1、燃煤CFB鍋爐改造為全燃生物質鍋爐的成功實踐方逸慶（連云港協鑫生物質發電有限公司連云港222100）摘要：新建生物質電廠,進行直燃或氣化發電是實現生物質能利用的有效途徑，但存在：基建投資大，需新征用土地，建設周期長等問題。本文通過實踐證明：對循環流化床（CFB）燃煤電站鍋爐進行全燃生物質技術改造，是實現生物質直燃發電的一條短、平、快的便捷之路。同時本技術對非電站鍋爐利用生物質代替原煤，改燒生物質燃料，也具有重要借鑒意義。關鍵詞：燃煤CFB鍋爐全燃生物質技術改造前言以煤炭為主的能源消費結構及能源利用效率低下等因素使我國環境惡化日益嚴重，生態遭到破壞，SO2CO朗F放量分別列世界第一、第二位，造成

2、的經濟損失約占GDP總量的337%然而我國生物質能資源非常豐富，樨初步統計，我國生物質能如用以代替煤炭發電，近期可相當5億噸標煤，遠期可相當10億噸標煤以上。生物質為低炭燃料，屬于清潔能源，含硫量僅為0.1%左右，且含氯量小，含灰量低，生物質中有害物質，硫、灰份等，僅為中質煙煤的1/10左右（煤炭含硫一般高于0.8%）。同時，生物質燃燒時CO2的排放，和生物質生長時CO2的吸收,構成自然界的碳循環，因此，生物質能的利用，可有效減少SO2排放形成的大氣污染，并實現溫室氣體CO2t排放。生物質的主要來源之一是各類植物秸桿，我國每年秸桿資源可獲得量超過4億噸，約相當于2億噸標煤。收購秸桿還可增加農民

3、收入，而且秸桿燃盡后的爐灰，可以作為鉀肥直接還田使用。因此，利用生物質秸桿等可再生資源，對于我國優化能源結構、建立循環經濟、實現可持速發展具有重要意義，生物質直燃發電已被國家發改委列入可再生能源產業發展指導目錄。合理布局，新建生物質電廠，進行直燃或氣化發電是實現生物質能利用的有效途徑。但是，新建生物質電廠存在：基建投資大（約2.5億元人民幣），需新征用土地（200畝以上），建設周期長（約2年）等問題，為克服上述弊端，對原有燃煤電廠進行全燃生物質改造就是一個很好的選擇。經江蘇省經貿委批復，連云港協鑫生物質發電有限公司從09年初開始，利用原有工廠廠區，對公司原有的2臺75T/H循環流化床燃煤鍋爐（

4、CFB覆爐）進行了全燃生物質技術改造。經過8個月努力，實現了企業從燃煤到全燃生物質的根本轉變，燃煤電廠成功升級為全燃生物質電廠。連云港協鑫生物質發電有限公司全燃生物質改造工程于09年9月份順利通過江蘇省經信委、南京電監會、江蘇省環保局、江蘇省物價局、江蘇供電公司、連云港經信委等部門聯合驗收，至目前連續運行已超過一年時間，運行情況穩定良好，達到了預期目標。循環流化床燃煤鍋爐全燃生物質技改工程既節約了資金，又充分利用原有土地、資產，減少了資源浪費，同時還贏得寶貴的時間，這表明對循環流化床燃煤鍋爐進行全燃生物質改造，是實現生物質直燃發電的一條短、平、快的便捷之路。一、全燃技術改造的可行性連云港協鑫生

5、物質發電有限公司所在的連云港及周邊地區有豐富的生物質原料資源，能夠充分滿足全燃生物質鍋爐改造后的原料需求；國內不少新上生物質電廠采用循環流化床爐型全燃秸稈，運行情況穩定正常；同時，連云港協鑫生物質發電有限公司前階段，在循環流化床鍋爐大比例（80%）摻燒生物質秸稈運行方面已摸索出較成熟經驗，因此對循環硫化床燃煤鍋爐進行全燃生物質改造是可能的。1 .各類生物質有關特性實驗室檢驗指標:品種水分（%揮發分（%）灰分（%固定碳（%發熱量(kcal/kg)備注麥秸7.869.115.7117.383687國家煤檢中心化驗棉花桿13.465.173.2018.233591國家煤檢中心化驗稻殼9.461.27

