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45t/h循环流化锅炉烧生物质改造技术探讨 木屑颗粒机|秸秆颗粒机|秸秆压块机|木屑制粒机|生物质颗粒机|富通新能源 / 12-11-04

1引言
    我国生物质能源十分丰富,生物质废弃物的总量,约相当于我国煤炭年开采量的50%,总计约6.56亿吨标煤。但长期以来,这些生物质并未得到充分合理的利用,大多直接废弃或焚烧,目前利用率仅有30%左右,且其能源利用方式极为原始,多以直接低效率燃烧为主,不仅浪费了资源,还造成了严重的环境污染。因此,开发利用生物质能源,对缓解我国21世纪的能源、环境和生态问题具有重要意义。
    通过生物质能转换技术可以高效地利用生物质能源,生产各种清洁燃料,替代煤炭、石油和天然气等燃料生产电力,从而减少对矿物能源的依赖,保护国家能源资源,减轻能源消费给环境造成的污染。
    三门峡富通新能源生产的饲料颗粒机、颗粒机、秸秆压块机可以把农作物秸秆挤压成一定的形状,比如圆柱状和块状,这些产品可以完美的替代煤,是一种绿色的新能源。
    浙江某家工程有限公司2011年成功的对江山石煤综合利用热电有限公司的一台45t/h燃石煤的循环流化床进行了燃生物质改造,目前运行良好。该工程主要为锅炉本体和燃料输送系统的改造。
2锅炉本体的改造
2.1布风装置
    由于原锅炉燃烧石煤燃科,一次风量大,且运行温度高,改燃烧生物质后,由于生物质燃烧所需空气量降低,同时锅炉负荷降低到41t/h,所以一次风空气量降低,同时密相区运行温度降低后,如保持原布风板截面,则流他速度偏低。因此需要缩小现有布风板截面。布风宽度由现有的2250mm缩小为1500mm。采用再敷设一层耐火材料的方案实现。
2.2炉内受热面
    为了控制锅炉内和炉膛出口的燃烧温度,炉内增加布置了水冷屏和翼型过热器以增加炉内吸热量。炉膛宽度方向共布置水冷屏和过热屏7片,其中水冷屏4片,过熟屏3片,间距为600mm(其中最边上的屏高炉侧为865mm)。同时翼型屏布置中心线向炉前墙偏100mm。
2.3翼型锅炉内水冷屏
    炉内水冷屏由60x5管组成,共布置4片,有效高度1OOOOmm,宽度为1500mm,传热面积约124m2
24翼型炉内过热屏
    炉内过热屏由38x4管组成,节距约55mm,排数27,共布置3片,有旁滴度6000mm,宽度为1468mm,传热面积约55m20过热屏的蒸汽直接来自锅炉汽包。过熟蒸汽经翼型过热屏加热后进入低温过热器。翼型过热屏采用12CrlMoV材料。
    由于在锅炉内增加了水冷屏和过热屏,相应地需在炉顶和前墙进行让管改造,以布置翼型水冷屏和过热屏。
2.5旋风分离器
   为了防止生物质灰在分离器入口段的堆积,在分离器入口烟道底部增设松动风,以保证堆积的灰及时排走。
   松动风采用少量一次风或二次风(约500Nm3左右),通过从烟道下方开孔伸入的风管道,布置布风管或风帽(依据现场条件确定)。
2.6 一次风空气预热器
    原锅炉没有设置二次风空气预热器,依据改造后的一、二次风流量,把原有一次风空气预热器的两个管组进行相应改造,上级管组作为二次风空气预热器,下级管组则作为一次风空气预热器。同时在两端增加隔板形式把上下管组改造成两回路的管组。
2.7二次风口
    原锅炉二次风设计时体积较大,依据改造后的二次风量,需对现有锅炉二次风口进行适当改造。主要改造工作:取消两侧墙二次风入口;取消前后墙下排二次风入口,保持上排二次风口。
2.8吹灰器
    由于生物质燃料的灰粘结性强,受热面易积灰,所以需增设受热面吹灰系统。吹灰系统利用原预留空间,安装蒸汽吹灰器。
2.9省煤器
    由于生物质灰的粘结性较强,省煤器管束错列式布置容易出现积灰结块等现象,更改为顺列式布置能较好缓解该问题。
3燃料输送系统的改造
3.1生物质燃料
   本工程设计燃料为金针菇、白菇的培养基,同时混烧木屑、薪碳林等农林废料。
    江山生物质能源十分丰富,通过调查江山市生物质资源数量如下:
3.1.1食用菌下脚料
    2010年全年食用菌种植量总产量38亿袋,食用菌下脚料以0.5~0.6公斤/袋计算,约有食用菌下脚料19~20万吨。每年以10%的速度递增。江山市“十二五”规划中,食用菌种植量将达到5亿袋。食用菌下脚料可达25~ 30万吨。
