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流化床生物质燃烧技术的应用与发展 木屑金沙平台|金沙9170手机版|秸秆9170官方金沙|木屑制粒机|生物质金沙平台|金沙9170平台 / 14-09-19

0、引言
    生物质能一直是人类赖以生存的重要能源,它是仅次于煤炭、石油和天然气而居于世界能源消费总量第四位的能源,在整个能源系统中占有重要地位,具有可再生、低污染、分布广、总量丰富等特点。能部分替代化石能源,优化能源供应结构,降低C02排放量.缓解温室效应威胁。我国拥有丰富的生物质资源,据2006年的统计,可供开发的生物质资源至少能达到5.4亿吨标准煤。其中,每年农作物秸秆量有7.2亿多吨,林业剩余物1.5亿多吨,而未来可利用边际土地种植的速生林等能源作物量更大。我国的秸秆资源除了一部分用作还田和动物饲料外,大部分都废弃或者就地焚烧,不但浪费了宝贵的能源,也给空气带来了污染,甚至影响公路交通和民航运行。若能充分利用生物质能,则可以产生显著的节能、环保和社会效益,金沙9170平台专业销售生物质锅炉,生物质锅炉主要燃烧木屑金沙平台金沙9170手机版压制的生物质金沙9170平台,生物质锅炉燃烧的木屑金沙9170平台如下所示:
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    现代生物质能利用的发展方向是高效清洁,将生物质转换为优质能源,包括电力、燃气、液体燃料和固体成型燃料等。其中生物质直燃发电是目前技术成熟度最高、产业化前景最好的可再生能源利用技术。
1、流化床燃烧技术简介
    生物质燃烧特性有别于常规化石燃料,其具有以下特点:
    ①燃料具有极高的挥发分,析出温度低且析出过程迅速;
    ②水分含量高,且随季节性多变(人炉水分最高可达50%);
    ③灰分少,一般外带土、石子等杂质较多;
    ④具有较低的灰熔点,易出现结渣和灰结焦;
    ⑤热值低,能量密度小;
    ⑥生物质中普遍含有一定量的钾和氯,含钾物质性质活泼,高温下易在受热面上造成沉积,阻碍传热并诱发高温腐蚀,氯燃烧后产生的烟气中含有氯化氢(HCL)和氯气(Cl2),对受热面有高温和低温腐蚀的影响。
    流态化燃烧是近代从化学反应工程技术领域发展起来的一种新型燃烧技术,其特点是低温燃烧,良好的气一固、固一固混合,燃料适应性强,燃烧可控性好。正是由于流态化燃烧这些固有特点,以流态化燃烧为基本形式的循环流化床燃烧技术得到了迅猛发展,它不但成功地在中小规模的热电机组中得到广泛应用,更逐步大型化,高参数化,进入电站锅炉领域。通过从燃烧方式的组织角度进行的细致分析,在对悬浮燃烧和炉排炉秸秆燃烧中相关因素分析的基础上,总结了循环流化床针对秸秆燃烧的几个特点:
    (1)低温燃烧特性和炉膛温度均匀性
    炉膛内大量惰性的床料与燃料之间充分的混合使燃料燃烧放出的热量均匀,不会形成悬浮燃烧和层燃燃烧所难以避免的局部高温,这一点对于NO。的排放控制有积极意义,同样也对秸秆中碱金属的迁徙转移有重大意义,避免炉内的热点可以有效避免气相碱金属的浓度,同时降低低熔体形成的速度和数量。
    (2)循环流化床炉膛内的金沙运动
    循环流化床炉膛内密相区存在强烈的金沙运动,由于物料内循环,稀相区内的水冷壁壁面上也存在大量的金沙贴壁流动,炉膛内的悬挂受热面处的金沙浓度也相当大,这些现象在燃煤时如果处理不当可能会引发严重的磨损问题,但是对于秸秆燃烧来说,轻软的秸秆灰降低了磨损的危险,精心选择的床料作为循环物料的主体反而能够防止在炉膛内水冷壁或耐火材料上出现熔渣以及悬挂受热面上出现初始沉积或凝结。
