安裝角度為15。，電機(jī)采用變頻調(diào)速，最大輸送量為100m3/n，折合稻殼輸送量為12.5t/h;1臺(tái)RMS50刮板輸送機(jī)，長73 m，安裝角度為10°，最大輸送量為90 m3/h;2臺(tái)RMS40刮板輸送機(jī)，長度均為8.57 m，水平安裝，最大輸送量為50rri3i。為保證2臺(tái)爐能同時(shí)摻燒，在RMS50刮板輸送機(jī)出料口安裝了1臺(tái)電動(dòng)三通進(jìn)行切換運(yùn)行。
    生物質(zhì)燃料的輸送流程：
2.1.4入爐部分
    人爐部分采用正壓稀相氣力輸送，物料由#1及#2刮板輸送機(jī)落料口落下，經(jīng)過物料氣力輸送裝置送入爐膛。入爐落料管上裝有壓力傳感器、溫度傳感器，將此處的壓力溫度信號(hào)送入DCS系統(tǒng)，以便于運(yùn)行監(jiān)視控制。
    采用氣力輸送的目的有2個(gè)，第1，防止?fàn)t內(nèi)熱煙氣上竄引起物料在刮板機(jī)內(nèi)著火，起到密封作用；第2，防止物料在落料口和落煤管交接處堵料，起到協(xié)助輸送作用。
2.1.5控制系統(tǒng)
    整個(gè)生物質(zhì)摻燒系統(tǒng)采用先進(jìn)的DCS系統(tǒng)控制，運(yùn)行人員可根據(jù)實(shí)際運(yùn)行工況調(diào)整生物質(zhì)摻燒量并監(jiān)控整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行情況。
2.2實(shí)際運(yùn)行情況
2.2.1每月?lián)綗��?br />     從2006年2月～12月?lián)綗�生物質(zhì)的實(shí)際情況看，目前摻燒生物質(zhì)工作己經(jīng)步入正常化，摻燒量逐月增加，至12月底止，摻燒生物質(zhì)總量己達(dá)到27 202 t，見表2。目前日摻燒量最大可達(dá)300 t，系統(tǒng)經(jīng)過不斷完善單爐摻燒量最大可達(dá)10t/h并可連續(xù)運(yùn)行．2臺(tái)爐可同時(shí)進(jìn)料并連續(xù)運(yùn)行，摻燒量正常為12—14t/h，摻燒期間鍋爐運(yùn)行工況穩(wěn)定。
2.2.2摻燒比例
     摻燒比例是摻燒生物質(zhì)時(shí)最重要的技術(shù)參數(shù)。在實(shí)際應(yīng)用中．該比例的確定需綜合考慮燃料特性、鍋爐特性等。根據(jù)我公司經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)熱量配比達(dá)30%時(shí)，摻燒技術(shù)可充分發(fā)揮其技術(shù)優(yōu)勢，可能出現(xiàn)的技術(shù)問題均在運(yùn)行可控制的范圍內(nèi)。因摻燒比例高所引起的設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用的增加也可由摻燒的收益得到補(bǔ)償，對電廠的經(jīng)濟(jì)性和安全性不會(huì)產(chǎn)生負(fù)面影響。
2.2.3測試結(jié)果
    2006年4月21日我公司委托某電科院對CFB鍋爐摻燒30%(按熱值計(jì)算)生物質(zhì)量（稻殼）的鍋爐效率進(jìn)行了熱力試驗(yàn)，測試結(jié)果表明：單爐摻燒30%生物質(zhì)量時(shí)，鍋爐各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)基本正常，鍋爐效率為88.93%．比燃純煤時(shí)鍋爐效率下降了1.43%。
3、改造過程中的問題及效益分析
3.1改造過程中的問題
3 .1.1生物質(zhì)料入爐問題
    剛開始試運(yùn)時(shí)，爐前刮板經(jīng)常卡料，系統(tǒng)無法正常運(yùn)行，經(jīng)分析原因?yàn)椋?1)生物質(zhì)料本身的特性密度較輕；(2)生物質(zhì)料從密相區(qū)送入，爐內(nèi)壓力較高；(3)送料風(fēng)風(fēng)壓及風(fēng)量不足。上述原因會(huì)造成生物質(zhì)料在輸送中逐步在刮板機(jī)機(jī)頭堆積，刮板機(jī)卡料也會(huì)造成系統(tǒng)控制保護(hù)動(dòng)作，造成系統(tǒng)停運(yùn)。
