高温高压发电技术在小型生物质能电站应用实例.doc

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1、高温高压发电技术在小型生物质能电站应用实例摘要：随着我国经济发展，能源需求和环境保护的挑战性不断增强，生物质能在全球已成为继煤碳、石油、水能后的第四大能源资源。生物质气化发电项目常采用的内燃机机组、CCPP等技术对燃气要求高，运行不稳定，严重影响部分生物质气化发电厂的日常生产。高温高压再热锅炉+汽轮发电机组具有对燃气要求低、发电效率高、检修周期长、机组运行稳定等特性。本文以某生物质气化发电厂发电部分采用高温高压一次再热锅炉+汽轮发电机组技改升级为例，从技改方案到调试运行和运行效益等方面进行分析论述。引言随着我国经济发展，能源需求和环境保护的挑战性不断增强，生物质能在全球已成为继煤碳、石油、水能

2、后的第四大能源资源，开发生物质能综合利用引起了各国政府的高度关注。生物质气化发电受限于原材料收集范围、气化炉生产规模等因素，具有机组规模小、发电量少的特点。气化气发电站常采用内燃机机组、CCPP等技术。但是内燃机组和CCPP都对燃气要求较高，生物质气化气成分复杂净化难度大。国内目前生物质发电采用这两项技术都深受运行不稳定的困扰。采用燃气锅炉+汽轮发电机组发电方式，是技术最成熟、运行稳定性最高的发电方式。但锅炉容量和汽轮机的装机容量较小，低参数的蒸汽轮机热功转换效率低，经济性较差。1项目状况为响应国家能源结构调整的号召，在某公司与国家发改委能源研究所、华东理工大学、某研究设计院合作于2008年开

3、始建设年产1亿方生物质燃气发电示范工程。该秸秆气化发电项目规划建设规模为10MW，分两期建设，一期为5MW。发电方式为10*500kW内燃机。一期建设于2010年实现首次并网发电，通过这几年来不断改进，气化炉已能连续稳定运行，烟气净化系统也能达到设计性能要求。但由于秸秆气化后的烟气热值偏低，主要燃气成分为CO、H2、CH4和少量烯烃，其燃气中含有少量的焦油，内燃机的气缸、喷嘴在运行过程中不可避免的产生积碳，导致运行不稳定(半个月之内功率下降40%)，维护周期短，难以实行持续运行，且现有技术还难以解决该类内燃机发电方式的缺陷。发电端设备的性能严重影响了正常生产运营。因此对原有发电系统进行技术改造

4、。2本项目国内外发展现状及趋势常规高温高压机组使用规模为50MW机组，一次再热技术常应用于高温超高压及更高参数机组。为了提高全厂发电效率，今年国内高参数技术应用于小型化发电机组中已经初具规模。2016年3月，由中能公司设计的30MW高温高压再热机组已在罗源闽光钢铁厂已投运。这些都标志着采用高温高压再热机组技术已经成为小型热电厂、余热电厂、生物质能电厂等小型发电厂的主要发展趋势。3项目主要设备特点本工程在主机选型中大胆采用国内先进的高温高压再热机组技术，新建国内第一台10MW高温高压再热机组。（1）燃气部分一期建有3座秸秆气化炉，每台炉产燃气量为4500Nm3/h，本工程扩建1座气化炉。燃气净化

5、装置两套，每套净化装置运行能力10000Nm3/h。恒压式煤气柜一座，容量5000m3。本工程增加燃气加压装置1套，以满足锅炉高效低氮燃烧器燃烧要求。（2）锅炉部分本工程建设一台35t/h高温高压一次再热燃气锅炉，锅炉热效率90%。该种炉型在220t/h及以上的燃煤电站、燃气电站已大量使用，技术成熟度高。近年来，随着各行各业对发电效率的进一步关注，小功率再热式汽轮机的开发，推动了小容量再热式锅炉的发展，小容量再热锅炉和大容量的设计计算方法相同、布置方式相似，制造要求一致。本项目采用该类型锅炉技术非常成熟。为了满足环保排放要求，减少炉后尾部烟气处理的能量损失，本工程采用新型的多级分层高效燃烧的低

