生物质发电当前运行状况分析

生物质 锅炉 运行

试烧，总结出一套运行方式及适合当地的燃料收购方法；采用直接向农民收购粉碎的（一般5～30mm）秸秆以减少厂内加工工作量。以某厂为例，收购的种类很多，有玉米杆、稻壳、糠、木屑、树皮、棉杆、花生壳、油菜杆、麦杆等，粉碎秸杆按310元/t收购，价格虽然贵一点，但解决了上述繁杂的收购工序及加工工序，农民将碎料等直接送到电厂，这种创意解决了燃料来源的一大难题。

要的位置。而生物质能用于发电是其中重要的部分，近年来，世界各国高度重视秸秆发电项目，并作为发展可再生能源战略的重要部分和具备发展潜力的战略性产业，目前我国掀起了建设生物质发电的热潮。仅国家电网公司在2020年将建成2.0GW生物质发电装机容量，截至2007年底已并网发电项目8个，发电装机容量200MW，在建项目11个，装机容量达158MW。其他各大电力公司也都在大力推进。

河南省小机组较多，属于“淘汰、关停”范围，迫使有些地方电厂改造为秸秆发电，具不完全统计现已有5个电厂已改造投产，并有3个电厂在建。下面就已运行电厂的运行状况作简要分析。

1.2生物质燃料的品质

某厂一台75t/h链条炉排炉燃用上述混合燃料

已1a多，燃烧及运行状况良好，说明这种混合燃料是可行的。收购的各种生物质燃料全水分一般都在

45%～55%（见表1）。

1

1.1

燃料品质及来源

生物质燃料的来源

在欧洲生物质燃料收集较为容易，因为他们大

其中木屑和树皮的边角料约占混合燃料的1/3，才能满足锅炉的燃烧稳定和燃料供应。

1.3存在的问题

1.3.1价格

在2007年4月燃料收购价200元/t左右，由于各生物质燃料电厂的燃料价格不正当竞争，不到1a收购价就达到了310元/t。燃料价格不断上涨，影响

部分为农场制，如不出现自然灾害等意外原因，农场就履行与电厂签订的收购合同供货，所以，电厂的燃料得到充分供应。而在我国目前情况下秸秆的收集收稿日期：2008-10-28；修回日期：2008-12-30

作者简介：刘奎玉（1949-），男，河南濮阳人，高级工程师，从事电厂锅炉技术研究、检验及技术改造等工作。

E-mail:Lky4903@

生物质 锅炉 运行

新能源

表1

多种生物质混合后的燃料工业分析

中国电力第42卷

器管设计材质为1Crl9NillNb，规格为D38mm×5mm。过热器管排共有82排。2007年10月24日过热器管发生第1次破裂泄漏，累计运行约3500h。破裂

Tab.1Industrialanalysisonthefuelmixed

bymultiplebiomass

%

部位全都在下弯头内弯侧，其中在弯头起弯处横向破裂有30多排占破裂管段的70％，其余10多排为纵向破裂占破裂管段的30％。

2.2.2破裂管段状况

试样为一根纵向破裂管段，另一根为横向破裂管段，进行破裂原因分析。

弯管工艺采用火把加热管子进行热弯，弯制后未进行固溶处理。从纵向破裂管段弯头横截面可看到，弯头不是圆滑的椭圆形状，弯头外表面制造厂已打磨过，可能外表面局部存在某种缺陷想打磨掉。

该炉于2007年4—9月，过热蒸汽汽温大都在

发电成本，将面临着生存和发展问题。

1.3.2来料的掺杂

为了经济利益，在粉碎秸秆燃料中掺水、砂土问题。所以为生物质资源利用、产业化提供完整的技术支持和服务体系必须提到主要议程，为提高农民的环境意识提出了新的课题。

430℃以下，因汽温偏低，运行中从未投过减温水。

为了提高过热汽温，对锅炉进行改造，炉膛内壁加装卫燃带，改后因汽温过高，又割除部分高温对流段受热面。投运后过热汽温在470～480℃，因超温开始投减温水，运行12d后过热器管发生破裂泄漏。

电厂的事故前1个月内炉水化学分析数据如下：（1）炉水：碱度4.2～4.6mg／L；含盐质量浓度

2设备运行状况分析

某电厂原有4台发电机组已拆去较老的2台，

其厂房用为生物质燃料储存厂房，其余2台15MW机组保留，其中一台锅炉投资4560万元更换成

1200～1392mg/L；氯根132～156mg/L；P046～15mg/L。

（2）软化水：氯根16～18mg/L；硬度2～3mmol/L。

SF-75/3.82-T型链条炉排蒸汽锅炉，其参数为：锅炉

最大出力75t/h；主蒸汽温度450℃；主蒸汽压力

2.2.3宏观检查

纵向破裂部位在弯头内弯侧，己裂透的裂纹相差约90°的位置上，有一条即将从内壁裂透的裂纹。从管子横截面的内表面，清楚地看到在2条主裂纹附近，有许多细小裂纹已穿壁厚达60%～90%。在弯头内表面也发现呈不同角度分布的细小裂纹（见图1～3）。

