35噸鏈條爐改純燒生物質的研究

樊雷剛

摘 要：進入21世紀，中國能源、電力供求趨緊，國內外發電行業對資源豐富、可再生性強、有利于改善環境和可持續發展的生物質資源的開發利用給予了極大的關注。于是生物質能發電行業應運而生。生物質發電是利用生物質所具有的生物質能進行的發電，是可再生能源發電的一種，包括農林廢棄物直接燃燒發電、農林廢棄物氣化發電、垃圾焚燒發電、垃圾填埋氣發電、沼氣發電。

關鍵詞：電力企業；生物質技術；鏈條爐改造

1 改純燒生物質技術方案

本次技改是對我司四臺燃煤35t/h鏈條鍋爐進行技術創新改造，使其達到100%燃生物質能且熱效率及負荷水平基本不變。

通過技術開發，對鍋爐燃燒系統及進料系統進行技術改造，采用爐排層燃生物質片料及爐膛噴燃生物質粉料兩種燃燒方式的組合，使鍋爐達到100%燃燒生物質能且效率及負荷水平與燃煤基本不變。

本次技改對鍋爐燃燒系統及輸料系統進行改造，增加配置生物質原料的預處理（切碎等）設施及輸送設施，其他系統如熱力汽輪機系統等、化水處理系統、電氣系統及配套儀表系統均利用原配置，以充分利用原有設施達到最大化節能目標。

生物質原料樹枝、秸稈、板邊等經地中衡計量后進入儲料棚，儲料棚中的生物質經預處理切碎后再由皮帶輸送機送入爐前片料倉，爐前片料倉中的生物質片料經落料裝置再送入爐排上進入爐膛燃燒。

生物質粉料如谷殼、木屑等，經地中衡計量后進入儲料庫，再經由篩分后進入粉料倉，粉料倉中的粉料經氣力輸送裝置再直接送入爐膛噴燃。

生物質原料進入爐膛燃燒將進入鍋爐汽包管系的經化學及除氧處理過的除鹽水加熱成過熱蒸汽，再進入汽輪機驅動汽輪機旋轉帶動發電機發電，同時在汽輪機中做過功的蒸汽被排（抽）入供熱母管再供給熱用戶使用，達到能源的梯級利用，使能源利用效率極大提高。

2 鏈條爐改造

2.1 本體結構的改造

根據生物質料層高度、噴料口的布置要求，對前墻水冷壁管、下降管及前集箱重新設計制作，且根據熱力計算工況，相應改造尾部受熱面。

2.2 燃燒系統改造

將原有燃煤鏈條鍋爐采用爐排層燃方式改造為爐排層燃和爐膛室燃兩種燃燒方式組合，并確定噴粉料位置，增設室燃系統。

2.3 給料系統改造

給料系統改造為兩部分，一是爐排給料，二是爐膛噴料。爐排給料采用機械給料方式，在原有爐前煤斗的基礎上對煤斗容積進行擴充改造，將原有約95m3的煤倉改造為約200m3的料倉，可儲存鍋爐8至9小時的燃料用量。生物質通過輸料皮帶將破碎好的燃料送入料斗，料斗底部設置一級螺旋給料機，將生物質燃料送至爐排，入爐燃燒。爐膛噴燃，采用氣力輸送至爐膛前墻噴料口噴入爐膛燃燒。

