熱電公司燃煤鍋爐生物質(zhì)能技改實(shí)踐及效益

湯錦元

（金華電業(yè)局，浙江 金華 321000）

1 燃煤鍋爐生物質(zhì)能技改項(xiàng)目概況

浙江蘭溪市熱電有限公司是一家區(qū)域性公用熱電廠，建于1991年，原總裝機(jī)規(guī)模為4爐3機(jī)，包括4臺(tái)35 t/h燃煤鏈條鍋爐、2臺(tái)6 MW抽凝汽輪發(fā)電機(jī)組、1臺(tái)3 MW背壓汽輪發(fā)電機(jī)組。近幾年受蘭溪市區(qū)域規(guī)劃調(diào)整的影響，該公司供熱業(yè)務(wù)量大幅萎縮，而發(fā)電業(yè)務(wù)又受市場(chǎng)煤價(jià)大幅上揚(yáng)的影響虧損嚴(yán)重，面臨的形勢(shì)相當(dāng)嚴(yán)峻。2007年該公司與哈爾濱工業(yè)大學(xué)、開(kāi)封市綠島生物質(zhì)能設(shè)備公司共同進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新開(kāi)發(fā)，9月份開(kāi)始對(duì)2號(hào)燃煤鏈條鍋爐進(jìn)行純?nèi)忌镔|(zhì)改造試驗(yàn)，同步建成了生物質(zhì)片料切割輸送系統(tǒng)和粉料處理輸送系統(tǒng)，12月份2號(hào)燃煤鏈條鍋爐生物質(zhì)能改造試驗(yàn)取得了初步成功。

蘭溪市熱電有限公司燃煤鍋爐生物質(zhì)能技改項(xiàng)目委托浙江城建煤氣熱電設(shè)計(jì)有限公司設(shè)計(jì)，項(xiàng)目總投資4500萬(wàn)元，于2008年正式上報(bào)政府主管部門(mén)，2008年10月取得了浙江省經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會(huì)的項(xiàng)目核準(zhǔn)批復(fù),項(xiàng)目主要建設(shè)內(nèi)容和規(guī)模為：4臺(tái)35 t/h燃煤鏈條鍋爐改為純?nèi)忌镔|(zhì)燃料鍋爐，旋流塔板脫硫除塵裝置改為布袋式除塵裝置，建設(shè)生物質(zhì)切割、輸送、儲(chǔ)存等配套設(shè)施，原汽輪發(fā)電機(jī)組設(shè)備保留不變，項(xiàng)目采用整體設(shè)計(jì)，并按一期工程、二期工程分步實(shí)施。

項(xiàng)目一期工程對(duì)2號(hào)、3號(hào)燃煤鏈條鍋爐進(jìn)行生物質(zhì)能技改，總投資1700萬(wàn)元,于2008年10月開(kāi)工建設(shè)，2009年12月全部完工并投入試運(yùn)行，2010年10月通過(guò)了浙江省經(jīng)信委的竣工驗(yàn)收，同期拆除停用了1號(hào)、4號(hào)燃煤鏈條鍋爐。2010年12月得到了浙江省物價(jià)局的生物質(zhì)發(fā)電臨時(shí)上網(wǎng)電價(jià)的批復(fù)，從2010年10月起停止執(zhí)行熱電聯(lián)產(chǎn)的上網(wǎng)電價(jià)0.5375元/kWh，實(shí)施生物質(zhì)發(fā)電臨時(shí)上網(wǎng)電價(jià)0.666元/kWh，并向國(guó)家發(fā)改委正式申報(bào)生物質(zhì)發(fā)電上網(wǎng)電價(jià)。

