黃長(zhǎng)華，程永霞

（中國能源建設(shè)集團(tuán)廣東省電力設(shè)計(jì)研究院有限公司，廣州510663）

　　摘要：目前生物質(zhì)直接燃燒發(fā)電是生物質(zhì)利用的主流技術(shù)之一，鍋爐設(shè)計(jì)選型是生物質(zhì)發(fā)電廠技術(shù)的主要核心，選擇什么樣的爐型，不僅影響著生物質(zhì)電廠的投資、經(jīng)濟(jì)型，還影響著生物質(zhì)電廠的使用壽命。對(duì)生物質(zhì)直燃發(fā)電廠的幾個(gè)爐型比較研究，為生物質(zhì)直燃發(fā)電廠的爐型選擇提出建議，供生物質(zhì)發(fā)電廠設(shè)計(jì)時(shí)參考。

　　目前生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)主要有4個(gè)種類，分別為直接燃燒發(fā)電、混合燃燒發(fā)電、熱解氣化發(fā)電和沼氣發(fā)電。其中由于國家對(duì)新能源的扶持政策中不包括混合燃燒發(fā)電，因而混合燃燒發(fā)電受到抑制；氣化發(fā)電過程復(fù)雜運(yùn)行成本高，沼氣發(fā)電規(guī)模小運(yùn)行成本也高，因而氣化和沼氣發(fā)電沒有形成大規(guī)模的發(fā)電系統(tǒng)；目前技術(shù)比較成熟、市場(chǎng)范圍比較廣的是生物質(zhì)直燃發(fā)電。生物質(zhì)直燃發(fā)電的關(guān)鍵技術(shù)有：生物質(zhì)原料的預(yù)處理、蒸汽鍋爐的實(shí)用性、高效燃燒技術(shù)、受熱面腐蝕技術(shù)、低氮燃燒技術(shù)等。這些關(guān)鍵技術(shù)中，與鍋爐相關(guān)的技術(shù)是生物質(zhì)發(fā)電廠技術(shù)的核心，選擇什么樣的爐型，不僅影響著生物質(zhì)電廠的投資、經(jīng)濟(jì)性，還影響著生物質(zhì)電廠的使用壽命。

　　本文擬對(duì)生物質(zhì)直燃發(fā)電廠的幾個(gè)爐型做比較、探討，為生物質(zhì)直燃發(fā)電廠的爐型選擇提出建議，供生物質(zhì)發(fā)電廠設(shè)計(jì)時(shí)參考。

　　1生物質(zhì)發(fā)電廠鍋爐分類

　　生物質(zhì)鍋爐是以生物質(zhì)能源作為燃料的鍋爐。

　　從鍋爐出口的介質(zhì)上分類，分為生物質(zhì)蒸汽鍋爐、生物質(zhì)熱水鍋爐、生物質(zhì)熱風(fēng)鍋爐、生物質(zhì)導(dǎo)熱油爐等。生物質(zhì)發(fā)電廠所用的鍋爐屬于生物質(zhì)蒸汽鍋爐。因此，下面主要研究生物質(zhì)蒸汽鍋爐。

　　1.1從形式上分類

　　適用于生物質(zhì)直燃燃料的鍋爐主要以下幾種形式：循環(huán)流化床爐、鼓泡床爐、水冷振動(dòng)爐排爐、鏈條往復(fù)式爐排爐、聯(lián)合爐排爐等。如果燃料顆粒狀較多且質(zhì)地堅(jiān)硬時(shí)可選擇循環(huán)流化床形式。

　　顆粒狀多質(zhì)地比較疏松時(shí)可選擇鼓泡床形式。燃料需要經(jīng)過高成本的加工后才能使用時(shí)可采用水冷振動(dòng)爐排的形式。

　　1.2從燃料種類上分類

　　可分為黃色秸稈鍋爐、灰色秸稈鍋爐等。

　　1.3從技術(shù)角度分類

　　可分為國產(chǎn)鍋爐、進(jìn)口鍋爐等，目前國內(nèi)應(yīng)用最多的是國能集團(tuán)應(yīng)用的進(jìn)口丹麥BWE公司技術(shù)生產(chǎn)的水冷振動(dòng)爐排高溫高壓鍋爐，這種鍋爐從運(yùn)行穩(wěn)定性上和效率上都明顯優(yōu)于其它種類的鍋爐，同時(shí)經(jīng)過幾年的技術(shù)改造和國產(chǎn)化創(chuàng)新，優(yōu)勢(shì)日趨明顯，但是有些技術(shù)難題仍然沒有得到徹底解決，例如高溫腐蝕等，雖然國內(nèi)較早就開始研究生物質(zhì)對(duì)金屬的腐蝕問題，并在實(shí)驗(yàn)室中得到證實(shí)和緩解，但沒有應(yīng)用到實(shí)際當(dāng)中。