3.82MPa。

上料系统在原输煤系统适当改造而成，由于秸秆燃料是按一定规格的散料收购，与燃煤大体相当，所以输送系统不需作大的改动，改造时间短。运行中只在下料斗处有专人监管，当发生堵塞时及时清理。目前，对掺泥沙尚未有采用清理防止措施，只在收购时把好关。投运1a来的运行效果较好，多种秸杆混烧不仅没有结焦而成为有效充足的燃料供给的一种手段，可因地制宜参考这种方式。改造中存在的设备问题还需进行分析和探讨。

2.1省煤器磨损问题分析

燃用生物质燃料水分和灰分大，省煤器和空气

图1

纵向开裂弯头内弯破裂形貌

预热器烟气流速过低时，烟尘容易沉积在省煤器的管子上结垢，所以，锅炉厂设计时适当提高了尾部烟气流速；但由于来料中大量沙土的掺入，部分砂粒被烟气携带通过尾部受热面、省煤器管造成磨损并爆管，某电厂投运3个月后平均每月会发生2次爆管，造成电量损失和维修费用增加。故合适的烟气流速在锅炉设计时应引起重视，运行亦应考虑燃料的除砂，省煤器上加防磨层等措施以减少爆管次数。

Fig.1Cracksatthelongitudinalbrokenelbow

2.2过热器爆管的分析2.2.1基本情况

2007年4月10日投运，过热

图2纵向开裂弯头横截面裂纹始点

Fig.2Startpointofthecracksoncross-sectionsurfaceof

longitudinalbrokenelbow

生物质 锅炉 运行

第3期刘奎玉等：生物质发电当前运行状况分析

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图3纵向开裂弯头横截面细小裂纹

Fig.3Finecracksonthecross-sectionsurfaceof

longitudinalbrokenelbow

过热器管横向破裂部位在弯头内弯侧起弯处，破裂长约40mm，在弯头纵截面、横截面以及内表面，都可以清楚地看到分布不同角度的细小裂纹（见图4、5）。

图6

纵向开裂横截面内壁裂纹（63×）

Fig.6Verticalcracksontheinnerwallof

cross-sectionsurface（63×）

图4横向开裂弯头内弯破裂部位

图7

横向开裂内壁裂纹始点（32×）

Fig.4Cracksinsidethetransversebrokenelbow

Fig.7

Startpointoftransversecracksontheinnerwall（32×）

（3）奥氏体钢管的供货状态是固溶处理，固溶状态的奥氏体钢材具有良好的抗晶界腐蚀能力。由于钢管在热弯后未再进行固溶处理，使奥氏体钢过热器管弯头处于敏化状态，晶界腐蚀倾向明显增大。

图5

横向开裂弯头内表面细小裂纹

（4）炉水中氯根及含盐质量浓度严重超标。对奥氏体不锈钢而言，高温下当处于较高质量浓度的氯离子介质中时，极易发生应力腐蚀———氯脆。

Fig.5Finecracksontheinnersurfaceoftransverse

brokenelbow

上述情况表明，横向和纵向破裂裂纹分布、形貌、特征以及在弯头纵、横截面和内表面，分布不同角度的细小裂纹都相同，并且裂纹都起始于管内壁向外壁扩展。

2.4爆管分析和结论

过热器弯头在运行中开裂的主要原因：炉水中

氯根及含盐质量浓度严重超标，在弯管工艺控制不良和弯后未再进行固溶处理等促进下，弯头受到氯化物浸蚀发生晶界腐蚀，最终发生应力腐蚀开裂。

考虑到燃料水分大，而含有较多的氯（Cl-），燃烧时生成HCl，在和K元素的共同作用下，可能导致金属受热面表面腐蚀，所以，设计时采用了不锈钢管。但未考虑汽水品质氯离子质量浓度对奥氏体纲的腐蚀作用，故在运行中很快即发生爆管，从上述分析结果可知，要解决该问题一方面要提高汽水品质确保Cl-离子质量浓度不大于0.25mg/L；另一方面，过热器管出厂前要进行固溶处理，或选用其他对Cl-腐蚀不敏感的合适钢材。该厂高温对流过热器后全部更换为12Cr1MoV材质，2.2.4金相组织检验

在纵向和横向破裂管段上取样进行金相组织检验。金相组织为奥氏体，沿晶裂纹起始于内壁向外壁扩展（见图6、7）。

2.3爆管原因

（1）开裂弯头宏观及微观检查表明，裂纹起始

于弯管内壁，沿晶界发展，属典型应力腐蚀开裂。

（2）由破裂弯头横截面可看到，由于弯管工艺控制不当，造成弯头截面不是圆滑的椭圆形状，弯后又未进行固溶处理，致使在弯头处残留弯管应力和运行中由于形状不规则而形成的局部区域复杂应力。