2 燃煤鍋爐生物質(zhì)能技改一期工程改造

2.1 燃煤鍋爐本體改造

根據(jù)鍋爐生物質(zhì)料層高度、噴料口的布置要求，對(duì)燃煤鍋爐的前墻水冷壁管、下降管及前集箱重新設(shè)計(jì)制作，增加前拱下端與爐排表面的距離，改變前拱拱形，增加生物質(zhì)粉料噴口和二次風(fēng)，增加鏈條爐排長(zhǎng)度并在爐前新設(shè)8 m3片狀生物質(zhì)小料斗，根據(jù)熱力計(jì)算工況增大省煤器受熱面，以適應(yīng)生物質(zhì)燃料燃燒特性。

2.2 燃料系統(tǒng)改造

2.2.1 片料加工車(chē)間

新建一座面積為2465 m2的片料加工車(chē)間，屬鋼結(jié)構(gòu)廠房，內(nèi)設(shè)2臺(tái)10 t/h秸桿破碎機(jī)，秸桿被破碎成片后由大傾角皮帶輸送機(jī)輸送至料倉(cāng)層。

2.2.2 燃料儲(chǔ)存?zhèn)}庫(kù)

配置2個(gè)燃料倉(cāng)庫(kù)，屬車(chē)間半封閉式料庫(kù)，一個(gè)是原干煤棚改建的面積為2400 m2的片料倉(cāng)庫(kù)，另一個(gè)是面積為624 m2用于堆積木屑等粉料的粉料倉(cāng)庫(kù)。2個(gè)燃料倉(cāng)庫(kù)可滿(mǎn)足2臺(tái)35 t/h鍋爐約10天的燃料耗用需求。

2.2.3 上料系統(tǒng)

（1）片料上料系統(tǒng)

片料加工車(chē)間采用大傾角波邊擋邊皮帶機(jī)上料，皮帶機(jī)規(guī)格為T(mén)D75，輸送長(zhǎng)度L=75 m，輸送帶寬度B=800 mm，輸送帶速度V=1.6 m/s，輸送量Q=100 t/h。秸桿經(jīng)破碎成片后由大傾角皮帶機(jī)送到料倉(cāng)層，料倉(cāng)層新增一條高位布置的皮帶機(jī)，規(guī)格為T(mén)D75，L=50 m，B=800 mm，V=1.6 m/s，Q=80 t/h。片料倉(cāng)庫(kù)利用原1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)上煤皮帶機(jī)棧橋上料，將原有料倉(cāng)層3號(hào)低位B=500 mm皮帶機(jī)進(jìn)行改造，改造后規(guī)格為L(zhǎng)=60 m，B=800 mm，V=1.6 m/s，Q=80 t/h,1號(hào)、2號(hào)皮帶機(jī)規(guī)格未變。

（2）粉料上料系統(tǒng)

2號(hào)、3號(hào)鍋爐各配置2路粉料輸送管道。粉料庫(kù)內(nèi)的木屑、谷殼等粉料先由鏈板式半提機(jī)提升經(jīng)振動(dòng)篩預(yù)處理后由大傾角波狀擋邊皮帶機(jī)輸送到200 m3鋼制粉料倉(cāng)內(nèi)，該皮帶機(jī)規(guī)格為T(mén)D75，L=26 m，B=800 mm，V=1.6 m/s，Q=60 t/h。粉料倉(cāng)下部配置8臺(tái)Φ300 mm螺旋給料機(jī)，每2臺(tái)螺旋給料機(jī)對(duì)應(yīng)一路DN200粉料輸送管道和風(fēng)機(jī)，粉料經(jīng)螺旋給料機(jī)輸送至粉料輸送管道內(nèi)，再由風(fēng)機(jī)正壓氣力輸送到鍋爐內(nèi)，風(fēng)機(jī)的規(guī)格為9-19、6.3 A、18.5 kW。

2.3 燃燒系統(tǒng)改造

2.3.1 給料系統(tǒng)