　　根據(jù)目前國內(nèi)主要生物質(zhì)燃料的特點(diǎn)，應(yīng)用最多的是循環(huán)流化床爐、水冷振動(dòng)爐排爐、鏈條往復(fù)式爐排爐、聯(lián)合爐排爐，因此，本文只針對(duì)這四種爐型做比較詳細(xì)的探討。

　　2循環(huán)流化床鍋爐特點(diǎn)

　　2.1鍋爐簡(jiǎn)介

　　循環(huán)流化床鍋爐是國內(nèi)采用自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和先進(jìn)的循環(huán)流化床燃燒技術(shù)而開發(fā)的，采用前墻集中給料方式。鍋爐采用汽冷偏心旋風(fēng)分離器進(jìn)行氣固分離，采用一次風(fēng)和二次風(fēng)兩級(jí)配風(fēng)，一次風(fēng)從爐膛底部進(jìn)入爐膛，二次風(fēng)從前后墻進(jìn)入爐膛，過熱器系統(tǒng)中設(shè)有三級(jí)噴水減溫器。

　　鍋爐本體鋼架由三跨組成，第一跨布置爐膛，第二跨布置高溫絕熱偏心旋風(fēng)分離器、返料器，第三跨布置尾部煙道。鍋爐整體呈左右對(duì)稱布置。

　　2.2可燃的燃料

　　該爐型可處理的燃料有：廢木材、鋸木粉、咖啡渣、稻殼、甘蔗渣、農(nóng)作物秸稈、造紙廠的草槳黑液、糖醛渣、污泥等。設(shè)計(jì)可滿足燒煤20～40%（其余為生物質(zhì)），在添加循環(huán)物料的情況下，也可100%純燒秸桿。

　　2.3優(yōu)點(diǎn)

　　采用流化床燃燒技術(shù)焚燒生物質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：燃燒充分完全；污染排放量低；生物質(zhì)燃料適應(yīng)性廣；解決了成分復(fù)雜多變各種生物質(zhì)廢棄物的著火、穩(wěn)燃和燃燒控制的問題；生物質(zhì)燃料只需簡(jiǎn)單破碎即可入爐燃燒，燃料制備費(fèi)用低；鍋爐負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍寬；爐內(nèi)無活動(dòng)部件；運(yùn)行可靠、穩(wěn)定、維護(hù)費(fèi)用低。

　　2.4缺點(diǎn)

　　由于增加流化風(fēng)機(jī)等特殊設(shè)備，廠用電要高于層燃鍋爐（水冷振動(dòng)爐排爐、鏈條往復(fù)式爐排爐、聯(lián)合爐排爐都屬于層燃鍋爐）；運(yùn)行過程中需要根據(jù)床壓來添加床料，增加了運(yùn)行成本；流化床鍋爐對(duì)入爐燃料顆粒尺寸要求嚴(yán)格，需要增加燃料預(yù)處理工藝和設(shè)備來破碎燃料；循環(huán)流化床鍋爐易摻煤燃燒，在電價(jià)優(yōu)惠指標(biāo)申請(qǐng)上難度相對(duì)較大。

　　2.5國內(nèi)循環(huán)流化床鍋爐的發(fā)展

　　中國節(jié)能（宿遷）生物質(zhì)發(fā)電有限公司秸稈直燃發(fā)電項(xiàng)目鍋爐是國內(nèi)第一個(gè)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的生物質(zhì)CFB鍋爐，此后以武漢凱迪為代表的相關(guān)科研機(jī)構(gòu)和各鍋爐廠陸續(xù)研發(fā)了不同參數(shù)一系列CFB鍋爐產(chǎn)品并有部分項(xiàng)目投入運(yùn)行。生物質(zhì)CFB鍋爐國產(chǎn)化為我國生物質(zhì)鍋爐向低成本、規(guī)模化、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)，擺脫了我國在生物質(zhì)發(fā)電依靠引進(jìn)國外技術(shù)的高成本、技術(shù)不適應(yīng)我國生物質(zhì)燃燒的局面。截至目前已投入運(yùn)行的生物質(zhì)電廠中用CFB鍋爐占的比例約30%，設(shè)備年利用小時(shí)數(shù)超過7000h。