3.1.2竹木边角料、木屑等
    江山木材边角料较多,目前全市竹来加工企业已经达到1200多家,据调查年产木屑及边角料等三剩物总共约30多万吨。
    如上所述,江山市主要生物质抖总量目前约50万吨,将来可能达到60万吨,本项目的生物质使用量仅为74万吨,供应量远大于需求量。丰富生物质资源为江山地区的生物质利用提供了可靠保证。
    设计燃料的元素分析见表一,设计入炉燃料尺寸0~100mm。
项目 符号 单位 燃料 备注
C % 29368  
H % 3.65  
O % 25.24  
N % 0.86  
S % 0.07  
灰分 A % 8.19  
水分 M % 32.12  
挥发分 V % 50.91  
固定碳 FC % 8.46  
低微发热量 Q KJ/KG 2387.742  
K % 0.67  
3.2燃料输送系统
    菌菇料由汽车通过设在产生地的收购点收购,通过汽车运入生物质燃料库。燃料库为45m x90m,堆高3m,有效堆积区域可贮料约2000t按单台锅炉耗量12.33t/h计算,可储料6.5天。
    根据江山市的气象资料,江山市的连续降雨天数最长约1 0天左右,本工程考虑在各乡镇设置8个点进行收集和晾晒。每个收购点考虑储存电厂燃用3~5天的储存量,8个收购点共可储存约30天的用量,收购点—般在30km以内,最远不超过50km.可以满足锅炉的储存和使用要求。
    堆积在菌料库的料科先由压制机(经过颗粒机或者秸秆压块机)压制成小颗粒,再由皮带输送机输送至炉前料仓。根据锅炉耗量,上料系统采用单线,所配的带式输送机带宽B=1200mm,带速0.8m/s,输送能力Q=380m3/h。
    本工程仅为一台循环流化床锅炉改造,锅炉规模并未扩大,原有的上下水系统、压缩空气系统、化学水处理系统等均保持不变,可以满足改造后的要求。
4主要技术经济指标
   本工程实施后主要技术经济指标见表二:
序号 项目 单位 指标
 1 总投资 万元 2050
 2 发电功率(仅生物质) KW 7500
 3 年运行时间 h 6000
 4 年发电量 KW·h 4500×104
 5 厂用电功率 KW 930
 6 厂用电源 % 12.4
 7 全厂年供电量 KW·h 3.942×104
 8 锅炉热效率 % 89.5
 9 占地面积   4100
 10 年耗生物质燃料量 t 72980
 11 电厂标煤耗量 t 3.51
其中发电标煤耗量   3.51
 12 全厂标准煤耗率    
发电标准煤耗率   468
供电标准煤耗率   532
 13 全厂用电率 % 12.4
 14 新增人员 12
 15 燃料成本 元/ KW·h 0.411
发电收益 元/ KW·h 0.75
原煤电销量价格(含税) 元/ KW·h 0.5755
 16 全部投资内部收益率 % 12.68(税前)
10.08(税后)
 17 投资利润率 % 8.52
 18 全部投资回收年限(含1年建设期) % 税前6.86率
税后7.54率
 19 全厂年节约标煤量 % 13797
5社会适应性分析
    江山市地处浙江省西南部,是浙江省食用菌和木材加工大区,每年木材加工场的下脚料及亩袋填充料没有充分利用,白白烧掉或废弃,造成了环境的污染,给广大当地居民的生产、生活造成了很大影响。项目通过拆除现有45t/h中温中压石煤综合利用循环流化床锅炉部分构件,改造为适用生物质燃料的循环流化床锅炉,每年综合利用菌袋填充料以及其他生物质等73980t,按照供电量计算年节约标煤13797t,同时大大减少了污染物的排放,减轻了环境污染。
    项目改造后每年综合利用菌袋填充科以及其他生物质等73980t,按照市场价250元每吨收购,可以为当地农民提供约1849.5万元的收入,使农民在收获蘑菇的同时,增加了一笔额外收入,由于废弃物的回收利用,当地农村面貌也得到改善,为江山地区“三农”问题的解决开出了一条实实在在的道路,将会受到当地政府和老百姓的欢迎和支持。

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