热电公司燃煤锅炉生物质能技改实践及效益

汤锦元

（金华电业局，浙江 金华 321000）

1 燃煤锅炉生物质能技改项目概况

浙江兰溪市热电有限公司是一家区域性公用热电厂，建于1991年，原总装机规模为4炉3机，包括4台35 t/h燃煤链条锅炉、2台6 MW抽凝汽轮发电机组、1台3 MW背压汽轮发电机组。近几年受兰溪市区域规划调整的影响，该公司供热业务量大幅萎缩，而发电业务又受市场煤价大幅上扬的影响亏损严重，面临的形势相当严峻。2007年该公司与哈尔滨工业大学、开封市绿岛生物质能设备公司共同进行技术创新开发，9月份开始对2号燃煤链条锅炉进行纯燃生物质改造试验，同步建成了生物质片料切割输送系统和粉料处理输送系统，12月份2号燃煤链条锅炉生物质能改造试验取得了初步成功。

兰溪市热电有限公司燃煤锅炉生物质能技改项目委托浙江城建煤气热电设计有限公司设计，项目总投资4500万元，于2008年正式上报政府主管部门，2008年10月取得了浙江省经济贸易委员会的项目核准批复,项目主要建设内容和规模为：4台35 t/h燃煤链条锅炉改为纯燃生物质燃料锅炉，旋流塔板脱硫除尘装置改为布袋式除尘装置，建设生物质切割、输送、储存等配套设施，原汽轮发电机组设备保留不变，项目采用整体设计，并按一期工程、二期工程分步实施。

项目一期工程对2号、3号燃煤链条锅炉进行生物质能技改，总投资1700万元,于2008年10月开工建设，2009年12月全部完工并投入试运行，2010年10月通过了浙江省经信委的竣工验收，同期拆除停用了1号、4号燃煤链条锅炉。2010年12月得到了浙江省物价局的生物质发电临时上网电价的批复，从2010年10月起停止执行热电联产的上网电价0.5375元/kWh，实施生物质发电临时上网电价0.666元/kWh，并向国家发改委正式申报生物质发电上网电价。

2 燃煤锅炉生物质能技改一期工程改造

2.1 燃煤锅炉本体改造

根据锅炉生物质料层高度、喷料口的布置要求，对燃煤锅炉的前墙水冷壁管、下降管及前集箱重新设计制作，增加前拱下端与炉排表面的距离，改变前拱拱形，增加生物质粉料喷口和二次风，增加链条炉排长度并在炉前新设8 m3片状生物质小料斗，根据热力计算工况增大省煤器受热面，以适应生物质燃料燃烧特性。

2.2 燃料系统改造

2.2.1 片料加工车间

新建一座面积为2465 m2的片料加工车间，属钢结构厂房，内设2台10 t/h秸杆破碎机，秸杆被破碎成片后由大倾角皮带输送机输送至料仓层。

2.2.2 燃料储存仓库

配置2个燃料仓库，属车间半封闭式料库，一个是原干煤棚改建的面积为2400 m2的片料仓库，另一个是面积为624 m2用于堆积木屑等粉料的粉料仓库。2个燃料仓库可满足2台35 t/h锅炉约10天的燃料耗用需求。

2.2.3 上料系统

（1）片料上料系统

片料加工车间采用大倾角波边挡边皮带机上料，皮带机规格为TD75，输送长度L=75 m，输送带宽度B=800 mm，输送带速度V=1.6 m/s，输送量Q=100 t/h。秸杆经破碎成片后由大倾角皮带机送到料仓层，料仓层新增一条高位布置的皮带机，规格为TD75，L=50 m，B=800 mm，V=1.6 m/s，Q=80 t/h。片料仓库利用原1号、2号、3号上煤皮带机栈桥上料，将原有料仓层3号低位B=500 mm皮带机进行改造，改造后规格为L=60 m，B=800 mm，V=1.6 m/s，Q=80 t/h,1号、2号皮带机规格未变。