　　3水冷振動(dòng)爐排爐特點(diǎn)

　　3.1鍋爐簡(jiǎn)介

　　該鍋爐技術(shù)來源是國外丹麥BWE技術(shù)，屬于層燃鍋爐。該鍋爐采用水冷振動(dòng)爐排的燃燒方式，采用“M”型布置。

　　3.2優(yōu)點(diǎn)

　　屬于層燃鍋爐，鍋爐結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、投資和運(yùn)行費(fèi)用都相對(duì)比較低、燃燒穩(wěn)定、燃燒效率高、負(fù)荷調(diào)節(jié)性大。

　　3.3缺點(diǎn)

　　適應(yīng)性不強(qiáng)、爐排與水冷壁之間密封不嚴(yán)、高溫排渣不暢、污染物排放較高、磨損嚴(yán)重等。

　　3.4燃料供應(yīng)

　　該爐型為水冷振動(dòng)爐排，可燃燒稻稈、麥稈、玉米稈、棉花稈等生物質(zhì)，可以單獨(dú)燒上述任何一種秸稈，也可以各種秸稈混燒。但是，秸稈種類的不同，其輸送和破碎系統(tǒng)應(yīng)分別選擇。根據(jù)生產(chǎn)廠家的不同，產(chǎn)品燃料適應(yīng)范圍和鍋爐性能也不盡相同，這些燃料經(jīng)加工到一定的尺寸后由輸料機(jī)進(jìn)入爐前料倉，然后由爐前給料機(jī)送入爐膛下部燃燒。

　　3.5燃燒方式

　　采用爐前強(qiáng)制給料的進(jìn)料方式。振動(dòng)爐排由振動(dòng)機(jī)構(gòu)、風(fēng)室、支撐件和爐排水冷壁組成，爐排水冷壁由全膜式壁組成，其上開有很多小孔。一次風(fēng)由爐排水冷壁上的小孔進(jìn)入爐膛，為燃燒提供所需要的大量氧氣。

　　燃料由給料機(jī)送到爐排前部，在此處逐步預(yù)熱、干燥、著火、燃燒。隨著爐排的不斷振動(dòng)，燃料邊燃燒邊向爐排后部運(yùn)動(dòng)，直至燃燼。

　　3.6水冷振動(dòng)爐排爐特點(diǎn)

　　水冷振動(dòng)爐排有水冷卻，可有效地解決秸稈灰熔點(diǎn)低產(chǎn)生的結(jié)焦問題；還可以解決爐排片因?yàn)榛疑俣粺龎牡膯栴}；爐排采用振動(dòng)結(jié)構(gòu)，可有效解決爐排傳動(dòng)問題；通過增大爐排有效面積，使其有一定的裕量可避免因腐蝕而降低熱負(fù)荷；對(duì)燃料水分、熱值的波動(dòng)有一定的適應(yīng)能力。

　　3.7國內(nèi)振動(dòng)爐排爐的發(fā)展

　　由龍基電力以引進(jìn)丹麥BWE和百安納公司技術(shù)，自行制造關(guān)鍵水冷振動(dòng)爐排設(shè)備，并由濟(jì)南鍋爐廠鍋轉(zhuǎn)化制造的高溫高壓鍋爐本體。目前該產(chǎn)品占據(jù)市場(chǎng)主要份額且運(yùn)轉(zhuǎn)良好（國能集團(tuán)投資建設(shè)項(xiàng)目均采用此鍋爐）。目前龍基電力已經(jīng)收購丹麥百安納設(shè)計(jì)公司和濟(jì)南鍋爐廠，全面掌握整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈。國內(nèi)部分鍋爐制造廠（如無錫華光鍋爐廠、杭州鍋爐廠、華西能源等）借鑒國外技術(shù)或參照“BWE”技術(shù)生產(chǎn)制造的水冷振動(dòng)爐排鍋爐。經(jīng)過幾年的技術(shù)摸索和實(shí)踐，目前已基本成熟，可靠性大大提高。目前已建成和在建項(xiàng)目有90%以上是采用引進(jìn)丹麥BWE技術(shù)制造的水冷振動(dòng)爐排式鍋爐。

