大型火電耦合生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)方案分析
摘要文章針對(duì)大型火電耦合生物質(zhì)氣化系燃煤鍋爐發(fā)電的推廣應(yīng)用提供一定的參考價(jià)值。關(guān)鍵詞:大型火電:生物質(zhì)氣化:耦合發(fā)電0引言生物質(zhì)能是
摘要
文章針對(duì)大型火電耦合生物質(zhì)氣化系燃煤鍋爐發(fā)電的推廣應(yīng)用提供一定的參考價(jià)值。
關(guān)鍵詞:大型火電:生物質(zhì)氣化:耦合發(fā)電
0引言
生物質(zhì)能是綠色植物通過光合作用,將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能貯存于生物質(zhì)內(nèi)部的能量,是僅次于煤炭、石油和天然氣的第四大能源。生物質(zhì)能幾乎不含硫、含氮很少,碳通過光合作用,近排放量幾乎為零,因此是一種清潔可再生能源。回收生物質(zhì)能,不僅能夠提高農(nóng)村經(jīng)濟(jì)收人,同時(shí)減少二氧化碳、硫氧化物、氮氧化物和粉塵的排放,有利于保護(hù)生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。大型火電耦合生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)就是一種能源高效清潔利用的方法。
1技術(shù)方案
本文以600MW燃煤鍋爐耦合1x30MW生物質(zhì)氣化發(fā)電為例進(jìn)行分析,該電廠采用最新高效發(fā)電技術(shù)和高效靜電除塵、石灰石—石膏濕法脫硫、爐內(nèi)低氮燃燒+SCR煙氣脫硝等污染物脫除設(shè)備,并利用生物質(zhì)氣化后的合成氣送人燃煤鍋爐進(jìn)行再燃,還原主燃區(qū)產(chǎn)生的NOx,降低SCR煙氣脫硝負(fù)荷,將污染物的排放控制在的排放標(biāo)準(zhǔn)以下。
生物質(zhì)氣化采用循環(huán)流化床氣化技術(shù),氣化介質(zhì)和生物質(zhì)通過熱化學(xué)反應(yīng)生成 CO、H2及少量碳?xì)浠衔锟扇細(xì)狻4松镔|(zhì)氣化裝置將產(chǎn)生的可燃?xì)庾鳛槿剂纤腿巳济哄仩t與煤粉一起燃燒發(fā)電。
相比傳統(tǒng)的生物質(zhì)直燃電廠,工藝流程短,無需再配備汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、電網(wǎng)輸出以及煙氣凈化等系統(tǒng),投資少,占地面積小,配置工作人員少,而且生物質(zhì)氣化綜合發(fā)電效率達(dá)30%以上,生物質(zhì)燃料可節(jié)省25~30%;同時(shí)生物質(zhì)直燃存在嚴(yán)重的堿金屬腐蝕及鍋爐結(jié)焦的問題,對(duì)于發(fā)電系統(tǒng)的連續(xù)運(yùn)行是極為不利,生物質(zhì)中堿金屬的存在,還會(huì)引起NOx催化劑控制設(shè)備老化或失效;燃燒方式通用性較好,對(duì)原燃煤系統(tǒng)影響較小。
相比常壓、空氣氣化耦合發(fā)電方案,加壓、富氧耦合發(fā)電技術(shù)投資略高,但加壓富氧氣化可以更大規(guī)模、更靈活處理生物質(zhì),對(duì)原料的適應(yīng)性也更加廣泛,氣化效率、燃?xì)馄焚|(zhì)有較大提高,對(duì)鍋爐的安全性更加有利,同時(shí)占地面積小;另外加壓富氧氣化省去了常壓氣化中的高溫燃?xì)庖L(fēng)機(jī),同時(shí)燃?xì)夤軓捷^小,消除了生產(chǎn)運(yùn)行中一個(gè)重大的安全隱患。
工藝路線主要為:
經(jīng)過處理且滿足粒度要求的生物質(zhì)燃料,送人加壓裝置加壓后的生物質(zhì),通過螺旋輸送機(jī)送人氣化爐,在一定溫度下,氣化爐內(nèi)生物質(zhì)在氣化介質(zhì)的作用下氣化生成可燃?xì)猓俳?jīng)過旋風(fēng)除塵送人余熱鍋爐,可燃?xì)饨禍赜?jì)量后,熱可燃?xì)庵苯铀腿巳济哄仩t上改造增加的生物質(zhì)燃?xì)鈬娍谠偃迹迷邪l(fā)電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高效發(fā)電。整個(gè)裝置主要分為生物質(zhì)貯存、進(jìn)料、生物質(zhì)氣化、可燃?xì)獬龎m、熱回收及燃?xì)馊紵?/span>
