目前生物質(zhì)很少作為能源專門用于發(fā)電，因此開發(fā)生物質(zhì)能用于發(fā)電在我國具有重要意義。2006年年初調(diào)試成功并投用一套生物質(zhì)摻燒系統(tǒng)。目前，此系統(tǒng)運行正常，可2臺同時進行摻燒，摻燒量可達30%(熱值比)。
1、循環(huán)流化床鍋爐摻燒生物質(zhì)的方式
我公司已應用過的循環(huán)流化床
生物質(zhì)鍋爐摻燒生物質(zhì)方式主要如下。
(1)在干煤棚直接與煤混合，再一起利用上煤系統(tǒng)送入原煤倉，與燃煤一起送入爐膛燃燒。
(2)利用氣力將粉碎后的生物質(zhì)輸送噴人爐膛進行燃燒。
(3)利用壓縮成型技術將生物質(zhì)原料壓縮成塊狀或顆粒狀，然后與燃煤混合，送入原煤倉，與燃煤一起送入爐膛燃燒。
(4)采用專門的破碎設備將生物質(zhì)進行切割或粉碎，然后利用專門的輸送設備將生物質(zhì)輸送到爐前落煤管，并利用輸送風送入爐膛進行燃燒。
第1種方式相對簡單，無需對現(xiàn)有設備和系統(tǒng)進行改造，但由于生物質(zhì)所含能量很低，鍋爐原煤倉一次性補完倉后，煤倉內(nèi)燃煤很快會耗盡，又必須進行補倉。經(jīng)試驗，當按10%重量比進行摻燒，上煤人員原l天只需補倉3次，摻燒生物質(zhì)后1天需補倉6次，且補倉時間加長。此運行方式主要有2個缺點，一是上煤時間加長，上煤設備長時間處于運行狀態(tài)，對于我公司單皮帶運行方式極為不利，設備易出故障，嚴重時會影響全廠出力，二是此摻燒方式摻配不均，造成鍋爐運行工況極不穩(wěn)定，運行參數(shù)不易控制。
第2種方式我公司做過嘗試，未能成功，主要原因：風機加料口設計不合理，所選風機出力不夠，風機壓頭偏小，管道偏細，風壓衰減很快，無法克服爐內(nèi)壓力將料送人爐內(nèi)。但協(xié)鑫集團贛榆項目已試驗成功。
第3種方式我公司進行多次考察并進行相關經(jīng)濟性比較，結論如下：采用壓縮成型技術可以加大生物質(zhì)摻燒量，可采用與煤一起摻配入爐，摻燒方式簡單，但壓縮技術設備投資較大，一套5 t/h生物質(zhì)加工線投資約150萬元，且設備能耗較大，總?cè)萘窟_200 kW．生產(chǎn)成本較高，經(jīng)測算加工生物質(zhì)成本達30～40元／t。此方案投資成本及運行成本均較大，在目前無明顯優(yōu)惠政策的前提下不易采用。
第4種方式需要安裝單獨的生物質(zhì)制料及輸送系統(tǒng)，設備投資等費用顯著提高，但其可以提高生物質(zhì)的摻燒量，上料比較穩(wěn)定，對鍋爐運行工況影響不大，且運行成本不高，在當?shù)厣镔|(zhì)價格相對煤炭較低的情況下可使用。目前我公司所上系統(tǒng)即為此方式，并取得了成功。
2、生物質(zhì)摻燒技術改造方案及運行情況
2.1改造方案
生物質(zhì)摻燒改造整套系統(tǒng)由生物質(zhì)堆場、破碎系統(tǒng)、輸送系統(tǒng)、計量裝置、燃燒系統(tǒng)及消防、環(huán)保、控制等系統(tǒng)組成。所有生物質(zhì)燃料均采用單獨輸送、直接摻燒方式，稻殼由于粒度較小，可直接利用埋
刮板輸送機送入爐膛，樹皮、蘆葦、木材、秸稈等經(jīng)破碎后利用埋刮板輸送機送入爐膛。
2.1.1生物質(zhì)收購與儲存
公司與中間商簽訂收購協(xié)議并由中間商組織貨源每天向公司輸送。公司根據(jù)實際情況，在煙囪西北側(cè)空地新建一座生物質(zhì)廠房，長40 m，寬20 m，廠房采用輕鋼結構，并設有通風、消防設施。此廠房作為生物質(zhì)原料加工廠房及堆放場地，并配有輸送設備，由于廠房面積有限必須做到生物質(zhì)即卸（或加工）即送人爐內(nèi)，保證庫房基本無積料。此做法做到廠內(nèi)無生物質(zhì)大型堆場，并做到生物質(zhì)零庫存，轉(zhuǎn)移了消防風險。
2.1.2樹皮、蘆葦、木材、秸稈的破碎