　　采用丹麥BWE技術(shù)的振動(dòng)式爐排鍋爐與常規(guī)的燃煤鍋爐有很多的不同：全鋼結(jié)構(gòu)，爐內(nèi)沒有防火涂料，安裝完畢馬上可以投運(yùn)；采用振動(dòng)式爐排；大量采用光電信號(hào)進(jìn)行燃料位置的判斷；上料線設(shè)計(jì)復(fù)雜的消防水系統(tǒng)；單元機(jī)組控制方案采用機(jī)跟爐方式進(jìn)行等。

　　4往復(fù)爐排秸稈直燃爐

　　4.1鍋爐簡(jiǎn)介

　　該爐型燃料適應(yīng)范圍廣，可燃燒稻稈、麥稈、玉米稈、棉花稈等生物質(zhì)，可以單獨(dú)燒上述任何一種秸稈，也可以各種秸稈混燒。在特定條件下可以摻燒或純燒燃煤。

　　該爐型為國內(nèi)某企業(yè)在原有往復(fù)爐排燃煤鍋爐及垃圾爐技術(shù)的基礎(chǔ)上，根據(jù)生物質(zhì)燃料燃燒特性進(jìn)行相應(yīng)技術(shù)優(yōu)化形成，燃料適應(yīng)性和受熱面防腐技術(shù)方面比較完善。

　　4.2優(yōu)點(diǎn)

　　層燃鍋爐結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、投資和運(yùn)行費(fèi)用相對(duì)較低。

　　4.3缺點(diǎn)

　　適應(yīng)性不強(qiáng)、爐排與水冷壁之間密封不嚴(yán)、高溫排渣不暢、污染物排放較高、磨損嚴(yán)重等。

　　5聯(lián)合爐排秸稈直燃鍋爐

　　5.1鍋爐簡(jiǎn)介

　　該爐型為國內(nèi)某企業(yè)在原有技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行綜合研發(fā)的專利產(chǎn)品，融合了以往振動(dòng)爐排和往復(fù)爐排燃煤爐的優(yōu)點(diǎn)，在原有燃煤鍋爐基礎(chǔ)上充分考慮了爐膛的高度和寬度，并充分考慮了生物質(zhì)燃料的燃燒特性，具有負(fù)荷適應(yīng)范圍寬、燃料適應(yīng)范圍廣等特點(diǎn)。

　　鍋爐自然循環(huán)，單鍋筒、集中下降管、膜式水冷壁結(jié)構(gòu)。

　　燃燒設(shè)備采用聯(lián)合爐排，預(yù)燃段為傾斜往復(fù)爐排，材料為特種耐熱鑄鋼，燃燒段為重型爐排，分別具有獨(dú)立調(diào)節(jié)功能，燃燒室兩側(cè)水冷壁密封模板采用澆注料密封盒密封形式。

　　5.2優(yōu)點(diǎn)

　　鍋爐結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、投資和運(yùn)行費(fèi)用相對(duì)較低。

　　5.3缺點(diǎn)

　　層燃爐燃料適應(yīng)性不強(qiáng)、爐排與水冷壁之間密封不嚴(yán)、高溫排渣不暢、污染物排放較高、鍋爐運(yùn)行部件容易產(chǎn)生故障、給料口等位置磨損嚴(yán)重等。

　　5.4燃料供應(yīng)

　　鍋爐的主要燃料實(shí)用范圍廣，可以燃燒玉米秸稈、棉稈、向日葵稈、沙荊、樹木枝條及壓榨為顆粒的燃料，在特定情況下可以摻燒或純燒煤，可以避免生物質(zhì)燃料短缺時(shí)被迫停爐的風(fēng)險(xiǎn)。

　　燃用條件要求：農(nóng)作物秸桿水份應(yīng)≤25%，破碎后粒徑小于150mm。

　　5.5燃燒方式

　　燃料從往復(fù)爐排上方進(jìn)入爐膛，在爐膛高溫輻射和一次風(fēng)的作用下逐步預(yù)熱、干燥、著火、燃燒。隨著往復(fù)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，燃料邊燃燒邊逐級(jí)向后部移動(dòng)，直至被鏈條爐排燃燼。

