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1、基于調(diào)研的30MW生物質(zhì)機組技術(shù)經(jīng)濟比較研究獲獎科研報告
一 概述
近年來新建生物質(zhì)電廠更傾向于采用效率更有競爭力的高參數(shù)機組,同時隨著生物質(zhì)直燃發(fā)電技術(shù)的發(fā)展,高參數(shù)生物質(zhì)機組的運行可靠性也不斷提升。鑒于環(huán)保壓力越來越大,如何充分利用農(nóng)作物廢棄物、秸稈、林業(yè)廢棄物等“綠色可再生能源”作為燃料發(fā)電成為個地方政府關(guān)心的事情,如這些農(nóng)林廢棄物能夠得到很好的利用,可極大的減輕環(huán)保壓力。
因此,為提高本項目機組熱效率,同時保證機組長期穩(wěn)定運行,對生物質(zhì)主機參數(shù)進行深入的研究比選,選擇最經(jīng)濟合理的裝機方案是十分必要的。
二、調(diào)研情況
2、
2.1業(yè)績調(diào)研
目前高溫高壓和高溫超高壓技術(shù)較成熟,截至目前,已投運的30MW級生物質(zhì)電廠大多為高溫高壓機組;武漢凱迪的部分投運機組采用西門子的高溫超高壓30MW機組。30MW級高溫超高壓再熱技術(shù)目前已有部分投運業(yè)績,山東琦泉集團的鄆城、蘭陵、萊西生物質(zhì)發(fā)電共5臺機組已在2016年投運。
2.2鍋爐廠調(diào)研
生物質(zhì)鍋爐是生物質(zhì)發(fā)電廠的核心設(shè)備,是生物質(zhì)電廠穩(wěn)定運行的關(guān)鍵。目前投運的5臺30MW高溫超高壓帶再熱生物質(zhì)發(fā)電機組中,3臺鍋爐為杭州鍋爐廠生產(chǎn),另2臺為濟南鍋爐廠生產(chǎn)。此外,杭州鍋爐廠、濟南鍋爐廠和東方鍋爐廠均有高溫超高壓帶再熱生物質(zhì)鍋爐在建業(yè)
3、績。另根據(jù)調(diào)研,無錫華光也具備高溫超高壓帶再熱生物質(zhì)鍋爐的設(shè)計生產(chǎn)能力。
典型的130t/h鍋爐高溫高壓蒸汽壓力為9.8MPa,蒸汽溫度540℃,給水溫度215℃和高溫超高壓一次再熱鍋爐蒸汽壓力為13.7MPa,蒸汽溫度540℃,給水溫度240℃;高溫超高壓帶再熱鍋爐相比高溫高壓鍋爐,主汽壓力以及給水溫度提高,效率,占地面積基本相同。
2.3汽輪機廠調(diào)研
目前投運的5臺高溫超高壓帶再熱生物質(zhì)發(fā)電機組均由杭州中能汽輪機廠生產(chǎn)。根據(jù)調(diào)研,青島捷能、南京汽輪機廠和東方汽輪機廠均具備生產(chǎn)30MW級高溫超高壓帶再熱汽輪機組的設(shè)計、生產(chǎn)能力。
2.4運行情況
4、調(diào)研
2.4.1運行穩(wěn)定性
所調(diào)研機組運行期間每年檢修維護次數(shù)為4~5次,主要故障為生物質(zhì)鍋爐普遍的受熱面腐蝕,整體運行情況良好。
蘭陵琦泉生物質(zhì)電廠的高溫超高壓再熱機組2017年運行小時數(shù)為7200小時,最長連續(xù)運行時間為140天;青島琦泉生物質(zhì)電廠的高溫超高壓再熱鍋爐2017年運行小時數(shù)為7000小時,最長連續(xù)運行時間達150天;鄆城琦泉生物質(zhì)電廠的高溫超高壓再熱鍋爐2017年運行小時數(shù)為7000小時,最長連續(xù)運行時間達192天。
可見,已投運的高溫超高壓帶再熱機組均具有較好的運行穩(wěn)定性。
2.4.2對燃料的要求
目前
5、投運的5臺高溫超高壓再熱機組燃料均以樹皮為主,其中蘭陵琦泉生物質(zhì)電廠的2臺鍋爐燃用的設(shè)計燃料摻燒比例為樹皮:碎單板:秸稈:玉米芯=3:1:1:1,熱值2040 Kcal/kg,含水率41.15%;青島琦泉生物質(zhì)電廠的1臺鍋爐燃用的設(shè)計燃料摻燒比例為樹皮:花生:建筑模板=4:1:1,含水率30%;鄆城琦泉生物質(zhì)電廠的燃料主要為樹皮與農(nóng)業(yè)秸稈,含水率30%。
根據(jù)調(diào)研,當(dāng)生物質(zhì)機組按設(shè)計燃料燃燒,能夠穩(wěn)負荷燃燒,但最當(dāng)樹皮量不足,鍋爐改以農(nóng)業(yè)秸稈為主時,鍋爐負荷會發(fā)生波動,蒸汽壓力會有所降低。
2.4.3機組汽耗
所調(diào)研的高溫超高壓帶再熱機組運行時主蒸汽汽耗為3
6、.1~3.2 kg/kwh。汽輪機廠提供的30MW高溫超高壓帶再熱汽輪機在額定工況下的設(shè)計汽耗為3.167 kg/kwh左右,投運機組的汽耗與設(shè)計值無較大偏差。
三、技術(shù)經(jīng)濟比較
目前國內(nèi)30MW級生物質(zhì)發(fā)電機組主要有三種不同參數(shù)的運行方式:高溫高壓機組、高溫超高壓機組、高溫超高壓帶一次中間再熱機組。
3.1經(jīng)濟性比較
30MW級高溫高壓、高溫超高壓、高溫超高壓帶再熱機組的經(jīng)濟性比較如下表。
高溫超高壓機組雖然節(jié)約了燃料消耗量,但因給水泵揚程的增加,將增加廠用電,生物質(zhì)電廠電價較高,就更明顯減少了售電收入。因此高溫超高壓機組的總年費用
7、僅節(jié)省43萬元。而高溫超高壓帶再熱機組由于燃料消耗量減少,三大風(fēng)機功率相應(yīng)減小,總的廠用電量相比高溫高壓機組有所降低,既增加了售電收入,又節(jié)省了燃料,總的年費用節(jié)省620.5萬元。
3.2投資比較
三種方案的具體投資比較如下表。
四、結(jié)論
通過對比研究生物質(zhì)30MW高溫超高壓機組比同容量高溫高壓機組投資約高780萬元,年費用節(jié)省43萬元,投資需要約18年才能回收(靜態(tài)回收年限)。高溫超高壓帶再熱機組投資增加2810 萬元,年費用節(jié)省621萬元,投資在5年內(nèi)能回收(靜態(tài)回收年限)。
調(diào)研的5臺高溫超高壓帶再熱生物質(zhì)發(fā)電機組運行情況良好,均具有長時間連續(xù)運行的能力,在燃用設(shè)計燃料時能夠維持蒸汽參數(shù),機組熱效率與設(shè)計值無較大偏差。
綜合考慮,采用高溫超高壓帶再熱系統(tǒng)的機組經(jīng)濟性最好,5年即可回收增加的投資,且已有投運業(yè)績,雖然供熱量存在一定限制,但對工程仍為最優(yōu)方案
(作者身份證:142603197712093011)