循环流化床生物质直燃发电技术

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1、循环流化床生物质直燃发电技术王勤辉浙江大学热能工程研究所生物质能利用是当前热点¢资源丰富：每年多于10亿吨的资源¢化石燃料短缺：油、煤及气价格不断上涨¢国家鼓励：2006年1月颁布《可再生能源法》2007年9月发布《可再生能源中长期发展规划》，生物质发电总量在2010年达到550万千瓦，2020年达到3000万千瓦2008年3月，国家发改委根据“中长期规划”颁布《可再生能源发展“十一五”规划》，要求到2010年可再生能源在能源消费中的比重达到10％，生物质发电总装机容量达到550万千瓦电价补贴中国生物质能资源组成中国生物质能资源组成1%7%秸秆薪林27%65%林业废弃物

2、农业废弃物生物质利用技术现状-热化学转化技术：-直接燃烧利用-气化利用-热解液化利用-生化转换技术：-沼气-乙醇-氢气直接燃烧利用是目前工业化最好的利用技术¢相对容易、简单¢易实现大规模利用¢可实现在现有电厂中混烧利用混烧和生物质为单一燃料模式¢混烧:-可利用现有设备，碱金属问题可以较好的缓解；-现有设备及机组运行特性有一定影响-灰渣特性有影响¢全烧生物质：-有利于灰渣处理、利用-高碱生物质的碱金属问题2006年1月1日执行《可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法》认定发电消耗热量中常规能源超过20%的混燃发电项目不享受补贴电价。国家提倡以单一生物质为原料。直接燃烧利

3、用技术现状¢含碱量（钾、钠）较低的生物质燃料（木屑、树片、稻壳等）已广泛应用于多种锅炉设备（固定炉排、流化床等）¢含碱量高的生物质燃料(稻草、麦杆等）目前仅极少数锅炉可以燃烧利用-含碱量高的生物质燃料带来较大的难题生物质燃料的特殊性生物质在炉膛的燃烧过程中和煤的燃烧过程在发生时间、燃烧历程等方面和煤有明显的区别¢挥发份高，析出温度低且析出过程迅速¢水分含量多变，高水分会影响燃烧初始阶段¢灰分少，质地轻软¢半焦活性高，燃烬快¢低硫¢多数一年生草本类生物质钾、氯含量高，需要特殊考虑燃烧过程中灰的熔融、沉积及结渣¢结渣由烟气中夹带的熔化或半熔化的灰粒（碱金属盐或其他化合物）接

4、触到受热面凝结下来，并在受热面上不断生长、积聚而成¢积灰则是由生物质中易挥发物质（主要是碱金属盐）在高温下挥发进入气相后,与烟气、飞灰一起流过烟道和受热面(主要是过热器和再热器)等设备时，会通过一系列的气固相之间的复杂的物理和化学过程以不同的形态在对流受热面上发生凝结、沾附或者沉降¢二种现象密切相关，受热面的初始沉积是这些现象产生的关键木头/秸秆混烧情况下过热器管束表面沉积富含碱金属氯化物，硫酸盐和碳酸钙炉膛结渣¢Duetolowfusingtemperature,fusedashwillcondenseontheheatsurface(membranewall,etc

5、)¢Formedashlayerwillincrease¢Fusingashlayerwillcovertheheatsurface¢Reduceheattransfer秸秆锅炉中的碱金属问题源于原料中的钾和氯，表现形式多种多样基于氯的碱金属高温腐蚀证据秸秆锅炉避免情况普通烟煤掺烧少量秸秆情况秸秆锅炉受热面高温腐蚀问题¢含氯气体引起腐蚀的机理ßM(s)+Cl2(g)→MCl2(s)ßM(s)+2HCl(g)→MCl2(g)+H2(g)ßMCl2(s)→MCl2(g)¢固态碱金属氯化物引起的腐蚀ß碱金属氯化物的硫酸盐化可以加强腐蚀¢2KCl(s)+SO2(g)+(1/2)

6、O2(g)+H2O(g)→K2SO4(s)+2HCl(g)¢2KCl(s)+SO2(g)+O2(g)→K2SO4(s)+Cl2(g)¢HCl可向金属表面扩散并与金属反应生成金属氯化物ß固体碱金属氯化物与金属氧化膜直接反应¢2KCl(s,l)+(1/2)Cr2O3(s)+(4/5)O2→K2CrO4(s,l)+Cl2(g)¢2KCl(s,l)+Fe2O3(s)+(1/2)O2→K2Fe2O4(s,l)+Cl2(g)¢熔融态碱金属氯化物引起的腐蚀总体上：¢机理复杂，尚未彻底弄清楚¢可以明确这种腐蚀由氯引起，尤其是在沉积物中碱盐中的氯¢碱金属氯化物引起的腐蚀都有气态氯的释放过

7、程¢氯在腐蚀过程中可反复不断地将金属由管壁表面内层向外层输送，加速腐蚀的过程，起输送中介作用。水冷振动炉排锅炉¢丹麦BWE等¢国内已建设或运行的生物质电厂主要的技术来源¢主要措施：-水冷振动炉排-二次风组织-受热面布置水冷振动炉排锅炉的问题¢燃料适应性:要求燃料特性相对稳定¢灰的沉积仍然存在:炉内存在高温燃烧区域，灰经过熔融状态¢生物质灰利用：经熔融过程的灰不具有肥效¢费用高:水冷振动炉排丹麦目前的秸秆锅炉受此问题困扰DepositioninfurnaceofDanishvibratinggratestrawboilerHightempe