火电厂换代燃料---烘焙生物质

(一)前言

把燃煤火电厂改造成为生物质发电厂，既符合国家建设资源节约型社会的要求，实现节能减排战略目标，获得国家鼓励政策资金支持，又能节省大量建设投资，提高发电厂经济效益，还会使发电厂附近区域内居民增加收入，维持原有电厂职工就业，具有显著的经济效益、环境效益和社会效益。问题是如果继续沿用普通生物质作为燃料,无论经济面还是技术面，都存在不尽如人意的弊端,开发具有更加优良性能的火电厂用生物质燃料, 成为现今中国乃至世界生物质能领域内被关注的热点.

(二)普通生物质的弊端

(1) 结焦腐蚀

与煤相比, 生物质灰中碱性成分( 特别是碱金属 K) 含量高, 且主要以活性成分的形式存在, 在火焰中易挥发出来而后凝结在受热面上形成结渣和积灰.

(2)储存和运输

由于生物质燃料具有低能量密度、水分含量高且具有强烈的亲水性以及纤维质柔软韧性材料等特性, 因此对其运输、储存和制备影响较大。生物质的能量密度约为煤的1/ 10, 这意味着当按热量计共烧 10% 生物质时, 其体积即和煤的体积相当。

(3) 水分

高水分能影响生物 的点火情况 ,接着导致未燃尽碳的增 加 , 所以生物质燃料要保持一定的干度 。生物质燃料在研磨和进炉膛之前要进行预干燥 ，会增加运行费用, 这是影响电厂经济性的主要因素之一。

(4) 制粉

生物质是韧性纤维质材料研磨制备与煤比起来需要更多的能量 ,特别是当粒径要求 很小时，这样在粒径大小与耗能之间就有一个平衡问题 ,通常生物质颗粒范围推荐取在 1-3mm。对于具体的工程案例 ,要根据燃料种类 、形状 、水分 、燃烧系统等具体情况来定一个最经济合理的颗粒尺寸 。

生物质在给煤机上游与煤混合,再一起制粉后喷入炉膛燃烧，是最经济最直接和最常用的混合燃烧方式，几乎不必投资新增和改造设备。使用电站原有的磨煤机制粉系统将煤和生物质燃料一同送入磨煤机制粉，运行期间需要关注磨煤机电流、、出口风温等特性指标，需严格控制较低的混燃比例，以免造成生物质燃料阻塞磨煤机，引起磨煤机故障。

(5)燃尽率

生物质颗粒大而非球形会对燃尽率产生影响。磨碎后生物质颗粒呈较长的柱型而非煤粉的近似球形, 加之密度很低, 因而可能会影响燃料的气力输送。这类颗粒不易为气流夹带进入火焰中心, 因而影响其加热和燃烧速度。当颗粒尺寸大于 3mm,燃尽将可能会成为问题。因此当生物质掺烧较多, 如质量比例为 10% 时,锅炉效率降低约 0. 5%。

(三)烘焙生物质

烘焙(Torrefaction)是指在缺氧的环境下，以200 至300℃的温度对生物质进行的热处理技术，和木炭有相似的性质。但是烘焙产品和木炭最大的区别在产品中残留的挥发分的组成上。木炭在制造过程中、几乎所有的挥发分都蒸发掉了、造成不必要的能量损失。相反、烘焙可以使大部分的挥发分留在产品中。

(四)烘焙生物质和普通生物质比较

(1)基于烘焙生物质的物理及化学性质、和煤的混燃比例可以提高至80%以上且不会影响锅炉的正常运行，不易产生结焦、腐蚀。

(2)发电厂使用烘焙生物质、会大大降低成本。不需要增设专用的生物质处理设备(如磨煤机、料仓、给煤机、燃烧器)、烘焙颗粒、具有更高的体积能量密度、工艺设备实现小型化、节省设备投资。

(3)运输费用、特别是烘焙颗粒、体积能量密度、是普通木质颗粒的1.5—2 倍。可以降低很大的运输成本。

(4)烘焙生物质、具有疏水性,不会因被雨淋湿膨胀,变质,发霉,便于运输和室外储存。

(5)烘焙生物质粉碎性优良、能耗远低于普通生物质,大大降低了粉碎成本,另外,可以形成均一球形颗粒微粉,具有优异的流动性. 完全可以在现有电厂给煤机上游与煤混合,一起制粉后喷入炉膛燃烧发电。

可见 烘焙生物质用于发电燃料比普通生物质具有明显的优势。

(五)用于燃煤火电厂

燃煤电厂改造为以普通生物质为燃料的生物质电厂，需要对锅炉、燃料储存、输送、破碎及上料系统、除灰系统、除尘系统及其它系统进行改造或增加新设备，即使20MW 左右规模的小型电厂也要上亿的投资，而且开始运行后，原料储存、设备维护等会增加额外成本。而使用烘焙生物质作为燃料，由于其具有接近煤的性能，可以在现有电厂给煤机上游与煤混合,一起制粉后喷入炉膛燃烧发电，几乎不需要新增和改造设备，节省大量建设资金和运营管理费用。

可以说，用烘焙生物质作为燃料，使燃煤火电厂的改造在技术上和经济上更加具有现实可操作性。