6、氮燃烧器。（3）汽机部分本工程建设一台10MW高温高压凝汽式再热式汽轮机。汽轮机采用江苏金通灵流体机械科技股份有限公司的产品。金通灵公司与国家“*”专家合作成立了高效汽轮机研究团队，致力于提高小容量汽轮机的效率，适应新能源领域发电对汽轮机的需求，目前是国内唯一一家生产10MW高温高压再热式汽轮机的制造单位。同时在借鉴国外高转速汽轮机技术的基础上金通灵大胆研发国产的新型高转速汽轮机。高转速汽轮机大大解决了小汽机内效率低下的问题，使常规小汽机内效率75%提高到内效率7881%。本项目采用国产新型高转速汽轮机提高了全厂发电效率。考虑到秸秆燃气气量波动，汽轮机具备变负荷运行能力。汽机在布置结构上结合工

7、业用小汽机的0m布置，相比于传统电站的汽机岛布置形式，使整个汽机间布置更加紧凑化合理化。同时本工程为国内第一台运用于实际工程的10MW高温高压再热式汽轮机。4调试试验与试运行本工程于2015年9月立项可研，2015年9月至2016年10月设计研发。经过一年多的设计研发终于克服各种技术难题完成设计研发。2016年8月破土动工。历时一年的施工建设于2017年7月底基本完成施工建设。2017年8月8日完成汽轮机5500转定速。2017年9月6日机组首次并网发电成功。运行近半年来，全厂气化、发电等各系统运行正常，达到预期效果。5项目性能分析从本工程技改完成后的运行情况与技改前内燃机发电、常规10MW发

8、电机组对比分析。面对生物质气化气复杂的成分，国产内燃机无法达到稳定运行的基本要求。常规锅炉+汽轮发电机组对燃气成分适应能力强，能够满足年运行小时8000h，保证全厂稳定运行。常规10MW中温中压汽轮发电机组全厂热效率为26.6%，新型高温高压一次再热汽轮发电机组全厂热效率为30.6%。比常规10MW机组效率高了15%。6技改情况简要评述（1）技改后经过近半年的运行，总体运行情况良好，负荷长期达到额定值。实际生产过程中反应的数据，全厂发电量还略高于理论设计值。（2）采用燃气锅炉+汽轮发电机组完全改善了内燃机组维修周期短，效率下降严重的问题，保证了全厂的稳定生产，提高了全厂年收益。（3）采用高温高

9、压一次再热技术的汽轮发电机组相比于常规技术的中温中压机组提高了全厂效率约15%。（4）技改10MW高温高压一次再热汽轮机采用0m布置形式，使整个汽机间的布置更加紧凑，大大减小了汽机间土建工程量，减少投资成本的同时又方便运行检修人员工作。（5）汽机采用新型研发的国产新型高转速汽轮机，提高了全厂发电效率。7结语生物质能源的发展符合我国能源结构调整方向，对增加农民收入、新农村建设、改善农村生态环境具有十分重要现实意义。该项目中生物质气化发电中10MW高温高压再热机组的技术改造优化和成功运行表明，锅炉+汽轮发电机组在生物质电厂发展中是合理可行的，技改后的生物质气化发电机组不仅运行非常稳定，还具有良好的经济效益。在此项目中设计研发的高温高压再热机组提高了小机组的发电效率，对改善类似小机组在选型中面对效率和稳定性之间的同时实现具有重要的意义。参考文献：1康靖斌，关丽芳.CCPP与常规煤气发电技术在技改中的选用J.能源与节能，2013(7):109-111.2王贵路.50kW生物质气化发电机组的研制D.辽宁科技大学，2014.3唐美琼，赵波.高温超高压技术在煤气发电中的应用J.节能，2016，(3):65-67.4王禹朋.基于秸秆气化的外燃机热电联供的技术经济性研究D.华北电力大学，2016.6