生物質(zhì)熱電聯(lián)供系統(tǒng)的技術(shù)應(yīng)用

楊 濱

(青島市黃島區(qū)市政公用事業(yè)發(fā)展中心, 山東 青島 266555)

1 概述

為實現(xiàn)2030年前碳達(dá)峰、2060年前碳中和的目標(biāo)，作為減排的先進(jìn)適用技術(shù)——生物質(zhì)熱電聯(lián)供受到了關(guān)注。本文以青島地區(qū)某生物質(zhì)熱電聯(lián)供系統(tǒng)為例，介紹系統(tǒng)工藝流程及生物質(zhì)燃料性能，提出技術(shù)改進(jìn)措施，分析環(huán)保效果。

2 工藝流程與燃料性能

2.1 工程概況

青島某熱電廠原配置額定發(fā)電功率30 MW、12 MW背壓式發(fā)電機(jī)組各1臺，配置2臺蒸發(fā)量為130 t/h、3臺蒸發(fā)量為75 t/h的燃煤循環(huán)流化床蒸汽鍋爐。

2019年1月完成1臺額定蒸發(fā)量為150 t/h生物質(zhì)循環(huán)流化床蒸氣鍋爐(以下簡稱生物質(zhì)鍋爐)及配套的額定發(fā)電功率30 MW抽凝式發(fā)電機(jī)組的建設(shè)投運(yùn)工作，項目總投資約1.95×108元，增加了200×104m2以上的清潔能源供熱能力。生物質(zhì)熱電聯(lián)供系統(tǒng)主要設(shè)備性能參數(shù)見表1。

表1 生物質(zhì)熱電聯(lián)供系統(tǒng)主要設(shè)備性能參數(shù)

2.2 工藝流程

生物質(zhì)熱電聯(lián)供系統(tǒng)工藝流程見圖1。生物質(zhì)燃料卸至料棚，通過帶式輸送機(jī)向料倉上料，最后送入鍋爐燃燒。過熱器出口蒸汽進(jìn)入主蒸汽母管后送入汽輪機(jī)，汽輪機(jī)帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電，汽輪機(jī)抽汽可用于供熱和廠用汽。煙氣先進(jìn)入煙氣脫硝裝置，除去絕大部分氮氧化物，再進(jìn)入旋風(fēng)除塵器、布袋除塵器后進(jìn)入脫硫塔，脫硫后進(jìn)入電袋除塵器，處理后的煙氣經(jīng)引風(fēng)機(jī)通過煙囪排入大氣。爐渣經(jīng)落渣管落入鍋爐爐膛下部的冷渣機(jī)，經(jīng)輸渣皮帶輸送至渣倉，并定期外運(yùn)。被除塵器捕捉的煙塵落入灰斗，由氣力輸送裝置輸送至灰?guī)靸Υ?，并定期外運(yùn)。經(jīng)水處理裝置除鹽后的自來水與汽輪機(jī)凝結(jié)水經(jīng)熱力除氧器除氧后，經(jīng)加熱器、省煤器升溫后，作為鍋爐給水。

圖1 生物質(zhì)熱電聯(lián)供系統(tǒng)工藝流程

2.3 燃料性能

生物質(zhì)鍋爐燃用生物質(zhì)成型燃料。生物質(zhì)成型燃料是以農(nóng)林剩余物為主原料，經(jīng)切片-粉碎-除雜-精粉-篩選-混合-軟化-調(diào)質(zhì)-擠壓-烘干-冷卻-質(zhì)檢-包裝等工藝，最后制成的成型環(huán)保燃料，是一種潔凈低碳的可再生能源，作為鍋爐燃料，燃燒時間長，可保持高爐膛溫度。

2021年4月6日采樣的生物質(zhì)成型燃料的工業(yè)分析見表2。高位發(fā)熱量為18.01 MJ/kg，低位發(fā)熱量為15.23 MJ/kg。

表2 生物質(zhì)成型燃料的工業(yè)分析

3 技術(shù)改進(jìn)措施

① 增加上料系統(tǒng)噴霧抑塵裝置。在裝卸、轉(zhuǎn)運(yùn)、輸送過程中，生物質(zhì)燃料破碎率比較高，極易產(chǎn)生大量細(xì)粉塵，存在爆燃風(fēng)險。為有效消除粉塵帶來的安全隱患，增加上料系統(tǒng)噴霧抑塵裝置，在帶式輸送機(jī)尾部加裝吸塵風(fēng)機(jī)，增加上料系統(tǒng)的監(jiān)控點(diǎn)。

② 為2號料棚增設(shè)上料系統(tǒng)。2號料棚最初僅作為儲料使用，生物質(zhì)燃料需轉(zhuǎn)運(yùn)到1號料棚后才能上料至鍋爐燃燒。在轉(zhuǎn)運(yùn)過程中，生物質(zhì)燃料極易破碎，產(chǎn)生大量揚(yáng)塵。且同一料棚卸車擁擠，轉(zhuǎn)運(yùn)效率低。因此，為2號料棚增設(shè)上料系統(tǒng)，與1號料棚互為備用，方便生物質(zhì)燃料進(jìn)廠卸車，提高上料效率，保證鍋爐安全穩(wěn)定運(yùn)行。

③ 增設(shè)生物質(zhì)燃料儲備場。生物質(zhì)燃料占用空間大，現(xiàn)有1、2號料棚場地有限，不能滿足冬季對燃料的需求，因此考慮增設(shè)生物質(zhì)燃料儲備場。

4 環(huán)保效果

由于生物質(zhì)燃料灰分及含硫量比較低，煙氣中煙塵、二氧化硫含量明顯低于燃煤機(jī)組，且項目采用超潔凈排放技術(shù)，能夠達(dá)到煙塵質(zhì)量濃度5 mg/m3、二氧化硫質(zhì)量濃度35 mg/m3、氮氧化物質(zhì)量濃度50 mg/m3的排放標(biāo)準(zhǔn)。項目產(chǎn)生的灰渣廢棄物可用于加工優(yōu)質(zhì)復(fù)合肥料，實現(xiàn)來源于農(nóng)林回歸于農(nóng)林的循環(huán)經(jīng)濟(jì)，對構(gòu)建資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會具有積極的推動作用。

2020—2021年供暖期生物質(zhì)熱電聯(lián)供系統(tǒng)運(yùn)行93 d，燃用生物質(zhì)燃料61 721.7 t，折算替代標(biāo)準(zhǔn)煤30 981.71 t，減少二氧化碳排放逾8×104t，節(jié)能減排效果顯著。

5 結(jié)語

為滿足不斷增長的熱負(fù)荷需求，熱電廠的擴(kuò)建受到各種條件的制約，天然氣分布式能源系統(tǒng)的建設(shè)與經(jīng)濟(jì)性受燃?xì)夤?yīng)以及燃?xì)鈨r格的影響明顯。生物質(zhì)熱電聯(lián)供符合供熱規(guī)劃指導(dǎo)思想，為破解能源結(jié)構(gòu)偏煤，化石能源占比較大的高碳問題提供了解決途徑。