1、生物質(zhì)顆粒燃料特點及生物質(zhì)燃燒的擬定配比原則生物質(zhì)電廠與常規(guī)燃煤電廠最大的不同之處就是使用的燃料是生物質(zhì)，主要特點為：資源分布范圍廣而分散，且?guī)в忻黠@的季節(jié)性：燃料種類多，性質(zhì)差異大；燃料具有低灰分、低含硫量、高揮發(fā)份、高水分、低熱值的特點；燃料質(zhì)地松軟，密度小；燃料灰中堿金屬含量高，部分燃料可能還有一定量的氯離子；生物質(zhì)顆粒燃料含水率的變化較大。
根據(jù)不同生物質(zhì)顆粒燃料的品質(zhì)特性，綜合考慮各種燃料的可收集量、收集的季節(jié)性、運輸以及管理成本等因素，擬定出生物質(zhì)顆粒燃料的合理配比。生物質(zhì)設(shè)計燃料擬定的原則如下：
1)根據(jù)生物質(zhì)顆粒燃料的儲量、產(chǎn)量、供應(yīng)點及可供數(shù)量；
2)燃料品質(zhì)、價格、運輸距離、運輸方式等；
3)項目單位與擬選擇的燃料供應(yīng)企業(yè)簽訂燃料供應(yīng)協(xié)議文件；
4)各種燃料的可收集量、收集的季節(jié)性影響；
5)燃料的收集、運輸、儲存過程中燃料水分變化及摻混比例的不同：
6)鍋爐及其配套輔助設(shè)備對擬定的燃料水分的變化有一定的適應(yīng)性。
2、燃料特性變化對鍋爐運行及輔助設(shè)備的影響
生物質(zhì)電廠燃料以農(nóng)林廢物為主要燃料，由于收儲環(huán)節(jié)和燃料來源比較復(fù)雜，導(dǎo)致燃料品質(zhì)變化較大。
2.1燃料水分變化對鍋爐運行的影響
當燃料收到基水分由15%提高到40%時，鍋爐的理論燃燒溫度下降，鍋爐爐膛輻射傳熱減少，由于煙氣速度的提升，對流部分傳熱量增加，鍋爐總傳熱量的輻射、對流份額將重新分配。主要影響：
1)煙氣體積增加，導(dǎo)致煙速提高，對流受熱面部分的傳熱系數(shù)提高，對流吸熱增加，造成以對流傳熱為主的過熱器超溫傾勢增大。
2)煙氣水蒸氣份額增加，降低了水露點溫度和煙氣露點溫度。露點溫度的降低增加了煙氣在尾部受熱面結(jié)露的可能性，必然導(dǎo)致低溫受熱面腐蝕現(xiàn)象的加劇。
3)煙氣體積的增加使引風(fēng)機能耗驟升，甚至造成引風(fēng)機出力不夠。
4)煙氣體積的增加導(dǎo)致進入除塵器系統(tǒng)的煙氣量驟升，除塵器阻力加大，除塵效率將下降。
5)鍋爐排煙溫度升高，運行熱效率將明顯下降。機械未完全燃燒損失加大，煙氣中帶有火星，有可能在布袋除塵器內(nèi)發(fā)生二次燃燒，燒毀濾袋。
6)燃料熱值下降，導(dǎo)致鍋爐額定負荷所需的人爐燃料量上升。燃料量的增加導(dǎo)致上料系統(tǒng)壓力加大，有可能出現(xiàn)上料系統(tǒng)出力不夠，堵塞現(xiàn)象加劇。
該生物質(zhì)電廠試運行期間，接連下了幾場大雨，短時間內(nèi)燃料無法得到有效的晾干等干燥處理，入爐燃料的水分達到60%以上。與設(shè)計(18%)校核(26%)燃料中的水分相差很大。燃料水分高，除了對給料系統(tǒng)造成流通不暢以外，對鍋爐燃燒的影響較大。煙氣體積增大、煙氣水蒸氣份額高、理論燃燒溫度降低都會對鍋爐的燃燒、傳熱、煙氣阻力、引風(fēng)機能耗、受熱面腐蝕乃至鍋爐熱效率產(chǎn)生影響。經(jīng)分析認為造成燃料水分大的主要原因為：
1)燃料收購環(huán)節(jié)。由于燃料本身含水分較高，不易干燥，從燃料的源頭來看，含水量少的甘蔗葉收集較困難，收集燃料大部分為樹皮等，此類燃料水分非常高，一般在50%以上。
2)燃料供應(yīng)環(huán)節(jié)。有少數(shù)不良燃料供應(yīng)商為獲取更高利潤，采取作假手段，往燃料內(nèi)淋水、添加泥沙、石子等雜質(zhì)增加燃料重量。
