干貨|歐洲大型燃煤鍋爐耦合生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)介紹
0、編者按(詹華忠Allen)
2017 年 11 月27 日,國家能源局、環(huán)境保護(hù)部聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于開展燃煤耦合生物質(zhì)發(fā)電技改試點(diǎn)工作的通知》,建議發(fā)電企業(yè)積極參與燃煤鍋爐生物質(zhì)耦合發(fā)電工作,嘗試破解秸稈田間直燃等環(huán)境治理難題,促進(jìn)電力行業(yè)特別是煤電的低碳清潔發(fā)展。
國家發(fā)改委 2017 年 12 月 18 日印發(fā)《全國碳排放交易市場建設(shè)方案》,專門針對發(fā)電行業(yè)提出:為貫徹落實(shí)黨中央、國務(wù)院關(guān)于建立全國碳排放權(quán)交易市場的決策部署,穩(wěn)步推進(jìn)全國碳排放權(quán)交易市場建設(shè)。這說明燃煤火電機(jī)組面臨進(jìn)一步降低CO2 排放壓力,需要前瞻性考慮適應(yīng)未來降低 CO2 排放相關(guān)途徑迫在眉睫。
燃煤鍋爐耦合生物質(zhì)燃燒技術(shù)建設(shè)周期短、投資和運(yùn)行費(fèi)用低、發(fā)電送出穩(wěn)定且能實(shí)現(xiàn)顯著的節(jié)能減排效果。燃煤鍋爐耦合生物質(zhì)燃燒對改善區(qū)域環(huán)境,充分利用電廠已有的大部分設(shè)備和已存在的供電、供熱市場,增加當(dāng)?shù)剞r(nóng)民收入有著天然優(yōu)勢;是一種現(xiàn)實(shí)、有效、可行和重要的減少燃煤火電機(jī)組溫室氣體排放的重要舉措和發(fā)展方向。該技術(shù)備受新五大發(fā)電集團(tuán)和各省、市自治區(qū)關(guān)注,作為當(dāng)前節(jié)能環(huán)保工作重點(diǎn),進(jìn)行可研、考察,急需確定技術(shù)路線,亟待采用。恰逢其時(shí),中國電力科技網(wǎng)于2018年 4 月 17-18 日在天津召開“第一屆燃煤鍋爐耦合生物質(zhì)燃燒技術(shù)應(yīng)用研討會(huì)”。會(huì)上,中國電力工程顧問集團(tuán)公司副總工程師龍輝做了專題演講《歐洲大型燃煤鍋爐耦合生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)介紹》,值得借鑒國外的實(shí)踐。
(前排左6為龍輝先生)
一、 前言
從上世紀(jì)90年代起,歐洲就開始開展生物質(zhì)燃燒技術(shù)研究與應(yīng)用。大型燃煤鍋爐耦合生物質(zhì)技術(shù)在在英國、荷蘭、芬蘭、丹麥、德國等許多國家得到應(yīng)用。
如何在未來的火電機(jī)組解決CO2減排問題。大型燃煤鍋爐耦合生物質(zhì)燃燒發(fā)電技術(shù)就是其中解決方案之一。大型燃煤鍋爐耦合生物質(zhì)燃燒發(fā)電技術(shù)在歐洲得到推動(dòng)和發(fā)展得益于該技術(shù)減少燃煤電廠的CO2排放要求,政府的補(bǔ)貼等。
目前歐洲大型燃煤鍋爐耦合生物質(zhì)燃燒技術(shù)的主流發(fā)展方向是生物質(zhì)與煤耦合燃燒。我們一直在調(diào)研、跟蹤這一技術(shù)的最新發(fā)展。這里著重介紹歐洲比較有代表性的國家荷蘭、芬蘭、英國大型燃煤鍋爐耦合生物質(zhì)技術(shù)發(fā)展情況。
二、 歐洲大型燃煤鍋爐耦合生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)應(yīng)用情況
2.1荷蘭大型燃煤鍋爐耦合生物質(zhì)燃燒發(fā)電技術(shù)發(fā)展
2.1.1 實(shí)驗(yàn)階段