工藝流程圖見圖1。
圖1 大型火電耦合生物質(zhì)氣化發(fā)電流程圖
2制氣系統(tǒng)
2.1 生物質(zhì)的貯存系統(tǒng)
生物質(zhì)貯存?zhèn)}庫(kù)收到的生物質(zhì)原料,經(jīng)過稱重和取樣分析水分和熱值后存儲(chǔ),生產(chǎn)過程中通過裝載機(jī)和抓斗等轉(zhuǎn)運(yùn)裝置將生物質(zhì)送進(jìn)振動(dòng)篩,過濾掉不合格的生物質(zhì)料,再通過螺旋輸送機(jī)和輸送皮帶將合格的生物質(zhì)送到生物質(zhì)加壓進(jìn)料系統(tǒng)的常壓料倉(cāng)。
2.2 加壓進(jìn)料
常壓料倉(cāng)存放的生物質(zhì)料,通過進(jìn)料裝置和閥門進(jìn)人并裝滿鎖斗,然后控制系統(tǒng)用氮?dú)鈱?duì)鎖斗充壓到0.1~0.3MPa時(shí),生物質(zhì)燃料再通過下料閥和下料裝置進(jìn)人加壓給料倉(cāng),在加壓給料倉(cāng)的底部裝有螺旋輸送機(jī),生物質(zhì)料由螺旋輸送機(jī)不斷送人生物質(zhì)氣化爐。生物質(zhì)鎖斗在卸完料后,鎖斗將恢復(fù)到常壓狀態(tài),重新進(jìn)料和充壓,進(jìn)行下一次循環(huán)物料的輸送。
2.3 生物質(zhì)氣化及氣體凈化
氣化爐是整個(gè)氣化系統(tǒng)的主要設(shè)備,采用流化床作為氣化爐的爐型,加壓給料倉(cāng)輸送過來的生物質(zhì)從氣化爐的中下部進(jìn)入爐膛反應(yīng)區(qū);在氣化爐的底部,空氣和氧作為氣化劑送入爐膛,在爐膛內(nèi)生物質(zhì)、空氣和氧氣充分混合,形成一種沸騰流化狀態(tài);同時(shí),在氣化溫度為700~980℃,氣化壓力為0.1~0.3Mpa的條件下,以及在高溫床料有效的傳熱和傳質(zhì)的作用,加速氣化反應(yīng)速度,最終生成成分為C0、H2、 C02、CH4、H20、N2及少量焦油的高溫可燃?xì)狻?/span>
生物質(zhì)原料都含有一定的灰分,因此氣化過程中會(huì)產(chǎn)生灰渣,一部分灰渣由氣化爐底部排出,冷卻后送到貯存系統(tǒng);另一部分灰渣則可通過下游旋風(fēng)分離器從可燃?xì)庵蟹蛛x出來,灰渣從旋風(fēng)分離器底部排出,送到貯存系統(tǒng)。可燃?xì)鈩t從旋風(fēng)分離器的頂部出來,進(jìn)人下游的余熱鍋爐。
2.4 熱量回收
進(jìn)人余熱鍋爐可燃?xì)獾臏囟燃s為900℃,因溫度高,燃?xì)鈫挝惑w積密度小,為了減小燃?xì)廨斔驮O(shè)備的體積和材質(zhì)等級(jí),同時(shí)還要保證可燃?xì)庵械慕褂筒焕淠邷乜扇細(xì)饨?jīng)過余熱鍋爐釋放熱量降溫到400℃左右,同時(shí)也根據(jù)鍋爐運(yùn)行參數(shù),自行控制溫降,余熱鍋爐產(chǎn)生的低壓水蒸汽并人電廠管網(wǎng)系統(tǒng)。
2.5 可燃?xì)獾妮斔秃腿紵?/span>
經(jīng)過除塵和余熱鍋爐的可燃?xì)猓瑲怏w流量約為5x104Nm3/h,溫度約為400℃,壓力約為0.2MPa。可燃?xì)饨?jīng)過在線成分分析,根據(jù)輸人鍋爐的熱量計(jì)算可燃?xì)獾牧髁浚瑢⑻囟康目扇細(xì)庠偎偷饺济哄仩t前獨(dú)立的燃?xì)馊紵鬟M(jìn)人鍋爐再燃發(fā)電。在事故情況下,可燃?xì)庥歇?dú)立的緊急排放和切斷系統(tǒng),氣化爐的安全保護(hù)系統(tǒng)將啟動(dòng)緊急停車,將氣化系統(tǒng)與燃煤鍋爐切斷隔離,可燃?xì)鈱⒁涟踩珔^(qū)域處理,同時(shí)啟動(dòng)氮?dú)庵脫Q的保護(hù)程序,煤氣放散裝置設(shè)有點(diǎn)火裝置及氮?dú)鉁缁鹪O(shè)施。
