生物質能熱電工程設計新技術應用

（河南省電力勘測設計院，河南 鄭州 450000）

生物質能熱電工程設計新技術應用

齊 玄 金記英

（河南省電力勘測設計院，河南 鄭州 450000）

本文通過對省內某生物質能熱電工程項目介紹，具體指出了本工程與常規燃煤電站的不同之處及設計新技術應用特點。

生物質能直燃鍋爐；燃燒系統；經濟和社會效益

1 利用秸稈發電的意義

1.1 幫助解決能源短缺。生物質能又稱“綠色能源”，開發“綠色能源”已成為當今世界上重大熱門之一。

據了解，國外生物質能利用技術和裝置已實現了規模化和產業化經營，以美國、瑞典和奧地利為例，生物質能利用已經分別占該國一次能源消耗量的4%、16%、10%。利用生物質能發電也是幫助解決我國能源短缺的有效途徑之一。

1.2 解決燃煤SO2對大氣嚴重污染的需要。利用秸稈發電可以大量減少SO2的排放，秸稈中的含硫量在1%左右，不足燃煤含硫量的1/10。按照國家出臺的關于可再生能源中長期發展的規劃，到2020年，秸稈發電裝機容量將達2400萬kW左右，可減少有效SO2的排放量。

1.3 增加農民收入，建設和諧社會的需要。我國農作物秸稈產量達7.5億噸，其中4億噸的秸稈可作為能源利用。按每噸300元計算，可增加收入1200億元，對提高農民生活水平大有好處。

2 生物質能熱電工程概況

省內某生物質能熱電工程裝機容量為2×15MW高溫高壓生物質能直燃熱電機組，已于2011年投產發電。

鍋爐選用無錫華光鍋爐股份有限公司的75t/h高溫高壓秸稈直燃鍋爐，汽輪機發電機組選用青島捷能汽輪機股份有限公司產品，機組額定功率為2×15MW。機組以當地棉花秸稈作為設計燃料，林木枝條為校核燃料。

3 與常規火電機組的不同之處及設計新技術應用

3.1 燃料。根據最新統計數據，當地可供電廠燃用的棉花秸桿有25.1億噸，樹木枝條約30億噸，可滿足電廠每年的燃用量。

3.2 鍋爐選型。生物質燃料中含有Cl和堿金屬鹽，燃燒時產生的煙氣對鍋爐受熱面具有一定的腐蝕性。另外燃燒產生的灰份熔點較低，容易粘結在受熱面管子外表面，形成渣層，會明顯降低受熱面的傳熱系數。

本項目采用自主開發設計的國內首臺75t/h高溫高壓參數燃生物質燃料的鍋爐。在設計中考慮了在高溫受熱面的管系中采用了有利于防止結渣、搭橋的結構，并采取了有效的吹灰措施，防止受熱面腐蝕和產生大量的渣層。

鍋爐采用水冷振動爐排的燃燒方式，有利于防止燃燒低灰熔點的秸稈在爐排面上結渣。汽水系統采用自然循環，在爐膛外布置了集中下降管。煙氣流向采用四回程“M”型，爐膛和過熱器通道采用全封閉的膜式水冷壁，很好地保證了鍋爐的嚴密性能。過熱器采用三級布置，并布置了二級噴水減溫器，使過熱蒸汽溫度有較大的調節裕量，以保證鍋爐蒸汽參數。尾部豎井內布置了單級省煤器和單級空氣預熱器，一、二次風平行進入各自的空氣預熱器，出空氣預熱器后分別進入爐排下一次風管和爐排上二次風管，再進入爐膛。煙氣由引風機送入除塵、凈化設備，凈化處理合格后，經煙囪排入大氣。

