660MW燃煤电厂的生物质气化耦合技术研究与应用.doc

PAGE1

660MW燃煤电厂的生物质气化耦合技术研究与应用

摘要：文章针对湖北某电厂进行生物质气化耦合发电进行技术研究，提出了：（1）660MW燃煤电厂的生物质气化耦合应用技术方案，分析了660MW燃煤电厂生物质气化耦合的可行性；（2）掺烧改造方案通过在主燃区前后墙各布置2只生物质燃气燃烧器，能实现锅炉掺烧生物质气化燃气的目的；（3）通过分析生物质气化耦合发电对2#锅炉的影响，得出生物质气化耦合发电对锅炉动力场、对流换热、排烟温度影响非常小，能降低NOx污染物、SOx污染物排放并且能作为基础负荷与660MW机组深度调峰相结合。

引言

生物质耦合发电的技术包含三种：破碎制粉直接燃烧耦合、液化气化间接燃烧耦合、并联锅炉蒸汽耦合。蒸汽耦合在燃煤电厂附近新建生物质蒸汽锅炉，将生物质直燃锅炉产生的蒸汽与大电厂蒸汽混合。该技术造价大、由于生物质锅炉效率明显低于大电厂蒸汽锅炉，故不考虑蒸汽耦合。直接燃烧耦合利旧电厂已有设施设备，包括环保设备等，目前部分生物质耦合发电采用了直接燃烧耦合。直接燃烧耦合就是将生物质燃料（谷壳、秸秆、废木料等）掺入燃煤中，利用已有输送设备，输送至炉膛进行燃烧。间接燃烧耦合是生物质在气化炉内进行气化，产生的低热值燃气（主要成分为氮气以及CO、CO2、CH4、H2等）和燃气中所携带的可燃颗粒通过锅炉改造后增设的生物质燃气燃烧器被送入锅炉炉膛与煤混合燃烧的技术。作为一种理想的气化原料，生物质可以通过空气气化，变为可燃气体、焦油、草木灰，且气化后的燃气在燃煤锅炉中极易燃烧。气化产生的燃气温度为700～750℃，燃气需冷却到400～450℃（防止冷却温度过低焦油析出），可燃气体在锅炉炉膛内迅速燃烧，产生热量，燃气通过管道上设置的仪表进行计量。

综上所述，间接燃烧耦合技术有很多优点，如：（1）技术性能：原料与煤分开处理，仅处理生物质燃料，不用考虑与煤一同进行处理；（2）环境效益：气化产生具有还原性的碳氢气体燃料，进入电站锅炉再燃区，会对NOx等氧化性气体污染物起到还原作用，降低NOx原始排放量，同时减少飞灰含量；（3）经济性：间接耦合目前实行以“燃气热量折电量”的办法进行计量，燃气热值通过燃气在线测量分析仪能够精确计量[1-6]，在某些省份生物质耦合项目能够使其依托的大燃煤发电机组获得资源循环利用奖励电监。而直接耦合很难排除人为因素对生物质掺烧量直接计最的千扰，从而导致直接耦合难以获得补贴[7-8];（4）灵活性：在生物质直接粉碎的方案下，为了保证对锅炉及其附属辅机的正常运行，直接耦合比例控制在5%以下。在生物质气化或者热解的方案下，锅炉生物质耦合比例可以通过增设燃气燃烧器来实现，由千气体燃料比煤更易燃烧，因此，生物质可以实现大比例掺烧气由千生物质气化燃气极易燃烧，运行调整灵活，生物质间接耦合还能适应机组宽范围运行[10]。

因此，本项目选用间接燃烧耦合的技术方案作为设计方案。

1660MW燃煤电厂情况

1.1660MW燃煤电厂设备情况

湖北某拟实施生物质气化耦合发电项目电厂装机容篮为2x660MW燃煤电厂，其中锅炉由东方电气集团东方锅炉股份有限公司生产制造。型式为：超超临界、一次中间再热、单炉膛、露天布置、兀型燃煤直流炉。前后墙对冲旋流燃烧器，每台锅炉配置2台三分仓回转式空预器，同步安装SCR脱硝装置，锅炉设计参数如表1所示。

1.2电厂周边生物质资源情况

本项目设计燃料为100%水稻秸杆，校核燃料为60%水稻秸杆+40%林废。

为落实燃料，电厂做了充分的燃料调查，并与各燃料厂家签订了“生物质燃料购销意向协议”。气化炉年消耗设计燃料水稻秸杆5.81万吨，根据电厂与相关企业签订的“生物质燃料购销意向协议”，秸杆年可利用总最为11万吨。能够满足项目投运后燃料消耗址。

2生物质气化耦合方案的设计

2.1生物质气化耦合系统

生物质经皮带输送机送到气化炉炉前料仓，在安装在炉前料仓下的螺旋给料机把生物质送入气化炉；气化介质采用空气，气化用空气由鼓风机送入气化炉。为保持气化炉内的物料平衡，在气化炉的侧面设置一套床料补充系统，根据需要随时补充床料，保持流化床气化炉床压稳定。

在气化室产生的约750°C的燃气，经过一级旋风除尘器，分离下来的灰经回料器送回气化炉下部继续参加反应，燃气再经过二级旋风除尘器，分离下来的灰经管式冷灰器冷却，灰的温度降为80°C，冷却水用发电厂凝结水，降温后的灰由气力输送系统送入灰仓，由汽车外运。二级旋风除尘器出口燃气温度约为750°C左右，经导热油换热器降温，温度为420-430°C,经加压风机输送到燃烧器，进入发电锅炉燃烧；在导热油换热器系统中，经燃气加热后的导热油把热监传给发电厂凝结水，为防止导热油换热器管子表面积灰，设置吹灰器，系统流程如图