　　5.6聯(lián)合爐排爐國內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r

　　目前，濟(jì)南鍋爐廠吸取國外先進(jìn)生物質(zhì)鍋爐技術(shù)并具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的聯(lián)合爐排燃燒技術(shù)已經(jīng)成熟并成功運(yùn)用，該技術(shù)具有燃料品種適應(yīng)性廣、燃燒充分、適應(yīng)高水分燃料、性能穩(wěn)定可靠等特點(diǎn)。同時(shí)聯(lián)合爐排廠用電相對(duì)較低，約為7%左右，聯(lián)合爐排在造價(jià)上比流化床鍋爐高，但聯(lián)合爐排整體效率偏低，比流化床鍋爐低10%，約為80%左右。

　　聯(lián)合爐排秸稈鍋爐目前投產(chǎn)僅有兩家，一家位于河南新鄉(xiāng)天潔生物質(zhì)發(fā)電有限公司，一家位于長(zhǎng)葛市恒光熱電有限責(zé)任公司，第一家屬于新建項(xiàng)目，第二家屬于改造項(xiàng)目。尚缺乏相對(duì)完善的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。

　　6生物質(zhì)直燃鍋爐運(yùn)行中的主要問題

　　1）鍋爐運(yùn)行不穩(wěn)定：由于秸稈潮濕、纏繞等原

　　因造成生物質(zhì)鍋爐在燃料上料過程中經(jīng)常出現(xiàn)燃料卡住、堵住、打滑等現(xiàn)象，造成爐前給料系統(tǒng)落料管下料不暢，影響鍋爐運(yùn)行的穩(wěn)定性。

　　2）磨損嚴(yán)重：在鍋爐給料過程中，由于部分秸稈灰分含量較高，對(duì)鍋爐給料口及爐膛等部位磨損比較嚴(yán)重。

　　3）鍋爐效率降低：生物質(zhì)鍋爐均由于受熱面積灰、過熱器結(jié)渣等問題，需要經(jīng)常停爐處理，如果不及時(shí)處理，隨著運(yùn)行時(shí)間延長(zhǎng)會(huì)降低生物質(zhì)鍋爐的傳熱性，鍋爐效率也會(huì)隨之降低。

　　7國產(chǎn)生物鍋爐的參數(shù)選擇及參考報(bào)價(jià)

　　7.1參數(shù)選擇

　　汽輪機(jī)的進(jìn)汽參數(shù)與電站的熱經(jīng)濟(jì)性、安全可靠性和制造成本等有關(guān)。從理論上講，機(jī)組進(jìn)汽參數(shù)越高，電站的熱經(jīng)濟(jì)性越高，但同時(shí)也伴隨著每千瓦造價(jià)的提高。因此，蒸汽的初參數(shù)將影響電站的投資的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。每提高一個(gè)等級(jí)的參數(shù)，機(jī)組的效率大概可以提高1～1.5%。

　　同時(shí)，機(jī)組參數(shù)應(yīng)與機(jī)組的容量相匹配，通常還應(yīng)考慮其配套輔機(jī)的通用性和可選擇的范圍，否則，如果輔機(jī)設(shè)備都要采用非標(biāo)設(shè)備，不但提高采購成本，而且會(huì)使工期延長(zhǎng)，從而使整體項(xiàng)目的收益下降，眾所周知作為生物質(zhì)發(fā)電工程，由于有國家政策的扶持，效益是比較可觀的，越早發(fā)電效益越好，所以設(shè)備的設(shè)計(jì)制造周期必須是我們選擇機(jī)組參數(shù)時(shí)的一個(gè)重要條件。

　　在國內(nèi)最近幾年生物質(zhì)電廠發(fā)展過程中，依次出現(xiàn)了中溫中壓、次高溫次高壓、高溫高壓和高溫超高壓機(jī)組。

　　1）中溫中壓機(jī)組在早期國內(nèi)第一批生物質(zhì)秸稈電廠運(yùn)用較多，多以12MW抽凝發(fā)電機(jī)組配75t/h秸稈鍋爐為主，隨著生物質(zhì)收購價(jià)格的提高和生物質(zhì)電廠相關(guān)技術(shù)的成熟，目前已經(jīng)被市場(chǎng)淘汰，現(xiàn)有電廠因?yàn)檩^高的運(yùn)行成本，虧損嚴(yán)重。

