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生物质 高效燃烧

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背景简介

河北邢台柏乡南阳经济开发区生物质集中供热项目是由柏乡县半岛·体育(中国)官方网站科技有限公司投资、建设和运营的拥有30年特许经营权的供热项目。  造纸行业是园区主导产业。项目以燃生物质锅炉替代了用汽企业自建的小型燃煤或燃气锅炉。  项目占地58.4亩,项目建设有2台45t/h燃生物质锅炉,向园区的多家造纸和食品加工等企业提供高品质工业用蒸汽,实现了园区集中供热。2021年创下单炉225日不停炉的连续运行记录。  项目于2020年投入运营,园区内的造纸企业常年24小时连续生产,项目年实际运行8000小时,小时蒸汽需求量最低15吨,最高65吨,锅炉实际出力在30%至100%之间,项目年供蒸汽量40万吨至45万吨。采用蒸汽预付费收费系统,先充值,后用汽。  锅炉直接燃用多种生物质散料,综合考虑燃料可获取性和采购成本,适时选择纯烧或掺烧木片、秸秆、枝丫材、糠醛渣等多种生物质燃料,为工业园区内的蒸汽用户集中供应蒸汽。  项目年消耗生物质约12万吨,折合标准煤5.6万吨,减排CO214万吨、SO21344吨、NOX392吨。


半岛·体育(中国)官方网站方案

01

锅炉热效率 三级炉膛的结构,配合循环回路关键部件上的发明创新,将一级灰循环改为两级灰循环,增加循环级数,行成了多流程特征。锅炉炉膛内的有效燃烧行程加长,延长了燃料燃烧时间,使燃料燃烧更为充分;同时三级炉膛有利于布置锅炉受热面,燃烧组织和换热面布置两方面的改进措施提高了锅炉的热效率。锅炉设计工况下的运行热效率范围为88%-92%,节约了客户用热成本。

02

燃料适应性 卧式循环流化床锅炉燃料适应性广,同炉可用燃料热值范围宽(6.3-25.0 MJ/kg均适用)。该技术通过高温、低温两级灰循环很好地调控了锅炉主燃室密相区床温,两级循环之间能实现返料自平衡,在燃用不同燃料时能根据燃料特性自适应调节两级灰循环的返料量,保证炉内燃烧稳定,因而具有良好的燃料适应性。卧式循环流化床锅炉可单独或者混合燃烧各种一般生物质(主要指农林废弃物)和生物质工业弃物(中药渣、糠醛渣、烟梗等),降低燃料成本的同时,增加用户燃料选用便利性和灵活性。
独特的多流程和两级物料循环不但适应了燃料复杂多变的特点,同时满足了锅炉宽负荷运行下实现物料自平衡的需求。

03

锅炉可用率 发明了适合卧式循环流化床锅炉的排渣装置、回料器、分离器、中心筒等关键部件。锅炉整体高度降低和物料复合循环,实现了以中温分离代替高温分离,降低了高温腐蚀,并且中温分离使分离器后灰中的碱金属粘结性下降,避免了分离器后燃及结焦、积灰等问题,大大提高了锅炉的可用率和安全性。在相同运维条件下,比传统燃生物质锅炉的连续运行周期显著延长。设备检修间隔时间增长,运维成本降低。2021年,示范项目中的1号炉就创下了中小型生物质锅炉225日(连续5400小时)不停炉的记录。
该技术在中温分离器下游布置对流受热面,省煤器入口烟温低于碱金属的粘结沉积温度,能有效防止省煤器等对流管束上的积灰。常规的循环流化床分离温度为850℃至900℃,卧式循环流化床的一级回灰温度约为650℃,二级回灰温度约为500℃,由于回灰温度较低,可以有效控制密相区燃烧温度,同时,不会发生分离器及尾部受热面结焦现象;此外,由于中温分离,分离器的工作温度低,可增加分离器寿命。采用三级炉膛,锅炉的辐射受热面相对增多,对流受热面比例变小,有效地缓解了碱金属造成的粘结沉积。采取燃气脉冲吹灰器(无需水冲洗),对粘结性积灰的吹灰效果好,克服了碱金属积灰和粘结问题。

04

单层布置建设费用、周期短、运维安全性 传统的双层布置锅炉房设计,锅炉房面积使用不合理,锅炉房面积大,建造费用高,供暖、照明负荷大,人员巡检路线长。半岛·体育(中国)官方网站锅炉采取单层布置。即锅炉设在±0.00米平面层,取消+4.00米标高锅炉设备层,相应不设锅炉岛独立基础。以一台容量35t/h锅炉为例,单层布置锅炉基础造价可减少30万元,大大减少锅炉房建筑面积,锅炉房土建工程量少,现浇混凝土量少,主体结构施工简单,施工周期短。

05

运行费用 卧式结构较传统流化床对引风机功率要求下降,节约电耗效果极为显著,卧式流化床锅炉每产一吨蒸汽的电耗约为18度,传统锅炉约为28度,以工业用电0.85元/度计算,年产20万吨蒸汽时,全年仅电费一项可节约170万元。
中温分离灰渣颗粒大,两级物料循环回收率更高,减少床料补充量,节约后期运行费用。

06

环保成本 针对工业锅炉氮氧化物原始排放高的问题,将空气分级和燃料分级统筹布置,基于三床多分级循环燃烧技术路线,增加燃料分级喷口,形成了三床多分级低NOx-CFB燃烧技术,可将氮氧化物原始排放降低50%以上。在系统成套技术方面,通过气固流态化燃烧、燃料分级燃烧、分级配风等控制氮氧化物原始生成,氮氧化物的原始排放可低于100毫米/立方米。辅助炉内SNCR脱除氮氧化物、炉内钙基脱硫剂干法脱硫、尾部烟气碱液洗涤精脱二氧化硫、旋风粗除尘、布袋过滤精除尘等复合手段,实现炉内控制和炉外尾部设施控制的优化组合,经济、高效地实现了超低排放。与传统技术相比,达到同样的环保排放标准,脱硫脱硝运行成本可节约一半。锅炉颗粒物、二氧化硫和氮氧化物排放优于《锅炉大气污染物排放标准GB13271-2014》规定的关于重点地区燃气锅炉排放限制要求。

工艺流程

能效与排放

序号 项目 本产品排放指标 超低排放标准
1 颗粒物(毫克/立方米) 1.9 ≤5
2 二氧化硫(毫克/立方米) 1.01 ≤35
3 氮氧化物(毫克/立方米) 11.13 ≤50


卧式循环流化床生物质锅炉总图


典型工艺流程图

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根据项目连续运营3年的情况测算,半岛·体育(中国)官方网站投资建设这一项目的全投资回收期在5年以内,锅炉系统投资的静态投资回收期3年以内。加之,以燃生物质锅替代化石能源,每年获得可交易CCER(国家核证自愿减排量)约14万吨二氧化碳当量(注:2022年CCER交易价格在50-70元/吨之间运行),降碳带来的经济效益和社会效益显著。


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