35吨链条炉改纯烧生物质的研究

樊雷刚

摘 要：进入21世纪，中国能源、电力供求趋紧，国内外发电行业对资源丰富、可再生性强、有利于改善环境和可持续发展的生物质资源的开发利用给予了极大的关注。于是生物质能发电行业应运而生。生物质发电是利用生物质所具有的生物质能进行的发电，是可再生能源发电的一种，包括农林废弃物直接燃烧发电、农林废弃物气化发电、垃圾焚烧发电、垃圾填埋气发电、沼气发电。

关键词：电力企业；生物质技术；链条炉改造

1 改纯烧生物质技术方案

本次技改是对我司四台燃煤35t/h链条锅炉进行技术创新改造，使其达到100%燃生物质能且热效率及负荷水平基本不变。

通过技术开发，对锅炉燃烧系统及进料系统进行技术改造，采用炉排层燃生物质片料及炉膛喷燃生物质粉料两种燃烧方式的组合，使锅炉达到100%燃烧生物质能且效率及负荷水平与燃煤基本不变。

本次技改对锅炉燃烧系统及输料系统进行改造，增加配置生物质原料的预处理（切碎等）设施及输送设施，其他系统如热力汽轮机系统等、化水处理系统、电气系统及配套仪表系统均利用原配置，以充分利用原有设施达到最大化节能目标。

生物质原料树枝、秸秆、板边等经地中衡计量后进入储料棚，储料棚中的生物质经预处理切碎后再由皮带输送机送入炉前片料仓，炉前片料仓中的生物质片料经落料装置再送入炉排上进入炉膛燃烧。

生物质粉料如谷壳、木屑等，经地中衡计量后进入储料库，再经由筛分后进入粉料仓，粉料仓中的粉料经气力输送装置再直接送入炉膛喷燃。

生物质原料进入炉膛燃烧将进入锅炉汽包管系的经化学及除氧处理过的除盐水加热成过热蒸汽，再进入汽轮机驱动汽轮机旋转带动发电机发电，同时在汽轮机中做过功的蒸汽被排（抽）入供热母管再供给热用户使用，达到能源的梯级利用，使能源利用效率极大提高。

2 链条炉改造

2.1 本体结构的改造

根据生物质料层高度、喷料口的布置要求，对前墙水冷壁管、下降管及前集箱重新设计制作，且根据热力计算工况，相应改造尾部受热面。

2.2 燃烧系统改造

将原有燃煤链条锅炉采用炉排层燃方式改造为炉排层燃和爐膛室燃两种燃烧方式组合，并确定喷粉料位置，增设室燃系统。

2.3 给料系统改造

给料系统改造为两部分，一是炉排给料，二是炉膛喷料。炉排给料采用机械给料方式，在原有炉前煤斗的基础上对煤斗容积进行扩充改造，将原有约95m3的煤仓改造为约200m3的料仓，可储存锅炉8至9小时的燃料用量。生物质通过输料皮带将破碎好的燃料送入料斗，料斗底部设置一级螺旋给料机，将生物质燃料送至炉排，入炉燃烧。炉膛喷燃，采用气力输送至炉膛前墙喷料口喷入炉膛燃烧。