（2）粉料上料系统

2号、3号锅炉各配置2路粉料输送管道。粉料库内的木屑、谷壳等粉料先由链板式半提机提升经振动筛预处理后由大倾角波状挡边皮带机输送到200 m3钢制粉料仓内，该皮带机规格为TD75，L=26 m，B=800 mm，V=1.6 m/s，Q=60 t/h。粉料仓下部配置8台Φ300 mm螺旋给料机，每2台螺旋给料机对应一路DN200粉料输送管道和风机，粉料经螺旋给料机输送至粉料输送管道内，再由风机正压气力输送到锅炉内，风机的规格为9-19、6.3 A、18.5 kW。

2.3 燃烧系统改造

2.3.1 给料系统

给料系统包括炉排给料、炉膛喷料2部分。炉排给料：采用机械给料方式，可做到连续给料不堵卡，在原有炉前煤斗的基础上对煤斗容积进行扩充改造，将原95 m3的煤仓改造为200 m3的料仓，该料仓可储存锅炉9 h的燃料用量。生物质片料经过皮带输送机进入料仓，料仓采用分层给料方式，内设12台Φ450 mm螺旋给料机与12台Φ450 mm拨料器的组合，将片料送至炉排，入炉燃烧。炉膛喷料：每台锅炉设置2路喷料口，生物质粉料由输送管道采用正压气力输送至炉膛前墙喷料口喷入炉膛燃烧。

2.3.2 烟风系统

锅炉配风方式不变，送风机和送风管路均采用原有系统。拆除原有脱硫除尘装置，每台锅炉新建1台布袋除尘器，规格为LCDM-4-512-LD-GW，处理烟气量为12万m3，除尘率≥99.8%，并前置1台CNI-3.0旋风除尘器进行预处理。引风机换型为Y4-73、14.7D、250 kW，以适应生物质燃烧烟气量大的特点，并对相应烟道进行改造。生物质在锅炉燃烧后产生的烟气，逐一流经锅炉各受热面过热器、省煤器及空预器后，经过布袋除尘器、引风机，最终经烟囱排入大气。

2.4 除灰渣系统改造

2.4.1 除渣系统

锅炉改燃生物质燃料后渣量较少，底渣经落渣斗、落渣管落入圆盘出渣机，由圆盘出渣机定时出渣至输渣皮带机，再经皮带机输送至渣场，定期外运予以综合利用。

2.4.2 除灰系统

新建1座有效容积为700 m3的水泥干灰库，灰库直径为9 m，可储存2台锅炉约40天的灰量。布袋除尘器收集的灰采用正压气力输送系统输送，每台除尘器4只灰斗的干灰由灰斗下部的LD1.0输灰仓泵气力经1根DN100灰管输送至干灰库。仓泵输灰气源来自压缩空气站，该空气站安装了2台LGD90/323J、16 m3/min的螺杆式空压机，并配置了1座8 m3的缓冲罐。

2.5 消防系统改造

消防水池利用原有的1000 m3消防水池，安装消防水泵2台，规格为XBD12/70-W，总扬程H=120 m，设计流量Q=70 L/s，电动机功率N=132 kW，以满足灭火要求。厂区室外消防管进行整体改造，成环状连接，管径为DN200，长度1200 m，并按规定配置14套SS100/65-1.6型消防栓。片料加工车间、片料库、粉料库安装消防炮系统，共配置8台PS40消防水炮，规格为Q=30 L/s，射程60 m。

3 燃煤锅炉生物质能技改一期工程效果

3.1 生物质能发电运行情况

2号、3号燃煤链条锅炉生物质能改造工程分别于2009年8月、2009年12月完工，改造成效均达到了设计要求，实现了100%纯燃农林废弃物的改造目标。

生物质能发电系统自投产以来一直维持安全、稳定、可靠的运行状态，经浙江省能源监察总队能源监测站监测，改造后的2号、3号锅炉，在纯生物质能发电额定工况参数运行情况下，平均带负荷35 t/h，平均热效率82.65%，达到了热效率80.86%的设计标准。2号、3号锅炉改造后的环保效应良好，经浙江省环境监测中心监测，锅炉烟气中烟尘排放浓度小于15 mg/m3,SO2排放浓度小于55 mg/m3,均达到了《火电厂大气污染物排放标准》（GB 13223—2003）的第Ⅰ时段标准要求。