1993年,在KEMA的1MW燃煤實(shí)驗(yàn)鍋爐進(jìn)行的耦合燃燒試驗(yàn),包括5%和10%的的材料的耦合燃燒:建筑垃圾廢木料、污水污泥、焦炭產(chǎn)品。
重點(diǎn):燃燒性能、灰量、排放。由于實(shí)驗(yàn)效果積極,在90年代中期,荷蘭的燃煤發(fā)電廠開展生物質(zhì)耦合燃燒技術(shù)得到發(fā)展。
2.1.2積累經(jīng)驗(yàn)階段
1995年~2000年,在示范電廠運(yùn)用不同燃料完成3%~5%~10%(重量百分比)的耦合燃燒。
完成的主要工作包括:
1)對焦炭、(干)污水污泥、廢木料、烴氣、生物質(zhì)能球團(tuán)、柑桔球團(tuán)、城市廢物、咖啡渣、可可豆殼、動(dòng)物脂肪、肉及骨、谷物粗粉進(jìn)行工業(yè)示范試驗(yàn),確認(rèn)燃燒特性,完成物料平衡計(jì)算(包括排放情況,灰量),并且將耦合燃燒比例從10wt%提高到35wt%(或更高),對木球、棕櫚仁壓榨、回收固體燃料、橄欖殘留、小麥殼粒,大豆殼等生物質(zhì)采用專用混合燃燒裝置。
2)對鍋爐燃燒、腐蝕,磨煤機(jī)運(yùn)行,污染物排放,灰渣等副產(chǎn)品質(zhì)量,對SCR煙氣處理的影響,選擇催化還原催化劑的活性對燃燒的影響,監(jiān)測爐膛內(nèi)的腐蝕情況、煤/生物燃料混燒的磨煤機(jī)性能、煤灰質(zhì)量帶來的影響進(jìn)行了分析。
2.1.3目前發(fā)展情況
目前已經(jīng)有超過50個(gè)試驗(yàn),使用煤和生物質(zhì)能、垃圾等物質(zhì)的耦合燃燒,比例超過40wt%。
自2007年以來,在荷蘭的燃煤發(fā)電廠,耦合10% (重量百分比)的二次燃料已經(jīng)很普遍。2010年以后提高耦合燃燒比例,實(shí)現(xiàn) 600MW機(jī)組10~15%(重量百分比)的耦合燃燒,600MW以下機(jī)組實(shí)現(xiàn)15~35%(重量百分比)的混合燃燒,10~30MW的獨(dú)立工業(yè)單元超過35%(重量百分比)的混合燃燒。
2015年,荷蘭最新設(shè)計(jì)投運(yùn)的鹿特丹的MPP3電廠是目前世界上最新建成的節(jié)能和CO2深度減排示范電廠。1100MW超超臨界機(jī)組采取超超臨界參數(shù)+生物質(zhì)混燒+區(qū)域供熱+CO2捕集的CO2深度減排技術(shù)路線。機(jī)組容量:2X1100MW,機(jī)組參數(shù):28.5MPa/600℃/620℃,機(jī)組發(fā)電效率>47%。生物質(zhì)混燒比例30%,準(zhǔn)備2019年投入使用。
MPP3 電廠混燒30%左右的生物質(zhì),采取區(qū)域供熱:
2.2芬蘭大型燃煤鍋爐生物質(zhì)混燒技術(shù)應(yīng)用
芬蘭建成世界上最大的混燒生物質(zhì)的循環(huán)流化床鍋爐---芬蘭 Alholmens Kraft 550MW熱電廠。其中燃料: 煤:10%、泥煤:45%、森林廢棄物:10%、工業(yè)廢木材:35%。已經(jīng)成功運(yùn)行多年,生物質(zhì)可以以任何比例與煤混燒,包括100%生物質(zhì)。
2.3英國
英國是目前世界上采取生物質(zhì)混燒技術(shù)最多的國家。英國共有16座大型火電廠完成了生物質(zhì)混燒發(fā)電,其中13座為總?cè)萘砍^1000MW的大型燃煤火電廠,其總裝機(jī)容量為25,366MW。
英國容量大于1000MW的火電廠生物質(zhì)混燒發(fā)電廠一覽表:
2.3.1英國Tilbury電廠生物質(zhì)燃燒改造項(xiàng)目
Tilbury電廠位于倫敦東南,始建于1961年,1968年開始運(yùn)行,目前屬于RWE Power公司。電廠裝機(jī)容量為2X712MW,2004年改造為生物質(zhì)發(fā)電。
2011年5月TilburyB電廠開始要改造為純生物質(zhì)發(fā)電廠,改造總目標(biāo)如下:
Tilbury電廠所需燃料,60%來自加拿大不列顛哥倫比亞蟲蛀后的林木,10%來自歐洲,30%來自RWE所屬佐治亞州工廠生產(chǎn)的木材顆粒。
電廠第一階段改造情況介紹:
目前Tilbury電廠已經(jīng)完成了第一階段的改造, 主要包括改造真空卸載機(jī)、磨煤機(jī),皮帶輸送機(jī),灰斗,燃燒器改造等。
第一階段改造中存在的主要問題:
A物料輸送特性和預(yù)期不同。部分生物質(zhì)燃料強(qiáng)度不夠,在輸送過程中容易破碎,增加了粉塵量,同時(shí)使輸送更困難。
B磨煤機(jī)特性與預(yù)期不同。主要變化與磨輥、碾壓力有關(guān)。
C從煤倉到給料機(jī)的流動(dòng)性較差。在給料機(jī)和磨煤機(jī)間加裝回轉(zhuǎn)閥,作為煤倉和磨煤機(jī)間的壓力密封。
D灰分特性變化。生物質(zhì)特性不適合傳統(tǒng)的濃相氣力輸送。靜態(tài)情況下,灰分會(huì)堆積,引起結(jié)渣和堵塞。
運(yùn)行中料倉自燃著火情況
2012年2月27日9、10號機(jī)組發(fā)生料倉起火事故,其主要原因是料倉中的木材顆粒分布不均,由于局部自燃引起著火。
Tilbury電廠事故分析:
A生物質(zhì)燃料處理過程中及運(yùn)輸、儲存區(qū)域(如灰斗、料倉)的粉塵水平較高。
B木材顆粒的點(diǎn)火、燃燒特性和煤相近,木屑由于水分較低,相比燃煤粉塵,流動(dòng)性更強(qiáng)。
C如果木屑遇到火源,可能引發(fā)自燃,產(chǎn)生大量的煙和CO,并難以撲滅。
解決方案:
在設(shè)計(jì)階段考慮撲滅料倉內(nèi)木材顆粒自燃的方法。
當(dāng)檢測到料倉和灰斗內(nèi)自燃發(fā)生時(shí),設(shè)法減少破壞原料及將其暴露給更高氧含量水平的可能性。
電廠下一步升級計(jì)劃
電廠的第一階段改造于2013年中期結(jié)束。第二階段改造將對電廠進(jìn)行重大升級改造以符合新電廠環(huán)境標(biāo)準(zhǔn),并延長電廠工作壽命至2027年。
2.3.2英國Drax電廠耦合生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)改造項(xiàng)目
Drax電廠6×660MW機(jī)組。前3臺機(jī)組1974年投運(yùn),后3臺1986年投運(yùn)?,F(xiàn)在鍋爐均改造成有單獨(dú)生物質(zhì)磨制和燃燒的鍋爐,是世界上總?cè)萘孔畲蟮牟捎脝为?dú)生物質(zhì)處理、磨制和燃燒的耦合生物質(zhì)燃燒的燃煤電廠。
2004年第一次改造---Drax電廠3號660MW機(jī)組改造:
生物質(zhì)顆粒磨制后直接進(jìn)入鍋爐燃燒
2008年第二次改造---Drax電廠6X660MW機(jī)組全部改造
對全部6X660MW機(jī)組完成了10%BMCR熱量生物質(zhì)改造。
生物質(zhì)混燒項(xiàng)目通過在煤粉處理系統(tǒng)中預(yù)混生物質(zhì)和煤粉,并將混合后的燃料送入磨煤機(jī)和燃燒系統(tǒng)。通過這一途徑混燒率上限約可達(dá)輸入熱量的10%,并且在此水平上,混燒對鍋爐電廠運(yùn)行和性能的影響適中。
2011年第三次改造---Drax電廠單臺660MW機(jī)組60%熱輸入改造
2011 年,完成2、3、4號機(jī)組生物質(zhì)耦合燃燒均切換到1號機(jī)組使之達(dá)到60%熱輸入。
經(jīng)過多次改造,系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及性能都在不斷地發(fā)展。其引入了根據(jù)出力要求直接完成生物質(zhì)供給量的自動(dòng)控制,使磨煤機(jī)切換到混燒時(shí)具有恢復(fù)調(diào)節(jié)功能。
三、 歐洲大型燃煤鍋爐耦合生物質(zhì)發(fā)電主要技術(shù)路線
