生物質燃料鍋爐改進工程項目可行性研究報告(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 利用原有煙囪。 由于本期為改建工程，均在原有場地基礎上進行布置，故場地不需要再進行平整。廠區標高：；，該區域較低洼。廠區的地面排水采取無序的自由排水方式。燃料的運輸以公路運輸為主，阿城區交通便捷，四通八達，已形成以城區為中樞，以干線公路為骨架，以鄉村公路為輻射的公路網。便捷的交通條件為燃料的運輸打下良好的基礎。改造完成后，在鍋爐滿負荷運行狀態下每天運輸量為：每天運輸生物質顆粒量約為400噸，運輸時間按8小時計，若每車運17噸則需23車/天，即白天每小時進場2～3車次。每天運輸稻殼量約為160噸，運輸時間按8小時計，若每車運10噸則需16車/天，即白天每小時進場2～3車次。電廠廠內建一座生物質散料封閉儲料場，長20m、寬12m、高度為6m，可儲料840噸，造粒后可供鍋爐運行32小時。稻殼的輸送方式，有以下兩種方式可選：即氣力輸送和機械輸送。稻殼運進電廠經質檢合格后卸入稻殼倉再經氣力輸送至爐內。稻殼的氣力輸送，為目前糧食加工企業已采用多年的輸料方法。它的優點是布置靈活，結構簡單，可實現密閉輸送。主要設備有：羅茨風機2臺，功率=45kw2 輸送母管Φ273mm，長度 120m主要缺點為：輸送管道磨損較重，需經常更換部件 冬季輸送含水量大結塊料時易堵塞電廠生物質燃料氣力輸送系統尚處試驗運行中，技術有待改進。1）稻殼運進電廠經質檢合格后卸入稻殼卸料棚。棚內裝載機將稻殼推進地面下電磁震動給料機進料槽中，轉卸入斗提機進料口中。斗提機每臺生產能力為348m3/h。2）稻殼經斗提機出料口進入兩臺鋼制儲料倉。儲料倉為圓型，直徑12m，標高23m,容量2050m3。可儲稻殼280噸。兩臺倉共可儲稻殼560噸。可供鍋爐運行43小時。3）稻殼經料倉下部出料口經葉輪給料機落入兩臺埋刮板輸送機進料口內，由埋刮板輸送機將稻殼送到電廠原有的二號棧橋內兩條帶式輸送機上，經棧橋進入主廠房水平帶式輸送機上,經卸料器進入爐前料斗，再由料斗底部出料口進入鍋爐本體上料系統后進入爐內燃燒。比較稻殼的兩種上料方式，我們認為后一種上料方式比較經濟、可靠，推薦機械運輸方式。1）生物質散料運輸分為兩部分，經質檢合格后, 一部分進入散料儲料場，做臨時儲備，保證鍋爐運行32小時，另一部分進入造粒車間。2）生物質散料進入料斗，經破碎機破碎后，由皮帶輸送機送入斗式提升機料斗，與此同時部分稻殼經由細料儲斗進入斗式提升機料斗，形成混料，混料經由斗式提升機送入固定篩。3）經篩分后的生物質混料形成篩上粗料和篩下細料。粗料經皮帶輸送機送入后級斗式提升機料斗，被提升至生物質顆粒貯料斗。細料經螺旋輸送機送入造粒機，造粒后進入皮帶輸送機與粗料混合提升至生物質顆粒貯料斗。生物質顆粒經皮帶送入鍋爐生物質倉中。4）生物質造粒機型號為SZLH420M，每小時可造粒20噸。碳棒破碎機型號為QJ800700，單臺生產能力為60t/h。生物質屬易燃物，而且灰塵較大，擬采取以下措施防火、防塵。1）生物質儲料場、稻殼倉、輸料棧橋均為全封閉結構。2）在破碎機室設吸塵裝置。3）在棧橋內，設立噴淋滅火系統及自動報警裝置。4）在整個上料系統按規范設立消防栓，滅火器。 根據項目實際情況，考慮到建設方的初投資能力，燃燒系統除鍋爐本體以外輔助設備盡量利用原有。 