給料系統(tǒng)包括爐排給料、爐膛噴料2部分。爐排給料：采用機(jī)械給料方式，可做到連續(xù)給料不堵卡，在原有爐前煤斗的基礎(chǔ)上對(duì)煤斗容積進(jìn)行擴(kuò)充改造，將原95 m3的煤倉(cāng)改造為200 m3的料倉(cāng)，該料倉(cāng)可儲(chǔ)存鍋爐9 h的燃料用量。生物質(zhì)片料經(jīng)過(guò)皮帶輸送機(jī)進(jìn)入料倉(cāng)，料倉(cāng)采用分層給料方式，內(nèi)設(shè)12臺(tái)Φ450 mm螺旋給料機(jī)與12臺(tái)Φ450 mm撥料器的組合，將片料送至爐排，入爐燃燒。爐膛噴料：每臺(tái)鍋爐設(shè)置2路噴料口，生物質(zhì)粉料由輸送管道采用正壓氣力輸送至爐膛前墻噴料口噴入爐膛燃燒。

2.3.2 煙風(fēng)系統(tǒng)

鍋爐配風(fēng)方式不變，送風(fēng)機(jī)和送風(fēng)管路均采用原有系統(tǒng)。拆除原有脫硫除塵裝置，每臺(tái)鍋爐新建1臺(tái)布袋除塵器，規(guī)格為L(zhǎng)CDM-4-512-LD-GW，處理煙氣量為12萬(wàn)m3，除塵率≥99.8%，并前置1臺(tái)CNI-3.0旋風(fēng)除塵器進(jìn)行預(yù)處理。引風(fēng)機(jī)換型為Y4-73、14.7D、250 kW，以適應(yīng)生物質(zhì)燃燒煙氣量大的特點(diǎn)，并對(duì)相應(yīng)煙道進(jìn)行改造。生物質(zhì)在鍋爐燃燒后產(chǎn)生的煙氣，逐一流經(jīng)鍋爐各受熱面過(guò)熱器、省煤器及空預(yù)器后，經(jīng)過(guò)布袋除塵器、引風(fēng)機(jī)，最終經(jīng)煙囪排入大氣。

2.4 除灰渣系統(tǒng)改造

2.4.1 除渣系統(tǒng)

鍋爐改燃生物質(zhì)燃料后渣量較少，底渣經(jīng)落渣斗、落渣管落入圓盤(pán)出渣機(jī)，由圓盤(pán)出渣機(jī)定時(shí)出渣至輸渣皮帶機(jī)，再經(jīng)皮帶機(jī)輸送至渣場(chǎng)，定期外運(yùn)予以綜合利用。

2.4.2 除灰系統(tǒng)

新建1座有效容積為700 m3的水泥干灰?guī)?，灰?guī)熘睆綖? m，可儲(chǔ)存2臺(tái)鍋爐約40天的灰量。布袋除塵器收集的灰采用正壓氣力輸送系統(tǒng)輸送，每臺(tái)除塵器4只灰斗的干灰由灰斗下部的LD1.0輸灰倉(cāng)泵氣力經(jīng)1根DN100灰管輸送至干灰?guī)臁}(cāng)泵輸灰氣源來(lái)自壓縮空氣站，該空氣站安裝了2臺(tái)LGD90/323J、16 m3/min的螺桿式空壓機(jī)，并配置了1座8 m3的緩沖罐。

2.5 消防系統(tǒng)改造

消防水池利用原有的1000 m3消防水池，安裝消防水泵2臺(tái)，規(guī)格為XBD12/70-W，總揚(yáng)程H=120 m，設(shè)計(jì)流量Q=70 L/s，電動(dòng)機(jī)功率N=132 kW，以滿(mǎn)足滅火要求。廠區(qū)室外消防管進(jìn)行整體改造，成環(huán)狀連接，管徑為DN200，長(zhǎng)度1200 m，并按規(guī)定配置14套SS100/65-1.6型消防栓。片料加工車(chē)間、片料庫(kù)、粉料庫(kù)安裝消防炮系統(tǒng)，共配置8臺(tái)PS40消防水炮，規(guī)格為Q=30 L/s，射程60 m。