3.1歐洲最初總結(jié)出的生物質(zhì)耦合發(fā)電主要技術(shù)路線
3.1.1方案1
將生物質(zhì)顆粒送入磨煤機(jī)中反復(fù)碾磨,并將碾磨好的生物質(zhì)輸送至已有的點(diǎn)火系統(tǒng)。該方案在北歐一些小型煤粉爐系統(tǒng)中成功開展。
3.1.2方案2
是在煤粉處理系統(tǒng)中,將生物質(zhì)與煤粉按照比例進(jìn)行預(yù)混,在現(xiàn)存燃煤系統(tǒng)中進(jìn)行混合燃料的研磨和燃燒。該方法所需增加的投資不高且實(shí)現(xiàn)相對容易。由于適用生物質(zhì)原料供應(yīng)安全性問題,或者政府補(bǔ)貼資助或其他財(cái)政鼓勵(lì)混燒計(jì)劃的政策的長期安全使用等想法,該方法是火電廠的運(yùn)行人員最初開始耦合燃燒技術(shù)時(shí)常用的方法。
3.1.3方案3,4和5
包括預(yù)研磨生物質(zhì)直噴煤粉燃燒系統(tǒng)。例如,噴入煤粉管道、改造燃燒器或者新型專用生物質(zhì)燃燒器。這些方案涉及更高的資本投資,但是混燒比例比方案2要高很多。英國及北歐國家已經(jīng)完成了很多利用預(yù)磨生物質(zhì)直噴混燒技術(shù)的生物質(zhì)利用項(xiàng)目??梢允瓜到y(tǒng)在更高的生物質(zhì)混燒比率工作。
在英國及其它國家已有有這些系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),為新一代的生物質(zhì)耦合系統(tǒng)的發(fā)展提供了技術(shù)支持,為改造現(xiàn)在或者新建項(xiàng)目奠定基礎(chǔ)。所有相關(guān)的耦合技術(shù)都會(huì)把生物質(zhì)研磨至合適的顆粒大小分布以實(shí)現(xiàn)高效的煤粉火焰燃燒,同時(shí)也都會(huì)利用氣力輸送將預(yù)磨的生物質(zhì)顆粒從磨煤機(jī)送入爐膛。這種方法可以作為改造及新建具備生物質(zhì)耦合發(fā)電的燃煤電廠工程的優(yōu)先選擇。
3.1.4方案6
包括在專用機(jī)組的生物質(zhì)氣化,通??諝庠诖髿鈮合麓颠M(jìn),在煤粉鍋爐中混燒。在產(chǎn)生氣體進(jìn)入煤粉鍋爐中燃燒前可凈化或者不凈化。這種生物質(zhì)混燒方法在北歐少量的電廠中采用。
3.2新技術(shù)路線
歐洲公司近年來根據(jù)其在英國、韓國、美國多臺500MW~660MW燃煤電廠耦合生物質(zhì)燃燒改造項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn),提出以下大型燃煤鍋爐生物質(zhì)耦合發(fā)電技術(shù)路線。
①生物質(zhì)磨和生物質(zhì)燃燒器. 實(shí)現(xiàn)100%燒生物質(zhì)燃料
②生物質(zhì)磨和獨(dú)立的燃燒器. 耦合5~40%的生物質(zhì)能量輸入
③生物質(zhì)磨和共用的燃燒器,耦合5 ~40%的生物質(zhì)能量輸入
④獨(dú)立的磨煤機(jī)和獨(dú)立的燃燒器,耦合5 ~15%生物質(zhì)能量輸入
⑤共用的磨煤機(jī)和共用的燃燒器,耦合5 ~15%生物質(zhì)能量輸入
這一技術(shù)路線是根據(jù)很多最新的項(xiàng)目采用更先進(jìn)的系統(tǒng),包括預(yù)磨生物質(zhì)物料直噴混燒技術(shù),可在更高混燒率下運(yùn)行。所有這些系統(tǒng)包括預(yù)磨生物質(zhì)向鍋爐的氣力輸運(yùn),向煤粉管道、改進(jìn)煤粉鍋爐或?qū)iT生物質(zhì)鍋爐的噴射技術(shù)。大量這些系統(tǒng)已商業(yè)運(yùn)行,并成功運(yùn)行了3~4年。
3.2.1專用生物質(zhì)燃燒器
