“双碳”目标下燃煤耦合农林生物质发电技术及应用

农林生物质作为“零碳”能源,是“双碳”目标下一种优质的替代燃料。燃煤耦合农林生物质发电具有改造成本低、运行灵活、节能降碳等优点。本文介绍了直燃耦合、间接耦合和并联耦合三种燃煤机组耦合农林生物质发电技术方案,从燃料体积、烟气量、燃烧特性、掺烧比、热效率等不同角度分析了耦合农林生物质发电对燃煤机组的影响,结合燃煤耦合生物质发电技术起步较早的欧美国家发展历程,回顾我国技术应用情况,从政策引导、技术提升、优化管理等方面提出了燃煤耦合农林生物质发电技术的发展建议。     

生物质气化技术与煤粉锅炉耦合利用研究及工程应用

随着《巴黎协定》的生效,碳排放成为煤电发展的制约因素。特别是2020年大型发电集团单位供电CO_2排放控制在550克/千瓦时以内的目标给发电企业带来巨大的压力。根据目前降低碳排放的技术发展情况,在燃煤机组采取耦合生物质发电技术是最经济有效的实施路线。本文结合目前某容量最大、技术含量最高的燃煤耦合生物质气化发电项目介绍燃煤耦合生物质气化技术工程应用情况。     

10 MW生物质气化耦合燃煤机组发电装置性能试验研究

某电厂生物质气化耦合燃煤机组发电项目于2018年9月8日完成72 h满负荷试运,项目主体是循环流化床气化耦合系统及附属设备,为评价该耦合系统的综合性能,进行了额定负荷下的产气率、气化效率、热效率及对燃煤机组煤耗影响等性能试验。试验结果表明:额定负荷下,生物质气化耦合系统以50%稻壳+50%秸秆作为原料时,燃料量为8. 61 t/h,产气率为2. 09 m~3/kg,气化效率为70. 53%,热效率为87. 65%;以100%稻壳作为原料时,燃料量为8. 57 t/h,产气率为2. 15 m~3/kg,气化效率为70. 04%,热效率为88. 12%;气化耦合系统在75%～110%负荷范围内可稳定运行;气化耦合系统额定负荷、燃煤机组维持600 MW负荷的情况下,投运气化耦合系统后,减少标煤量3 291 kg/h;气化耦合系统额定负荷、燃煤机组维持500 MW负荷的情况下,投运气化耦合系统后,减少标煤量3 122 kg/h。     

生物质燃煤耦合发电技术应用现状及未来趋势

国务院"十三五"提出控制温室气体排放目标后,如何较大幅度地降低CO2排放成为燃煤电厂面临的巨大挑战之一。按照现有的煤电技术,仅通过提高煤电效率降低煤耗和CO2排放强度是非常困难的。燃煤电厂采用生物质与煤电耦合发电技术,是当前最可行的降低碳排放的措施。文章针对生物质替代煤炭发电应用的现状,介绍了现阶段燃煤耦合生物质发电的几种方式,及其在现有电厂中的应用情况,并简要分析其优缺点。结合耦合技术自身特性、经济成本及中国国情,提出生物质气化耦合发电是未来的发展趋势。     

燃煤机组耦合生物质直燃发电综合分析

燃煤机组耦合生物质发电能有效减少碳排放,是当前煤电实现低碳化的最佳途径。文章借助某电厂300 MW煤粉锅炉掺烧生物质的热力试验结果,从安全性、经济性、技术性和环保性等方面,综合分析了生物质直燃耦合对燃煤机组的影响,并对掺烧生物质可能引起的锅炉受热面的沾污和腐蚀、SCR脱硝催化剂的中毒、湿法脱硫石灰石活性的削弱、制粉系统出力和效率的下降、灰渣利用的限制以及燃煤机组运行经济性的下降等问题,提出了相应的建议和应对措施,为我国燃煤机组的低碳绿色转型提供了参考。     

10 MW生物质气化耦合超临界燃煤锅炉系统火用平衡分析

为有效评价生物质气化耦合燃煤锅炉系统能量转换过程,分析该系统的节能潜力,以某10 MW循环流化床生物质气化炉耦合大型超临界燃煤机组为例,建立了该耦合系统的火用分析控制体模型,利用Aspen plus平台对该系统实际运行过程进行火用平衡分析。结果表明：当前运行工况下,生物质气化过程火用损失是耦合系统最大的火用损失,达到42.28%,其次是可燃气体在燃煤锅炉内的燃烧及传热过程,为25.32%。因此系统运行过程中应采取优化运行措施,减小气化过程火用损失,同时气化炉应尽量与高参数的大型机组耦合运行,可燃气体选取在燃煤锅炉合适位置输入,以保证充分燃烧。     