6、13.3216.013484國家煤檢中心化驗花生殼10.567.173.1519.184010國家煤檢中心化驗樹枝12.369.781.9815.943866國家煤檢中心化驗稻草11.659.5014.1014.803139國家煤檢中心化驗木屑9.069.004.5117.493800本公司化驗黃豆桿8.470.204.1517.253800本公司化驗玉米桿9.570.314.0116.183813國家煤檢中心化驗樹皮19.858.445.1716.593184國家煤檢中心化驗*灰渣變形溫度：稻麥草約為800C,玉米桿約為1100C,棉花稈約660C。2 .生物質秸稈類燃料燃燒特性分析2.1.

7、 秸稈燃燒機理(1)預熱：秸稈進入爐膛后被預熱。(2)干燥：預熱后析出水分。(3)揮發份析出并燃燒：熱分解約在250c揮發份開始析出，325c開始十分活躍，350c時已有80%揮發份析出，形成焦碳。揮發份被高溫空氣引燃。(4)焦碳(固定碳)燃燒：由于焦碳被揮發份包圍，不易接觸到氧氣而燃燒，當揮發份快燃燒終了時，焦炭周圍溫度很高且氧氣有可能接觸到焦炭表面，從而開始燃燒并產生灰燼。2.2. 生物質秸稈類燃料的特點(1)熱值約為煤的一半，熱值較低。(2)揮發份很高，但階段性含水量極高。(3)燃料灰份少。灰熔點較低，易在燃燒過程中熔化并結焦。(4)含氯成分較高，對受熱面有較強的腐蝕性。3 .全燃改造和

8、運行中對循環流化床鍋爐全燃生物質產生主要問題采取的對策：3.1. 結焦問題生物質燃料的灰熔點低，玉米稈灰熔點DT只有1080C,麥稈灰熔點DT只有760C,棉花木T灰熔點DT只有660C,果木枝條灰熔點DT只有650C,在燃燒時很容易引起爐膛內部結焦，解決結焦問題的關鍵是控制好溫度。在運行中要注意在不影響鍋爐效率的情況下控制好鍋爐各個部分的溫度，解決結焦問題通過以下幾方面措施加以控制：(1)采用合理的風帽結構，確保在運行過程中床層流化均勻；控制鍋爐床溫800885c左右，爐月t出口煙溫850890c左右，確保爐膛和布風板不結焦。(2)改變二次風布局，降低煙氣上升速度，增加爐內循環，確保細的燃料

9、顆粒一次燃盡，減少旋風分離器中二次燃燒份額，從而控制旋風分離器中煙氣溫度，確保旋風分離器不結焦。（3）盡量提高旋風分離器效率，降低煙氣含灰量，提高鍋爐效率；并在返料器處布置返料風，在適當位置布置松動風。3.2. 腐蝕問題生物質燃料中的CL元素容易造成高溫腐蝕和低溫腐蝕。其中高溫腐蝕主要發生在水冷壁和過熱器處，其發生的條件有兩個：一是由煙氣溫度和介質溫度確定的工作點在腐蝕區，二是受熱面管子附件是還原區。低溫腐蝕主要在下級省煤器和空預器處，其發生的條件是管壁溫度低于酸露點溫度。針對高、低溫腐蝕的情況，采取爐膛富氧燃燒、高溫過熱器最后兩排管子采用鎳基噴涂處理、采用適當的排煙溫度、空預器最后一排管組采