3 燃煤鍋爐生物質(zhì)能技改一期工程效果

3.1 生物質(zhì)能發(fā)電運(yùn)行情況

2號(hào)、3號(hào)燃煤鏈條鍋爐生物質(zhì)能改造工程分別于2009年8月、2009年12月完工，改造成效均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，實(shí)現(xiàn)了100%純?nèi)嫁r(nóng)林廢棄物的改造目標(biāo)。

生物質(zhì)能發(fā)電系統(tǒng)自投產(chǎn)以來(lái)一直維持安全、穩(wěn)定、可靠的運(yùn)行狀態(tài)，經(jīng)浙江省能源監(jiān)察總隊(duì)能源監(jiān)測(cè)站監(jiān)測(cè)，改造后的2號(hào)、3號(hào)鍋爐，在純生物質(zhì)能發(fā)電額定工況參數(shù)運(yùn)行情況下，平均帶負(fù)荷35 t/h，平均熱效率82.65%，達(dá)到了熱效率80.86%的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。2號(hào)、3號(hào)鍋爐改造后的環(huán)保效應(yīng)良好，經(jīng)浙江省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心監(jiān)測(cè)，鍋爐煙氣中煙塵排放濃度小于15 mg/m3,SO2排放濃度小于55 mg/m3,均達(dá)到了《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 13223—2003）的第Ⅰ時(shí)段標(biāo)準(zhǔn)要求。

蘭溪市熱電有限公司生物質(zhì)能發(fā)電的燃料100%采用農(nóng)林廢棄物，主要包括秸桿、樹(shù)皮廢渣等，該公司周邊50 km范圍內(nèi)現(xiàn)有的農(nóng)林廢棄物資源總量約68.66萬(wàn)t，能持續(xù)滿(mǎn)足公司4臺(tái)燃煤鍋爐改造為生物質(zhì)鍋爐后年消耗量約19.39萬(wàn)t農(nóng)林廢棄物燃料的燃用需求。該公司農(nóng)林廢棄物生物質(zhì)能發(fā)電也達(dá)到了國(guó)家資源綜合利用認(rèn)定的規(guī)定要求。

根據(jù)浙江省能源監(jiān)察總隊(duì)能源監(jiān)測(cè)站對(duì)該公司2010年6月—11月期間的生物質(zhì)能發(fā)電情況的監(jiān)測(cè)核實(shí)，該期間2號(hào)、3號(hào)鍋爐純?nèi)嫁r(nóng)林廢棄物共計(jì)30499.16 t，其中秸桿和樹(shù)皮廢渣等資源綜合利用燃料為30154.06 t，占入爐農(nóng)林廢棄物總量的98.87%，符合國(guó)家規(guī)定的“垃圾用量占發(fā)電燃料的重量比重不低于80%”的要求；單爐的秸桿和樹(shù)皮廢渣等資源綜合利用燃料的焚燒量151.21 t/d，達(dá)到了設(shè)計(jì)額定值160 t/d的94.51%，符合國(guó)家規(guī)定的“每月垃圾的實(shí)際使用量不低于設(shè)計(jì)值的90%”的要求。

該公司農(nóng)林廢棄物生物質(zhì)能發(fā)電系統(tǒng)建成后仍保持著原有的供熱業(yè)務(wù)，且供熱規(guī)模不變，其2號(hào)和3號(hào)生物質(zhì)鍋爐、1臺(tái)3 MW背壓汽輪發(fā)電機(jī)組、1臺(tái)6 MW抽凝汽輪發(fā)電機(jī)組所組成的9 MW生物質(zhì)能發(fā)電系統(tǒng)，在進(jìn)行農(nóng)林廢棄物生物質(zhì)能發(fā)電的同時(shí)，繼續(xù)向原有的熱用戶(hù)穩(wěn)定供熱。

