《循环流化床锅炉固废及生物质直燃耦合发电关键技术研发与工程应用》

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根据国家《能源发展“十三五”规划》,开发利用生物质能,是改善环境质量、发展循环经济的重要任务。结合循环流化床锅炉燃料适应性广、氮氧化物排放低、易于实现灰渣利用等特点,采用大型CFB锅炉对“城市固废”和“生物质”进行掺烧利用,既实现了固废和生物质的综合利用,节约了宝贵的化石燃料,缓解了城市垃圾的压力,又可以降低CO2等温室气体排放。综上所述,开展循环流化床锅炉固废及生物质直燃耦合发电关键技术研究具有十分重要的意义。该项目从燃料燃烧、积灰结焦、物料制备等多方面入手,完成了生物质颗粒燃烧积灰结焦特性研究、循环流化床锅炉直接掺烧关键技术研发、系统工艺优化以及核心部件设计开发。完成了该技术在300MW级循环流化床锅炉利用验证,为固废及生物质利用提供了一条新的工艺路线,可满足多数锅炉改造需求。项目主要创新点为:

(1)自主开发、设计、运行了国内首套300MW级固废及生物质循环流化床锅炉掺烧系统,掌握对应系统设计、运行、自动控制等成套技术,为中国流化床锅炉固废及生物质掺烧技术的发展奠定了坚实的基础;

(2)针对固废及生物质颗粒点火、燃尽难以预测的问题,提出了基于瞬态模型的生物质颗粒的点火特性计算模型和基于位点的焦炭反应动力学模型,能够预测任何环境温度、燃料种类、颗粒粒径对生物质颗粒点火停留时间、燃尽时间、物性参数以及燃尽率的影响;

(3)系统全面地完成典型生物质、固废燃料循环流化床锅炉燃烧特性及污染物排放特性的测试和试验研究,全面掌握生物质、固废的燃烧特性及污染物排放特性及规律,并提出了以全元素分析为基础的生物质燃料积灰结焦倾向性指标;

(4)为解决现有技术给料不稳、燃料易搭桥、系统出力较低等问题,创新开发了一种基于气力输送和绞龙的新型给料装置。其给料量稳定可控,粉尘、物料不易外溢,现场布置方便,连续运行时间长。该装置有效解决了固废及生物质给料出力较低的问题,系统出力前提升66%。

通过项目的实施形成了关键技术并申请了4项发明专利,4项实用新型专利,投稿论文3篇。该技术已在福建华电永安发电有限公司实现工业应用,工程已于2017年1月投入试运行,可处理城市工业固废400t/d、生物质200t/d、城市污泥200t/d。改造后每年节约燃煤约145350t。该项技术对全国生物质以及城市固废的清洁处理提供了一条重要的技术途径。对生物质等可再生能源的高效清洁利用,CO2等温室气体减排以及固废无害化处理都具有重要意义。

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