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图4芬兰Lahti电厂200MWCFB生物质气化/煤粉炉混烧
该电厂气化生物质燃料分类及所占比例(年取代燃煤量60000t)为:
(1)木质生物质,树皮、锯末、木屑、森林废弃物,占15%;
(2)废木材,切割和板材废弃物、研磨的木粉、毁坏的木材,占32%;
(3)回收的垃圾(再生燃料)占40%;旧轮胎、切碎的塑料等占10%;泥煤占3%。
CFB气化炉产生生物质煤气与煤粉炉混烧的减排效果:CO2,每年减少100000t,下降1000;NOx,浓度降低30mg/m3,下降5%;S02,浓度降低60~75mg/m3,下降10%;粉尘,浓度降低15mg/m3,下降30%。
3、在大容量循环流化床(CFB)锅炉电厂中混烧生物质
CFB燃烧技术的特点是:98%的巨大热容量的惰性固体床料包围着不到2%的燃料,加上热循环物料的强烈的湍流混合和燃料很长的停留时间,从而使得即使在800~900℃的燃烧温度条件下,CFB几乎可以高效地燃烧任何燃料,包括低热值和高水分的燃料,因此,燃料的灵活性是CFB锅炉的突出优点。使得CFB锅炉是燃烧生物质燃料的理想燃烧技术,所以CFB锅炉具有比煤粉炉更强得多混烧生物质的能力。从理论上说,CFB锅炉燃烧生物质在技术上不会受CFB锅炉容量的限制,即使是大容量CFB锅炉,从100%燃烧生物质到以任何比例和煤混烧生物质都是可行的。利用CFB锅炉进行煤和生物质混烧的优点是:
(1)充分利用CFB锅炉燃料灵活性的优点,可以大比例地混烧生物质。
(2)混烧生物质可以显著降低CO2和其他污染物的排放。
(3)由于煤的供应不受生物质供应的影响可以保证,煤的质量可以选择,可以满足不同的要求。
(4)因为混烧的比例可以改变和调整,因而发电量不会受生物质燃料供应的季节性影响。
目前,世界上大容量CFB锅炉,如在波兰的460MW超临界CFB和在韩国的550MW超超临界锅炉,均按照以煤为主,混烧生物质设计,其燃用的生物质燃料均为木基木材废料,如木屑等。波兰的460MWCFB和韩国的550MWCFB的生物质混烧比例均为10%。因此,容量超过500MW的CFB,其合理的生物质混烧比例,主要取决于其混烧的生物质种类,以及生物质燃烧的储存和出力系统,以及对锅炉设计的影响,在经济上是否合理。对于生物质固体成型燃料,如废木材颗粒,这是CFB的理想燃料,如果有足够数量的木质颗粒生物质燃料供应,即使对大容量CFB锅炉,混烧木质颗粒的比例应该是没有限制的。
大容量CFB锅炉混烧生物质的案例
(1)芬兰Jyvaskylan电厂200MWCFB锅炉泥煤混烧生物质,该电厂于2010年投运,其功率为200MW电功率+240MW热功率,为Jyvaskylan市供电和供热,其燃料为泥煤和木屑混烧。
(2)芬兰AlholmensKraft电厂,世界上最大的混烧生物质的电厂,其电厂热功率为550MW,CFB锅炉蒸发量为702t/h,蒸汽参数为16.5MPa/545℃。其CFB锅炉炉膛尺寸:8.5m×24m×40m,锅炉混烧的燃料构成是煤10%,泥煤45%,森林废弃物10%,工业木材废弃物35%。其生物质混烧比例可为0%~100%任何比例。该煤与生物质混烧电厂至今已经成功运行8年。
(3)波兰Lagisza460MW超临界CFB电厂,是世界上第一个超临界CFB电厂,是世界上第一台采用垂直管低质量流率的CFB直流锅炉。该CFB电厂的容量为460MW,设计供电效率为43.3%。该电厂设计能够混烧生物质和和洗煤淤泥,以达到欧盟要求的CO2减排要求,设计生物质混烧的比例为10%,设计的生物质最大热输入为20%。
(4)韩国南方电力的4×550MW机组,是世界上第1个超超临界CFB电厂,该电厂的燃料为进口热值为3887kcal/kg的印度尼西亚低阶煤,设计混烧生物质的比例为10%,为容量最大的混烧生物质的CFB电厂,该电厂于2016年投运。
本文摘自《分布式能源》第2卷 第5期 2017年10月文章《燃煤耦合生物质发电》
作者毛健雄,清华大学热能工程系教授,研究方向为热能工程和洁净煤发电技术
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