    (3)极佳的燃料适应性
    流态化燃烧对燃料的强适应性在燃煤和燃用各种废弃物的应用场合已得到充分的体现。在秸秆燃烧中,流态化燃烧不但能适应秸秆原料在种类、破碎条件、水分、杂质含量等方面的变动,维持良好的燃烧组织,更重要的是在燃料变动时,依然能够顺利实现设计目的,对碱金属引发的各种问题能有效控制。
    综上所述,循环流化床秸秆燃烧技术得益于流态化燃烧方式固有的特点,在目前的技术条件下,完全能闯出一条我国特有的秸秆燃烧利用技术路线。
2、技术应用情况
2.1应用情况简介
    我公司与浙江大学通过产学研合作进行生物质锅炉研发,针对秸秆类生物质挥发分高、水分含量多变、灰分少、半焦活性高、低硫、高钾、高氯等特性,着重对秸秆流态化燃烧中的聚团,秸秆在流化床中的燃烧过程,秸秆燃烧中受热面沉积,适合秸秆燃烧的分离器、返料系统,秸秆锅炉受热面高温腐蚀等方面的关键技术作了深入的研究。2006年研发出我国同时也是世界上第一台以稻、麦秸秆为单一燃料的循环流化床锅炉。
    锅炉设计选用的生物质燃料皆取自宿迁,主要有水稻秸秆、小麦秸秆等。
    锅炉系单锅筒、自然循环水管结构,半露天布置。炉膛采用悬吊结构,尾部烟道和旋风分离器则采用支撑结构。锅炉采用循环流化床燃烧方式和中温分离循环返料的燃烧系统,该系统由炉膛、物料分离收集器和返料器三部分组成。为实现均匀升温、可控启动,锅炉采用床下热烟气点火技术。
    首台产品应用于中节能(宿迁)热电有限公司示范工程,电站配备2×75 t/h锅炉、一台15 MWh和12 MWh机组。该项目为国内首次采用循环流化床燃烧技术燃烧生物质,自2006年底投运以来,已累计发电5.2亿kWh,利用生物质燃料70多万吨,增加农民收入2亿元,减排二氧化碳约46万吨,创造了良好的经济效益和社会效益。该项目多年的实际运行表明,循环流化床秸秆直燃技术是一种先进的秸秆燃烧技术,在最大程度遏制生物质中碱金属问题的同时,在燃料大范围变化的条件下依然可以保证非常高的燃烧效率。该项目在燃料供应量、品质和成本均难以得到保证的情况下,仍实现了较高的经济收益。通过对宿迁第一代循环流化床秸秆锅炉的运行实践总结,秸秆流化床技术得到不断的发展和完善,目前已完成了第三代产品的研发工作,现已有十余台生物质锅炉投入商业运行。通过以上项目的运行实践,总结起来,生物质流化床燃烧技术具有以下技术优势:
    ①低温燃烧组织模式,炉内碱金属沉积和沾污结渣危害轻;
    ②循环流化床燃烧确保燃料品质大幅变化情况下的高品质燃烧;
    ③炉膛内无机械部件,故障率低,运行维护成本低;
    ④飞灰含碳量低于3%,锅炉效率高;
    ⑤锅炉SOx和NOx排放浓度远低于其它炉型;
    ⑥燃用高钾生物质燃料时,可溶性钾留存度高,飞灰可利用价值高。
2.2关键问题及解决方案
    针对生物质燃料特性,生物质流化床锅炉需重点处理好以下几方面的问题:
    (1)碱金属导致飞灰聚团,易造成返料系统不畅。
    大多数生物质的灰熔点较低,碱金属在高温下易析出,因此,应控制炉膛出口温度,减轻生物质锅炉的高温腐蚀和返料飞灰的聚团效应。通过在炉膛出口加水冷屏和屏式过热器来控制炉膛出口温度,并在返料系统上增加返料扰动风,能有效控制炉膛结渣和飞灰聚团,有助于返料系统的通畅。
    (2)秸秆灰熔点低,容易沾污受热面及造成排渣困难。
    由于生物质锅炉烟气中灰的特性,在受热面表面沉积富含氯化物、硫酸盐、碳酸钙等的物质,受热面的积灰不仅影响了锅炉的安全运行,而且缩短了锅炉的运行周期。因此,解决积灰主要采取以下措施:
