生物质能热电工程设计新技术应用

（河南省电力勘测设计院，河南 郑州 450000）

生物质能热电工程设计新技术应用

齐 玄 金记英

（河南省电力勘测设计院，河南 郑州 450000）

本文通过对省内某生物质能热电工程项目介绍，具体指出了本工程与常规燃煤电站的不同之处及设计新技术应用特点。

生物质能直燃锅炉；燃烧系统；经济和社会效益

1 利用秸秆发电的意义

1.1 帮助解决能源短缺。生物质能又称“绿色能源”，开发“绿色能源”已成为当今世界上重大热门之一。

据了解，国外生物质能利用技术和装置已实现了规模化和产业化经营，以美国、瑞典和奥地利为例，生物质能利用已经分别占该国一次能源消耗量的4%、16%、10%。利用生物质能发电也是帮助解决我国能源短缺的有效途径之一。

1.2 解决燃煤SO2对大气严重污染的需要。利用秸秆发电可以大量减少SO2的排放，秸秆中的含硫量在1%左右，不足燃煤含硫量的1/10。按照国家出台的关于可再生能源中长期发展的规划，到2020年，秸秆发电装机容量将达2400万kW左右，可减少有效SO2的排放量。

1.3 增加农民收入，建设和谐社会的需要。我国农作物秸秆产量达7.5亿吨，其中4亿吨的秸秆可作为能源利用。按每吨300元计算，可增加收入1200亿元，对提高农民生活水平大有好处。

2 生物质能热电工程概况

省内某生物质能热电工程装机容量为2×15MW高温高压生物质能直燃热电机组，已于2011年投产发电。

锅炉选用无锡华光锅炉股份有限公司的75t/h高温高压秸秆直燃锅炉，汽轮机发电机组选用青岛捷能汽轮机股份有限公司产品，机组额定功率为2×15MW。机组以当地棉花秸秆作为设计燃料，林木枝条为校核燃料。

3 与常规火电机组的不同之处及设计新技术应用

3.1 燃料。根据最新统计数据，当地可供电厂燃用的棉花秸杆有25.1亿吨，树木枝条约30亿吨，可满足电厂每年的燃用量。

3.2 锅炉选型。生物质燃料中含有Cl和碱金属盐，燃烧时产生的烟气对锅炉受热面具有一定的腐蚀性。另外燃烧产生的灰份熔点较低，容易粘结在受热面管子外表面，形成渣层，会明显降低受热面的传热系数。

本项目采用自主开发设计的国内首台75t/h高温高压参数燃生物质燃料的锅炉。在设计中考虑了在高温受热面的管系中采用了有利于防止结渣、搭桥的结构，并采取了有效的吹灰措施，防止受热面腐蚀和产生大量的渣层。

锅炉采用水冷振动炉排的燃烧方式，有利于防止燃烧低灰熔点的秸秆在炉排面上结渣。汽水系统采用自然循环，在炉膛外布置了集中下降管。烟气流向采用四回程“M”型，炉膛和过热器通道采用全封闭的膜式水冷壁，很好地保证了锅炉的严密性能。过热器采用三级布置，并布置了二级喷水减温器，使过热蒸汽温度有较大的调节裕量，以保证锅炉蒸汽参数。尾部竖井内布置了单级省煤器和单级空气预热器，一、二次风平行进入各自的空气预热器，出空气预热器后分别进入炉排下一次风管和炉排上二次风管，再进入炉膛。烟气由引风机送入除尘、净化设备，净化处理合格后，经烟囱排入大气。

3.3 上料系统。上料系统共设有一路两条带式输送机，每条带式输送机对应一台锅炉。系统在料仓间的卸料方式为。给料系统由炉前料仓、螺旋卸料机、皮带输送机及星型给料器等组成：燃料由皮带经双螺旋卸料机输送至炉前料仓，经料仓底部的螺旋给料机进入炉前两台星形给料器，然后进入炉膛燃烧。为防止燃料堵塞搭桥，和常规燃煤机组不同，料仓采用上部小下部大的方形料仓，并在底部设置螺旋给料机。星形给料器采用弹性活动板结构，防止卡料，同时起给料和密封作用。

3.4 燃烧系统。燃烧系统由水冷振动炉排、炉膛及烟风系统等组成：燃料经星型给料器送入炉膛，秸秆被炽热的烟气加热，迅速将水分蒸发，气化，着火燃烧；一部分秸秆在空中燃烧，一部分落在炉排上继续燃烧，并在倾斜的水冷振动炉排的振动下不断向前翻滚、燃烧直至燃烬。一次风由一次风机送入空气预热器加热，再送入锅炉恻墙炉排下的两个风箱经六个风口进入风室，再经过炉排上的小孔进入炉膛。风室中有隔板分隔成六个独立的风室，进风管上设有调节挡板，可根据燃料和燃烧情况进行调节。二次风由二次风机送入空气预热器加热到，再经二次风箱送入炉膛。二次风布置在前、后墙炉拱处，在炉排的上方，前、后墙各布置了四层二次风。每层二次风管上均装有调风门。同时，从二次风箱上引出少部分热风最为播料风。烟气从炉膛经尾部烟道引至除尘器，经引风机送入烟囱。

3.5 点火系统。采用火把点火，不再设置单独的油系统，节约了点火油。

3.6 主厂房布置。主厂房采用常规的三列式布置，自东向西依次布置汽机房、除氧给料间、锅炉房、除尘器、引风机及烟囱等，烟囱布置在两炉之间。

由于给料系统和常规的给煤系统不同，除氧料仓间的布置根据秸秆电厂给料系统设备特点进行了调整，增加了给料设备的检修空间。除氧料仓间跨度为10.5m，总长度为66m，±0.00m布置有配电装置及化水加药装置；4.20m为电缆夹层；7.00m为运行层，设有机炉电集中控制室及电子设备间，并设有管道夹层；除氧层标高为14.50m，布置二台除氧器及给料系统设备。皮带层标高为24.50m，布置皮带输送装置。除氧给料间屋顶标高32.50m，布置有消防水箱。

4 经济和社会效益

4.1 项目每年燃用秸秆23亿吨左右，秸秆按300元/吨计算，农民每年将可增加收入6900万元，有利于改善农民生活条件。

4.2 根据秸秆特性，电厂锅炉排出的灰渣可生产农家肥、果林肥，可以产生良好的经济效益。

4.3 电厂年供电量1.83亿kW，有利的缓解了当地用电的紧张局面。

4.4 项目采用专用的秸秆燃烧锅炉，年燃用各类秸秆23亿吨左右，相当于节省标煤10.6亿吨左右，节省了一次能源。

4.5 由于秸秆是一种清洁燃料，含硫量低且灰渣量很少，则相应减少10.6亿吨标煤的排放SO2量和灰渣量，改善了生态环境。

4.6 本工程为热电联产项目，年供热量约8.345×105GJ，从而可取代了分部自备锅炉。本工程的投产，将有利于节能、环保，符合国家综合利用的产业政策。

[1]齐玄，李宁.河南省生物质能电厂调研[J].河南电力勘测设计，2007（02）：66-72.

[2]韦迎旭，陈棽棽.重视秸秆发电项目燃料资源的可靠性[J].电力勘测设计，2006（增刊）：36-39.

[3]周庆凡，郭金瑞.我国一次能源开发利用现状.资源与产业，2009（01）：27-33.

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