　　2）次高溫次高壓機(jī)組目前常見機(jī)組規(guī)模為2×15MW發(fā)電機(jī)組配2×75t/h秸稈鍋爐和1×25MW發(fā)電機(jī)組配1×130t/h秸稈鍋爐，該類機(jī)組通常為供熱機(jī)組。

　　3）高溫高壓機(jī)組最近幾年憑借較高的經(jīng)濟(jì)性和可靠性逐漸成為當(dāng)前生物質(zhì)電廠的首選，尤其在國能生物發(fā)電集團(tuán)新上項(xiàng)目中得到廣泛應(yīng)用。常見規(guī)模為1×30MW純凝發(fā)電機(jī)組配1×130t/h秸稈鍋爐。高參數(shù)機(jī)組必定帶來造價(jià)的提高，而且高參數(shù)導(dǎo)致受熱面的高溫腐蝕，參數(shù)越高腐蝕越嚴(yán)重，然而，高參數(shù)機(jī)組的造價(jià)高出部分，以及因高參數(shù)導(dǎo)致的高溫腐蝕受熱面損失，完全能由高效率多發(fā)的電量來彌補(bǔ)。

　　4）當(dāng)前凱迪電力生物質(zhì)能電廠擁有獨(dú)家專利的高溫超高壓循環(huán)流化床鍋爐在凱迪電力下屬的生物質(zhì)電廠中得到廣泛應(yīng)用，同時(shí)由其投資運(yùn)營(yíng)的國內(nèi)首臺(tái)30MW超高壓高溫生物質(zhì)發(fā)電機(jī)組于2012年3月份在湖北鳳縣投入運(yùn)行，高溫超高壓生物質(zhì)鍋爐目前為凱迪電力獨(dú)家專利，不對(duì)外生產(chǎn)、銷售，其他鍋爐廠均未生產(chǎn)。且配套的高溫超高壓汽輪機(jī)由西門子獨(dú)家生產(chǎn)。

　　7.2參考報(bào)價(jià)

　　由于引進(jìn)國外成熟技術(shù)生產(chǎn)的生物質(zhì)鍋爐產(chǎn)品在先期技術(shù)投資較大等原因，其參考報(bào)價(jià)相對(duì)較高，而自主研發(fā)的國產(chǎn)化生物質(zhì)鍋爐產(chǎn)品在研發(fā)和制造等方面的成本相對(duì)較低，則體現(xiàn)了明顯的價(jià)格優(yōu)勢(shì)。根據(jù)同容量產(chǎn)品的價(jià)格綜合對(duì)比，以建設(shè)裝機(jī)容量30MW生物質(zhì)電廠為例，采用國產(chǎn)化鍋爐設(shè)備可比國外引進(jìn)同類型設(shè)備減少投資3千萬～6千萬元人民幣。但引進(jìn)設(shè)備擁有成熟的設(shè)計(jì)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，與國產(chǎn)化設(shè)備相比具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

　　8生物質(zhì)直燃發(fā)電廠鍋爐選型分析

　　8.1從建設(shè)投資方面分析

　　為了推進(jìn)我國生物質(zhì)能的開發(fā)利用，盡管國家及相關(guān)部門頒布了《可再生能源法》和利用生物質(zhì)直燃發(fā)電的優(yōu)惠政策，但由于鍋爐價(jià)格較高引起的生物質(zhì)電廠建設(shè)初投資過大是目前困擾我國生物質(zhì)發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要原因之一。因此在爐型確定后，應(yīng)優(yōu)先選擇性價(jià)比較高的國產(chǎn)化產(chǎn)品。

　　8.2從鍋爐技術(shù)方面分析

　　在參數(shù)選取上，多數(shù)國內(nèi)鍋爐廠家傾向于先從中溫中壓參數(shù)起步，待積累運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)后再論證提高參數(shù)的可行性。鑒于目前國內(nèi)生物資鍋爐生產(chǎn)廠家主要研發(fā)能力放在75T/H中溫中壓秸稈鍋爐上，技術(shù)相對(duì)成熟，配套產(chǎn)品齊全，建議首選75T/H中溫中壓秸稈鍋爐，優(yōu)先考慮單位造價(jià)低、燃料適應(yīng)范圍廣、配套產(chǎn)品齊全的廠家產(chǎn)品。