    ①在锅炉尾部受热面处增设吹灰系统,采用燃气脉冲吹灰系统吹灰效果优于其它几种吹灰器:
    ②每次停炉后一定要及时清理受热面上的积灰,为了便于清灰和改善积灰情况,省煤器由错列改成顺列,实践证明该措施能有效延长锅炉的运行周期,并使排烟温度得到有效控制;
    ③合理控制尾部受热面烟气流速。
    (3)秸秆灰中含钾物质性质活泼,高温和低温下易在受热面上造成沉积,阻碍传热并诱发高、低温腐蚀,其主要表现为过热器的高温腐蚀,省煤器的积灰,空气预热器的低温段空气进口段的低温腐蚀。解决过热器高温腐蚀主要采取以下措施:
    ①充分利用流态床燃烧温度可控的特点,通过对受热面特殊布置和燃烧的组织,采用低温燃烧;
    ②合理布置受热面,降低高温过热器局部金属壁温;
    ③高温过热器局部区域采用抗碱金属盐腐蚀的特殊钢材,进一步确保高温腐蚀的危害能被减到最小。低温腐蚀主要发生在空气预热器冷段,因此,该冷段管箱的管子采用耐低温腐蚀材料,以加强受热面本身的抗低温腐蚀能力。
3、生物质流化床燃烧技术发展趋势
    流化床生物质燃烧技术由于符合中国的国情,近几年来得到了快速的发展。
    (1)锅炉向高参数方向发展。
    目前,在运行的流化床生物质锅炉参数基本是中温中压或次高温次高压,今后会逐步向高参数方向发展,这是锅炉发展的必然趋势,因为,提高蒸汽参数是提高发电效率的最有效途径。随着生物质循环流化床燃烧技术中飞灰聚团和高温腐蚀两大技术难题在实践中不断克服,目前已具备了高温高压循环流化床秸秆锅炉研发条件,相关研发工作业已完成,即将进入实际应用阶段。
    (2)原有流化床燃煤锅炉改烧生物质趋势增大。
    我国拥有大量的燃煤锅炉,由于近几年煤价一直处于高位运行,燃煤小火电厂长期处于亏损状态,而大量农林生物质就地焚烧,不仅浪费了资源,而且造成了严重的空气污染。随着循环流化床生物质燃烧技术的快速发展,为燃煤流化床锅炉改造提供了技术保障,同时国家又不断加大扶持力度,把流化床燃煤锅炉改造成生物质锅炉具有很强的经济效益和社会效益。
    目前我公司已经完成一台45t/h和一台75t/h燃煤循环流化床锅炉改烧生物质的技术设计,这将为未来大规模的锅炉改造提供直接的经验。
    (3)适用于燃烧“能源草”的生物质锅炉研发已经启动。
    随着传统化石能源的减少及生物质能的发展,“能源草”种植产业已进入试验开发阶段。能源草作为生物能源的原材料,可利用山坡地种植,兼具水土保持的功效。但是,在实际应用中,由于各方面的问题,能源草的开发和利用一直处在探索阶段。目前运行中的循环流化床锅炉对于绝大部分的生物质燃料均能适应,生物质燃料品种已多达30多种,如稻草、麦草、玉米秸、棉秆、树皮树枝、树根、稻壳、花生壳、红薯藤等。但由于如巨菌草类的能源草植物其灰熔点和烧结温度更低,氯钾含量更高,在锅炉设计中必须采取进一步的措施,才能保证锅炉的正常稳定运行。目前,这方面的研究工作已着手进行。
4、结束语
    为贯彻落实国家“节能减排”战略,2010年7月,国家发展和改革委员会发布了《关于完善农林生物质发电价格政策的通知》,以促进农林生物质发电产业健康发展。生物质流化床燃烧技术的开发应用,为我国闯出了一条特有的秸秆燃烧利用技术路线,对实现国家《可再生能源发展规划》提出的生物质发电总装机容量2010年达550万千瓦、2020年达3 000万千瓦的目标,促进能源与环境协调发展、节能减排等都具有重要的现实意义。运用流化床纯燃秸秆锅炉推进生物质能发电前景无限。
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