生物质能发电及设计要案研究

第39卷云南电力技术Vol 39 No 62010年12月YUNNAN ELECTRIC POWERDec.2010生物质能发电及设计要案研究何永学(云南省电力设计院,云南昆明650011摘要:分析生物质能发电发展现状、技术的特点及难点、经济分析等,研究此类项目设计过程中需面对的要案问题。关键词:生物质能发电技术分析经济分析设计要案燃料锅炉中图分类号:TM62文献标识码:B文章编号:1006-7345(2010)06-0009-03生物质能发电技术的特点发电电价,二是燃料价格。1.1生物质能发电技术生物质发电电价的敏感因素分析我国于二十世纪八十年代末开始关注生物质1)固定资产投资:包括主要设备和基础建发电技术的研究工作,一开始主要应用在一些糖设方面的项目投资。固定资产投资的上升和下降厂废渣、生活垃圾、木材加工厂的废料处理上。对生物质能发电电价的影响效果相同。其电价敏主要技术有:感度的平均值为0.692,即固定资产投资平均下1)流化床燃烧技术。降一个百分点时,电价将降低0.69%。2)流化床气化技术2)年发电量:是影响发电技术收益的主要3)沼气发电技术。因素。由于各生物质能发电技术规模已确定,因4)水冷炉排锅炉燃烧发电技术。此,年发电量的数值主要决定于发电机组的运转1.2生物质发电项目的问题时间,即年发电时间。此敏感因素的变化受生物利用秸秆原料发电是我国生物质能发电最多质能资源的供应、生物质能发电机组性能和运行的形式,其存在以下技术难点:管理水平的影响。发电时间对电价的敏感度平均一是秸杆的收集和运输,二是秸杆本身的化值达到0.762,高于固定资产投资的电价敏感度。学、物理特性对锅炉设计和运行的影响。且发电时间增加对电价的影响要小于发电时间减1)从设计、设备系统到燃料收集体系均处少的影响。这说明,系统生产负荷降低会给电价于不成熟阶段。目前一般都采用农户一经纪人一带来更大影响。发电时间每增加100h,电价将收购站一电厂这样的收集路径。减少0.1元/kWh,说明发电时间的增加将有效减2)单位投资较大,发电成本较高。按目前少生物质能发电电价。的价格水平,正常情况下单位投资约90003)原料成本:对于各类生物质能发电技术11000元/kW,远高于煤电项目。来说,原料成本受原料及来源的影响较大。较前3)燃料品种多样,质量不稳定。两个因素来说,原料成本对电价影响得较小,其4)炉前处理较为复杂。由于国内秸秆发电敏感度均值在0.5以下。但应注意的是,在原料往往不是采用单一的燃料品种,对燃料人炉的处收集成本和运输费用方面换存在很大的不确定因理方式各不相同,因此导致炉前处理系统较为复素。且随着生物质能发电技术的发展,必将带来杂,破碎、上料等环节容易出现问题。对原料的大量需求:这也右可能使价格进一步上1.3生物质发电项目的经济分析涨中国煤化工主要还会集中在发电项目的经济性主要在于两个方面:一是其HCNMHG分考虑原料的收收稿日期:2010-06-20010年第6期南电力技术第39卷集和运输成本的不确定性,以保障整体项目的正1)燃料收集及打捆:如何保证秸秆类原料常运行。的充分供应,项目在建设前减少原料在源头的损1.3.2燃料价格与上网电价分析失。对于山区性分散式小面积种植地区,宜采用由于生物质发电项目的全厂热效率低于常规厂外设置收购站的收集方式。对于农场式平原性燃煤电厂,而项目投资比常规燃煤电厂高。因此,大规模种植地区,电厂与农场形成一体化直接收要达到理想的经济效益,必须要有较低的燃料价购,减少中间环节,节省转运费用。对于集中型格和较高的上网电价。经过计算,按照不同电价的林业产品,也应采用和木材加工商等直接收购。和不同燃料价格绘制内部收益率的关系曲线,见散料收购时,尽量不要打捆。图1。2)燃料运输:秸秆到电厂的运输宜采用专用大车厢自卸汽车,提高载重量,减少运输成本对于水路运输方便的地区,采用船运。3)燃料贮存:宜在发电厂边设一个中心大料场而不宜多设中间小料场。4)燃料输送系统:从厂内燃料堆场到炉前仓,宜釆用普通胶带机,角度小于20度、带速小于1.25米/秒,可适应多种燃料输送,经济使用,05506006507075050安全可靠。炉前给料设备采用螺旋给料,应加大图1收益率与电价、秸秆价格的关系螺旋给料管径,采用多级给料,减短每级给料长图中,燃料价格N1,N2,N3分别为120,度,减轻堵料、缠料的多发事故。