[00131296]生物质电站安全经济运行关键技术

项目属于新能源及节能技术领域。 生物质直燃发电行业近年来在我国发展迅速,技术以引进、吸收国外为主。由于生物质在水分、碱金属和氯含量等方面存在巨大差异,引进技术的适应性受到挑战。项目结合我国国情,从燃料特性与干燥预处理、炉膛结构优化设计、受热面防磨防腐防结焦和灰渣残余能量回收四个角度进行了生物质电站安全经济运行关键技术研究。具体包括： 1. 从燃料特性入手,研究生物质反应特性和干燥特性。采用量子化学方法,通过研究生物质化学键断裂的途径,揭示生物质的热解特性;通过开展大量的实验研究,制定了我国典型生物质的结渣性、着火温度、灰熔融性分析测试方法和标准,在国内外首次公布了基于工业分析的生物质燃料热值快速预报模型,并建立了生物质燃料特性数据库;开展基于多因素耦合的干燥实验研究,发明了蓄热干燥生物质燃料的干燥系统,利用烟气余热,加热石灰石并蓄热来干燥燃料。这种技术有效解决了烟气余热利用时的设备腐蚀问题,同时显著降低了燃料的水分。 2. 从设计角度,开展新型炉膛结构设计和受热面优化布置研究。建立了可调受热面实验台、生物质直燃仿真平台、数值模拟平台,形成了完整的生物质电站锅炉设计研发平台;针对我国生物质燃料特性复杂多变的问题,发明了双炉排结构,突破了传统单炉排结构燃料适应性差的瓶颈。针对传统循环流化床锅炉受热面磨损严重的问题,发明了受热面气流屏蔽优化设计技术。 3.从烟气侧和材料侧开展了受热面防磨、防腐、防结焦技术的研究。在烟气侧,首次提出采用气流诱导的方式,实现炉内粉尘预分离,同时改善了炉内燃烧和传热效果,减轻了尾部设备的磨损;研究14种含K、Na的化合物对生物质结渣特性的影响规律,发明了多孔膜抗结焦剂,将灰熔点提高200-300℃,抗结焦效果明显。在设备材料侧,开发了Ni-Cr-Mo系粉末材料和激光熔覆法制备耐高温氯腐蚀熔覆层新技术,使过热器寿命延长3倍以上;开发了高耐磨金属陶瓷熔覆层制备新工艺,使螺旋叶片、叶轮等设备的寿命延长2-5倍。 4.从底渣侧和飞灰侧,研究残余能量回收利用技术与装置。发明了生物质电站风冷钢带式干排渣技术,降低了底渣中未燃尽碳含量,回收了底渣中的物理能和化学能,能耗降低7g标煤/kWh;发明了飞灰成型粘结剂配方,提出了飞灰成型再燃工艺,解决了飞灰强度的问题,使得飞灰中的化学能得到回收利用,提高了锅炉效率。 本项目已授权专利和软件著作权22 项,承担了国家能源领域生物质相关的三项标准的制定。项目成果通过了教育部成果鉴定,鉴定意见认为：本项目“对我国生物质直燃发电进行了全面系统深入的研究,通过技术攻关,克服和弥补了生物质直燃发电在燃烧效率、关键部件寿命、结渣和腐蚀等方面的不足,应用前景广阔,总体处于国际先进水平”。 项目成果已在全国30 余家生物质电站成功应用。我国生物质发电2015 年预计达到13000MW,该成果的推广,可形成节约标煤90 万吨/年的能力,具有显著的经济效益和社会效益。