生物质 锅炉 运行

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中国电力第42卷

全套引进或照搬。

3

3.1

运行经济分析

生物质燃料价格上涨的原因

现在机耕，秸秆粉碎、劳务费、柴油价格等都很

（2）生物质燃料灰溶点较低易结渣，多种料材混合燃烧，掺烧比例合适可以较好地减轻结渣。通过散户按规格收购各种生物质燃料并合理掺烧是一种较好的解决燃料来源办法，但应解决燃料掺杂等问题。

（3）国产直燃式炉排锅炉在运行中，仍存在一些问题，但在设计制造时加以改进是可以克服的。

（4）适当调整对生物质发电相关政策是必要的，有利其健康发展。

高。2007年小麦留茬30cm左右，省时省力，每小时能割3.3~4.0km2，留茬15cm以下，每小时只能割

2.0km2左右，还额外增加成本15～30元，将秸秆收

割收集每亩成本约50～80元，加上运输等费用，成本将急剧增加，2008年的油价比2007年更高，秸杆价格必然上涨。今后柴油价格是否还会再升，是决定秸秆价格主要因素之一。

参考文献：

［1］江得厚，姚伯兴.发展生物质发电的必要性及存在的问题［J］.发

电设备，2008（2）：152-155,184.

3.2运行经济分析

由于收购燃料价格上涨到310元/t，运行成本约

为0.586元/（kW··h）。上网电价为0.635元/（kWh）（含0.25元/（kW·h）的补贴）时，尚盈余0.049元/（kW·h），约满负荷运行5500h计算可赢利404.25万元，考虑每年还本付息473.2万元，还本付息后要亏损68.95万元，约每年运行小时数达到6500h，才基本持平，从以上估算看，政府出台的政策也要随着市场变化适当调整；否则这些绿色能源很难维持下去，投资者也会很快退出生物质发电这个市场。

JIANGDe-hou，YAOBo-xing.Necessityofdevelopingbiomasspowergenerationandtheexistingproblems［J］.PowerEquipment,2008（2）：152-155,184.

［2］胡学武.秸秆电厂燃料输送系统的设计研究［J］.21世纪电力，

2008（2）：45-56.

HUXue-wu.Thestrawstalkpowerplantfuelsystemdesignstudies［J］.21stCenturyElectricPowers,2008（2）：45-56.［3］郝

军，宫庆友.生物质电厂锅炉设备国产化现状调查及选型研

3.3环境效益

生物质能是一种可再生、CO2零排放、SO2、NOx、

究［J］.21世纪电力，2008（2）：60-64.

HAOJun,GONGQing-you.Livesthematerialpowerplantboilerequipmentmanufacturedomesticallypresentsituationinvestigationandtheshapingstudies［J］.21stCenturyElectricPower,2008（2）：60-64.

［4］李定凯，吕子安，毛健雄.我国生物质燃料发电及其它应用的现

状与发展趋势［C］//2007中国科协年会2.3分会《生物质能技术发展及应用》研讨会论文集.武汉，2007.

含尘质量分数极低的清洁能源，是化石能源很好的替代燃料。欧洲国家对生物质电厂赋予的职责是消耗秸秆维护大气环境，对于生物质发电给予较大的补贴，不考虑电厂的连续运行时间和盈利问题，目前，出台的相关政策支持度已很大，但随着市场变化其支持力度还应相应跟上，使这一新兴产业更好地发展。

LIDing-kai,LUZi-an,MAOJian-xiong.Thebiomassfuel-firedpower

4结语

（1）我国已有很多地方面临关停的小电厂，利用

generation:thepresentsituationandprospect［C］//Symposiumof2007’AnnualofChinaAssociationforScienceandTechnology:DevelopmentandApplicationofBiomassEnergyTechnology.Wuhan,2007.

国产自主开发的燃用生物质锅炉改造是可行的，有利地方电厂生存和发展。国外技术可参考，但不一定

（责任编辑孙家振）

Analysisonthecurrentoperationconditionsofbiomassfuel-firedpowerplants

LIUKui-yu,JIANGDe-hou

（HenanElectricPowerResearchInstitute，Zhengzhou450052，China）

Abstract:Withthedevelopmentofbiomassfuelpowergenerationtechnology,therearefivebiomassfuel-firedpowerplantsinHenanProvincereconstructedbasedonoldcoal-firedpowerunits.Consideringthecurrentoperationconditions,severalproblemswereanalyzedcoveringthefuelprocurement,equipmentoperationandeconomicperformance.Inviewoftheeconomizerwearingandsuperheatertubebursting,thephysicalandchemicalexperimentswereperformed.Theresultshowsthatchorineembrittlementmainlycontributestothewearingandtubebursting,basedonwhichseveralcountermeasureswereproposedtomakegreatreferenceforthedesignandsafeoperationofboilers.

powergeneration；operationconditions；problemanalysis

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/6yq4.html