生物质热电联供系统的技术应用

杨 滨

(青岛市黄岛区市政公用事业发展中心, 山东 青岛 266555)

1 概述

为实现2030年前碳达峰、2060年前碳中和的目标，作为减排的先进适用技术——生物质热电联供受到了关注。本文以青岛地区某生物质热电联供系统为例，介绍系统工艺流程及生物质燃料性能，提出技术改进措施，分析环保效果。

2 工艺流程与燃料性能

2.1 工程概况

青岛某热电厂原配置额定发电功率30 MW、12 MW背压式发电机组各1台，配置2台蒸发量为130 t/h、3台蒸发量为75 t/h的燃煤循环流化床蒸汽锅炉。

2019年1月完成1台额定蒸发量为150 t/h生物质循环流化床蒸气锅炉(以下简称生物质锅炉)及配套的额定发电功率30 MW抽凝式发电机组的建设投运工作，项目总投资约1.95×108元，增加了200×104m2以上的清洁能源供热能力。生物质热电联供系统主要设备性能参数见表1。

表1 生物质热电联供系统主要设备性能参数

2.2 工艺流程

生物质热电联供系统工艺流程见图1。生物质燃料卸至料棚，通过带式输送机向料仓上料，最后送入锅炉燃烧。过热器出口蒸汽进入主蒸汽母管后送入汽轮机，汽轮机带动发电机发电，汽轮机抽汽可用于供热和厂用汽。烟气先进入烟气脱硝装置，除去绝大部分氮氧化物，再进入旋风除尘器、布袋除尘器后进入脱硫塔，脱硫后进入电袋除尘器，处理后的烟气经引风机通过烟囱排入大气。炉渣经落渣管落入锅炉炉膛下部的冷渣机，经输渣皮带输送至渣仓，并定期外运。被除尘器捕捉的烟尘落入灰斗，由气力输送装置输送至灰库储存，并定期外运。经水处理装置除盐后的自来水与汽轮机凝结水经热力除氧器除氧后，经加热器、省煤器升温后，作为锅炉给水。

图1 生物质热电联供系统工艺流程

2.3 燃料性能

生物质锅炉燃用生物质成型燃料。生物质成型燃料是以农林剩余物为主原料，经切片-粉碎-除杂-精粉-筛选-混合-软化-调质-挤压-烘干-冷却-质检-包装等工艺，最后制成的成型环保燃料，是一种洁净低碳的可再生能源，作为锅炉燃料，燃烧时间长，可保持高炉膛温度。

2021年4月6日采样的生物质成型燃料的工业分析见表2。高位发热量为18.01 MJ/kg，低位发热量为15.23 MJ/kg。

表2 生物质成型燃料的工业分析

3 技术改进措施

① 增加上料系统喷雾抑尘装置。在装卸、转运、输送过程中，生物质燃料破碎率比较高，极易产生大量细粉尘，存在爆燃风险。为有效消除粉尘带来的安全隐患，增加上料系统喷雾抑尘装置，在带式输送机尾部加装吸尘风机，增加上料系统的监控点。

② 为2号料棚增设上料系统。2号料棚最初仅作为储料使用，生物质燃料需转运到1号料棚后才能上料至锅炉燃烧。在转运过程中，生物质燃料极易破碎，产生大量扬尘。且同一料棚卸车拥挤，转运效率低。因此，为2号料棚增设上料系统，与1号料棚互为备用，方便生物质燃料进厂卸车，提高上料效率，保证锅炉安全稳定运行。

③ 增设生物质燃料储备场。生物质燃料占用空间大，现有1、2号料棚场地有限，不能满足冬季对燃料的需求，因此考虑增设生物质燃料储备场。

4 环保效果

由于生物质燃料灰分及含硫量比较低，烟气中烟尘、二氧化硫含量明显低于燃煤机组，且项目采用超洁净排放技术，能够达到烟尘质量浓度5 mg/m3、二氧化硫质量浓度35 mg/m3、氮氧化物质量浓度50 mg/m3的排放标准。项目产生的灰渣废弃物可用于加工优质复合肥料，实现来源于农林回归于农林的循环经济，对构建资源节约型和环境友好型社会具有积极的推动作用。

2020—2021年供暖期生物质热电联供系统运行93 d，燃用生物质燃料61 721.7 t，折算替代标准煤30 981.71 t，减少二氧化碳排放逾8×104t，节能减排效果显著。

5 结语

为满足不断增长的热负荷需求，热电厂的扩建受到各种条件的制约，天然气分布式能源系统的建设与经济性受燃气供应以及燃气价格的影响明显。生物质热电联供符合供热规划指导思想，为破解能源结构偏煤，化石能源占比较大的高碳问题提供了解决途径。