电站煤粉炉生物质混燃技术和关键设备研究

1、电站煤粉炉生物质混燃技术和关键设备研究摘要：生物质混燃发电技术是环境友好、高效经济的规模化利 用技术，应用前景广阔总结了现有生物质混燃技术和国内 外应用现状，介绍了一种生物质能高效利用的新方式，即在 煤粉炉中使用独立喷燃技术燃用生物质成型燃料的方案，该 方案将成为未来发展方向分析了生物质在大容量煤粉炉中 混燃发电技术的可行性，讨论了该混燃技术的关键设备选型 配置情况和系统要求，指出了该混燃技术要实现规模化推广 存在的主要矛盾，并提出了相应的建议.关键词：生物质发电；混燃；技术；设备中图分类号：tk 6文献标志码：aanalysis of the biomass co firing techno

2、logy and key equipmentfor pulverized coal power boilerslu wang lin, liu bing chi(1. shanghai power equipment research institute, shanghai 200240, china；2. shanghai electrie power generation group ,shanghai 201199, china)abstract：the biomass co firing power generation is an environment friendly and c

3、ost effective technology for large scale biomass utilization. in this paper, types and application situations of the biomass co firing technology are summarized. a new, promising co firing plan for high efficiency utilization of biomass is recommended, by which pulverized biomass fuel is combusted w

4、ith separate burners on the same pulverized coal furnace the feasibility of biomass co firing for power generation on large capacity pulverized coal boilers is analyzed. key equipment selections and system requirements for the technology are discussed. in addition , the major problem for large scale

5、 application of the plan is discussed and relevant suggestions are provided.key words：biomass power generation； co firing； technology； equipment我国目前的生物质燃烧发电以直燃技术为主，装机容量 在30 mw以下，基本采用振动炉排炉或流化床技术1受燃 料供应不稳定，供电效率低及基建投资高等因素影响，这些 生物质发电厂虽然享受电价补贴，但经营状况仍然不佳而 生物质混燃技术是指将生物质与煤在传统的燃煤锅炉中混 合燃烧技术.它能充分利用现有燃煤发电厂的投资和基

6、础设 施，是一种低成本、低风险且灵活的可再生能源利用方式. 它既可减缓常规电站对传统化石燃料的依赖，又可减少传统 污染物（s02, nox, pm等）和温室气体（c02, ch4等）的 排放，具有积极的社会效益和环境效益.1生物质混燃技术分类和国内外应用现状从混燃技术上可分为：（1）直接混合燃烧：经预处理的 生物质直接输入锅炉系统燃烧；（2）间接混合燃烧：将生物 质气化后的燃气输入锅炉系统燃烧；（3）并联燃烧：生物质 在与传统锅炉并联的独立锅炉中燃烧，将所产蒸汽供给发电 机组根据混合点位置不同，直接混合燃烧又可分为共磨方 案（在磨煤机前混合）、共管方案（在磨煤机后煤粉管道内 混合）和独立喷燃方

7、案（在锅炉燃烧室混合）.独立喷燃方 案将成为未来发展方向2.从生物质形态上可分为直接破 碎混燃和成型颗粒混燃.欧洲及北美等发达国家从上世纪90年代开始进行了多 种混燃技术的示范工程，取得了一系列重要的成果2：如 丹麦的studstrupvrket 1#机组150 mw煤粉炉混燃了热量比 20%的秸秆类生物质，约合输出电力30 mw；荷兰的gelderland电厂635 mw机组的epon计划中混燃了木材粉末（约占3%的锅炉输入热），合输出电力20 mw；英国的drax 电厂6x660 mw机组混燃了热量比2%左右的生物质燃料，合输出电力80 mw；比利时的ruien发电厂540 mw机组及奥地

8、利的zeltweg 137 mw机组尝试了间接气化混燃技术；丹麦 的avedore 2#的430 mw机组尝试了并联燃烧方式.目前在 英国10余家燃煤电站（总装机超过20 000 mw）,实现了生物质混燃技术的商业化运行近年来，国际能源署iea的生 物质能协定任务32 （task 32）对该技术进行了较为深入的 总结及调查研究.2007年，世界范围内有152个生物质混燃 项目成功投入商业运行，到2009年已增长至228个，机组 容量覆盖50700mw,其中100多个项目分布在欧洲，超过 40家分布在北美，还有部分项目分布在澳洲3.国内生物质 混燃技术起步较晚，应用较少最为典型的为山东十里泉电