    解決對策：輸送風(fēng)從一次風(fēng)機(jī)出口引接，主管道采用∮219管，在進(jìn)入輸送風(fēng)裝置前變徑為∮108管，提高了輸送風(fēng)裝置的風(fēng)量及風(fēng)壓，防止了摻燒時(shí)高溫?zé)煔夥锤Z，并有助于將燃料“推”人爐膛，詳細(xì)結(jié)構(gòu)如圖1。通過不斷摸索調(diào)整，系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行基本正常，無煙氣反竄，下料順暢。
3.1.2生物質(zhì)品種適應(yīng)性
  生物質(zhì)摻燒初期，摻燒品種比較少，主要摻燒稻殼、鋸木屑及花生殼等流動(dòng)較好的生物質(zhì)，當(dāng)摻燒其它生物質(zhì)如樹皮、草木秸桿時(shí)，由于這類生物質(zhì)秸桿較長，秸桿纖維不易破碎，容易在出料口處卡料而堵塞設(shè)備，影響設(shè)備正常運(yùn)行。
  解決對策：在生物質(zhì)料進(jìn)爐膛之前最后一根料管內(nèi)增加一臺(tái)無軸螺旋機(jī)，采用機(jī)械動(dòng)力將各類秸桿送入爐內(nèi)，實(shí)踐證明效果較好。
3.1.3結(jié)渣和積灰
    與煤相比，生物質(zhì)灰中堿性成分f特別是堿金屬K)含量很高，且主要以活性成分的方式存在，在火焰中容易揮發(fā)出來，而后凝結(jié)在受熱面上形成結(jié)渣和積灰。我公司長時(shí)間按30%(熱值比)進(jìn)行摻燒，每次停爐檢查水冷壁受熱面基本無結(jié)渣及積灰現(xiàn)象，但主要高低過受熱面背面積灰較嚴(yán)重f我公司鍋爐無吹灰器），每次停爐均必須進(jìn)行清掃。
3.1.4污染物排放
    由于生物質(zhì)的含硫量和含氮量較低，且循環(huán)流化床采用低溫燃燒技術(shù)，因此S02和NO，的排放量亦較低。由于公司采用四電場靜電除塵，因此煙氣粉塵排放量可控制在排放標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)。
3.1.5腐蝕
    生物質(zhì)中氯和堿金屬含量比煤灰中高得多，它們在燃燒過程中揮發(fā)出來，在煙氣中生成氯化物而凝結(jié)在受熱面上，有引起受熱面金屬腐蝕的傾向。但在每次的停爐檢查均未發(fā)現(xiàn)明顯的腐蝕現(xiàn)象。
3.2效益分析
  摻燒生物質(zhì)能與燃純煤經(jīng)濟(jì)效益分析見表3。
    由上表可知，當(dāng)生物質(zhì)收購價(jià)格為200元，t，年摻燒6萬t生物質(zhì)略微盈利，當(dāng)收購價(jià)格上揚(yáng)時(shí)，摻燒生物質(zhì)將嚴(yán)重虧損。
4、結(jié)語
    生物質(zhì)是低硫、低氮、具有良好的著火燃燒性能的燃料，并且為可再生資源。在與循環(huán)流化床摻燒時(shí)技術(shù)相對簡單，投資費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用均較適中。摻燒量可以達(dá)到30%及以上（熱值比），運(yùn)行各參數(shù)均在可控范圍之內(nèi)。由于摻燒比例較高，可能會(huì)引起一些技術(shù)問題，如金屬堿腐蝕及氯腐蝕，但實(shí)踐證明其影響不大。循環(huán)流化床不僅可以快速、大量而高效地利用可再生生物質(zhì)發(fā)電，而且可降低現(xiàn)役電廠的C02、S02及NO。的排放，社會(huì)效益顯著。循環(huán)流化床鍋爐摻燒30%(熱值比)生物質(zhì)是可能的，技術(shù)上是可行的，我公司已從實(shí)踐上予以證明。因此，循環(huán)流化床生物質(zhì)摻燒技術(shù)是適合我國國情的技術(shù)，值得在我國大規(guī)模推廣和應(yīng)用。