　　8.3從機(jī)組經(jīng)濟(jì)性方面分析

　　對(duì)于發(fā)電量相同機(jī)組，選擇高溫高壓參數(shù)，雖然使得鍋爐島及汽機(jī)島部分的主輔機(jī)造價(jià)將高于中溫中壓參數(shù)機(jī)組，但高溫高壓參數(shù)機(jī)組的熱效率比中溫中壓參數(shù)機(jī)組高6.2%左右，發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗低約0.12kg/（kW·h），發(fā)電秸桿耗低約0.21kg/（kW·h）；比中溫次高壓參數(shù)機(jī)組熱效率高2.05%左右，發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗低約0.086kg/（kW·h）。因高溫高壓機(jī)組與中溫中壓機(jī)組和中溫次高壓機(jī)組在同比容量下機(jī)組經(jīng)濟(jì)性高、占用人員少、占地面積小、基建投資相對(duì)少，在秸稈資源較為豐富的情況下建議選擇高溫高壓130T/H秸稈鍋爐。

　　8.4從鍋爐型式方面分析

　　上述四種生物質(zhì)鍋爐型式均能承擔(dān)生物質(zhì)直燃發(fā)電的任務(wù)，就目前國內(nèi)生物質(zhì)在建項(xiàng)目的選型來分析，生產(chǎn)廠家和使用數(shù)量最多的是振動(dòng)爐排秸稈爐，其次是循環(huán)流化床秸稈爐。各生物質(zhì)項(xiàng)目可根據(jù)燃料特性、設(shè)備可靠性、基建投資等方面，進(jìn)行全面技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定鍋爐型式。

　　8.5從燃料收集方面分析

　　在歐洲生物質(zhì)電廠的燃料收集較為容易，因歐洲國家大部分為農(nóng)場(chǎng)制，如不出現(xiàn)諸如自然災(zāi)害等意外與農(nóng)場(chǎng)主簽訂收購合同后燃料來源可以得到充分保證。再者歐洲國家對(duì)生物質(zhì)電廠賦予的職責(zé)是消耗秸稈和維持大氣環(huán)保，對(duì)于生物質(zhì)電廠給予大量的財(cái)政補(bǔ)貼，不考慮電廠的連續(xù)運(yùn)行和盈利問題。

　　在我國目前狀態(tài)下，建設(shè)生物質(zhì)電廠既要考慮環(huán)保問題，又要考慮電廠的連續(xù)運(yùn)行和盈利問題，所以在生物質(zhì)燃料收集方面和歐洲國家面臨截然不同的問題。首先，國內(nèi)秸稈收集面對(duì)的是千家萬戶的農(nóng)民，秸稈收購是個(gè)比較龐大的系統(tǒng)工程，秸稈收購市場(chǎng)的培育需要相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間；其次，秸稈資源受當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的影響較大；再次，秸稈燃料季節(jié)性很強(qiáng)，應(yīng)充分考慮電廠連續(xù)運(yùn)行問題。

　　根據(jù)秸稈情況，生物質(zhì)鍋爐選型宜小不宜大，裝機(jī)容量30MW的電廠以選用兩臺(tái)75T/H中溫中壓秸稈鍋爐為宜。

　　9生物質(zhì)直燃鍋爐爐型比較

　　9.1應(yīng)用情況比較

　　水冷振動(dòng)爐排爐在國內(nèi)外均有成熟的長(zhǎng)期運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，使用數(shù)量最多，市場(chǎng)占有率高，生產(chǎn)、安裝、調(diào)試、運(yùn)營(yíng)的經(jīng)驗(yàn)均較其它爐型豐富。中國第一座生物質(zhì)發(fā)電廠—單縣生物質(zhì)發(fā)電廠即采用源自丹麥的水冷振動(dòng)爐排爐技術(shù)。而循環(huán)流化床鍋爐雖然近年開始嘗試用于生物質(zhì)發(fā)電，但基于未解決的技術(shù)問題較多、電價(jià)優(yōu)惠指標(biāo)難申請(qǐng)等因素，還未能廣泛應(yīng)用。

　　9.2燃料適應(yīng)性比較

　　水冷振動(dòng)爐排爐，較好的結(jié)合了國外先進(jìn)技術(shù)和中國燃料的實(shí)際狀況，可以適應(yīng)多達(dá)60多種的農(nóng)林廢棄物，既可純燒某種燃料，也可摻燒多種燃料。在燃料水分高達(dá)40%時(shí)亦可穩(wěn)定燃燒。循環(huán)流化床僅適用于燃料粒徑和密度差別不大的燃料，對(duì)燃料的要求較為苛刻。