2.6 經(jīng)濟(jì)效益和污染物排放
(1)按大型火電耦合生物質(zhì)氣后,年發(fā)電量不變的情況下,每年可以節(jié)省約7.5萬噸標(biāo)煤;可分別削減SO2排放約29.48t/a、煙塵排放約14.18t/a及NOx排放約63.77t/a;從溫室氣體減排角度,可削減CO2排放約12.33萬t/ao
(2)按大型火電耦合生物質(zhì)氣后,年發(fā)電量不變的情況下,生物質(zhì)氣發(fā)電量約為18萬MWh,按照電價(jià)0.75元/KWh,則生物質(zhì)氣發(fā)電每年收人約13500萬元。
(3)一臺(tái)生物質(zhì)氣化爐系統(tǒng)設(shè)備的總投資約為1.9億元,基本收益率按7.0%,年運(yùn)行費(fèi)用考慮廠用電和生物質(zhì)原料費(fèi)用約6000萬元。
(4)年費(fèi)用的計(jì)算如下,計(jì)算公式為:
A-年費(fèi)用;P-初投資;R-年運(yùn)行維護(hù)費(fèi);I-基準(zhǔn)收益率取7.0%;n-經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)年按20年計(jì)算
R=6000萬,P=19000萬,經(jīng)計(jì)算大約需要5年回收成本。可見在爭(zhēng)取到生物質(zhì)標(biāo)桿電價(jià)0.75元/KWh的條件下,采用大型火電耦合生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)的經(jīng)濟(jì)效益很好。
3結(jié)束語(yǔ)
隨著環(huán)保要求的不斷嚴(yán)格,生物質(zhì)能的利用,不僅優(yōu)化了能源結(jié)構(gòu),提高當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)收人,還可有效降低污染物的排放,滿足日益嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn),通過分析大型火電耦合生物質(zhì)氣化發(fā)電,無論在技術(shù)上、處理規(guī)模和投資性價(jià)比都具有顯著的優(yōu)勢(shì),因此生物質(zhì)氣化耦合發(fā)電是理想的發(fā)展方向。
責(zé)任編輯:李鑫
免責(zé)聲明:本文僅代表作者個(gè)人觀點(diǎn),與本站無關(guān)。其原創(chuàng)性以及文中陳述文字和內(nèi)容未經(jīng)本站證實(shí),對(duì)本文以及其中全部或者部分內(nèi)容、文字的真實(shí)性、完整性、及時(shí)性本站不作任何保證或承諾,請(qǐng)讀者僅作參考,并請(qǐng)自行核實(shí)相關(guān)內(nèi)容。
我要收藏
個(gè)贊
-
西北光伏市場(chǎng)分析: 七大經(jīng)驗(yàn)、四大問題、五大原因、破解棄光三大舉措
2018-12-24光伏市場(chǎng)分析 -
拍賣 | 浙江麗水龍泉周調(diào)源電站的電站資產(chǎn) 2019年1月7日開拍(變賣)
2018-12-24水電站拍賣 -
太離譜,光伏9.3元/瓦中標(biāo)!?
-
中國(guó)沿海電煤采購(gòu)價(jià)格指數(shù)(CECI沿海指數(shù))第54期
2018-12-21電煤采購(gòu)價(jià)格 -
2019年電力行業(yè)年度投資策略報(bào)告:火電走出低谷 核電方興未艾
-
2018年工業(yè)鍋爐行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與2019年行業(yè)前景分析【組圖】
-
發(fā)改委能源研究所李俊峰:沒有國(guó)家補(bǔ)貼的可再生能源產(chǎn)業(yè)如何繼續(xù)發(fā)展?
-
干貨丨風(fēng)力發(fā)電機(jī)組壽命分析
-
首份風(fēng)電“競(jìng)價(jià)”公示結(jié)果引發(fā)的思考和啟示
2018-12-24風(fēng)電競(jìng)價(jià)上網(wǎng)