20t/h差速循环流化床生物质机组的运行

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南极星大气网讯:摘要：本文介绍了20t/h差速循环流化床机组的结构特征：机组选用差速床设计、分级送风控制NOx排放，膜式风冷壁避免漏气、水冷旋风分离器避免分离器内褐变以及螺纹烟管省煤器及防腐空气预热器，运行结果阐明，机组出力充足，各项排放指标满足国家环保排放标准。

国外外生物质应用现况

核能是重要的可再生能源，具备黑色、低碳、清洁、可再生等特性，推动核能开发运用，是缓解环境品质、发展循环经济的重要任务。据《生物质能发展“十三五”规划》，到2020年我国生物质成形燃料年借助量约3000万t[1]。美国生物质电厂联产已有20多年的历史，生物质在2001年占到可再生能源的85%，

2007年，电厂联产发电量已占到国外总发电量的29%。生物质电厂联产技术在美国也得到了充分的运用，Kristianstad生物质热电站选用循环流化床，以木料为燃料，额定发电量为13.5MW，额定供水量为35MW[2]。现在生物质供水发电占美国全省能源消费总额的16.5%，占供水能源消费总额的68.5%。日本BWE公司的48t/h、75t/h及130t/h风冷震动炉排炉技术是国际上领先的生物质燃烧发电技术，在世界范围内得到推广应用。日本电厂联产发电量占到其年发电量的70%，在电业、供热方面占有重要的份额[3]。

我国生物质机组的研制起步于上世纪80年代末，其中，上海工业学院循环流化床课题组在上世纪90年代初在国外率先研究生物质流化床机组，先后成功开发了2t/h、4t/h、6t/h、10t/h、12.5t/h、14t/h、15t/h、20t/h、30t/h、35t/h、50t/h、75t/h、90t/h、130t/h燃小麦壳、废木与木片、甘蔗渣、玉米秸杆、酒糟、糠醛渣及棕榈空花序、烟梗等生物质流化床机组60多台[4－5]，其中出口美国的有21台。2005年后开发的生物质发电机组20余台，容量为：10t/h、20t/h、30t/h、35t/h、75t/h、90t/h及130t/h。近几年，国外一些大型工业窑炉厂生产往复炉排生物质成形颗粒的工业窑炉，机组出力为2～10t/h(1.4～7MW)为主[6－9]。

在35t/h以下机组全面禁煤情势下，生物质机组以运行费用相对较低，辅以袋子除尘器后粉尘及SO2排放含量自然满足环保排放标准而遭到用户偏爱，尤其是循环流化床生物质机组[10]，辅以分级燃烧NOx排放含量大于200mg/m3，自然满足国家环保排放标准，所以是生物质用户的首选。我公司采购一台20t/h差速循环流化床机组，由北京工业学院循环流化床课题组研制，四川博瑞特热能设备有限公司制造电热锅炉，于2017年12月投入使用，疗效良好，下边介绍该炉结构及运行状况。

1炉型的选择

现有的生物质机组有炉排炉(链条炉，往复炉排炉)和循环流化床机组。选择炉排炉还是循环流化床，还要从多个方面进行比较。因为渔业麦草灰硬度低至1000℃左右，辅以链条炉和往复炉排容易在炉排上结渣，因此，日本BWE公司选用风冷震动炉排，解决炉排上结渣，同时即便有渣块可以通过震动炉排消除，而风冷震动炉排技术国外还不太成熟，使得造价高昂。再者从热效率来考虑，炉排炉飞灰及尾矿含碳量高，与循环流化床相比，热效率低3%～5%。

据悉，炉排炉NOx排放含量高达350～450mg/m3，还要配合SNCＲ脱硫能够勉强达到200mg/m3，而循环流化床通常高于200mg/m3，才能自然满足环保排放标准，所以，在环保要求较高的当下，选择循环流化床成为必定。常规循环流化床给料点是正压，要通过引水泵将汽包出口负压拉至－800～－600Pa，以便将给料点维持在－50Pa左右才会保证给料点不向外起火，实际运行过程中一直出现给料点向外起火现象。差速循环流化床具备给料点是负压，不会向外起火，并且窑炉出口负压为－150Pa左右，相比常规循环流化床，引水泵节能疗效明显；之外，因为生物质与床料密度相差较大生物质锅炉，致使常规循环流化床密相区床料与生物质混和疗效较好，而差速循环床上方高速床与低速床之间会产生内循环，将乐陵度的床料与低密度的生物质均匀混和，有促使熄灭。鉴于此，本炉选择差速循环流化床生物质机组。