3)燃料儲存環(huán)節(jié)。本工程生物質(zhì)電廠燃料的儲存分為露天儲存和料棚儲存兩種方式。大部分燃料為露天堆放，由于南方雨季降雨量較大，露天料場燃料沒能采取有效的防雨水措施，僅靠人工采取帆布遮蓋露天料倉很難達到防水的目的，燃料淋雨受潮后，燃料水分很快增加到60%以上甚至更高，燃料在堆積的情況下很難自然風(fēng)干，這是燃料水分高的原因之一。
2.2燃料雜質(zhì)成分對鍋爐運行的影響
生物質(zhì)電廠燃料以農(nóng)林廢物為主要燃料，燃料中不應(yīng)存在燃煤電廠“三塊”問題，即鐵塊、石塊、木塊。假設(shè)生物質(zhì)電廠在燃料收集、上料環(huán)節(jié)中出現(xiàn)了“三塊”，給鍋爐機組運行帶來的主要影響如下：
1)大塊的石頭沉積在爐床風(fēng)帽上，堵住風(fēng)帽，甚至燒毀風(fēng)帽；流化狀態(tài)惡化，引起床壓升高，爐膛溫度偏低，鍋爐負荷無法往上帶，鍋爐燃燒效率下降，不完全損失加大等，影響鍋爐的安全運行。
2)飛灰量增加，鍋爐旋風(fēng)分離器、省煤器等鍋爐本體阻力增大，除塵器本體阻力增加。
3)底渣量增加，導(dǎo)致鍋爐排渣不暢，影響機組安全運行。
4)增加了爐前上料系統(tǒng)的負擔(dān)，上料系統(tǒng)電機容易過載。
從現(xiàn)場運行情況得知，爐前料倉內(nèi)壁不斷的發(fā)出擊打聲，鍋爐底部排渣量很大，導(dǎo)致冷渣器排渣不暢，帶有火星的底渣直接從緊急排渣口排出，甚至出現(xiàn)較大的石塊。從該廠儲存的燃料來看，燃料中摻雜了30%～40%的泥沙和小石塊。為了鍋爐機組的穩(wěn)定安全運行，建議對燃料的品質(zhì)、來源嚴格把關(guān)，從燃料的收購環(huán)節(jié)盡量減少燃料中的“三塊”成分。
2.3燃料品質(zhì)變化對引風(fēng)機出力的影響
引風(fēng)機需要克服的阻力包括爐膛負壓、鍋爐管簇、過熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器、除塵器以及連接煙道等的阻力。分段計算出各部分的阻力總和，并考慮受熱面的積灰、煙氣中飛灰等影響加以修正。各部分阻力的計算依據(jù)：
1)爐膛負壓、鍋爐管簇、過熱器、省煤器到空預(yù)器出口這部分的阻力為鍋爐本體阻力，由鍋爐廠根據(jù)設(shè)計燃料計算提供。
2)除塵器本體的保證運行阻力由除塵器廠家提供。
3)空預(yù)器出口至水平煙道人口的連接煙道阻力由設(shè)計院計算提供。
2.3.1 試運行期間存在問題
2011年8月，該生物質(zhì)電廠1號機組開始整套啟動，試運行期間，機組負荷在35MW以上時，爐膛負壓均只能維持正壓運行。在負荷達到45.3 MW時，爐膛壓力在200～500 Pa之間波動，始終是正壓運行。由于引風(fēng)機入口擋板開度已經(jīng)全開，引風(fēng)機已達到最大出力，鍋爐省煤器前氧量已低至1%，鍋爐正壓運行如出現(xiàn)燃料爆燃，爐膛壓力將急劇增大，影響鍋爐運行安全。為保證系統(tǒng)設(shè)備安全，不能再往上增加負荷。
2.3.2影響引風(fēng)機出力的問題分析
根據(jù)試運行數(shù)據(jù)，機組負荷41.6 MW時，二次風(fēng)空預(yù)器煙氣側(cè)阻力約為500 Pa，一次風(fēng)空預(yù)器煙氣側(cè)阻力約為1100 Pa。鍋爐廠設(shè)計參數(shù)為：二次風(fēng)空預(yù)器煙氣側(cè)阻力為371 Pa; 一次風(fēng)空預(yù)器煙氣側(cè)阻力約為226 Pa;高溫分離器阻力約為2 000 Pa；鍋爐廠設(shè)計參數(shù)為1666 Pa。鍋爐本體阻力比鍋爐廠提供的設(shè)計值多了近1300 Pa。現(xiàn)場對旋風(fēng)分離器、省煤器、空預(yù)器等鍋爐本體設(shè)備進行詳細檢查，并沒有發(fā)現(xiàn)嚴重積灰的情況，本體設(shè)備漏風(fēng)在正常范圍。
