生物質熱電聯供系統的技術應用

楊 濱

(青島市黃島區市政公用事業發展中心, 山東 青島 266555)

1 概述

為實現2030年前碳達峰、2060年前碳中和的目標，作為減排的先進適用技術——生物質熱電聯供受到了關注。本文以青島地區某生物質熱電聯供系統為例，介紹系統工藝流程及生物質燃料性能，提出技術改進措施，分析環保效果。

2 工藝流程與燃料性能

2.1 工程概況

青島某熱電廠原配置額定發電功率30 MW、12 MW背壓式發電機組各1臺，配置2臺蒸發量為130 t/h、3臺蒸發量為75 t/h的燃煤循環流化床蒸汽鍋爐。

2019年1月完成1臺額定蒸發量為150 t/h生物質循環流化床蒸氣鍋爐(以下簡稱生物質鍋爐)及配套的額定發電功率30 MW抽凝式發電機組的建設投運工作，項目總投資約1.95×108元，增加了200×104m2以上的清潔能源供熱能力。生物質熱電聯供系統主要設備性能參數見表1。

表1 生物質熱電聯供系統主要設備性能參數

2.2 工藝流程

生物質熱電聯供系統工藝流程見圖1。生物質燃料卸至料棚，通過帶式輸送機向料倉上料，最后送入鍋爐燃燒。過熱器出口蒸汽進入主蒸汽母管后送入汽輪機，汽輪機帶動發電機發電，汽輪機抽汽可用于供熱和廠用汽。煙氣先進入煙氣脫硝裝置，除去絕大部分氮氧化物，再進入旋風除塵器、布袋除塵器后進入脫硫塔，脫硫后進入電袋除塵器，處理后的煙氣經引風機通過煙囪排入大氣。爐渣經落渣管落入鍋爐爐膛下部的冷渣機，經輸渣皮帶輸送至渣倉，并定期外運。被除塵器捕捉的煙塵落入灰斗，由氣力輸送裝置輸送至灰庫儲存，并定期外運。經水處理裝置除鹽后的自來水與汽輪機凝結水經熱力除氧器除氧后，經加熱器、省煤器升溫后，作為鍋爐給水。

圖1 生物質熱電聯供系統工藝流程

2.3 燃料性能

生物質鍋爐燃用生物質成型燃料。生物質成型燃料是以農林剩余物為主原料，經切片-粉碎-除雜-精粉-篩選-混合-軟化-調質-擠壓-烘干-冷卻-質檢-包裝等工藝，最后制成的成型環保燃料，是一種潔凈低碳的可再生能源，作為鍋爐燃料，燃燒時間長，可保持高爐膛溫度。

2021年4月6日采樣的生物質成型燃料的工業分析見表2。高位發熱量為18.01 MJ/kg，低位發熱量為15.23 MJ/kg。

表2 生物質成型燃料的工業分析

3 技術改進措施

① 增加上料系統噴霧抑塵裝置。在裝卸、轉運、輸送過程中，生物質燃料破碎率比較高，極易產生大量細粉塵，存在爆燃風險。為有效消除粉塵帶來的安全隱患，增加上料系統噴霧抑塵裝置，在帶式輸送機尾部加裝吸塵風機，增加上料系統的監控點。

② 為2號料棚增設上料系統。2號料棚最初僅作為儲料使用，生物質燃料需轉運到1號料棚后才能上料至鍋爐燃燒。在轉運過程中，生物質燃料極易破碎，產生大量揚塵。且同一料棚卸車擁擠，轉運效率低。因此，為2號料棚增設上料系統，與1號料棚互為備用，方便生物質燃料進廠卸車，提高上料效率，保證鍋爐安全穩定運行。

③ 增設生物質燃料儲備場。生物質燃料占用空間大，現有1、2號料棚場地有限，不能滿足冬季對燃料的需求，因此考慮增設生物質燃料儲備場。

4 環保效果

由于生物質燃料灰分及含硫量比較低，煙氣中煙塵、二氧化硫含量明顯低于燃煤機組，且項目采用超潔凈排放技術，能夠達到煙塵質量濃度5 mg/m3、二氧化硫質量濃度35 mg/m3、氮氧化物質量濃度50 mg/m3的排放標準。項目產生的灰渣廢棄物可用于加工優質復合肥料，實現來源于農林回歸于農林的循環經濟，對構建資源節約型和環境友好型社會具有積極的推動作用。

2020—2021年供暖期生物質熱電聯供系統運行93 d，燃用生物質燃料61 721.7 t，折算替代標準煤30 981.71 t，減少二氧化碳排放逾8×104t，節能減排效果顯著。

5 結語

為滿足不斷增長的熱負荷需求，熱電廠的擴建受到各種條件的制約，天然氣分布式能源系統的建設與經濟性受燃氣供應以及燃氣價格的影響明顯。生物質熱電聯供符合供熱規劃指導思想，為破解能源結構偏煤，化石能源占比較大的高碳問題提供了解決途徑。