10、用耐低溫腐蝕的考登鋼材料等解決。3.3. 高溫粘結灰問題生物質燃料中含有較多的堿金屬，燃燒時容易在對流受熱面形成高溫粘結灰，堵塞煙道并引起積灰腐蝕，從而影響鍋爐的效率和使用可靠性。針對高溫粘結灰，可以采取及時補充循環物料，以加強內外循環沖刷作用、在過熱器等易積灰處布置吹灰器、人工定期停爐清理沖洗等來解決。二、全燃改造技術方案簡述公司2臺循環流化床鍋爐原為75t/h次高溫次高壓燃煤鍋爐，前階段進行大比例（A80%）摻燒生物質秸稈運行，現擬改造為全燃秸稈鍋爐。我們在充分利用原有設備的基礎上，對爐本體進行改造：每臺爐開二個進料口，增加風冷套和測溫測壓裝置，并增設返料風機及吹灰防腐裝置等等。對上料系統

11、進行改造：在散料庫增加給料機，在24米層新增兩條皮帶。對爐前給料系統進行改造：增加生物質料倉及入爐給料系統等，并進行相應電氣、熱控Dcsa已套。對除塵系統進行改造：加裝了旋風除塵器和倉泵，提高了環保除塵能力。另外新添置切草機和鏟車、抓草機，增加原料加工和運輸能力，同時對其它配套設施進行完善。主要改造內容如下：（1）在散料庫皮帶落料口增加給料機，確保上料量的連續均勻。（2）在主廠房14米層拆除原煤倉，并在相應位置新增二臺生物質料倉及爐前給料裝置。(3)在主廠房24米層新上雙皮帶，可分別對2臺爐的料倉輸送生物質物料。(4)在兩臺爐膛各開二個孔，裝有入爐風冷套。爐膛開孔內側澆注耐磨耐溫混凝土。(5)

12、一、二級給料間為落料管，落料管布置有金屬膨脹節等。(6)給料裝置應布置平臺并與鍋爐膜式壁上方用斜吊桿固定。(7)風冷套上端布置熱電偶。爐膛開孔上集箱上方布置熱電偶。在輸送裝置入爐口處布置熱電偶。正常工作時，如該熱電偶溫度大于240c時應自動關閉下料擋板。(8)鍋爐本體增加吹灰器、過熱器進行防腐噴涂，并增設返料風機。(9)增加旋風除塵器及倉泵，以確保煙塵達標排放。(10)電氣、熱控、DCS配套等。(注：若欲了解技術改造詳情，可與本文作者聯系。郵箱：)圖一.循環流化床燃煤鍋爐全燃生物質技術改造中三、技術改造工程預算序號名稱型號及規范單位數量單價（萬元）總價（萬元）一、輸料系統1給料機套216322

13、輸料皮帶L=45M臺224483分料裝置臺2124切草機臺13131550E臺22652630抓草機臺217.535小計200二、爐前給料系統1方錐形料倉（含懸吊組件、料倉落料斗、料倉懸吊裝置、卸料輾等）個223462爐前給料系統套442.5170小計216三、爐本體部分1爐膛開孔（含風冷套）套411.5462羅茨風機套25103測溫裝置套4144測壓裝置套4145鍋爐吹灰、防腐、返料改造套24080小144計四、除塵系統1旋風除塵器套223462倉泵系統套21326小計72五、電氣及熱控系統1電氣系統控制柜套48.534增加配套電柜、開關柜、電纜等套215302熱控系統及DCS升級改造464

14、6小計110六、安裝及材料費用80七、其它1粉塵治理設備50502消防設施15153監控設備55八、立項、備案、設計、調試、驗收、性能試驗40合計兩臺爐改造費用932說明本全燃生物質改造工程前期已進行過混燃80%生物質改造。前期混燃改造工程中已進行料場施工、裝載機械配備、散料庫、堆料庫、地下廊道、棧橋、轉運站施工、輸料皮帶安裝等等（總約4500萬元），本次均加以利用，未列入本次改造費用統計。四、技術改造工程效果1 .鍋爐性能試驗結論：徐州電力試驗中心于09年10月對二臺循環硫化床鍋爐全燃生物質技術改造直燃鍋爐進行性能試驗，試驗結果如下:1.1.#1鍋爐燃用稻麥草50%、棉桿20%、花生殼（稻殼

