生物质燃气替代传统化石燃料工业锅炉应用研究

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1、第33卷第8期可再生能源Vol.33No.82015年8月RenewableEnergyResourcesAug.2015生物质燃气替代传统化石燃料工业锅炉应用研究1121詹昊，苏德仁，潘贤齐，张家平（1.广东正鹏生物质能源科技有限公司，广东广州511340；2.中国科学院广州能源研究所，中国科学院可再生能源重点试验室，广东广州510640）摘要：通过对生物质气化燃烧技术在工业锅炉行业应用项目的技改，进行了生物质燃气替代传统化石燃料工业锅炉应用研究，分析了技改特点及运行特性，对比了技改前后污染物排放及蒸汽综合成本，讨论了技改及推广遇到的问题并提出了解决方案。结果表明：生物质燃气供热在燃气品质

2、、产能、工艺条件、生产规律方面表现出良好的运行特性；相比原燃料重油，技改后生物质燃气供热污染物满足排放标准，SO2减排30余t/a，NOx减排7t/a，蒸汽综合成本减少约60元/t，前景较好。基于项目技改及推广遇到的问题，如工业锅炉适应性、生物质原料供应风险、技改项目推广的市场风险等，合同能源管理是促进技改项目推广的有效合作模式。关键词：技改；生物质燃气；运行特性；重油；减排；工业锅炉中图分类号：TK6；S216文献标志码：A文章编号：1671-5292（2015）08-1231-07DOI:10.13941/j.cnki.21-1469/tk.2015.08.0190引言要以气化发电和农村

3、气化供气为主，气化技术工工业锅炉是重要的热能动力设备，也是高耗业锅炉供热应用刚刚起步，实际工业化运行项目[9]，[10]能特种设备之一，每年消耗的能源约占我国能源较少。本文以某工业化应用项目为例，分析了[1]消耗总量的1/4。我国是世界上锅炉生产和使用生物质燃气替代传统化石燃料工业锅炉应用的技最多的国家，燃油（气）锅炉约占在用锅炉总量的改特点及运行特性，对比了技改前后燃料供热的[2]15%，电加热锅炉占1%左右。目前，在用燃煤工污染物排放和项目经济性，通过讨论技改及推广业锅炉运行效率低，为60%~65%，比设计效率低遇到的主要问题，提出了相关解决方案。10%~15%，比先进国家同类锅炉低15

4、%~20%。燃1应用项目技改特点及运行特性油（气）锅炉热效率平均为75%~85%，也低于设计1.1技术原理及工艺流程效率，每年因锅炉运行效率低，需额外消耗的燃料本应用研究的工艺原理是采用空气气化技[3]，[4]达千万吨。同时，以传统化石能源为燃料的工术，在一定热力学环境下，将组成生物质的碳水化业锅炉排放多种污染物，我国工业锅炉排放烟尘合物经干燥、热解、氧化、还原过程转化为含CO，为160.1万t/a，SO2排放量为718.5万t/a，NOx排H2，CH4等成分的可燃气体，可燃气体经净化及输[5]放量为271万t/a。因此，工业锅炉节能减排降耗送，通过专用燃烧器燃烧，将化学能转化为热能供技术改

5、造潜力巨大。应工业锅炉生产，满足工业锅炉的工艺要求。工艺生物质能是一种可再生的清洁能源，其硫、流程如图1所示。氮、灰分含量低，燃烧产生的硫化物、氮氧化物、烟工艺流程包括生物质气化、生物质热燃气净[6]尘少，并可实现CO2零排放。生物质气化技术是化及输送和生物质热燃气燃烧供热3个阶段。将生物质转化为可燃气的技术，生物质燃气相比①生物质气化阶段：处理后的生物质原料经生物质，其利用效率高、用途广泛、市场前景好，可皮带输送机、斗式提升机、进料螺旋进入气化炉，替代传统化石燃料应用于工业窑炉及锅炉行在由罗茨风机送入的气化介质（空气）作用下，发[7]，[8]业。目前，国内生物质气化技术产业化应用主生热解气

6、化反应，产生生物质热燃气，系统装有涡收稿日期：2015-01-16。基金项目：国家科技支撑计划项目（2012BAA09B03）；广东省科技计划项目（2012A032300019）。作者简介：詹昊（1986-），男，硕士研究生，工程师，主要从事生物质气化技术工业应用研发工作。E-mail：isaac_honeyboy@163.com通讯作者：苏德仁（1981-），男，博士后，主要从事生物质气化技术工业应用研究开发工作。E-mail：sdr@fenglecn.com·1231·可再生能源2015，33（8）引风机分汽缸蒸汽锅炉温旋风除尘器净化后，通过保温燃气输送管道输生物质燃烧器软水烟气送至锅炉

7、生物质燃烧器，气化炉出口、高温引风机省煤器布袋除尘器预热软水燃气输及锅炉燃烧器前均设有燃气采样及监测点；③生进料螺旋鼓风机送管道烟囱物质热燃气燃烧供热阶段：在助燃空气合理配风生物质热燃气斗式生物质原料提升机下，热燃气经燃烧器燃烧供热锅炉生产蒸汽，通过高温引风机助燃气化炉皮带输送机管道输送并入分汽缸供用户使用，燃烧后的烟气空气高温旋风除尘器经省煤器预热锅炉软水，布袋除尘器净化，最后由罗茨风机引风机排至烟囱。图1