兰溪市热电有限公司生物质能发电的燃料100%采用农林废弃物，主要包括秸杆、树皮废渣等，该公司周边50 km范围内现有的农林废弃物资源总量约68.66万t，能持续满足公司4台燃煤锅炉改造为生物质锅炉后年消耗量约19.39万t农林废弃物燃料的燃用需求。该公司农林废弃物生物质能发电也达到了国家资源综合利用认定的规定要求。

根据浙江省能源监察总队能源监测站对该公司2010年6月—11月期间的生物质能发电情况的监测核实，该期间2号、3号锅炉纯燃农林废弃物共计30499.16 t，其中秸杆和树皮废渣等资源综合利用燃料为30154.06 t，占入炉农林废弃物总量的98.87%，符合国家规定的“垃圾用量占发电燃料的重量比重不低于80%”的要求；单炉的秸杆和树皮废渣等资源综合利用燃料的焚烧量151.21 t/d，达到了设计额定值160 t/d的94.51%，符合国家规定的“每月垃圾的实际使用量不低于设计值的90%”的要求。

该公司农林废弃物生物质能发电系统建成后仍保持着原有的供热业务，且供热规模不变，其2号和3号生物质锅炉、1台3 MW背压汽轮发电机组、1台6 MW抽凝汽轮发电机组所组成的9 MW生物质能发电系统，在进行农林废弃物生物质能发电的同时，继续向原有的热用户稳定供热。

3.2 技术创新成果

该燃煤锅炉生物质能技改工程中，有5项发明向国家知识产权局递交了专利申请，其中兰溪市热电有限公司的“高效粉料输送管道及粉料输送装置”技术、“防止生物质堵塞的料斗”2项技术已于2009年12月取得了国家知识产权局的实用新型专利授权，并于2010年1月通过了浙江省重大科技专项验收。哈尔滨工业大学的“燃烧多种生物质燃料的链条锅炉装置”专利技术申请于2008年9月被国家知识产权局受理，并于2009年2月公开公告。

4 效益分析

4.1 经济效益

该公司一期工程建成了2炉2机共9 MW的生物质能发电系统，年发电量7000万kWh，供热量62万GJ，按该公司现行热价和国家规定的生物质能发电上网电价测算，可实现年销售收入7175万元，利润483万元，税收581万元。

4.2 节能效益和环境效益

燃煤锅炉生物质能改造一期工程的竣工投产，每年可直接减少煤耗约6.3万tce，节能效益较为明显，每年约可减排CO215.7万t、SO21040 t、NOx 441 t，减排效果显著。

4.3 社会效益

兰溪市热电有限公司燃煤锅炉生物质能技改一期工程建成的生物质能发电系统，每年耗用秸秆、桑枝、树皮废渣等农林废弃物资源总量约12.9万t，这些农林废弃物均从当地农民手中收购，按现阶段农林废弃物实际到厂收购价格380元/t计算，可直接增加当地农民收入4902万元。同时，该公司农林废弃物生物质燃料的收购、运输业务的开展，拓宽了当地农民的就业渠道，可增加农民就业人员约700人左右。

5 结束语

浙江兰溪市热电有限公司面对常规热电联产企业的困境，与技术单位合作进行技术研发创新，实施燃煤锅炉生物质能技改工程，对常规热电联产企业普遍配备的燃煤链条锅炉进行改燃生物质的改造，取得了成功，为国家节能减排工作作出了贡献。该技改工程无需新征土地，投资少，见效快，实施简便灵活，具有极强的可复制性和可推广性，对其他热电联产企业改走生物质能新能源发展道路，起到了较好的实践示范作用。

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