15、）30%混合燃料熱效率如下：工況熱效率60t/h75t/h鍋爐熱效率（%）88.9789.02換算到設計條件下熱效率（%）88.8889.3412#1鍋爐燃用樹皮50%、稻麥草30%、花生殼（稻殼）20%混合燃料熱效率如下：J工況熱效率60t/h75t/h鍋爐熱效率（%）89.3889.80換算到設計條件下熱效率（%）88.8889.921.3.#2鍋爐燃用稻麥草50%、棉桿20%、花生殼（稻殼）30%混合燃料熱效率如下：工況56t/h75t/h鍋爐熱效率（%）87.3089.52換算到設計條件下熱效率（%）87.3889.671.4.#2鍋爐燃用樹皮50%、稻麥草30%、花生殼（稻殼）20%

16、混合燃料熱效率如下：工況熱效率63t/h70t/h鍋爐熱效率（%）87.8988.92換算到設計條件下熱效率（%）88.2489.211.5. #1、#2鍋爐徐州電力試驗中心試驗報告認為：#1、#2鍋爐經過全燃生物質燃料改造后，能夠連續穩定的運行，鍋爐的熱效率基本達到設計值。建議#1、#2鍋爐在在全燃生物質燃料時，在可能情況下，應盡量維持在70t/h以上負荷運行，此工況下運行鍋爐效率較高，運行比較經濟。#1、#2鍋爐全燃生物質燃料時鍋爐排煙溫度及排煙氧量比純燃用煤及摻燒時有所升高，因此排煙損失比較大。循環流化床鍋爐改造后，全燃生物質燃料（稻桿、麥桿、玉米桿、棉花桿、稻殼、稻草、樹皮）不但可以節

17、約資源，而且保護大氣環境，這種技術應該在循環流床鍋爐上大力推廣。2 .本公司長期運行實踐結論：公司06開始摻燒30班物質混次般發電，08年開始摻燒80班物質混次般發電，09年9月完成1#、2#環流化床燃煤鍋爐全燃生物質改造并全燃生物質運行發電，至今已一年多時間，運行狀況穩定良好。通過數年刻苦努力探索，系統和設備不斷修改完善，運行方式不斷調整優化，道路雖然曲折，但在燃煤鍋爐全燃生物質改造和運行方面也積累了豐富的經驗。目前全燃生物質改造工程：設備已趨成熟，系統已趨合理，運行調整已趨規范，進入了良性循環狀態。通過對3#水冷振動爐排全生物質鍋爐與1#2#®環流化床全燃改造生物質鍋爐運行實踐分

18、析比較得知：2.5. .若未對受熱面作大的改動，循環流化床燃煤鍋爐進行全燃生物質改造后出力將有所下降，約下降為原來出力的80-85%左右。在正常原料情況下（秸稈、樹皮、殼屑等），75T/H循環流化床燃煤鍋爐改燃生物質，出力約為60-65T/H左右。2.6. .循環流化床生物質鍋爐全燃生物質，其灰渣可充分燃盡，其爐效高于水冷振動爐排全燃生物質鍋爐。五、全燃改造效益分析連云港協鑫生物質發電有限公司循環流化床鍋爐全燃生物質改造后，可全面享受全燃生物質發電有關政策，企業通過電價補貼、稅收返還等每年可新增加收入1000萬元以上，一年內即可收回全燃改造投資。而新建一座同樣規模的生物質電廠約需新增資金2.5億元人民幣，新征土地資源200畝以上，且建設周期長達2年。因此對循環流化床鍋爐進