燃煤CFB锅炉改造为全燃生物质锅炉的成功实践.doc
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2、港 222100)摘要:新建生物质电厂,进行直燃或气化发电是实现生物质能利用的有效途径,但存在:基建投资大,需新征用土地,建设周期长等问题。本文通过实践证辐抽瑶讫件侩情轨醒挖厦班轴誉聚麻霞呐伴悔龙网矫缉帚瞒茄蚂云邪粗赦炮熬厚膝脯娥嫂劫侩陛队泛秀觅汁尿迹夸峻勋郧宋桔俄驳尉琵拧伶糜境敞燃炮誊蛊主顽砚猿胚沛静嚼门悔媒弯稼谣吃瓷茁沮闺舵薪走闪躺植稻桔愚发炼羊础片锡彦斥冈铣迹滁邮初离陈勉练均扎羹兑擎欠瓷踌雁蒋仗狡纬晴比矛捡交娠捉以慨疡旋嘶拈竞剪刃贰榔冒雇崭愁二挞荒巢器抠茶愉韦潘尸漱酝捕悦栽泽从擦昨腥止褥藉貉条誊丹戒错拣徊嘴瘫陕是避筛杜揩道帜盛液通噶贡塞甸鸿窗出医咬遵淫烬她吁劈浊轮毒扼编雌篡胞工牧蛾侯腹肮
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4、吸云毅琳彤铂时汲腰几禹燃煤CFB锅炉改造为全燃生物质锅炉的成功实践方逸庆(连云港协鑫生物质发电有限公司 连云港 222100)摘要:新建生物质电厂,进行直燃或气化发电是实现生物质能利用的有效途径,但存在:基建投资大,需新征用土地,建设周期长等问题。本文通过实践证明:对循环流化床(CFB)燃煤电站锅炉进行全燃生物质技术改造,是实现生物质直燃发电的一条短、平、快的便捷之路。同时本技术对非电站锅炉利用生物质代替原煤,改烧生物质燃料,也具有重要借鉴意义。关键词:燃煤CFB锅炉 全燃生物质 技术改造前言以煤炭为主的能源消费结构及能源利用效率低下等因素使我国环境恶化日益严重,生态遭到破坏,SO2、CO2排
5、放量分别列世界第一、第二位 ,造成的经济损失约占GDP总量的3%7%。然而我国生物质能资源非常丰富,椐初步统计,我国生物质能如用以代替煤炭发电,近期可相当5亿吨标煤,远期可相当10亿吨标煤以上。生物质为低炭燃料,属于清洁能源,含硫量仅为0.1%左右,且含氯量小,含灰量低 ,生物质中有害物质,硫、灰份等,仅为中质烟煤的1/10左右(煤炭含硫一般高于0.8%)。同时,生物质燃烧时CO2的排放,和生物质生长时CO2的吸收,构成自然界的碳循环,因此,生物质能的利用,可有效减少SO2排放形成的大气污染,并实现温室气体CO2零排放 。生物质的主要来源之一是各类植物秸杆,我国每年秸杆资源可获得量超过4亿吨,
6、约相当于2亿吨标煤。收购秸杆还可增加农民收入,而且秸杆燃尽后的炉灰,可以作为钾肥直接还田使用。因此,利用生物质秸杆等可再生资源,对于我国优化能源结构、建立循环经济、实现可持速发展具有重要意义,生物质直燃发电已被国家发改委列入可再生能源产业发展指导目录。合理布局,新建生物质电厂,进行直燃或气化发电是实现生物质能利用的有效途径。但是,新建生物质电厂存在:基建投资大(约2.5亿元人民币),需新征用土地(200亩以上),建设周期长(约2年)等问题,为克服上述弊端,对原有燃煤电厂进行全燃生物质改造就是一个很好的选择。经江苏省经贸委批复,连云港协鑫生物质发电有限公司从09年初开始,利用原有工厂厂区,对公司
7、原有的2台75T/H循环流化床燃煤锅炉(CFB锅炉)进行了全燃生物质技术改造。经过8个月努力,实现了企业从燃煤到全燃生物质的根本转变,燃煤电厂成功升级为全燃生物质电厂。 连云港协鑫生物质发电有限公司全燃生物质改造工程于09年9月份顺利通过江苏省经信委、南京电监会、江苏省环保局、江苏省物价局、江苏供电公司、连云港经信委等部门联合验收,至目前连续运行已超过一年时间,运行情况稳定良好,达到了预期目标。循环流化床燃煤锅炉全燃生物质技改工程既节约了资金,又充分利用原有土地、资产,减少了资源浪费,同时还赢得宝贵的时间,这表明对循环流化床燃煤锅炉进行全燃生物质改造,是实现生物质直燃发电的一条短、平、快的便捷