180,240元/。其他价格的内部收益率可以采用2.2锅炉燃烧方面内插法估算。就秸杆作为燃料本身来说,其具有下列特点从上图可以看出,在燃料价格为120元/t22.1燃料特点(N1曲线)时,电价在0.55元/kWh以上,即可1)含碳量低、热值较低,燃烬时间短有一定的经济效益;当燃料价格为180元/′t(N22)挥发份含量较高,着火温度低。线)时,电价在0.65/kWh以上,才有理想的经3)含氧量大、燃烧时可适当降低风与燃料济效益;当燃料价格为240元(N3曲线)时,比。想要达到理想的经济效益,则电价需要在0.75元4)氯离子含量高,对受热面腐蚀性加大/kWh以上。5)灰熔点低,增加了结焦和积灰的可能性。结论:在电价一定的情况下,要有好的经济222锅炉设计要点效益,必须在原料价格方面找出路。影响原料价1)应针对秸杆等生物质燃料的燃烧机理格的因素比较多,价格波动范围也比较大,这做好受热面的布置和空气供应的分级供给。点是目前投资者应该加以关注的。应2)应针对秸杆等生物质燃料灰渣的特性1)积极规划,合理布局。做好受热面的吹扫和清灰工作。2)适度规模、规避风险。3)从秸杆等生物质燃料的元素分析来看,3)实现热电联产,提高能源利用效率。氯离子含量平均值为041%,最大可达1.19%,是常规煤粉锅炉氯离子含量数十倍至数百倍,是2设计要案研究垃圾锅炉氯离子含量的5~10倍。氯离子含量太从以上分析中,对于生物质能发电项目的设高,易造成锅炉高温受热面金属腐蚀,同时,也计中面对的突出两大要案问题:一是燃料方面,容易对中国煤化工器等)造成比含燃料的收集、运输、贮存及输送入炉系统等;较严重CNMH量的情况下二是锅炉燃烧方面,含燃烧方式和炉型选择等。金属壁温越高,对受热面带来的金属腐蚀程度越2.1燃料方面大。图2为氯离子含量和金属壁温对金属腐蚀程第39卷生物质能发电及设计要案研究2010年第6期度影响的示意图。2)从国内外锅炉制造商提供的锅炉保证效率来看,还是具有一定的差距。3)从燃烧机理和送风机理上看,国内技术的厂用电较高。4)国产设备的运行可靠性和维护成本相对离子含量较差。5)从燃料适应性上看,国产技术适应性更60金属温(℃图2金属腐蚀影响从图2中可以看出,由于秸杆灰中氯离子的裊1国内外燃烧生物质锅炉技术的性能对比含量相对较高,当金属壁温超过450℃时,烟气腐蚀性急剧加大。因此,在受热面(尤其是高温可靠性项目保证电系统复燃料适受热面)选材时,要特别注意,在烟气迎合面应效率耗杂程度业绩及可用应性采用高Cr抗氯离子的材料。同时,由于烟气中氯离子含量较大,在低温进口技术91%低复杂多高较广时易形成酸结露,加大对空预器等受热面的低温腐蚀,因此,在空预器的密封和选材上也要引起水冷89%中简单少较高广特别注意,可采用管式空预器和使用抗腐蚀材料。国炉排(计算)2.2.3炉型选择术循环流1)国外技术:丹麦BWE公司其炉型主要有化8%x较复杂少较高广振动炉排直接燃烧炉和喷粉室燃炉。2)国内技术基本有两种a水冷炉排技术,该技术立足于国内开发,3结束语以已成功投运的甘蔗渣炉和垃圾焚烧炉燃烧技术随着化石燃料的日益短缺和化石燃料的利用为依托,根据秸杆燃料的特点作出适当的调整和所引起的环境问题日趋严重,大力开发利用生优化,从而形成具有自主知识产权的秸杆锅炉技物质能资源,在我国具有广阔的市场前景。生术。其锅炉燃烧设备由固定炉排、播料装置物质能发电项目是否成功及其设计的要案在次风管,播料风管及点火油枪等设备组成于b.循环流化床技术,循环流化床采用是低温1)燃料经济、科学的供应。燃烧技术(床温控制在650~800℃),可有效降2)锅炉燃烧方式和炉型的选择。通过本文低锅炉受热面的金属壁温,从而降低金属腐蚀程的论述和研究,希望探索到一条更好地开发生物度。并且,由于物料在锅炉炉膛、旋风分离器以质能发电之路。及回料装置中反复循环,流化速度较大,加强了参考文献对受热面的冲刷,有效避免了积灰和结焦的发生。1]张军,我国秸秆发电的特点、存在的问2.2.4国内外技术对比题及政策建议[刀]1)从燃烧机理和燃烧技术上来看,无论采[2]顾晓山,秸秆焚烧发电项目的技术经济用国内外技术均能满足燃用秸杆等生物质燃料的分析[,可再生能源(第25卷第4期)要求。无论使用进口设备还是国产设备均可满足[3]林永明,生物质发电燃烧方式与炉型选电厂安全稳定可靠运行的要求。择[V凵中国煤化工期)CNMHG