燃料消耗量鍋爐燃料消耗量見表 鍋爐滿負荷燃料消耗量匯總表鍋爐容量燃料種類小時耗量（t/h）日耗量（t/d）年耗量（萬噸/年）235t/h生物質顆粒稻殼原煤275t/h生物質顆粒稻殼原煤，表中也列出了典型的煙煤和無煙煤的相應的組成。 生物質燃料和煤炭在結構特性上的主要差別燃料種類C/%O/%H/%灰分/%揮發分/%密度/（t/m3）生物質燃料38～5030～445～64～1465～70～（木材）煤炭22～903～203～55～257～38～ 中看出，生物質燃料和煤炭相比有以下一些主要差別：1）含碳量較少，含固定碳少 生物質燃料中含碳量最高也僅50%左右，相當于生成年代較少的煤的含碳量。特別是固定碳的含量明顯比煤炭少。因此，生物質燃料不抗燒，需要頻繁添加燃料，同時它的熱值也較低。2）含氫量稍多，揮發分明顯較多生物質燃料中的碳，多數和氫結合成較低分子的碳氫化合物，遇一定的溫度后熱分解而析出揮發物。所以，生物質燃料易被引燃，燃燒初期，析出量較大，在空氣和溫度不足的情況下易產生鑲黑邊的火焰。3）含氧量多 中所列數字看出，生物質燃料含氧量明顯多于煤炭，它使得生物質燃料熱值低，氧量是燃料中的雜質，由于生物質燃料的密度小，投入爐膛內的燃料量較大，故在燃燒時需要空氣量相對多一些，使物料能完全燃燒。4）密度小生物質燃料的密度明顯地較煤炭低，質地比較疏松，特別是農作物秸稈。這類燃料易于燃燒和燃燼，灰渣中殘留的碳量較少。 由于生物質燃料從結構組成上有以上這些特點，所以在直接燃燒時，為了提高燃燒效率，在空氣供給、及燃料添加口等方面也相應地有所不同。生物質燃料的燃燒過程同樣也是強烈的熱化學反應。除燃料的存在外，發生燃燒必須有足夠的熱量供給和適當的空氣供應。燃燒是燃料和空氣間的傳熱，傳質過程。燃燒過程產生的熱量使周圍溫度升高，又促使傳質過程加快，它是使熱量產生得更快的一種連鎖反應過程，可以分作：燃燒的準備階段（揮發分析出）、焦炭（固定碳）燃燒階段、燃盡階段。當生物質和煤的混合燃料（以下簡稱為燃料）送入爐膛后，首先吸收爐內熱量，燃料中的水分蒸發，揮發分逸出，當燃料被加熱到某一溫度時，即開始著火燃燒，進入燃燒階段。首先是揮發分著火燃燒，并放出大量熱對焦炭直接加熱，使焦炭也迅速燃燒起來。燃燒階段是一個強烈的放熱階段，此階段的燃燒速度主要取決于燃料與氧的化學反映速度和與空氣的接觸速度。當爐內溫度很高、氧氣供應充足而又與煤粉混合強烈和均勻時，燃燒速度就快；反之，則燃燒速度主慢。隨著燃燒的進行，未燃盡而被灰包圍著的少量固定炭在燃盡階段繼續燃燒，直到燃盡。以上三個階段是連續無界限的，同時也是相互交錯進行的。生物質燃料的密度小，結構比較松散，揮發分含量高，在250℃時熱分解開始，在325℃時就已十分活躍，350℃時揮發分就能析出80%。可以看到，揮發分析出時間較短，若空氣供應不當，有機揮發物容易不被燃燼而排出，排煙位黑色，嚴重時為濃黃色煙。所以，在設計燃用生物質燃料，必須有足夠的擴散型空氣供給，燃燒室必須有足夠的容積和一定的攔火，以便有足夠的燃燒空間和燃燒時間。揮發分逐漸析出和燃燒后，燃料的剩余物為疏松的焦碳，氣流運動會將一部分炭粒裹入煙道，形成黑絮，所以通風過強會降低燃燒效率。揮發分燒完固定炭燃燒受到灰分包裹和空氣滲透較難的影響，易有殘炭遺留。