在現(xiàn)有的燃煤鍋爐中安裝新的生物質(zhì)混燒專用燃燒器。對于很多電廠來說,維持現(xiàn)有的煤粉燃燒能力是一個(gè)很好的選擇。對于這種技術(shù),有許多技術(shù)難題及商業(yè)風(fēng)險(xiǎn)需要研究,如:
新燃燒器的位置將對現(xiàn)有的煤粉燃燒系統(tǒng)及鍋爐的效率都有很大的影響。這還可能為鍋爐的運(yùn)行帶來潛在的風(fēng)險(xiǎn),因此需要對新燃燒器的位置進(jìn)行仔細(xì)的評估。
生物質(zhì)的直接燃燒技術(shù)很復(fù)雜,包括其燃燒機(jī)理及其與鍋爐控制的關(guān)系,而且安裝成本很高。
3.2.2直接噴入改造后的煤粉燃燒器
將預(yù)磨后的生物質(zhì)直接噴入當(dāng)前的煤粉燃燒器,這需要對當(dāng)前燃燒器進(jìn)行很大的改造。改造成本比較高,而且在技術(shù)上也存在很大風(fēng)險(xiǎn)。但如果考慮到生物質(zhì)燃料可能會(huì)堵塞煤粉輸送系統(tǒng),尤其是煤粉分離器、煤粉分配器及煤粉燃燒器,對某些生物質(zhì)燃料來說,采用改造燃燒器的方法可能是一個(gè)合適的選擇。
生物質(zhì)送入爐膛的位置及配套的截止閥和相關(guān)設(shè)備等都在燃燒器平臺上,易于觀察與維護(hù);
由于該位置接近爐膛,因此減少了研磨后的生物質(zhì)顆粒進(jìn)入煤粉管道所帶來的風(fēng)險(xiǎn);
該位置遠(yuǎn)離磨煤機(jī),因此磨煤機(jī)事故對生物質(zhì)傳送和噴射系統(tǒng)的影響大大減少。
把生物質(zhì)送入輸煤管道或者直接把其輸入燃燒器,所以都需要一個(gè)高靈敏度的生物質(zhì)分離驅(qū)動(dòng)閥,該閥可以把生物質(zhì)輸送系統(tǒng)與磨煤機(jī)及點(diǎn)火系統(tǒng)迅速地分離。如果整個(gè)系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行,把生物質(zhì)噴入輸煤管道的方法具有很多的優(yōu)勢:
A不需要對鍋爐結(jié)構(gòu)、二次風(fēng)管道、輸煤管道及煤粉燃燒器進(jìn)行較大修改;
B鍋爐和磨煤機(jī)能夠單獨(dú)進(jìn)行正常的煤粉發(fā)電,直到所有的燃燒及鍋爐系統(tǒng)都改造完成后才會(huì)引入生物質(zhì)燃燒系統(tǒng);
C利用這種方法,生物質(zhì)與煤粉的燃燒產(chǎn)物混合得很好。這意味著由于生物質(zhì)燃燒產(chǎn)物積累而在爐膛及鍋爐內(nèi)產(chǎn)生的帶狀沉積和腐蝕帶所引起的危險(xiǎn)將被減少。
在最新的系統(tǒng)中引入了生物質(zhì)供給率的自動(dòng)控制,當(dāng)使磨煤機(jī)切換到混燒時(shí)具有恢復(fù)調(diào)節(jié)功能。
在進(jìn)入主煤粉管道前安裝VARB,保證生物質(zhì)燃料流動(dòng)均勻可控。
四、 歐洲大型燃煤鍋爐耦合生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)發(fā)展對我國的啟示
2005年,歐盟碳開始交易體系開始運(yùn)行,如今,這一系統(tǒng)已涵蓋歐洲國家11000家發(fā)電廠、工廠以及絕大多數(shù)的航空公司,覆蓋 歐洲45%的溫室氣體排放量,成為世界上最大的碳排放交易市場。歐洲的電廠開展了各種方式的CO2深度減排工作。2017年全國7個(gè)碳排放權(quán)交易市場全面啟動(dòng)運(yùn)行,并正式印發(fā)《全國碳排放交易市場建設(shè)方案》。
對國外大型燃煤鍋爐生物質(zhì)混燒技術(shù)應(yīng)用比較成熟的國家(英國等國家)典型的大型燃煤鍋爐生物質(zhì)耦合燃燒技術(shù)運(yùn)行情況進(jìn)行調(diào)研、采取的主要工藝分析及研究結(jié)論如下:
4.1大型燃煤鍋爐混燒生物質(zhì)技術(shù)在英國、美國、芬蘭、丹麥、德國、奧地利、西班牙和許多國家應(yīng)用較多,電廠裝機(jī)容量最高達(dá)1100MW,并有多個(gè)大型燃煤鍋爐實(shí)現(xiàn)耦合生物質(zhì)發(fā)電的應(yīng)用業(yè)績。
4.2自2007年以來,在荷蘭的燃煤發(fā)電廠,耦合生物質(zhì)10%(重量百分比)的燃燒已經(jīng)很普遍。2010年以后提高耦合比例,實(shí)現(xiàn) 600MW機(jī)組10~15%(重量百分比)的生物質(zhì)耦合燃燒,600MW以下機(jī)組實(shí)現(xiàn)15~35%(重量百分比)的生物質(zhì)耦合燃燒,10~30MW的獨(dú)立工業(yè)單元超過35%(重量百分比)的生物質(zhì)耦合燃燒。
而英國近年來生物質(zhì)耦合燃燒技術(shù)發(fā)展表明:大型燃煤鍋爐可實(shí)現(xiàn)自由比例的生物質(zhì)燃料(0~100%)給鍋爐提供熱量。可實(shí)現(xiàn)100%的生物質(zhì)燃料,不再燒煤。
英國是目前世界上燃煤火電機(jī)組生物質(zhì)混燒技術(shù)發(fā)展領(lǐng)先的國家,實(shí)現(xiàn)了三代技術(shù)的跨越,部分大型燃煤火電機(jī)組實(shí)現(xiàn)了“煤改生物質(zhì)”燃燒。值得我們學(xué)習(xí)和借鑒。
歐洲大型燃煤鍋爐耦合生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)發(fā)展路線目前可歸納為生物質(zhì)顆粒=》生物質(zhì)磨機(jī)=》管道分配系統(tǒng)=》煤粉管道,盡管生物質(zhì)耦合燃燒技術(shù)有難以計(jì)量方面的缺點(diǎn),但我們認(rèn)為解決該問題后將是大型燃煤鍋爐生物質(zhì)混燒技術(shù)發(fā)展的主要方向,可以實(shí)現(xiàn)大型鍋爐各種比例耦合燃燒技術(shù)應(yīng)用,同時(shí)具有成熟、可靠、安全的特點(diǎn),該技術(shù)在國際上已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。
生物質(zhì)磨機(jī):
國外有15%、40%、100%耦合生物質(zhì)發(fā)電的技術(shù)。結(jié)合具體項(xiàng)目的燃料供應(yīng)、資金,運(yùn)行維護(hù)習(xí)慣,以及我國電廠的情況,我們認(rèn)為40%耦合生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)比較適合于我國,即在電廠內(nèi)或緊挨電廠建設(shè)燃料預(yù)處理工廠進(jìn)行烘焙和研磨;然后通過大管道輸送到鍋爐附近,再通過管道分配系統(tǒng)均勻分配到煤粉管道。該方案生物質(zhì)燃料預(yù)處理比較獨(dú)立,生物質(zhì)耦合比較較高(可達(dá)熱值比例40%),電廠的改造較小,便于項(xiàng)目投資、建設(shè)和運(yùn)行管理。
五、建議
中國不可能像西方一些國家那樣完全去煤化,燃煤發(fā)電在未來30年仍將占較高的比重。按照目前的電力發(fā)展形勢分析,即使我國目前的火電機(jī)組供電煤耗將從2017年的309g/kWh雖可以繼續(xù)下降,但由于火電機(jī)組總?cè)萘坎粩嘣黾樱绮徊扇∠鄳?yīng)的措施,我國的火電機(jī)組的CO2排放總量仍將增加。
生物質(zhì)發(fā)電是國家政策支持發(fā)電項(xiàng)目,屬于綠色、環(huán)保能源,對于實(shí)現(xiàn)能源的戰(zhàn)略接續(xù)、改善生產(chǎn)生活環(huán)境、有效利用資源具有十分重要的意義。
隨著國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和生活水平的不斷提高,我們對能源的需求也日益增加。而主要傳統(tǒng)能源(煤炭和石油等)的有限性和環(huán)境污染等因素,促使我們積極開拓和發(fā)展可再生能源。
