生物質(zhì)燃料發(fā)電創(chuàng)新應用淺析

嘉興新嘉愛斯熱電有限公司 顏景頒

摘要：通過建設生物質(zhì)鍋爐，用生物質(zhì)燃料代替常規(guī)能源，開發(fā)及使用生物質(zhì)燃料，對節(jié)約常規(guī)能源、優(yōu)化我國能源層次結構，減輕環(huán)境污染都有著積極意義。本文以某燃煤熱電廠生物質(zhì)鍋爐的生物質(zhì)燃料創(chuàng)新應用進行論述與分析。

關鍵詞：生物質(zhì);發(fā)電供汽;創(chuàng)新

目前，我國能源還是以燃煤為主，燃煤鍋爐排放氣體中污染物種類處理起來比較繁瑣，超低排放處理贊用也較高。另外，煤炭屬于不可再生能源，不是用之不盡，取之不竭的，所以尋找、增加潔凈能源勢在必行，生物質(zhì)燃料是我們開發(fā)及研究的重點。我廠通過建設生物質(zhì)鍋爐，用生物質(zhì)燃料代替常規(guī)能源，開發(fā)及使用生物質(zhì)燃料，對節(jié)約常規(guī)能源、優(yōu)化我國能源層次結構，減輕環(huán)境污染都有著積極意義。本文主要以我廠(燃煤熱電廠)生物質(zhì)鍋爐所使用的燃料為主題進行論述與分析。

1生物質(zhì)燃料的概述及特點

生物質(zhì)是指任何可再生的或可循環(huán)的有機物質(zhì)，包括所有的動物、植物、微生物，以及這些生命體排泄和代謝的所有有機物質(zhì)。一般是農(nóng)林物秸稈、林業(yè)廢棄物等為主要燃料，包含玉米秸稈、棉桿、小麥桿、稻桿、曰‘蔗渣、廢木料、家具廠廢料籌。該燃料是國家大力提倡的清潔能源，使用成本遠遠低于煤炭、石油等。它清潔環(huán)保，熱值高，揮發(fā)分高，碳活性高灰分也遠低于煤碳，灰渣中余熱特別低，燃燒率可達96%以上。另外，其含硫量、含氮量等遠低于煤炭、石油等，比較適合用于生物質(zhì)鍋爐的燃料。

2生物質(zhì)燃料的預處理

燃料在進鍋爐燃燒之前，需進行一定的預處理，才能夠充分燃燒，熱值點達到最高，所以進行預處理尤為重要，一般處理大致經(jīng)過：收集一千燥一粉碎一除雜一篩選一混合一擠壓一成型等程序，預處理后熱值更高、燃燒更充分，以此獲取最大能量。

2.1收集、干燥

原料能量密度低、分散、季節(jié)性強，易腐難存，高效收集運輸儲存系統(tǒng)比較重要。農(nóng)作物種植與廢木料產(chǎn)地都布置比較分散，首先需設置收購點，集中統(tǒng)一收集，進行簡單的處理與包裝，主要是為了便于裝卸、運輸，建市完善的運輸系統(tǒng)，系統(tǒng)統(tǒng)一調(diào)配車輛到達收購點，拉運至我廠生物質(zhì)車間，等待進一步的處理。剛收集過來的燃料含水率一般40-50%，燃燒之前需進行干燥，有兩種方式：一是放在生物質(zhì)車間進行自然風干;二是機械干燥。這里不做詳述，處理后的燃料含水率一般在5-10%。

2.2粉碎

進入生物質(zhì)鍋爐燃燒之前，燃料粉碎極為重要。目前，在生韌質(zhì)直接燃燒發(fā)電、供汽技術工藝中，無論是采用擠壓成型燃料入爐還是采用切碎散料入爐，均需要將生物質(zhì)進行粉碎。為解決以上問題，我廠成功的實現(xiàn)一種結構簡單、安裝方便、粉碎效果好、成本低的生物質(zhì)燃料粉碎機一雙滾筒飛刀式生物質(zhì)粉碎機。這一步處理的成功與否，直接導致燃料的燃燒程度是否充分，以及燃燒產(chǎn)生的熱值能否達到最大等。集中收購點運輸過來的燃料，參次不齊，長短不一，需要整理后，統(tǒng)一進行粉碎。使用我廠滾筒飛刀式生物質(zhì)粉碎機進行粉碎，幾年來一直運行良好，粉碎尤佳。