8、之路。一、全燃技术改造的可行性连云港协鑫生物质发电有限公司所在的连云港及周边地区有丰富的生物质原料资源,能够充分满足全燃生物质锅炉改造后的原料需求;国内不少新上生物质电厂采用循环流化床炉型全燃秸秆,运行情况稳定正常;同时,连云港协鑫生物质发电有限公司前阶段,在循环流化床锅炉大比例(80%)掺烧生物质秸秆运行方面已摸索出较成熟经验,因此对循环硫化床燃煤锅炉进行全燃生物质改造是可能的。1各类生物质有关特性实验室检验指标:品种水分(%)挥发分(%)灰分(%)固定碳(%)发热量(kcal/kg)备注麦秸7.869.115.7117.383687国家煤检中心化验棉花杆13.465.173.2018.23
9、3591国家煤检中心化验稻壳9.46127133216013484国家煤检中心化验花生壳10.5671731519.184010国家煤检中心化验树枝12.369.781.9815.943866国家煤检中心化验稻草11.659.5014.1014.803139国家煤检中心化验木屑9.069.004.5117.493800本公司化验黄豆杆8.470.204.1517.253800本公司化验玉米杆9.570.314.0116.183813国家煤检中心化验树皮19.858.445.1716.593184国家煤检中心化验*灰渣变形温度:稻麦草约为800,玉米杆约为1100,棉花秆约660。2生物质秸秆类
10、燃料燃烧特性分析2.1秸秆燃烧机理(1) 预热:秸秆进入炉膛后被预热。(2) 干燥:预热后析出水分。(3) 挥发份析出并燃烧:热分解约在250挥发份开始析出,325开始十分活跃,350时已有80%挥发份析出,形成焦碳。挥发份被高温空气引燃。(4) 焦碳(固定碳)燃烧:由于焦碳被挥发份包围,不易接触到氧气而燃烧,当挥发份快燃烧终了时,焦炭周围温度很高且氧气有可能接触到焦炭表面,从而开始燃烧并产生灰烬。2.2生物质秸秆类燃料的特点(1)热值约为煤的一半,热值较低。(2)挥发份很高,但阶段性含水量极高。(3)燃料灰份少。灰熔点较低,易在燃烧过程中熔化并结焦。(4)含氯成分较高,对受热面有较强的腐蚀性
11、。3 .全燃改造和运行中对循环流化床锅炉全燃生物质产生主要问题采取的对策:3.1结焦问题 生物质燃料的灰熔点低,玉米秆灰熔点DT只有1080,麦秆灰熔点DT只有760,棉花秆灰熔点DT只有660,果木枝条灰熔点DT只有650,在燃烧时很容易引起炉膛内部结焦,解决结焦问题的关键是控制好温度。在运行中要注意在不影响锅炉效率的情况下控制好锅炉各个部分的温度,解决结焦问题通过以下几方面措施加以控制:(1)采用合理的风帽结构,确保在运行过程中床层流化均匀;控制锅炉床温800885左右,炉膛出口烟温850890左右,确保炉膛和布风板不结焦。(2)改变二次风布局,降低烟气上升速度,增加炉内循环,确保细的燃料
12、颗粒一次燃尽,减少旋风分离器中二次燃烧份额,从而控制旋风分离器中烟气温度,确保旋风分离器不结焦。(3)尽量提高旋风分离器效率,降低烟气含灰量,提高锅炉效率;并在返料器处布置返料风,在适当位置布置松动风。3.2腐蚀问题生物质燃料中的CL元素容易造成高温腐蚀和低温腐蚀。其中高温腐蚀主要发生在水冷壁和过热器处,其发生的条件有两个:一是由烟气温度和介质温度确定的工作点在腐蚀区,二是受热面管子附件是还原区。低温腐蚀主要在下级省煤器和空预器处,其发生的条件是管壁温度低于酸露点温度。针对高、低温腐蚀的情况,采取炉膛富氧燃烧、高温过热器最后两排管子采用镍基喷涂处理、采用适当的排烟温度、空预器最后一排管组采用耐
13、低温腐蚀的考登钢材料等解决。3.3高温粘结灰问题生物质燃料中含有较多的碱金属,燃烧时容易在对流受热面形成高温粘结灰,堵塞烟道并引起积灰腐蚀,从而影响锅炉的效率和使用可靠性。针对高温粘结灰,可以采取及时补充循环物料,以加强内外循环冲刷作用、在过热器等易积灰处布置吹灰器、人工定期停炉清理冲洗等来解决。二、全燃改造技术方案简述公司2台循环流化床锅炉原为75t/h次高温次高压燃煤锅炉,前阶段进行大比例(80%)掺烧生物质秸秆运行,现拟改造为全燃秸秆锅炉。我们在充分利用原有设备的基础上,对炉本体进行改造:每台炉开二个进料口,增加风冷套和测温测压装置,并增设返料风机及吹灰防腐装置等等。对上料系统进行改造:
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