3 测试结果与分析

3.1 各项技术指标测试结果

3.1.1 燃料特性

经化学分析所取生物质燃料的样品树皮，木块等林业废弃物的水份为40%，燃料的堆积密度为265kg/m3，燃料的自然堆积角46°。

生物质燃料样品的元素分析和工业分析结果

3.1.2缚排烟温度

炉排单烧树皮，木块等林业废弃物，蒸发量28t/h：155℃。

炉排单烧树皮，木块等林业废弃物，蒸发量18t/h：130℃。

炉排烧树皮，木块等林业废弃物加测试炉膛喷生物质粉料负荷试验：158℃。

3.1.3 炉渣，飞灰可燃物含量

炉排单烧树皮，木块等林业废弃物，蒸发量28t/h：飞灰可燃物53.64%；炉渣可燃物44.45%。

炉排单烧树皮，木块等林业废弃物，蒸发量18t/h：飞灰可燃物46.88%；炉渣可燃物21.50%。

炉排烧树皮，木块等林业废弃物加测试炉膛喷生物质粉料负荷试验：飞灰可燃物46.03%；炉渣可燃物28.81%。

3.1.4 污染物排放

炉排单烧树皮，木块等林业废弃物，蒸发量28t/h：NOx为270mg/m3 SO2为84mg/m3 烟尘浓度：482mg/m3

炉排单烧树皮，木块等林业废弃物，蒸发量18t/h：NOx为233mg/m3

炉排烧树皮，木块等林业废弃物加测试炉膛喷生物质粉料负荷试验：

NOx为315mg/m3；SO2为150mg/m3

3.1.5 炉膛温度

炉排单烧树皮，木块等林业废弃物，蒸发量28t/h：炉排主燃区最高温度为946℃，汽包下测点最高温度为848℃。

炉排单烧树皮，木块等林业废弃物，蒸发量18t/h：炉排主燃区最高温度为1073℃，汽包下测点最高温度为732℃。

3.1.6 平衡热效率

反平衡热效率

炉排单烧树皮，木块等林业废弃物，蒸发量28t/h：锅炉的排烟热损失为11.968%，固体未完全燃烧热损失为3.842%，气体未完全燃烧热损失为0.272%。锅炉散热热损失为1.375%，灰渣物理热损失为0.049%，则锅炉热效率为82.49%。

炉排单烧树皮，木块等林业废弃物，蒸发量18t/h：锅炉的排烟热损失：9.364%，固体未完全燃烧热损失为1.987%，气体未完全燃烧热损失为0.059%，锅炉散热热损失为2.139%，灰渣物理热损失为0.049%，则锅炉热效率为86.40%。

正平衡热效率及正反平衡热效率间之差

炉排单烧树皮，木块等林业废弃物，蒸发量28t/h：80.63%，正反平衡热效率之差∣η∣=2.31%<5%；

炉排单烧树皮，木块等林业废弃物，蒸发量18t/h：96.55%，正反平衡热效率之差∣η∣=0.17%<5%。

正反平衡热效率间之差及热效率

爐排单烧树皮，木块等林业废弃物，蒸发量28t/h：正反平衡热效率之差∣η∣=2.31%<5%；锅炉热效率为81.56%；

炉排单烧树皮，木块等林业废弃物，蒸发量18t/h：正反平衡热效率之差∣η∣=0.17%<5%，锅炉热效率为86.48%。

3.2 测试结论与分析

3.2.1 炉排单烧树皮，木块等林业废弃物，蒸发量28t/h，锅炉热效率为81.56%；炉排单烧树皮，木块等林业废弃物，蒸发量18t/h，锅炉热效率为86.48%。锅炉热效率与单独燃煤的热效率相近，有所提高，主蒸汽温度、压力，与改造前相同。

3.2.2 改造后，气体污染物NOx，SO2排放物都低于排放标准，达到环保要求。

3.2.3 改造后，由于生物质灰轻，易被烟气携带，且现有的旋风除尘器效率76.2%，除尘器后烟尘浓度较高，高于烟尘排放标准≤200mg/m3。考虑到现有基础上进行炉内燃烧的调整，加入二次风，如不能有效降低烟尘排放，则需进一步对除尘系统进行改造。

3.2.4 改造后，高负荷时排烟温度与改造前排烟温度差异很小，低负荷时排烟温度比改造前排烟温度低30℃。

3.2.5炉排烧树皮、木块等林业废弃物测试炉膛喷生物质粉料负荷试验中，锅炉蒸发量由炉排上单烧生物质片料的25t/h提高到31t/h，喷入的生物质粉料可提高17%的锅炉负荷。在炉排上燃煤的情况下喷入生物质粉料。测试结果表明喷入生物质粉料能够提高锅炉蒸发量10t/h左右。

4 经济效益

我司农林废弃物发电项目在节能环保和提高农民收入与就业机会等方面都取得了良好的社会效益。在生物质发电上网电价政策落实到位后，将充分发挥机组规模效益，取得良好的经济效益。经测算，届时两炉两机运行，可实现年发电量7000万千瓦时，供热量62万吉焦，年消耗秸杆、树皮废渣等农林废弃物12.9万吨。按现行国家生物质上网电价和热价测算，年可实现销售收入7175万元，利润483万元，税收581万元。

参考文献

[1]周善元.21世纪的新能源-生物质能[J].江西能源，2001（4）：28-30.

[2]邓可蕴.21世纪我国生物质能发展战略.[J].中国电力，2000.（9）：82-83.

[3]肖军.生物质利用现状[J].安全与环境工程，2003（3）：11-15.