生物质气化耦合燃煤发电技术的应用

生物质气化耦合燃煤发电技术是生物质资源利用的重要发展方向。根据生物质气化耦合燃煤发电技术的原理,进行生物质气化耦合燃煤发电的实际应用,研究该技术在应用过程中存在的一些问题及对策,说明生物质气化耦合燃煤发电是生物质高效和经济的应用途径之一。     

燃煤耦合生物质气化发电技术研究

碳减排是火电企业面临的主要难题之一,按照现有技术,通过机组提效降低煤耗的方法难以实现大幅降低碳排放的目标。生物质作为燃料发电碳排放按照"零排放"计算,因此燃煤机组耦合生物质发电是现阶段最为有效降低碳排放的手段之一。以国内首个20MW燃煤耦合生物质气化发电示范项目为例,介绍了各子系统的设计要点,并针对一些关键性问题进行探讨,通过计算发电成本,提出政策补贴的必要性。     

生物质(气)耦合燃煤锅炉运行性能及污染物分析

为了对比分析生物质与燃煤直接燃烧和生物质气耦合燃煤对锅炉运行性能及污染物排放的影响,基于660 MW燃煤锅炉和30t/h生物质气化炉,搭建生物质气化耦合燃煤锅炉系统模型.在额定工况下,选取松木、木屑、污泥3种生物质,进行气化,对比分析生物质和生物质气与燃煤耦合燃烧2种情况下的锅炉运行性能及燃烧产物的变化规律.结果 表明:生物质直接掺烧提高了炉膛燃烧温度和排烟温度,锅炉热效率均低于纯煤燃烧的锅炉热效率.生物质气掺烧降低了炉膛燃烧温度,提高了锅炉热效率.松木气的炉膛燃烧温度降低了45.26℃,木屑气的排烟温度降低了为41.32℃.生物质气掺烧对NOx减排效果更为显著,木屑气掺烧生成的NOx质量浓度最低;生物质直接燃烧对SOx的减排效果更好,松木掺烧生成的SOx质量浓度最低.     

生物质(气)耦合燃煤锅炉运行性能及污染物分析

为了对比分析生物质与燃煤直接燃烧和生物质气耦合燃煤对锅炉运行性能及污染物排放的影响,基于660 MW燃煤锅炉和30t/h生物质气化炉,搭建生物质气化耦合燃煤锅炉系统模型.在额定工况下,选取松木、木屑、污泥3种生物质,进行气化,对比分析生物质和生物质气与燃煤耦合燃烧2种情况下的锅炉运行性能及燃烧产物的变化规律.结果 表明:生物质直接掺烧提高了炉膛燃烧温度和排烟温度,锅炉热效率均低于纯煤燃烧的锅炉热效率.生物质气掺烧降低了炉膛燃烧温度,提高了锅炉热效率.松木气的炉膛燃烧温度降低了45.26℃,木屑气的排烟温度降低了为41.32℃.生物质气掺烧对NOx减排效果更为显著,木屑气掺烧生成的NOx质量浓度最低;生物质直接燃烧对SOx的减排效果更好,松木掺烧生成的SOx质量浓度最低.     

生物质颗粒与燃煤耦合发电技术研究

本文介绍了生物质燃料特性及生物质发电现状。对生物质颗粒与燃煤耦合发电技术进行了研究,分析了其对锅炉运行的影响,同时展望了我国生物质利用发展趋势。     

生物质能应用技术现状及发展趋势

综述了国内外生物质能应用技术现状，包括生物质捆包直燃供热技术、生物质成型燃料供热技术、生物质直燃发电技术、生物质气化多联产技术、生物质气化产碳耦合供热技术、生物质气化耦合大型燃煤锅炉技术，以及生物质气化制氢、NH₃及甲醇技术，为生物质能进一步利用提供方向。     

深度调峰背景下的厂级热电负荷分配优化

为解决在调峰辅助服务市场下不同容量的热电联产机组的热电调度问题,建立了多台热电联产机组调峰调度模型,该模型以全厂收益最大为目标函数,使用分段三次Hermite插值法计算燃煤成本,综合考虑机组的热电出力约束条件,使用粒子群算法求解机组之间的热电调度问题。以某热电厂典型日热电负荷为例进行算例分析。结果表明：所建调峰调度模型能显著提升全厂总收益,且全厂总收益随调峰分摊金额的提高而减少;当热负荷增大时全厂总收益也增大,在全厂电负荷约为机组额定容量之和的60%时,全厂总收益达到最大。     