　　9.3燃料預(yù)處理比較

　　水冷振動(dòng)爐排爐基本無需燃料預(yù)處理系統(tǒng)。而循環(huán)流化床燃燒爐對(duì)燃料預(yù)處理要求較高，對(duì)燃料顆粒要求比較嚴(yán)格，需要將秸稈進(jìn)行一系列破碎、篩分等預(yù)處理工作，入爐秸稈尺寸一般要求為150～200mm，而且要求盡量均勻，該部分投資費(fèi)用較高。

　　9.4磨損情況比較

　　爐排爐的爐型較大，爐排相對(duì)較長(zhǎng)，秸稈燃燒過程均發(fā)生在爐排表面上，因此磨損較輕；而循環(huán)流化床爐的布風(fēng)板、周圍水冷壁及后面尾部受熱面和爐墻的磨損都相對(duì)比較嚴(yán)重。

　　9.5安裝方案比較

　　水冷振動(dòng)爐排鍋爐，以德普新源公司的產(chǎn)品為例，省煤器和煙冷器都是模塊化的，三、四級(jí)過熱器都是直接跟小集箱焊接在一起的，焊口比較少。水冷振動(dòng)爐排鍋爐，以德普新源公司的產(chǎn)品為例，安裝方式是底部支撐的，從下往上安裝的。CFB鍋爐是吊裝的，從上往下安裝的，難度較大。

　　9.6經(jīng)濟(jì)比較

　　水冷振動(dòng)爐排爐與循環(huán)流化床爐相比，雖然設(shè)備初期投資較大，但考慮到燃燒效率高使得單位發(fā)電量燃料耗量低、設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定使得年發(fā)電小時(shí)數(shù)多，設(shè)備磨損較流化床輕使得日常維修、部件更換費(fèi)用低，設(shè)備廠用電率低使得同等裝機(jī)容量的電廠上網(wǎng)電量多等因素，從鍋爐設(shè)備的整個(gè)生命周期綜合考慮，水冷振動(dòng)爐排爐的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)明顯優(yōu)于循環(huán)流化床鍋爐。

　　10結(jié)論

　　本文比較研究了生物質(zhì)直燃發(fā)電廠的爐型，建議生物質(zhì)發(fā)電廠設(shè)計(jì)時(shí)參考生物質(zhì)直燃發(fā)電廠的鍋爐選型，結(jié)論如下：

　　1）結(jié)合我國國情，積極引進(jìn)、借鑒國外生物質(zhì)電廠的成功經(jīng)驗(yàn)，生物質(zhì)工程建設(shè)以應(yīng)用國產(chǎn)化鍋爐設(shè)備為主。

　　2）目前國內(nèi)部分鍋爐設(shè)備廠家已基本具備了生物質(zhì)電廠鍋爐及其配套設(shè)備的生產(chǎn)能力，并且在各種秸稈的摻燒方面已優(yōu)于國外設(shè)備，有利于電廠拓寬燃料來源。

　　3）采用國產(chǎn)化鍋爐設(shè)備可比國外同類型設(shè)備減少大量投資，可大幅度降低工程單位造價(jià)，在設(shè)備運(yùn)輸、安裝及運(yùn)行維護(hù)檢修等方面也有諸多優(yōu)勢(shì)，提高了工程規(guī)避投資風(fēng)險(xiǎn)的能力。

　　4）考慮秸稈收購的季節(jié)性及生物質(zhì)電廠的連續(xù)運(yùn)行等因素，建議裝機(jī)容量30MW的電廠宜選用2臺(tái)國產(chǎn)75T/H中溫中壓秸稈鍋爐，運(yùn)行方式較為靈活可靠，但是在秸稈資源較為豐富的情況也可選擇高溫高壓130T/H秸稈鍋爐，最終經(jīng)過經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較后確定。

　　5）優(yōu)先考慮性價(jià)比高、燃料適應(yīng)范圍廣，設(shè)備運(yùn)輸、售后服務(wù)、選購備品備件方便的廠家的產(chǎn)品。

　　6）根據(jù)生物質(zhì)直燃鍋爐的特點(diǎn)及其各方面的比較，選擇適合工程燃料特性的爐型。