在循環流化床中，由于二級破碎的因素，可以很好地解決此問題。但是在鏈條爐中就需要通過分級送風的辦法來解決，特別是在燃盡階段的送風尤其重要。從上述分析看出，生物質燃料在直接燃燒時存在揮發分逸出過快、空氣供給量供給方式在第一階段有所不同等問題。這些問題在一般的爐灶中不易解決。高密度的壓縮成型生物質燃料，由于它壓縮密實，限制了揮發分逸出速度，加之空氣流動通有一定的通道而比較均勻，燃燒過程相對較穩定，可以改善需氧量大起大落的波動。 鍋爐摻燒生物質燃料后，不但改變了鍋爐的燃燒狀況，由于生物質燃料燃燒，故在很大程度上提高了混合燃料的燃燼度，特別在鏈條爐上表現明顯。1）爐膛溫度顯著提高，達到950℃ 以上；燃用生物質燃料后，溫度提高了100℃以上，表現為火焰充滿度好，提高了煤及稻殼的燃燼度；2）負荷加減速度迅速，對外界負荷的變化反應比較快，這充分體現了稻殼在爐內燃燒的作用，在一定程度上改善了鏈條爐的負荷變化惰性；3）根據黑龍江歲寶熱電有限公司金京熱電分公司摻燒試驗結果表明：爐渣和飛灰的可燃物明顯降低，爐渣的含碳量有9～10%%；飛灰的含量由20%%，這個數值在沒摻燒稻殼之前是很難達到的。%，達到了預計設想。 4）生物質揮發分含量高,著火點溫度低,330～400℃時揮發分大量分解逸出。速度快，時間短，如不能及時提供二次風助燃，則揮發分不能完全燃燒，造成大量含碳黑煙氣，將隨煙氣排出。5）含碳量低，熱值低，生物質燃盡時間短，當揮發分燒完，秸稈碳結構為松散骨架，過量氣流運動可能使其解體。6）生物質中堿金屬含量高，氯離子含量高，加大受熱面腐蝕。7）灰熔點低，增加結焦和積灰的可能性。8）由于上列生物質的燃燒特性，摻燒生物質顆粒及稻殼后，鍋爐運行應按特性做適當的改進。 關于結焦與積灰、焦油的防治下表是生物質燃料的灰熔點：變形溫度t1軟化溫度t2熔融溫度t3生物質顆粒1040℃1060℃1110℃稻殼1220℃1260℃1280℃當鍋爐的爐膛溫度低于灰的軟化溫度t2 100℃以上時，受熱面不易結焦，鍋爐運行是安全的。高于此溫度，鍋爐受熱面易結焦，鍋爐不能長周期運行，且不經濟。但是影響燃料灰的熔點不是各種成分的熔點平均值，黑龍江歲寶熱電有限公司金京熱電分公司生物質摻燒試驗過程，燃用的是混合燃料，經化驗其灰熔點如下：生物質摻配比例變形溫度t1軟化溫度t2熔融溫度t3生物質顆粒稻殼原煤1420℃1480℃1500℃1410℃1470℃1500℃1400℃1460℃1500℃1）焦油的特點； 在固定床熱分解層，溫度在200℃以上，生物質的纖維素、半纖維素和木質素開始熱分解，生成焦炭、焦油、木醋液及其他氣體。焦油的成分十分復雜，大部分是苯的衍生物。可以分析出的成分有200多種，主要成分不少于20種，其中含量大于5%的有7種，它們是：苯、萘、甲苯、二甲苯、苯乙烯、酚和茚。焦油的含量隨反應的溫度升高而減少。生物質氣化產生的焦油的數量與反應溫度、加熱速率和氣化過程的滯留期長短有關，通常反應溫度在500℃時焦油產量最高，滯留期長，焦油因裂解充分，其數量也隨之減少。2）焦油的危害；焦油占可燃氣能量的5%～10%，在低溫下難以與可燃氣一道被燃燒利用，用時大部分焦油被浪費掉。焦油在低溫下凝結成液體，容易和水、炭粒等結合在一起，堵塞輸氣管道，卡住閥門、抽風機轉子，腐蝕金屬。焦油難以完全燃燒，并產生碳黑等顆粒，其燃燒后產生的氣味對人體是有害的。