3.2 技術(shù)創(chuàng)新成果

該燃煤鍋爐生物質(zhì)能技改工程中，有5項(xiàng)發(fā)明向國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局遞交了專(zhuān)利申請(qǐng)，其中蘭溪市熱電有限公司的“高效粉料輸送管道及粉料輸送裝置”技術(shù)、“防止生物質(zhì)堵塞的料斗”2項(xiàng)技術(shù)已于2009年12月取得了國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局的實(shí)用新型專(zhuān)利授權(quán)，并于2010年1月通過(guò)了浙江省重大科技專(zhuān)項(xiàng)驗(yàn)收。哈爾濱工業(yè)大學(xué)的“燃燒多種生物質(zhì)燃料的鏈條鍋爐裝置”專(zhuān)利技術(shù)申請(qǐng)于2008年9月被國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局受理，并于2009年2月公開(kāi)公告。

4 效益分析

4.1 經(jīng)濟(jì)效益

該公司一期工程建成了2爐2機(jī)共9 MW的生物質(zhì)能發(fā)電系統(tǒng)，年發(fā)電量7000萬(wàn)kWh，供熱量62萬(wàn)GJ，按該公司現(xiàn)行熱價(jià)和國(guó)家規(guī)定的生物質(zhì)能發(fā)電上網(wǎng)電價(jià)測(cè)算，可實(shí)現(xiàn)年銷(xiāo)售收入7175萬(wàn)元，利潤(rùn)483萬(wàn)元，稅收581萬(wàn)元。

4.2 節(jié)能效益和環(huán)境效益

燃煤鍋爐生物質(zhì)能改造一期工程的竣工投產(chǎn)，每年可直接減少煤耗約6.3萬(wàn)tce，節(jié)能效益較為明顯，每年約可減排CO215.7萬(wàn)t、SO21040 t、NOx 441 t，減排效果顯著。

4.3 社會(huì)效益

蘭溪市熱電有限公司燃煤鍋爐生物質(zhì)能技改一期工程建成的生物質(zhì)能發(fā)電系統(tǒng)，每年耗用秸稈、桑枝、樹(shù)皮廢渣等農(nóng)林廢棄物資源總量約12.9萬(wàn)t，這些農(nóng)林廢棄物均從當(dāng)?shù)剞r(nóng)民手中收購(gòu)，按現(xiàn)階段農(nóng)林廢棄物實(shí)際到廠收購(gòu)價(jià)格380元/t計(jì)算，可直接增加當(dāng)?shù)剞r(nóng)民收入4902萬(wàn)元。同時(shí)，該公司農(nóng)林廢棄物生物質(zhì)燃料的收購(gòu)、運(yùn)輸業(yè)務(wù)的開(kāi)展，拓寬了當(dāng)?shù)剞r(nóng)民的就業(yè)渠道，可增加農(nóng)民就業(yè)人員約700人左右。

5 結(jié)束語(yǔ)

浙江蘭溪市熱電有限公司面對(duì)常規(guī)熱電聯(lián)產(chǎn)企業(yè)的困境，與技術(shù)單位合作進(jìn)行技術(shù)研發(fā)創(chuàng)新，實(shí)施燃煤鍋爐生物質(zhì)能技改工程，對(duì)常規(guī)熱電聯(lián)產(chǎn)企業(yè)普遍配備的燃煤鏈條鍋爐進(jìn)行改燃生物質(zhì)的改造，取得了成功，為國(guó)家節(jié)能減排工作作出了貢獻(xiàn)。該技改工程無(wú)需新征土地，投資少，見(jiàn)效快，實(shí)施簡(jiǎn)便靈活，具有極強(qiáng)的可復(fù)制性和可推廣性，對(duì)其他熱電聯(lián)產(chǎn)企業(yè)改走生物質(zhì)能新能源發(fā)展道路，起到了較好的實(shí)踐示范作用。

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