燃煤锅炉直接混烧生物质燃料技术
寿光公司燃煤锅炉直接掺烧生物质燃料技术研究与工程示范
一、工程概况
国能寿光发电有限责任公司（以下称寿光公司）现有 2 台 1010MW 超超临界燃煤发电机组，锅炉型号为 DG3002/29.3-Ⅱ1 型，为高效超超临界参数变压运行直流炉，一次中间再热、单炉膛、平衡通风、固态排渣、露天布置、全钢构架，锅炉采用∏型布置方式，前后墙对冲燃烧方式，燃烧器采用外浓内淡型低NOx 旋流煤粉燃烧器。全炉共 40 只油枪和 8 只微油点火装置，用于点火、暖炉和低负荷稳燃。机组设计煤种、校核煤种均为国家能源集团所属神府东胜煤田煤。锅炉采用节油点火装置及高能电火花-轻油-煤粉，点火及助燃用燃料采用 0 号（或-10 号）轻柴油。
根据寿光周边生物质产量情况，对电厂 2 台 1010MW 机组与生物质发电技术相互耦合，采用直接掺烧方式进行，单台机组生物质燃料设计掺烧量为 25t/h。生物质燃料通过卸料、储存、计量输送的方式进入一次风煤粉管道与煤粉混合，混合后的燃料通过原锅炉燃烧器喷入炉膛燃烧。
二、改前情况
1、设计参数和技术指标
锅炉最大连续蒸发量为 3002t/h,配备全套污染物处理系统，污染物排放达到超低排放指标要求。锅炉年运行小时数为 5300h，年耗煤约 430 万吨。
2、存在的问题
现阶段国内暂无已运行的大型燃煤电站机组生物质掺烧项目，生物质掺烧系统设计仍存在较多需要解决的问题，如:1）生物质掺烧系统卸料、储存、输送等过程容易造成自燃、爆炸；2）生物质粉体燃料堆积密度较低， 质量较轻，粒径较小，容易被气流携带，常规连续计量设备（皮带秤、给煤机等）无法满足计量精度要求，间歇计量设备受系统出力影响，设备尺寸及造价较高；3）小粒径、大流量生物质粉体燃料连续输送缺乏成熟经验。
三、改造方案
1、技术路线
本项目掺烧生物质物料为加工过的生物质粉末，生物质粉末粒径约为50 目（≈0.3mm）左右，采用将生物质粉料直接输送至一次风煤粉管道的方式将生物质粉料掺烧至炉内。
生物质加工厂采用粉罐车或压缩空气输粉管道将生物质粉料运送至电厂。通过生物质粉料车上配置的空压机将粉料卸至生物质储仓内储存。系统运行时，生物质粉料通过布置于生物质储仓下部的螺旋给料机调整给料量满足系统要求。气力输送动力来自于罗茨风机，空气经罗茨风机加压后经过后置冷却器降温后满足系统输送要求。在螺旋给料机下部设有转子秤， 实现物料重量计量。转子秤下方设置风粉混合器，在风粉混合器内加压后的空气将生物质粉料吹起，并通过输送母管管道输送至炉前。在炉前通过生物质风粉分配器将输送母管中的生物质风粉混合物分至每个燃烧器前的一次风煤粉管道。
2、实施方案
（1）原则性系统图
图 1 燃煤锅炉直接混烧生物质燃料技术示意图
（2）改造内容
生物质掺烧系统主要包括生物质燃料卸料及储存系统、燃料计量输送系统、燃料耦合掺烧系统、消防安全监测报警系统及配套热工控制系统， 同时，还需要对原有锅炉一次风煤粉管道进行改造，将生物质燃料气力输送管道与原有锅炉一次风煤粉管道相互连接。
项目生物质储仓设计容积为 500m3，共设计 2 座储仓，单个生物质储仓设计容积为 500m3。每个生物质储仓入口配置 3 条卸料管线，通过停放于卸料区的生物质粉罐车或压缩空气输粉管将生物质粉料输送至储仓内。生物质粉料从生物质储仓经螺旋输送机输送至输送管线，并在高压空气的作用下以气力输送的方式输送至锅炉系统。项目单台炉设置 4 条输送管线，两台炉共设置 8 条管线。每条输送管线对应一层燃烧器。
输送风机选用罗茨风机作为动力来源。每台罗茨风机后配置一台空气冷却器，将输送空气温度降低至 50℃以下，保证生物质输送安全。
（3）关键设备
生物质燃料储仓、生物质燃料卸料设备、生物质燃料输送设备、生物质燃料计量称重设备、罗茨风机、CO2 消防及灭火系统、生物质燃料气力输送阀门管道及电器热控系统。
（4）项目总投资与施工周期
两台机组项目总投资 3008 万，单台机组施工周期 5 个月。
3、创新点
（1）首次提出 1000MW 超超临界锅炉大比例掺烧生物质粉体燃料，两台机组年设计生物质掺烧量两台机合计 25 万吨，生物质燃料消耗量远高于其他燃煤电站耦合生物质发电项目；
（2）提出以气力输送方式输送至一次风煤粉管道的方式进行生物质燃料掺烧，实现燃料连续、均匀、稳定进入燃煤锅炉，最大程度减少锅炉机组改造范围，同时降低锅炉燃烧扰动，保证机组运行安全、稳定；
四、实施效果
1、改造前后技术指标对比、运行情况对比
改造前锅炉并无生物质燃料消纳能力，改造后 2 台锅炉年可掺烧生物质燃料 25 万吨，减少煤炭资源消耗 12.5 万吨（折算至标煤）,且掺烧过程不会对锅炉安全、稳定运行造成不利影响，机组污染物排放不受影响。项目的实施还具有较好的节能减排效益，每年消纳生物质燃料可减少 CO2 排放31 万吨，减少SO2 排放 9375 吨。项目实施也减少了农林废弃物堆积，有效地改善了农村环境，减少了环境污染，为当地政府解决农林废弃物堆积问题。
3、项目经济性分析
3500kCal/kg 生物质粉体燃料价格为 577.5 元/吨，单台机组年发电量约为 236742MWh，经核算，年发电成本 9314.6 万元，年发电收入 9837 万元，年制粉系统节电 33.11 万元，因此，年发电收益 555.51 万元。此外， 本项目最大优势在于掺烧生物质后获得了大量碳减排收益，参照全国碳市场交易行情交易情况，CO2 交易价格为 57.7 元/吨，本项目 CO2 潜在收益约为 899 万元。综上，单台机组合计收益约为 1454 万元，两台机组年掺烧25万吨，项目合计收益为 2909 万元。后续随着全国碳市场交易的逐渐完善及国家节能减碳要求的日益严格，CO2 交易价格将会不断上涨，本项目优势也将越加明显。
京公网安备 11011502004515号 