2.3成型

將生物質(zhì)燃料經(jīng)過粉碎后，其氏度50mm以下，含水率控制在5 N10%范圍內(nèi)，然后進行成型處理，是指在一定溫度和壓力下通過專門的成型設備擠壓成規(guī)則的致密的棒狀、塊狀或顆粒狀的燃料，加工后可直接作為固體燃料使用。燃料成型一般分為三種形式：熱壓成型、濕壓成型、炭化成型。我廠主要采用第一種熱壓成型，之前干燥、粉碎完成的燃料，經(jīng)上料輸送機將物料送入進料口，通過主軸轉動，帶動壓輥轉動，并經(jīng)過壓輥的自轉，成型機中進行加熱，物料被強制從模型孔中成塊狀擠出，壓縮成截面尺寸為40-50毫米、長度20-200毫米一種可以直接燃燒的固體顆粒燃料，投入生物質(zhì)鍋爐中，進行燃燒使用。

3燃料的燃燒

生物質(zhì)燃料燃燒在整個能源利用過程中占有舉足輕重的地位，使燃料充分燃燒，最大限度的利用燃料，產(chǎn)生的熱值最大化，是我們必須重視的問題。生物質(zhì)燃料發(fā)電供汽過程，進入鍋爐燃燒，產(chǎn)生高溫高壓蒸汽，推動汽輪機，再帶動發(fā)電機進行發(fā)電，利用過、多余的蒸汽通過熱網(wǎng)管道輸送到熱用戶。由此可見，在能源利用發(fā)電供汽過程中，燃燒是核心步驟。

3.1燃燒成分分析

1)熱值為3800~ 4200千卡/公斤;

2)揮發(fā)務75.01%;

3)灰分為5.43%;

4)固定碳含量17.25%;

5)硫含量0.05~ 0.14%;

6)密度：1.0~ 2.0Kg/cm3。

3.2燃燒步驟

第一步，即便經(jīng)過數(shù)年干燥的生物質(zhì)，其細胞結構中仍含有一定量的水分，燃燒先使生物質(zhì)燃料中水的進行蒸發(fā);

第二步，生物質(zhì)燃料燃燒產(chǎn)生的汽化成分的釋放與排出，這包含蒸發(fā)的焦油和蒸汽混合物，其余成分均通過煙囪對外排放;

第三步，燃燒釋放的氣體與空氣中的氧氣在高溫下再進行混合燃燒，后產(chǎn)生高溫分解物;

第四步，生物質(zhì)燃料中的剩余物繼續(xù)燃燒，在完全燃燒條件下，能量被完全釋放出來，此刻該燃料完全轉變?yōu)榛以?/p>

3.3提高燃燒效率

生產(chǎn)過程中能量產(chǎn)出與投入的比值，實際上反映的是能效問題。當比值大于1時，即能效是正值，有凈能量產(chǎn)出，而且比值越大，凈能量產(chǎn)出越多。在燃燒過程中，提高燃燒效率，保證凈能量產(chǎn)出盡可能的多，至關重要。具備燃燒條件需要提供的相關要素，溫度、空氣、時問、環(huán)境等。以上要素達到后，需要鍋爐提供足夠高的溫度，一、二次風機提供燃料燃燒所需要的氧氣，操作人員給充分燃燒充裕的時間，整個燃燒環(huán)境也需做出極大的改變。這樣才能使得燃燒充分，保誑燃燒效率極大的提高。