經(jīng)分析，引起鍋爐本體及煙風(fēng)系統(tǒng)阻力增加的主要原因是由于實際燃料的品質(zhì)變化較大（水分多、雜質(zhì)多），燃燒產(chǎn)生的煙氣量及煙塵量大大增加，引起鍋爐本體阻力、除塵器本體阻力、煙道系統(tǒng)阻力成倍增加，最終影響引風(fēng)機的出力。
排除了鍋爐本體設(shè)備漏風(fēng)、積灰的可能，機組重新點火啟動。在嚴格控制燃料水分及去除燃料中摻雜的泥沙、石塊，保證燃料品質(zhì)與設(shè)計燃料相差不大的前提下，鍋爐能夠帶滿50 MW的負荷。
鍋爐再次啟動帶滿負荷的運行數(shù)據(jù)表明，燃料品質(zhì)對鍋爐本體的阻力影響很大。在使用較好燃料品質(zhì)的前提下，引風(fēng)機的出力是可以保證鍋爐滿負荷運行的。從再次啟動的運行數(shù)據(jù)分析，鍋爐本體阻力仍大于設(shè)計值近500 Pa。在人爐燃料與設(shè)計燃料相差不大的的前提下，引風(fēng)機出力雖然可以滿足鍋爐帶50 MW負荷，但隨著鍋爐運行時間加長，鍋爐本體積灰，除塵器積灰以及燃料品質(zhì)得不到保證時，將會引起系統(tǒng)阻力增加，影響引風(fēng)機的出力，鍋爐無法保證帶滿負荷。
3、結(jié)論及建議
通過分析研究該電廠在試運行期間存在的問題，該電廠在擬定燃料配比時，沒有充分考慮到電廠在實際運行中可能收集到的燃料品質(zhì)水分大，含“三塊”多，在實際運行中，鍋爐及配套輔機表現(xiàn)出對燃料品質(zhì)變化適應(yīng)性不足。因此建議：
1)在擬定燃料的配比時，建議適當加大水分含量，同時適當考慮燃料中被人為摻人泥沙、石子帶來的影響，以增加鍋爐燃用不同燃料品質(zhì)的適應(yīng)性。
2)根據(jù)秸稈發(fā)電廠設(shè)計規(guī)范（送審稿），吸風(fēng)機的風(fēng)量裕量，宜為計算風(fēng)量的5%～10%；壓頭裕量，宜為計算壓頭的10%～20%；但考慮到南方多雨的特點以及生物質(zhì)顆粒燃料品質(zhì)的特點，建議引風(fēng)機的風(fēng)量、風(fēng)壓裕量適當加大，以便更好地適應(yīng)生物質(zhì)顆粒燃料的特點。
3)根據(jù)目前投運的生物質(zhì)電廠氮氧化物排放濃度一般為< 200 mgtNm3的特點，引風(fēng)機選型建議考慮新發(fā)布的環(huán)保標準，能夠適應(yīng)SCR系統(tǒng)帶來的阻力。引風(fēng)機基礎(chǔ)可一次建成，如需裝設(shè)SCR反應(yīng)器，僅更換引風(fēng)機葉輪和電動機即可滿足要求。
4)由于燃料的品質(zhì)不穩(wěn)定，水分變化幅度較大等，引風(fēng)機電動機建議采用變頻調(diào)速等節(jié)能措施。
5)由于燃料的品質(zhì)不穩(wěn)定，水分變化幅度較大等，帶式輸送機的出力波動非常大，為了防止過載，帶式輸送機電機建議按額定出力的3倍計算電機功率。
6)由于物料密度不一樣，燃料易吸水，干、濕狀態(tài)下運行物料的空氣阻力、拋物線狀態(tài)差別迥異的特點，帶式輸送機驅(qū)動、給料機等建議采用變頻調(diào)速措施。
7)爐前給料系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)能較好適應(yīng)燃料品質(zhì)的變化（水分變化、“三塊”）。為保證螺旋給料設(shè)備的出力，建議每臺螺旋給料機單獨配置l臺變頻電動機，對搖料器的設(shè)計選型應(yīng)足夠重視。
8)為避免尾部煙道發(fā)生二次燃燒，燒毀除塵器濾袋，建議在除塵器之前加裝旋風(fēng)分離器分離帶火星的不完全燃燒顆粒，或研究采用電袋除塵器的可行性。
9)加強對生物質(zhì)顆粒燃料供應(yīng)的監(jiān)管力度，避免收購摻有石頭、泥沙的生物質(zhì)顆粒燃料，同時建議排渣系統(tǒng)、上料系統(tǒng)的設(shè)備選型充分考慮燃料欠佳因素，加大選型裕量。
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