1、生物质颗粒燃料特点及生物质燃烧的拟定配比原则生物质电厂与常规燃煤电厂最大的不同之处就是使用的燃料是生物质，主要特点为：资源分布范围广而分散，且带有明显的季节性：燃料种类多，性质差异大；燃料具有低灰分、低含硫量、高挥发份、高水分、低热值的特点；燃料质地松软，密度小；燃料灰中碱金属含量高，部分燃料可能还有一定量的氯离子；生物质颗粒燃料含水率的变化较大。
根据不同生物质颗粒燃料的品质特性，综合考虑各种燃料的可收集量、收集的季节性、运输以及管理成本等因素，拟定出生物质颗粒燃料的合理配比。生物质设计燃料拟定的原则如下：
1)根据生物质颗粒燃料的储量、产量、供应点及可供数量；
2)燃料品质、价格、运输距离、运输方式等；
3)项目单位与拟选择的燃料供应企业签订燃料供应协议文件；
4)各种燃料的可收集量、收集的季节性影响；
5)燃料的收集、运输、储存过程中燃料水分变化及掺混比例的不同：
6)锅炉及其配套辅助设备对拟定的燃料水分的变化有一定的适应性。
2、燃料特性变化对锅炉运行及辅助设备的影响
生物质电厂燃料以农林废物为主要燃料，由于收储环节和燃料来源比较复杂，导致燃料品质变化较大。
2.1燃料水分变化对锅炉运行的影响
当燃料收到基水分由15%提高到40%时，锅炉的理论燃烧温度下降，锅炉炉膛辐射传热减少，由于烟气速度的提升，对流部分传热量增加，锅炉总传热量的辐射、对流份额将重新分配。主要影响：
1)烟气体积增加，导致烟速提高，对流受热面部分的传热系数提高，对流吸热增加，造成以对流传热为主的过热器超温倾势增大。
2)烟气水蒸气份额增加，降低了水露点温度和烟气露点温度。露点温度的降低增加了烟气在尾部受热面结露的可能性，必然导致低温受热面腐蚀现象的加剧。
3)烟气体积的增加使引风机能耗骤升，甚至造成引风机出力不够。
4)烟气体积的增加导致进入除尘器系统的烟气量骤升，除尘器阻力加大，除尘效率将下降。
5)锅炉排烟温度升高，运行热效率将明显下降。机械未完全燃烧损失加大，烟气中带有火星，有可能在布袋除尘器内发生二次燃烧，烧毁滤袋。
6)燃料热值下降，导致锅炉额定负荷所需的人炉燃料量上升。燃料量的增加导致上料系统压力加大，有可能出现上料系统出力不够，堵塞现象加剧。
该生物质电厂试运行期间，接连下了几场大雨，短时间内燃料无法得到有效的晾干等干燥处理，入炉燃料的水分达到60%以上。与设计(18%)校核(26%)燃料中的水分相差很大。燃料水分高，除了对给料系统造成流通不畅以外，对锅炉燃烧的影响较大。烟气体积增大、烟气水蒸气份额高、理论燃烧温度降低都会对锅炉的燃烧、传热、烟气阻力、引风机能耗、受热面腐蚀乃至锅炉热效率产生影响。经分析认为造成燃料水分大的主要原因为：
1)燃料收购环节。由于燃料本身含水分较高，不易干燥，从燃料的源头来看，含水量少的甘蔗叶收集较困难，收集燃料大部分为树皮等，此类燃料水分非常高，一般在50%以上。
2)燃料供应环节。有少数不良燃料供应商为获取更高利润，采取作假手段，往燃料内淋水、添加泥沙、石子等杂质增加燃料重量。
3)燃料储存环节。本工程生物质电厂燃料的储存分为露天储存和料棚储存两种方式。大部分燃料为露天堆放，由于南方雨季降雨量较大，露天料场燃料没能采取有效的防雨水措施，仅靠人工采取帆布遮盖露天料仓很难达到防水的目的，燃料淋雨受潮后，燃料水分很快增加到60%以上甚至更高，燃料在堆积的情况下很难自然风干，这是燃料水分高的原因之一。
2.2燃料杂质成分对锅炉运行的影响
生物质电厂燃料以农林废物为主要燃料，燃料中不应存在燃煤电厂“三块”问题，即铁块、石块、木块。假设生物质电厂在燃料收集、上料环节中出现了“三块”，给锅炉机组运行带来的主要影响如下：
1)大块的石头沉积在炉床风帽上，堵住风帽，甚至烧毁风帽；流化状态恶化，引起床压升高，炉膛温度偏低，锅炉负荷无法往上带，锅炉燃烧效率下降，不完全损失加大等，影响锅炉的安全运行。
2)飞灰量增加，锅炉旋风分离器、省煤器等锅炉本体阻力增大，除尘器本体阻力增加。
3)底渣量增加，导致锅炉排渣不畅，影响机组安全运行。
4)增加了炉前上料系统的负担，上料系统电机容易过载。
从现场运行情况得知，炉前料仓内壁不断的发出击打声，锅炉底部排渣量很大，导致冷渣器排渣不畅，带有火星的底渣直接从紧急排渣口排出，甚至出现较大的石块。从该厂储存的燃料来看，燃料中掺杂了30%～40%的泥沙和小石块。为了锅炉机组的稳定安全运行，建议对燃料的品质、来源严格把关，从燃料的收购环节尽量减少燃料中的“三块”成分。
2.3燃料品质变化对引风机出力的影响