4項目應用創(chuàng)新點

2013年我廠新建農(nóng)業(yè)廢棄物焚燒綜合利用發(fā)電、供汽項目：包含2臺90噸/時高溫高壓生物質(zhì)鍋爐，配套1臺C25兆瓦高溫高壓抽凝式汽輪機和1臺30≥|K甌發(fā)電機。項目建成后，年消耗農(nóng)林廢棄物生物質(zhì)20.65萬噸，年供熱量121.0萬吉焦，發(fā)電16250萬度，供電量14381萬度，廠用電1869度。熱電廠總效率62.25%。經(jīng)核算，每年為社會節(jié)約化石能源折標煤量59025.83噸(按當量標準煤折算)。經(jīng)過幾年的投產(chǎn)運行，不但運行良好，還做出了以下幾個創(chuàng)新。

4.1雙滾筒飛刀粉碎機

原創(chuàng)性地研制了生物質(zhì)收集粉碎及擠壓成型的雙滾筒Is/j粉碎機。該機配有板鏈式喂料機，將生物質(zhì)自動送入粉碎機，提高了自動化程度。粉碎機的刀片運行壽命在7000小時以上，降低了維護成本，同時在粉碎機上部裝有袋式除塵器;擠壓成型機采用多孔拆卸式模頭，拆卸式模頭采用模頭本體與嵌入式擠壓頭二部分，可提高生物質(zhì)擠壓成型的效率，降低成本。

4.2污染物協(xié)同控制技術

自主研發(fā)了一種污染物協(xié)同控制技術，實現(xiàn)煙氣污染物的“近零排放”。“氣固分離+水汽冷凝+等離子降解+回爐焚燒”四段式燃燒及臭氣處理技術是本廠在國際上率先提出并付諸實踐的，在此基礎上對燃燒裝置進行改造，采用爐內(nèi)燃燒優(yōu)化和尾部脫除的綜合控制，使污染物的排放優(yōu)于國家標準，從而實現(xiàn)污染物的“近零排放”。

4.3燃燒技術及發(fā)電供汽裝置

根據(jù)自主創(chuàng)新的專利技術，通過集成創(chuàng)新，開發(fā)了高效“近零排放”的復合循環(huán)流化床秸稈燃燒技術及發(fā)電供汽裝置，實現(xiàn)長期自控投用率> 80%、排放污染率達國際先進水平，可實現(xiàn)自動在線熱值檢測的在線驗證，具有自動投用率高和維護工作量小等優(yōu)點。

5環(huán)境保護貢獻

開發(fā)建設生物質(zhì)鍋爐、使用生物質(zhì)燃料發(fā)電供汽是一條減少環(huán)境污染，變廢為寶的有效能源開發(fā)手段。一是收集了農(nóng)林廢棄物，防止丟棄與焚燒給環(huán)境帶來危害;二是生物質(zhì)鍋爐燃燒后，排放氣體中污染物極大的降低與減少;三是開發(fā)新能源，節(jié)約常規(guī)能源，減少常規(guī)能源開發(fā)給環(huán)境帶來的傷害。

6小結

生物質(zhì)燃料是太陽輻射能經(jīng)過植物光合作用轉化生成的可再生物質(zhì)能源，燃燒1千克生物質(zhì)燃料約產(chǎn)生4000大卡熱量，相當于0.5千克標準煤。我國每年田問約燒掉1.2億噸秸稈，相當于白白浪費了約0.6億噸標準煤。因此，生物質(zhì)燃料能源化利用不但解決了農(nóng)林廢棄物焚燒帶來的環(huán)境污染問題，而且充分利用了生物質(zhì)能源，充分做到了節(jié)能減排，保護環(huán)境。另外，我廠經(jīng)過生物質(zhì)鍋爐建設、投產(chǎn)、運行，幾年中，取得了不錯的效果，實現(xiàn)了清潔能源使用的目標，減少了污染氣體的排放。

參考文獻：

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[3]李康明，孟志浩.《農(nóng)業(yè)廢棄物(稻稈)優(yōu)化綜合利用發(fā)電、供汽關鍵技術研究與產(chǎn)業(yè)化示范》.我廠科研項目.2016.