生物質(zhì)的質(zhì)量能約為煤的1/10．這意味著當按熱量計共燒10%生物質(zhì)時，其體積和煤的體積相當；生物質(zhì)是韌性纖維材料，不易破碎，但對循環(huán)流化床來講，只要將其破碎至50 mm以下即可摻燒。我公司選用BX216型鼓式削片機用來切削枝丫材、樹皮、硬質(zhì)秸桿等，此類型削片機對切削枝丫材性能極佳，破碎效果好，出料粒度可控制在50 mm之下，但對于一些韌性較大的樹皮，切削時會受樹皮特性影響，切削后易成團，但從實際摻燒情況看，對輸送、燃燒基本無影響。循環(huán)流化床對燃料顆粒度要求控制在13 mm以下，生物質(zhì)破碎至50 mm以下，摻燒對循環(huán)流床燃燒無任何不利影響。
2.1.3輸送系統(tǒng)
由于生物質(zhì)原料體積膨松，堆積密度為125 kg/m3左右，且原料含大量的粉塵，輸送設備傾向于使用皮帶輸送或埋刮板輸送，并對這2種運輸設備性能、價格等進行了比較，見表1。
表1設備選型比較
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機型 |
性能 |
安裝 |
價格 |
噪聲 |
維修量 |
安全 |
耗電 |
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皮帶輸送機 |
稍差 |
難 |
便宜 |
小 |
小 |
稍差 |
小 |
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麥刮板輸送機 |
好 |
易 |
昂貴 |
大 |
大 |
好 |
大 |
經(jīng)綜合考慮，輸送設備選用刮板輸送機為主，主要原因是刮板輸送機全密封輸送，輸送量較大，滿足衛(wèi)生要求，安裝空間要求較小，最主要原因是爐內(nèi)煙氣反竄不會燒損設備。
生物質(zhì)輸送系統(tǒng)設備主要由1臺
皮帶輸送機及3臺埋刮板輸送機組成，其中皮帶輸送機型號為TD75，長14.6 m，安裝角度為15。，電機采用變頻調(diào)速，最大輸送量為100m3/4，折合稻殼輸送量為12.5 t/h;1臺RMS50刮板輸送機，長73 m，安裝角度為10。，最大輸送量為90 m3/h;2臺RMS40刮板輸送機，長度均為8.57 m，水平安裝，最大輸送量為50m3。為保證2臺爐能同時摻燒，在RMS50刮板輸送機出料口安裝了1臺電動三通進行切換運行。
生物質(zhì)燃料的輸送流程：
2.1.4入爐部分
人爐部分采用正壓稀相氣力輸送，物料由#1及#2刮板輸送機落料口落下，經(jīng)過物料氣力輸送裝置送入爐膛。入爐落料管上裝有壓力傳感器、溫度傳感器，將此處的壓力溫度信號送入DCS系統(tǒng)，以便于運行監(jiān)視控制。
采用氣力輸送的目的有2個，第1，防止爐內(nèi)熱煙氣上竄引起物料在刮板機內(nèi)著火，起到密封作用；第2，防止物料在落料口和落煤管交接處堵料，起到協(xié)助輸送作用。
2.1.5控制系統(tǒng)
整個生物質(zhì)摻燒系統(tǒng)采用先進的DCS系統(tǒng)控制，運行人員可根據(jù)實際運行工況調(diào)整生物質(zhì)摻燒量并監(jiān)控整個系統(tǒng)的運行情況。
2.2實際運行情況
2.2.1每月?lián)綗?br />
從2006年2月～12月?lián)綗镔|(zhì)的實際情況看，目前摻燒生物質(zhì)工作己經(jīng)步入正�；瑩綗恐鹪略黾�，至12月底止，摻燒生物質(zhì)總量己達到27 202 t，見表2。目前日摻燒量最大可達300 t，系統(tǒng)經(jīng)過不斷完善單爐摻燒量最大可達10 t/h并可連續(xù)運行．2臺爐可同時進料并連續(xù)運行，摻燒量正常為12—14t/h，摻燒期間鍋爐運行工況穩(wěn)定。
2.2.2摻燒比例
摻燒比例是摻燒生物質(zhì)時最重要的技術參數(shù)。在實際應用中．該比例的確定需綜合考慮燃料特性、鍋爐特性等。根據(jù)我公司經(jīng)驗，當熱量配比達30%時，摻燒技術可充分發(fā)揮其技術優(yōu)勢，可能出現(xiàn)的技術問題均在運行可控制的范圍內(nèi)。因摻燒比例高所引起的設備投資和運行費用的增加也可由摻燒的收益得到補償，對電廠的經(jīng)濟性和安全性不會產(chǎn)生負面影響。