鍋爐易結焦的部位是對流過熱器、高溫省煤器，在實際工作中可以通過以下辦法防止結焦；1）通過在生物質中摻配一定比例的CaO，來控制灰熔點，可按比值（SiO2+Al2O3）/CaO來判定，～。對于固態排渣爐來說，只要不在該值范圍內即可；2）運行中控制爐膛溫度低于軟化溫度t2100℃以上，金京分公司鍋爐運行中的實際爐膛溫度分別是：35t/h鏈條鍋爐為850～950℃ 、75t/h循環流化床鍋爐為900～1000℃，但是從上表可以看出，金京分公司燃用的生物質燃料的灰的軟化溫度非常高，高于爐膛溫度450℃以上，所以燒100%的生物質顆粒也不易結焦。3）焦油是生物質在氣化過程中不可避免的副產物。由于焦油在高溫時呈氣態，與可燃氣體完全混合并燃燒；4）對一般生物質而言，在500℃左右時焦油產物最多，高于或低于這一溫度焦油都相應減少；5）焦油是由于燃料在欠氧燃燒時生成的，而鍋爐爐膛溫度大于800℃，且為富氧燃燒，產生的少量焦油能在爐膛內燃燼，所以其對鍋爐尾部受熱面的影響是不大的。生物質燃料的灰中含有大量的SiO2,對鍋爐尾部受熱面的磨損影響很大，在設備本身采取最有效的辦法是加裝防磨瓦。運行中可以通過減小煙氣流速和減小飛灰顆粒直徑來控制，主要辦法是：1）35t/h鏈條鍋爐（1）減少生物質燃料的空中燃燒分額，增加床上燃料的量。（2）保持合適的一次風量，合理送入二次風，從而增加生物質燃料在爐內的停留時間。2）75t/h循環流化床鍋爐（1）增加循環量，從而減小飛灰顆粒直徑；（2）在保證爐床溫度的前提下，盡量減少一次風量，從而減小煙氣流速。1）可提取高純度的SiO2；2）聯產水玻璃和活性炭；3）水泥混凝土。 熱力系統概況 主蒸汽系統主蒸汽系統為集中母管制系統。本期工程4臺鍋爐的主蒸汽管道，從鍋爐過熱器出口集箱接出，經電動閘閥至主蒸汽母管。2臺汽輪機的進汽管道，分別接自主蒸汽母管上，經流量測量裝置及電動主閘閥接到汽輪機主汽門。為確保供熱的可靠性，主蒸汽母管的一端通過減溫減壓器向熱網加熱器供汽。 回熱抽汽系統1汽輪機無回熱系統2汽輪機回熱系統，設有2級調整抽汽及2級非調整抽汽，1調整段抽汽供1高加，2調整段抽汽供2高加、除氧器、熱網加熱器、慶云站用汽，4段抽汽供低加。 主給水系統主給水采用單母管分段制系統。設低壓給水母管、高壓給水冷母管、高壓給水熱母管。系統配置6臺電動給水泵，根據鍋爐負荷調整給水泵運行的臺數。為防止給水泵在低負荷時產生汽化，另設給水再循環管與再循環母管。高壓加熱器設有電動旁路，當高壓加熱器發生故障時，高加旁路自動開啟，系統經由高加旁路直接向省煤器供水。為保證給減溫減壓器提供減溫水，系統設置了一根減溫水母管，分別接自每臺電動給水泵出口管道。除氧器有關汽水管道，均為母管分段制系統。熱力系統的補水，采用除鹽水，補水去化學車間處理后補入除氧器。 凝汽器抽真空系統凝汽器采用射水抽汽器抽真空。設置2臺射水泵，一臺射水抽汽器及6m3射水箱，在空氣管道上設有真空破壞門。 凝結水系統2機組設置2臺容量為設計熱負荷工況下凝結水量110%的電動凝結水泵，1臺運行，1臺備用。凝汽器循環水采用軟化水。凝結水系統設有1臺低壓加熱器、1臺軸封加熱器和3臺大氣式除氧器。 加熱器疏水系統本系統疏水方式為逐級自流。高加疏水疏向除氧器，在高加故障時，事故疏水引入地溝。1低加疏水疏向2低加后