9、厂140 mw机组混燃秸秆示范项目.它是我国成功商业运行的生物质在煤粉炉中混燃的唯一项目4.截至目前，国内未见 在煤粉炉中使用独立喷燃方案燃用生物质成型燃料的实际 工程实例报道. 2生物质混燃技术的关键设备和系统 分析受散状生物质收集半径所限，常规秸秆类生物质无法远 距离运输，在一定程度上限制了生物质混燃电站的生物质供 应链，而蓬勃发展的生物质成型燃料产业将会使生物质混燃 技术进入全新的发展阶段.先进的生物质颗粒成型燃料的加 工能耗约为70 kwht-1 5,约仅占其热值的2%左右.由 于成型后燃料密度大（8001 400 kg-m-3）,且水分低（ 由于生物质内c元素在自然界中是循环利用的，

10、同 直燃技术一样，混燃技术中由生物质燃烧产生的co2可不视 为温室气体排放.年消耗约15万t生物质（收到基碳含量按 40%计）的混燃技术项目，可因少用煤炭而折算的co2减排 50万t以上如果未来实施全球碳排放交易，由此产生的收 益将达到1亿元人民币数量级（参考欧洲目前碳排放交易经 验，每吨c02的减排补贴为25欧元）11.2. 6混燃比计量与检测设备混燃比是衡量混燃电厂供电中的可再生能源份额的重 要指标.混燃比计量可分为两种方式：（1）燃料侧计量：实际应用中，绿色电力份额可转化 成生物质混燃热量比考虑，可由入厂原料汽车衡装置，或者 皮带及给料机上设置的重力式传感器计量混燃的生物质重 量，之后再

11、综合入炉煤重量及生物质与煤的热值实验室分析 数据转换取得但对多种生物质燃料的取样分析过程繁琐， 数据精度不高，且过程中存在大量的人为因素，有以虚假信 息换取巨额绿电补贴的可能性.（2）烟气侧计量：其原理同考古领域常见的14c断代 法基本相同，已经拓展至环境监测领域12-13. c元素中放 射性同位素14c的半衰期为5 730 a,其化学性质与常见的 12c相同，且大气环境及生物质燃料中的14c/12c比例基本 稳定在10-12数量级由于化石燃料形成年代距今达上亿年 之久，基本检测不到14c,因此可通过测量混燃锅炉排烟中 的14c/12c比例精确计量电站的混燃比率（生物基的百分含 量）.目前的先

12、进加速器质谱ams技术测量同位素比值的灵 敏度可达10-15至10-16,可对混燃比作出非常准确的判断. 欧美多国已经制定了针对燃料的生物基份额的检测标准，如 astm d6866、cen 15591/15747 等，并在积极开发 14c 同位 素同步在线监测技术.我国尚未开展此方面的研究工作.3当前面临的主要矛盾及建议生物质直燃发电的单位造价在万元kw-1数量级，而混 燃改造的投资低得多，采用国产设备的混燃系统投资仅在百 元kw-1数量级，且混燃技术的燃料热电转化效率明显优于 直燃技术，是一种生物质能利用的有效方式.生物质混燃在发电技术层面的问题已经明晰落实，但受 国内监管体系制约，电网公司

13、很难核实混燃电站实际运行中 的生物质消耗量，可再生能源补贴量因此很难确定混燃计 量检测技术已经成为绿电价格补贴政策无法拓展到生物质 混燃领域的主要瓶颈因素，严重制约了经济性较好的混燃技 术的规模化应用.按照2006年颁布的可再生能源发电价格和费用分摊 管理试行办法中有关'发电消耗热量中常规能源超过20% 的混燃发电项目，视同常规能源发电项目，执行当地燃煤电 厂的标杆电价，不享受补贴电价”的规定，也就是说生物质 在燃料比例中要大于80%才能享受补贴，而目前的混燃比例 一般在20%以下，所以生物质混燃项目并不能享有与直燃电 厂等效的电价补贴14.从目前市场现状来看，单位热值的 生物质燃料价

14、格仍高于对应的煤价，如无电价补贴等刺激性 政策，火力发电厂更加愿意燃用煤，这是目前我国生物质混 燃技术无法规模推广应用的一个主要原因.建议尽快开发监测生物质使用量的客观评价体系和烟 气侧14c同步在线检测技术，政策上尽快完善燃料侧监管体 系和制度，引领生物质产业健康发展.参考文献：1 张明，袁益超，刘聿拯.生物质直接燃烧技术的发展 研究j 能源研究与信息，2005, 21 (1)： 15-20.2 雅克范鲁，耶普克佩耶.生物质燃烧与混合燃烧 技术手册m.田宜水，姚向君，译北京：化学工业出版社, 2008.3 a1 mansour f, zuwala j. an evaluation of bi

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