垃圾耦合燃煤电站发电技术研究

生活垃圾作为废弃生物质资源，在碳减排方面有着很大的优势。提出一种燃煤电站耦合处置垃圾的技术思路以解决现阶段常规垃圾焚烧电站污染物排放浓度高、能量利用率低、初始投资成本高等问题，充分利用燃煤电站机组优势，降低燃煤电站煤炭资源消耗及CO₂排放。为了进一步验证项目可行性，通过开展小型回转窑垃圾处置实验研究，探究在现有燃煤电站热源条件下最佳的耦合方式，完成30 t/d垃圾耦合发电系统设计，为燃煤电厂的转型升级以及垃圾的减量化、资源化、无害化处理提供参考。     

地热与生物质直燃耦合的热电联产系统热力学性能分析

提出不同温度地热水与生物质热电联产机组集成的新耦合系统。该系统将地热能集成到生物质热电联产机组的汽水循环中,取代部分汽轮机抽汽。基于某35 MW生物质热电联产机组对新耦合系统的热力学性能进行评估。结果表明：对于地热水温度为110℃的新耦合系统,抽取的地热水处于较高温度,可以作为驱动热泵的热源,节省了抽汽;新耦合系统发电功率的增加分为3部分,即机组本身改造、新设置的抽引器以及地热辅助;不同地热水温度下新耦合系统的总■效率均有较大提升;新耦合系统具有显著的经济优势。     

哈锅生物质耦合发电树标杆——国家首个生物质耦合发电示范项目大唐长山工程通过试运行和性能考核试验

目前,哈尔滨锅炉厂有限责任公司总承包的国家首台60MW超临界燃煤发电机组耦合20MW生物质发电示范项目顺利通过了168小时试运和性能考核试验,各参数达到设计要求,最大负荷达到25MW.     

燃煤机组烟气水分回收系统设计与运行最优化

采用陶瓷复合膜冷凝器进行燃煤机组烟气水分回收时会存在燃煤机组发电负荷波动范围大的问题,为此提出一种基于情景的设计-运行两阶段最优化方案,通过考虑机组负荷波动特征,生成一组带有概率的情景,以整个寿命周期内总投资和运行成本最低为目标函数,获得最优的陶瓷复合膜冷凝器的设计和运行方案。最后,以某330 MW燃煤机组为案例进行计算。结果表明：与仅基于额定负荷优化的参考方案相比,基于情景的设计-运行两阶段最优化方案可使膜面积减小3%,总成本节省8%,其中投资成本降低3%,运维成本降低12%。     

机组生物质直燃耦合发电项目资源调查分析

为充分利用山东省临沂市区域范围内的生物质资源,结合电力市场改革的方向,国家能源费县发电有限公司拟在2×650MW机组进行3.5％生物质比例的直燃耦合发电项目改造.为确保项目所需生物质燃料的充足性,此次将针对费县及周边地区(包括临沂市兰山区、兰陵县、沂南县、蒙阴县、平邑县等)的生物质资源总量、现状进行调查、评估,以落实该地区农林生物质资源可供应总量.     

塔式锅炉掺烧含水率60％污泥耦合发电技术试验研究

依托超超百万机组燃煤电站清洁高效的优势和污染物环保治理的措施,对城镇泥减量化、无害化、资源化处理,利用百万机组直吹式中速磨煤机干燥出力大、塔式锅炉容积热负荷小等特点,创造性提出了可掺烧含水率达60%的污泥耦合燃煤发电技术,可以直接处理污水厂出厂污泥,无需蒸汽干化,降低投资,大幅度减少污泥处置成本,并可以遏制二噁英大量生成,实现污染物达标排放。     

考虑碳排放的热电解耦机组多目标负荷优化

在“双碳”目标下,热电联产机组为实现低碳灵活运行进行热电解耦改造。以某350 MW热电联产电厂的热电解耦改造为例,建立加装电锅炉机组模型、抽汽供热机组模型、低压缸切除机组模型,研究了改造前后机组的碳排放特性以及不同解耦方式组合后机组边界,选取了其中两种方案,分别进行以碳排放最低的单目标热电负荷优化和考虑碳排放以及收益的多目标热电负荷优化。研究表明：低压缸切除机组的供热、供电碳排放强度相比抽汽供热机组更低;抽汽供热机组耦合低压缸切除机组与加装电锅炉机组在热负荷为400～800 MW时有相近的电热特性;依据外界热负荷需求选择不同解耦方式有利于机组灵活运行;双机运行时1台机组承担主要热电负荷有助于减少机组碳排放;在文中背景下调峰收益高、碳交易收益低;机组碳排放量与机组总收益呈正比;热电解耦使机组收益随碳排放量增加更稳定。