3.3 上料系統。上料系統共設有一路兩條帶式輸送機，每條帶式輸送機對應一臺鍋爐。系統在料倉間的卸料方式為。給料系統由爐前料倉、螺旋卸料機、皮帶輸送機及星型給料器等組成：燃料由皮帶經雙螺旋卸料機輸送至爐前料倉，經料倉底部的螺旋給料機進入爐前兩臺星形給料器，然后進入爐膛燃燒。為防止燃料堵塞搭橋，和常規燃煤機組不同，料倉采用上部小下部大的方形料倉，并在底部設置螺旋給料機。星形給料器采用彈性活動板結構，防止卡料，同時起給料和密封作用。

3.4 燃燒系統。燃燒系統由水冷振動爐排、爐膛及煙風系統等組成：燃料經星型給料器送入爐膛，秸稈被熾熱的煙氣加熱，迅速將水分蒸發，氣化，著火燃燒；一部分秸稈在空中燃燒，一部分落在爐排上繼續燃燒，并在傾斜的水冷振動爐排的振動下不斷向前翻滾、燃燒直至燃燼。一次風由一次風機送入空氣預熱器加熱，再送入鍋爐惻墻爐排下的兩個風箱經六個風口進入風室，再經過爐排上的小孔進入爐膛。風室中有隔板分隔成六個獨立的風室，進風管上設有調節擋板，可根據燃料和燃燒情況進行調節。二次風由二次風機送入空氣預熱器加熱到，再經二次風箱送入爐膛。二次風布置在前、后墻爐拱處，在爐排的上方，前、后墻各布置了四層二次風。每層二次風管上均裝有調風門。同時，從二次風箱上引出少部分熱風最為播料風。煙氣從爐膛經尾部煙道引至除塵器，經引風機送入煙囪。

3.5 點火系統。采用火把點火，不再設置單獨的油系統，節約了點火油。

3.6 主廠房布置。主廠房采用常規的三列式布置，自東向西依次布置汽機房、除氧給料間、鍋爐房、除塵器、引風機及煙囪等，煙囪布置在兩爐之間。

由于給料系統和常規的給煤系統不同，除氧料倉間的布置根據秸稈電廠給料系統設備特點進行了調整，增加了給料設備的檢修空間。除氧料倉間跨度為10.5m，總長度為66m，±0.00m布置有配電裝置及化水加藥裝置；4.20m為電纜夾層；7.00m為運行層，設有機爐電集中控制室及電子設備間，并設有管道夾層；除氧層標高為14.50m，布置二臺除氧器及給料系統設備。皮帶層標高為24.50m，布置皮帶輸送裝置。除氧給料間屋頂標高32.50m，布置有消防水箱。

4 經濟和社會效益

4.1 項目每年燃用秸稈23億噸左右，秸稈按300元/噸計算，農民每年將可增加收入6900萬元，有利于改善農民生活條件。

4.2 根據秸稈特性，電廠鍋爐排出的灰渣可生產農家肥、果林肥，可以產生良好的經濟效益。

4.3 電廠年供電量1.83億kW，有利的緩解了當地用電的緊張局面。

4.4 項目采用專用的秸稈燃燒鍋爐，年燃用各類秸稈23億噸左右，相當于節省標煤10.6億噸左右，節省了一次能源。

4.5 由于秸稈是一種清潔燃料，含硫量低且灰渣量很少，則相應減少10.6億噸標煤的排放SO2量和灰渣量，改善了生態環境。

4.6 本工程為熱電聯產項目，年供熱量約8.345×105GJ，從而可取代了分部自備鍋爐。本工程的投產，將有利于節能、環保，符合國家綜合利用的產業政策。

[1]齊玄，李寧.河南省生物質能電廠調研[J].河南電力勘測設計，2007（02）：66-72.

[2]韋迎旭，陳棽棽.重視秸稈發電項目燃料資源的可靠性[J].電力勘測設計，2006（增刊）：36-39.

[3]周慶凡，郭金瑞.我國一次能源開發利用現狀.資源與產業，2009（01）：27-33.

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