3 測試結果與分析

3.1 各項技術指標測試結果

3.1.1 燃料特性

經化學分析所取生物質燃料的樣品樹皮，木塊等林業廢棄物的水份為40%，燃料的堆積密度為265kg/m3，燃料的自然堆積角46°。

生物質燃料樣品的元素分析和工業分析結果

3.1.2縛排煙溫度

爐排單燒樹皮，木塊等林業廢棄物，蒸發量28t/h：155℃。

爐排單燒樹皮，木塊等林業廢棄物，蒸發量18t/h：130℃。

爐排燒樹皮，木塊等林業廢棄物加測試爐膛噴生物質粉料負荷試驗：158℃。

3.1.3 爐渣，飛灰可燃物含量

爐排單燒樹皮，木塊等林業廢棄物，蒸發量28t/h：飛灰可燃物53.64%；爐渣可燃物44.45%。

爐排單燒樹皮，木塊等林業廢棄物，蒸發量18t/h：飛灰可燃物46.88%；爐渣可燃物21.50%。

爐排燒樹皮，木塊等林業廢棄物加測試爐膛噴生物質粉料負荷試驗：飛灰可燃物46.03%；爐渣可燃物28.81%。

3.1.4 污染物排放

爐排單燒樹皮，木塊等林業廢棄物，蒸發量28t/h：NOx為270mg/m3 SO2為84mg/m3 煙塵濃度：482mg/m3

爐排單燒樹皮，木塊等林業廢棄物，蒸發量18t/h：NOx為233mg/m3

爐排燒樹皮，木塊等林業廢棄物加測試爐膛噴生物質粉料負荷試驗：

NOx為315mg/m3；SO2為150mg/m3

3.1.5 爐膛溫度

爐排單燒樹皮，木塊等林業廢棄物，蒸發量28t/h：爐排主燃區最高溫度為946℃，汽包下測點最高溫度為848℃。

爐排單燒樹皮，木塊等林業廢棄物，蒸發量18t/h：爐排主燃區最高溫度為1073℃，汽包下測點最高溫度為732℃。

3.1.6 平衡熱效率

反平衡熱效率

爐排單燒樹皮，木塊等林業廢棄物，蒸發量28t/h：鍋爐的排煙熱損失為11.968%，固體未完全燃燒熱損失為3.842%，氣體未完全燃燒熱損失為0.272%。鍋爐散熱熱損失為1.375%，灰渣物理熱損失為0.049%，則鍋爐熱效率為82.49%。

爐排單燒樹皮，木塊等林業廢棄物，蒸發量18t/h：鍋爐的排煙熱損失：9.364%，固體未完全燃燒熱損失為1.987%，氣體未完全燃燒熱損失為0.059%，鍋爐散熱熱損失為2.139%，灰渣物理熱損失為0.049%，則鍋爐熱效率為86.40%。

正平衡熱效率及正反平衡熱效率間之差

爐排單燒樹皮，木塊等林業廢棄物，蒸發量28t/h：80.63%，正反平衡熱效率之差∣η∣=2.31%<5%；

爐排單燒樹皮，木塊等林業廢棄物，蒸發量18t/h：96.55%，正反平衡熱效率之差∣η∣=0.17%<5%。

正反平衡熱效率間之差及熱效率

爐排單燒樹皮，木塊等林業廢棄物，蒸發量28t/h：正反平衡熱效率之差∣η∣=2.31%<5%；鍋爐熱效率為81.56%；

爐排單燒樹皮，木塊等林業廢棄物，蒸發量18t/h：正反平衡熱效率之差∣η∣=0.17%<5%，鍋爐熱效率為86.48%。

3.2 測試結論與分析

3.2.1 爐排單燒樹皮，木塊等林業廢棄物，蒸發量28t/h，鍋爐熱效率為81.56%；爐排單燒樹皮，木塊等林業廢棄物，蒸發量18t/h，鍋爐熱效率為86.48%。鍋爐熱效率與單獨燃煤的熱效率相近，有所提高，主蒸汽溫度、壓力，與改造前相同。

3.2.2 改造后，氣體污染物NOx，SO2排放物都低于排放標準，達到環保要求。

3.2.3 改造后，由于生物質灰輕，易被煙氣攜帶，且現有的旋風除塵器效率76.2%，除塵器后煙塵濃度較高，高于煙塵排放標準≤200mg/m3。考慮到現有基礎上進行爐內燃燒的調整，加入二次風，如不能有效降低煙塵排放，則需進一步對除塵系統進行改造。

3.2.4 改造后，高負荷時排煙溫度與改造前排煙溫度差異很小，低負荷時排煙溫度比改造前排煙溫度低30℃。

3.2.5爐排燒樹皮、木塊等林業廢棄物測試爐膛噴生物質粉料負荷試驗中，鍋爐蒸發量由爐排上單燒生物質片料的25t/h提高到31t/h，噴入的生物質粉料可提高17%的鍋爐負荷。在爐排上燃煤的情況下噴入生物質粉料。測試結果表明噴入生物質粉料能夠提高鍋爐蒸發量10t/h左右。

4 經濟效益

我司農林廢棄物發電項目在節能環保和提高農民收入與就業機會等方面都取得了良好的社會效益。在生物質發電上網電價政策落實到位后，將充分發揮機組規模效益，取得良好的經濟效益。經測算，屆時兩爐兩機運行，可實現年發電量7000萬千瓦時，供熱量62萬吉焦，年消耗秸桿、樹皮廢渣等農林廢棄物12.9萬噸。按現行國家生物質上網電價和熱價測算，年可實現銷售收入7175萬元，利潤483萬元，稅收581萬元。

參考文獻

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