因此對我國生物質(zhì)燃燒技術(shù)發(fā)展建議如下:
5.1采用大型燃煤鍋爐耦合生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)
5.1.1降低生物質(zhì)燃料供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn),具有燃料的靈活性
我國生物質(zhì)直燃技術(shù)發(fā)揮占受收集、儲運(yùn)與預(yù)處理的限制,成為技術(shù)發(fā)展的瓶頸。能量密度低,分布分散、纖維結(jié)構(gòu),預(yù)處理困難;生物質(zhì)的特點(diǎn)不利于長距離運(yùn)輸、受區(qū)域性、季節(jié)性影響,生物質(zhì)直燃電廠密集程度增大。
而大型燃煤鍋爐耦合生物質(zhì)燃燒技術(shù)采用壓緊顆粒,同時(shí)采用分片經(jīng)營,鄉(xiāng)為單位,社會(huì)投資,進(jìn)退自如。具有克服生物質(zhì)原料供應(yīng)波動(dòng)影響,克服純燒生物質(zhì)的缺點(diǎn),能夠利用大型電廠的規(guī)模經(jīng)濟(jì),熱效率高、低成本、低風(fēng)險(xiǎn),污染物排放減少。生物質(zhì)耦合發(fā)電可充分利用燃煤電廠大容量、高蒸汽參數(shù)達(dá)到高效率的優(yōu)點(diǎn)。
5.1.2充分利用現(xiàn)有燃煤電廠原有的設(shè)施和系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)發(fā)電,充分利用原有燃煤電廠已經(jīng)存在的供電和供熱市場。
5.1.3大型燃煤鍋爐耦合生物質(zhì)發(fā)電具有工藝簡單、工藝設(shè)備要求低,轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備少,故系統(tǒng)耗能少、故障低、維護(hù)量小等特點(diǎn)。
5.2建設(shè)示范工程
建議政府主管部門推動(dòng)將大型燃煤鍋爐耦合生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)應(yīng)用到我國大型火電廠中,可首先在生物質(zhì)豐富地區(qū)建設(shè)一個(gè)600MW機(jī)組耦合生物質(zhì)發(fā)電的示范工程,為進(jìn)一步的推廣應(yīng)用積累建設(shè)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。
5.3開展國際合作
鑒于國內(nèi)開展大型燃煤鍋爐耦合生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)研究起步較晚,目前還缺乏先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備。中國農(nóng)林生物質(zhì)原料復(fù)雜多樣,品質(zhì)差異巨大,因此需要一套性能穩(wěn)定、可靠的燃燒設(shè)備,能夠最大限度適應(yīng)中國多品種、多形態(tài)、季節(jié)差異大、含水量與熱值復(fù)雜多樣等問題的燃料。國內(nèi)雖已有2個(gè)電廠對原有燃煤鍋爐進(jìn)行混燒生物質(zhì)試驗(yàn)和技術(shù)改造,積累了一定的經(jīng)驗(yàn),但國內(nèi)該技術(shù)的發(fā)展仍屬于技術(shù)起步期,距離技術(shù)成熟期還有一定的時(shí)間。
我們建議進(jìn)一步分析歐洲大型燃煤鍋爐生物質(zhì)耦合發(fā)電技術(shù)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),并開展與國外公司的合作。