引风机需要克服的阻力包括炉膛负压、锅炉管簇、过热器、省煤器、空气预热器、除尘器以及连接烟道等的阻力。分段计算出各部分的阻力总和，并考虑受热面的积灰、烟气中飞灰等影响加以修正。各部分阻力的计算依据：
1)炉膛负压、锅炉管簇、过热器、省煤器到空预器出口这部分的阻力为锅炉本体阻力，由锅炉厂根据设计燃料计算提供。
2)除尘器本体的保证运行阻力由除尘器厂家提供。
3)空预器出口至水平烟道人口的连接烟道阻力由设计院计算提供。
2.3.1 试运行期间存在问题
2011年8月，该生物质电厂1号机组开始整套启动，试运行期间，机组负荷在35MW以上时，炉膛负压均只能维持正压运行。在负荷达到45.3 MW时，炉膛压力在200～500 Pa之间波动，始终是正压运行。由于引风机入口挡板开度已经全开，引风机已达到最大出力，锅炉省煤器前氧量已低至1%，锅炉正压运行如出现燃料爆燃，炉膛压力将急剧增大，影响锅炉运行安全。为保证系统设备安全，不能再往上增加负荷。
2.3.2影响引风机出力的问题分析
根据试运行数据，机组负荷41.6 MW时，二次风空预器烟气侧阻力约为500 Pa，一次风空预器烟气侧阻力约为1100 Pa。锅炉厂设计参数为：二次风空预器烟气侧阻力为371 Pa; 一次风空预器烟气侧阻力约为226 Pa;高温分离器阻力约为2 000 Pa；锅炉厂设计参数为1666 Pa。锅炉本体阻力比锅炉厂提供的设计值多了近1300 Pa。现场对旋风分离器、省煤器、空预器等锅炉本体设备进行详细检查，并没有发现严重积灰的情况，本体设备漏风在正常范围。
经分析，引起锅炉本体及烟风系统阻力增加的主要原因是由于实际燃料的品质变化较大（水分多、杂质多），燃烧产生的烟气量及烟尘量大大增加，引起锅炉本体阻力、除尘器本体阻力、烟道系统阻力成倍增加，最终影响引风机的出力。
排除了锅炉本体设备漏风、积灰的可能，机组重新点火启动。在严格控制燃料水分及去除燃料中掺杂的泥沙、石块，保证燃料品质与设计燃料相差不大的前提下，锅炉能够带满50 MW的负荷。
锅炉再次启动带满负荷的运行数据表明，燃料品质对锅炉本体的阻力影响很大。在使用较好燃料品质的前提下，引风机的出力是可以保证锅炉满负荷运行的。从再次启动的运行数据分析，锅炉本体阻力仍大于设计值近500 Pa。在人炉燃料与设计燃料相差不大的的前提下，引风机出力虽然可以满足锅炉带50 MW负荷，但随着锅炉运行时间加长，锅炉本体积灰，除尘器积灰以及燃料品质得不到保证时，将会引起系统阻力增加，影响引风机的出力，锅炉无法保证带满负荷。
3、结论及建议
通过分析研究该电厂在试运行期间存在的问题，该电厂在拟定燃料配比时，没有充分考虑到电厂在实际运行中可能收集到的燃料品质水分大，含“三块”多，在实际运行中，锅炉及配套辅机表现出对燃料品质变化适应性不足。因此建议：
1)在拟定燃料的配比时，建议适当加大水分含量，同时适当考虑燃料中被人为掺人泥沙、石子带来的影响，以增加锅炉燃用不同燃料品质的适应性。
2)根据秸秆发电厂设计规范（送审稿），吸风机的风量裕量，宜为计算风量的5%～10%；压头裕量，宜为计算压头的10%～20%；但考虑到南方多雨的特点以及生物质颗粒燃料品质的特点，建议引风机的风量、风压裕量适当加大，以便更好地适应生物质颗粒燃料的特点。
3)根据目前投运的生物质电厂氮氧化物排放浓度一般为< 200 mgtNm3的特点，引风机选型建议考虑新发布的环保标准，能够适应SCR系统带来的阻力。引风机基础可一次建成，如需装设SCR反应器，仅更换引风机叶轮和电动机即可满足要求。
4)由于燃料的品质不稳定，水分变化幅度较大等，引风机电动机建议采用变频调速等节能措施。
5)由于燃料的品质不稳定，水分变化幅度较大等，带式输送机的出力波动非常大，为了防止过载，带式输送机电机建议按额定出力的3倍计算电机功率。
6)由于物料密度不一样，燃料易吸水，干、湿状态下运行物料的空气阻力、抛物线状态差别迥异的特点，带式输送机驱动、给料机等建议采用变频调速措施。
7)炉前给料系统设计应能较好适应燃料品质的变化（水分变化、“三块”）。为保证螺旋给料设备的出力，建议每台螺旋给料机单独配置l台变频电动机，对摇料器的设计选型应足够重视。
8)为避免尾部烟道发生二次燃烧，烧毁除尘器滤袋，建议在除尘器之前加装旋风分离器分离带火星的不完全燃烧颗粒，或研究采用电袋除尘器的可行性。
9)加强对生物质颗粒燃料供应的监管力度，避免收购掺有石头、泥沙的生物质颗粒燃料，同时建议排渣系统、上料系统的设备选型充分考虑燃料欠佳因素，加大选型裕量。
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