摘要:随着能源危机与环境问题的日益突出，大力发展可再生能源是最现实的出路。生物质发电有利于节能减排、有助于调整能源消费结构，以及构建稳定、经济、清洁、安全的能源供应体系，保障能源安全，具有重要意义。本文简要介绍了秸秆发电的前景，并对热力系统和主要设备选型作了简单介绍。
关键词:生物质 锅炉 秸秆发电
我国是世界上最大的发展中国家，也是目前经济发展最为迅速的国家，能源发展战略始终在我国的经济发展中占有重要地位。能源的相对短缺和能源结构的不合理以及在能源开发与利用过程中的低效率所造成的能源浪费和环境污染，正成为我国经济与社会可持续发展的重要制约因素。我国政府一直关心、重视可再生能源的开发和利用。我国生物质资源在整个能源结构中占有相当比例，仅次于煤炭、石油、天然气。椐资料统计：1996年我国农作物秸杆7.05亿吨；农作物加工残余物约有0.84亿吨；新柴、木柴废弃物有1.58亿吨等，生物质潜在资源约折合7亿吨标煤，而其利用率仅31%，其中包括年产沼气30亿立方米，可供1000万人口居民炊用；生物质发电量甚少，仅200万kW，甘蔗渣发电占85%，其余为稻壳、沼气和垃圾发电；剩余的生物质则烧荒处理。
生物质如秸杆、薪柴、谷壳等是我国农村的主要生活燃料。随着农村城乡经济的发展，合理的利用生物质能，为农村地区提供生活和生产用电，成为现代化农村城镇发展的需要；另外，广大农村城镇面临严峻的经济增长和环保的双重压力，有效处理大量生物质和日益增加的垃圾产生量，十分紧迫。
本文主要对生物质发电中的秸秆发电作一些阐述。
1 秸秆发电方式
秸秆发电方式，目前主要有以下4种：
秸秆焚烧锅炉+汽轮发电机组；秸秆气化装置+燃气轮机发电机组+余热利用装置；秸秆气化装置+内燃发电机组+余热利用装置；秸秆气化装置+燃气锅炉+汽轮发电机组。
近年来我国一些锅炉制造厂相继开发出燃秸秆锅炉，且有对锅炉可靠性的承诺，造价仅为国外同容量产品的20%-25%，大大降低了工程投资。而且与其它方式相比，运行可靠，操作维护简单，投资回收期短。
2 主要设备
2.1 主要设备相关参数的确定
目前，15MW凝汽汽轮机的参数有中温中压、次高压、次高温及次高压、中温三种。其中，中温中压与次高压、中温参数汽轮机热耗相差很小，但前者厂用电较少，后者设备投资较高。与煤相比，秸杆的有机组分中氢、氧、钾、氯含量通常较高、碳含量则较少。研究表明，燃烧生物质燃料引起的受热面腐蚀主要与生物质所含的氯有关。在燃烧过程中均会释放到烟气中，烟气中的含氯成分主要有Cl2，HCl，KCl和NaCl等，这些含氯组分与金属接触后会引起直接气相、积灰腐蚀、电化学侵蚀，温度越高，腐蚀越严重，严重减少锅炉的使用寿命。由于生物质中Cl含量随温度升高对锅炉的影响急剧增大，为减少秸秆锅炉的高温腐蚀，本项目选用中压、中温凝汽式汽轮机，配15MW汽轮发电机。相应秸秆锅炉的参数为蒸汽压力3.9MPa,蒸汽温度为450℃。
2.2 主要设备的选型
2.2.1 秸秆锅炉的选型
目前，国产秸秆锅炉分为3种类型，振动炉排锅炉、鼓泡流化床锅炉和振动炉排+悬浮燃烧锅炉。
振动炉排锅炉燃烧系统采用水冷振动炉排，水冷振动炉排是国外纯然生物质燃料锅炉应用最多、技术最成熟的炉排，锅炉为单锅筒、膜式水冷壁、自然循环、平衡通风的中温、中压锅炉。锅炉本体布置前吊后支，在炉膛底部布置了水冷振动炉排。锅炉为钢架结构。
秸秆给料采取机械给料方式，即在炉前布置二只螺旋秸秆给料机。秸秆由给料机送入炉膛。秸秆在落进炉膛后被炽热的烟气加热，迅速将水份蒸发，并气化、着火燃烧，一部分秸秆在空中燃烧，一部分落在炉排上继续燃烧，并在倾斜炉排振动下不断向前翻滚、燃烧，直至燃尽。燃烧生成的灰渣从炉后排入灰渣沟，然后由机械出渣机输出。
锅炉采用分级送风，确保炉内床料合理流化及实现分组燃烧．锅炉的冷风分别由一次风机、二次风机提供。一次风从一次风机出来后经一次风空预器由热风道引入炉底水冷风室中，风室与水冷壁直接相连，并随膜式壁一起胀缩，利于密封．流入风室的风通过水冷布风板上的风帽进入炉内，促使床料流化。
二次风主要由二次风机提供，二次风经二次空气预热器在前后炉墙送入炉膛实现分级燃烧。一、二次风总管上均设有电动调风门及测风装置，运行时可调节一、二次风比来适应燃料种类和负荷变化需要。
炉排+悬浮燃烧系结合上面两种锅炉特点的混合燃烧方式。
2.2.2 汽轮发电机组的选型
在没有工业热负荷的区域，可选用中压、中温凝汽式汽轮发电机组。
3 热力系统
主蒸汽及给水采用单母管制，配备3台电动给水泵，其中2台运行，1台备用。
汽机的回热系统均为一级低加，一级除氧和一级高加，本期每炉配备一台出力为85t/h的全补水式除氧器和一个35m3的除氧水箱，化学补给水经母管接入除氧器，由调节阀调节补水量以控制除氧水箱液位。除氧器为定压运行。凝结水由凝结水泵经汽封加热器、低压加热器送至除氧器。
疏水系统设置2个20 m3疏水箱，2台疏水泵以及一个1 m3的疏水扩容器。热力系统的启动和经常疏水进入疏水扩容器；除氧器水箱溢放水进入疏水箱，经疏水泵打入除氧器。
排污系统设7.5 m3的定期排污扩容器、4 m3连续排污扩容器各1个，锅炉连续排污接入连续排污扩容器，定期排污接入定期排污扩容器。锅炉的紧急放水排至定期排污扩容器。具体的工艺流程如图1所示：
图1 生物质发电厂的工艺流程
综上，项目建成后每年可产生1.95×108kW.h的电能，相当于节约了8.66万吨标煤。这样,不仅合理利用了能源，而且也大大地减少了对环境的污染，改善了人民的生活环境，也优化了当地的投资环境。
秸秆发电厂建成和运行经验的积累，对我国农村秸秆焚烧技术的发展和开发应用起到良好的促进作用。
参考文献：
[1] 杨义波，《热力发电厂》中国电力出版社 2010年出版
[2] 孙守强.生物质能发电技术及其分析《能源研究与信息》 2008年第四期
[3] 王明华，李在元.《新能源导论》冶金工业出版社 2014年出版
论文作者:孙宪路
论文发表刊物:《电力设备》2017年第32期
论文发表时间:2018/4/11
标签：锅炉论文; 秸秆论文; 疏水论文; 生物论文; 水冷论文; 能源论文; 炉膛论文; 《电力设备》2017年第32期论文;