2.2.3測試結果
2006年4月21日我公司委托某電科院對CFB鍋爐摻燒30%(按熱值計算)生物質(zhì)量（稻殼）的鍋爐效率進行了熱力試驗，測試結果表明：單爐摻燒30%生物質(zhì)量時，鍋爐各項運行參數(shù)基本正常，鍋爐效率為88.93%．比燃純煤時鍋爐效率下降了1.43%。
3、改造過程中的問題及效益分析
3.1改造過程中的問題
3 .1.1生物質(zhì)料入爐問題
剛開始試運時，爐前刮板經(jīng)�？�，系統(tǒng)無法正常運行，經(jīng)分析原因為：(1)生物質(zhì)料本身的特性密度較輕；(2)生物質(zhì)料從密相區(qū)送入，爐內(nèi)壓力較高；(3)送料風風壓及風量不足。上述原因會造成生物質(zhì)料在輸送中逐步在刮板機機頭堆積，刮板機卡料也會造成系統(tǒng)控制保護動作，造成系統(tǒng)停運。
解決對策：輸送風從一次風機出口引接，主管道采用直徑219管，在進入輸送風裝置前變徑為直徑108管，提高了輸送風裝置的風量及風壓，防止了摻燒時高溫煙氣反竄，并有助于將燃料“推”人爐膛，詳細結構如圖1。通過不斷摸索調(diào)整，系統(tǒng)連續(xù)運行基本正常，無煙氣反竄，下料順暢。
3 .1.2生物質(zhì)品種適應性
生物質(zhì)摻燒初期，摻燒品種比較少，主要摻燒稻殼、鋸木屑及花生殼等流動較好的生物質(zhì)，當摻燒其它生物質(zhì)如樹皮、草木秸桿時，由于這類生物質(zhì)秸桿較長，秸桿纖維不易破碎，容易在出料口處卡料而堵塞設備，影響設備正常運行。
解決對策：在生物質(zhì)料進爐膛之前最后一根料管內(nèi)增加一臺無軸螺旋機，采用機械動力將各類秸桿送入爐內(nèi)，實踐證明效果較好。
3.1.3結渣和積灰
與煤相比，生物質(zhì)灰中堿性成分（特別是堿金屬K)含量很高，且主要以活性成分的方式存在，在火焰中容易揮發(fā)出來，而后凝結在受熱面上形成結渣和積灰。我公司長時間按30%(熱值比)進行摻燒，每次停爐檢查水冷壁受熱面基本無結渣及積灰現(xiàn)象，但主要高低過受熱面背面積灰較嚴重，我公司鍋爐無吹灰器），每次停爐均必須進行清掃。
3.1.4污染物排放
由于生物質(zhì)的含硫量和含氮量較低，且循環(huán)流化床采用低溫燃燒技術，因此S02和NO，的排放量亦較低。由于公司采用四電場靜電除塵，因此煙氣粉塵排放量可控制在排放標準范圍之內(nèi)。
3.1.5腐蝕
生物質(zhì)中氯和堿金屬含量比煤灰中高得多，它們在燃燒過程中揮發(fā)出來，在煙氣中生成氯化物而凝結在受熱面上，有引起受熱面金屬腐蝕的傾向。但在每次的停爐檢查均未發(fā)現(xiàn)明顯的腐蝕現(xiàn)象。
3.2效益分析
摻燒生物質(zhì)能與燃純煤經(jīng)濟效益分析見表3。
由上表可知，當生物質(zhì)收購價格為200元/t，年摻燒6萬t生物質(zhì)略微盈利，當收購價格上揚時，摻燒生物質(zhì)將嚴重虧損。
4、結語
生物質(zhì)是低硫、低氮、具有良好的著火燃燒性能的燃料，并且為可再生資源。在與循環(huán)流化床摻燒時技術相對簡單，投資費用和運行費用均較適中。摻燒量可以達到30qo及以上（熱值比），運行各參數(shù)均在可控范圍之內(nèi)。由于摻燒比例較高，可能會引起一些技術問題，如金屬堿腐蝕及氯腐蝕，但實踐證明其影響不大。循環(huán)流化床不僅可以快速、大量而高效地利用可再生生物質(zhì)發(fā)電，而且可降低現(xiàn)役電廠的C02、S02及NO的排放，社會效益顯著。循環(huán)流化床鍋爐摻燒300/0(熱值比)生物質(zhì)是可能的，技術上是可行的，我公司已從實踐上予以證明。因此，循環(huán)流化床生物質(zhì)摻燒技術是適合我國國情的技術，值得在我國大規(guī)模推廣和應用。
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生物質(zhì)鍋爐、
皮帶輸送機等機械設備。