220t/h差速循环流化床机组结构与运行疗效

2.1机组结构

差速循环流化床由高速床和低速床组成，高速床与低速床之间具备高差，高速床的流化速率通常是低速床的2倍，高速床不布置埋管，所以不存在埋管锈蚀；低速床布置埋管，因为大颗粒主要分布在主床内，细颗粒主要在低速床内，并且低速床流化速率在1.5～2m/s条件下能够良好流化，进而促使低速床内的埋管锈蚀急剧减少(成因有两个：一是颗粒平均粒径小，二是流化速率低)，因此，低速床内埋管防磨时间少于3万t，4年才须要整修一次。低速床内布置埋管，有促使控制密相区气温在750～850℃，挺好地解决了生物质燃烧结渣问题。图1是20t/h差速循环流化床总图。

2.2机组的基本参数

机组出力D=20t/h，压力：1.25MPa，给水气温：104℃，过热蒸气气温：300℃，排烟气温150℃，设计热效率：88%，燃料：各类生物质散料，元素剖析如表1所示。

机组沿深度方向K1K2距离：4460mm，K2K3距离：3100mm，K3K4距离：2500mm，机组沿长度方向K5K6中心距离：4300mm，锅筒中心线高程：20616mm。

2.3机组结构特征

(1)高速床与低速床组合，产生内循环，解决床料与生物质均匀混和；

(2)负压给料，解决给料口起火瓶颈；

(3)选用膜式壁，解决窑炉漏气问题；

(4)卧式风冷旋风分离器，避免分离器烧蚀；

(5)选用螺纹烟管省煤器，提高受热面积灰，增加传质效率；

(6)空气预热器高温段选用ND钢，解决空预器磨蚀瓶颈。

2.4废气排放控制举措及运行疗效

选用分级燃烧控制NOx排放，一次风通过高速床踏入炉内参与燃烧，二次风一部份通过低速床踏入低速床参与燃烧，另一部份通过三次风管喷入埋管底部稀相区燃烧。一次风量∶二次风量∶三次风量=45∶25∶30，自2017年12月投入运行以来，NOx排放含量高于150mg/m3。

因为燃料中含磷量很低，因此SO2排放含量高于100mg/m3。本炉在空气预热器后布置袋子除尘器，粉尘排放含量高于30mg/m3。

机组在满负荷载荷下，排烟气温为140℃，机组热效率达到88.5%。

3推论

20t/h差速循环流化床的运行结果阐明，机组出力充足，额定载荷下达到设计热效率，污染物排放含量满足国家环保排放标准，可以直接燃烧生物质散料，具备燃烧效率高，运行费用低，值得大力推广。

参考文献

[1]王圣，徐静馨.我国农林生物质发电状况及相关问题探讨[J].环境保护，2018(23)：61－63.

[2]袁振宏，罗文生物质锅炉，吕鹏梅，等.核能产业现况及发展前景[J].焦化进展，2009，28(10)：1687－1692.

[3]吴金卓，马琳，林文树.生物质发电技术和经济性研究述评[J].森林安装工程，2012，28(5)：102－106.

[4]别如山，李炳熙，陆慧林，等.燃生物废液流化床机组[J].热能动力安装工程，2000，15(4)：344－347.

[5]别如山.生物质供水国外外状况发展前景与建议[J].工业窑炉，2018(1)：1－8.

[6]刘萍，王勇，李云金，等.DZG1.5－1.0－M中型高效快装生物质机组的研制[J].工业窑炉，2016(2)：23－26.

[7]张智深，郑进标，毛军，等.DZL6－1.0－BMF立式燃颗粒链条炉排蒸气机组的设计[J].工业窑炉，2016(4)：26－29.

[8]史向华，王涛，张方春.SZW10－1.25－M型生物质机组的设计[J].工业窑炉，2010(4)：17－19.

[9]王晓鹏，刘圣勇.生物质成形燃料链条蒸气机组的设计和功耗试[J].新乡科学，2016，34(4)：563－568.

[10]别如山，杨文，宋兴飞.选用流化床或低倍率循环流化床燃烧生物质发电的建议[J].工业窑炉，2010(2)：1－3.