生物质能源发电项目初步设计方案的研究

蔡昌晟

摘要：在我国现代化建设快速发展的今天，人们对燃煤等不可再生资源的危机意识逐渐清晰，为满足能源需求，不断寻找新能源发电领域潜力，利用可再生能源代替部分传统能源消耗，目前新能源发电行业，较为成熟的类型有风能发电、太阳能发电、潮汐能发电和生物质能源发电，这些新能源行业对国家的经济发展都具有十分重要的意义。本文重点研究生物质能源发电项目前期初步设计阶段各系统组成及配置情况，结合行业经验，最终得出具有实际可操作意义的各项结论。

关键词：生物质能源发电项目；初步设计；热机部分配置

引言

项目所在地区生物质资源十分丰富，除去农村炊事取暖、畜牧饲料消耗外，剩余大部分生物质资源被直接烧掉及腐烂消耗。生物质燃料易燃易腐、占地面积大、不易存放等原因，使得大量的剩余生物质燃料堆放于田间地头或直接烧掉，直接影响大气环境和交通安全，造成极大的能源浪费。因此，开发建设生物质发电项目既是落实国家节约能源和环境保护政策，实现发展低碳循环经济的实际举措，也是促进经济增长、增加农民收入的有效途径。

1热机部分主要设备配置

1.1烟风系统，锅炉采用平衡通风系统。一次风系统，循环流化床锅炉的一次风主要用于流化炉膛内的床料。布风板和床料的阻力很大，要求的风机压头远高于循环流化床锅炉，轴流风机无法满足要求，因此本工程的一次风机选用1台100%容量的离心风机，采用变频及进口调门调节。

一次风机出口分两路，一路经管式空气预热器加热后又分两路，一路进入2个床下点火风道，然后经过布风板上的定向风帽为床料提供均匀的流化风，并作为燃料着火的一次风，另一路作为锅炉启动点火用的点火风和混合风；另一路不经空气预热器加热的冷风又分为两路，其一作为播料风接至播料风口，其二作为给料密封风接至密封风口。

1.2二次风系统，本工程的二次风机选用 1台 100%容量的离心风机，采用变频及进口调门调节。二次风经过空气预热器后分为2路，每路又分别接至锅炉的上、中、下二次风箱口，分级提供燃料的燃烬风。根据 GB 50049-2011《小型火力发电厂设计规范》9.3及GB 50762-2012《秸秆发电厂设计规范》7.3的要求综合考虑，本工程二次风机流量余量按照20%考虑，另加温度裕量，温度裕量按照“夏季通风室外计算温度”来计算，风机压头裕量分段考虑，空预器进口至二次风嘴出口阻力裕量为44%，风机进口至空预器进口间阻力裕量按风机选型风量与基本风量的平方选取。二次风机入口设消音器，由于本工程地点在东北严寒地区，风机入口处设置暖风器，满足冬季运行时需求。

1.3高压流化风系统，高压流化风机用以提供回料装置所需的高压流化风。由于高压流化风机流量很小、而压头要求很高，故选用罗茨风机。本工程高压流化风由3台50%高压流化风机提供，其中2台运行，1 台备用。根据 GB 50049-2011《小型火力发电厂设计规范》9.3及GB 50762-2012《秸秆发电厂设计规范》7.3的要求综合考虑，本工程流化风机风量裕量取 20%，压头裕量取 20%。

1.4烟气系统，烟气从炉膛出口经过热器、省煤器、空气预热器，然后通过烟道进入布袋式除尘器，再由吸风机经烟囱排至大气。本工程一台炉设 1 台 100%容量的离心式吸风机。根据 GB 50049-2011《小型火力发电厂设计规范》9.3及GB 50762-2012《秸秆发电厂设计规范》7.3的要求综合考虑，本工程引风机风量裕量取不小于 10%，压头裕量取不小于 20%，另加15℃温度裕量，采用变频及进口调门调节。

2附属系统设备配置

2.1点火系统设备配置

本工程锅炉点火采用燃料为液化石油气，不设油区。在锅炉启动点火时将移动式液化石油气储罐运送至锅炉房外引道区域，与锅炉厂点火系统管道连接。当锅炉稳燃后，点火燃料退出，移动式液化石油气储罐即可离开电厂，液化石油气运输采用汽车运输。

2.2高压主蒸汽、再热蒸汽及旁路蒸汽系统

主蒸汽及高、低温再热蒸汽系统采用单元制系统，主蒸汽管道和热再热蒸汽管道分别从过热器和再热器的出口联箱的单侧引出，由1根管道引至汽轮机前，接入高压缸和中压缸的主汽关断阀和再热关断阀。冷再热蒸汽管道从高压缸的单个排汽口引出，有一根管道接入再热器入口联箱。

主蒸汽管道材料采用12Cr1MoVG；热段管道材料也采用12Cr1MoVG；冷段采用优质碳素结构钢，材料20G。

2.3给水系统

本工程采用1×100%电动给水泵，两台机组公共备用一台100%容量的电动给水泵，给水泵设置变频调速。

给水系统设2台全容量、立式、单流程高压加热器。给水管道设置旁路系统。如高加故障时，给水能快速切换到给水旁路，高加从系统中退出。高压给水管道材质则采用20G。

3.4抽汽系统

机组采用6级抽汽，除三段抽汽外均为非调整抽汽。一段抽汽供给1号高压加热器；二段抽汽供给2号高压加热器；三段抽汽除供给除氧器用汽外，还作为热网加热器的汽源及辅助蒸汽的正常工作汽源。四、五、六级抽汽分别供给四、五、六号低压加热器。

2.5辅助蒸汽系统

机组辅汽采暖期运行参数为0.25~0.4MPa，250~350℃。辅助蒸汽汽源来自再热冷段蒸汽管道、二段抽汽，本工程不设置启动锅炉。辅助蒸汽系统供除氧器启动用汽、汽机轴封和预热用汽、暖风器用汽等。

2.6凝结水系统

本工程凝结水系统采用3×50%容量的调速凝结水泵配置方案。凝汽器热井中的凝结水由凝结水泵升压后，经汽封冷却器、3台低压加热器后进入除氧器。系统设置1台全容量的汽封冷却器和3台全容量表面式低压加热器和1台除氧器。4、5、6号低压加热器为立式。本工程不设凝结水补充水箱，凝结水补水来自化学专业的除盐水箱，其水位由补充水进水管上的阀门控制。

机组启动期间由化学补充水向凝结水系统提供启动注水。

3主厂房布置

3.1汽机房布置

汽轮发电机组的汽机房采用岛式布置，汽轮机中分面标高为8.0m，汽机房屋面下弦标高20.0m，汽机房行车轨顶标高17.00m。层高原则上分为运转层8米和中间层4米，运转层主要是汽轮发电机组本身，并且运转层平台设置一些检修维护通道。

汽机房0米主要布置给水泵、高低压加热器、闭式水泵及板式换热器等设备，中间层平台主要布置凝汽器、空冷器、轴封加热器、主油箱。0米坑里布置凝结水泵、疏水箱疏水泵等设备。管道布置在8米层和4米层梁下。

两台机组共用一个热网首站，布置在汽机房固定端，分0m、8m二层，热网首站0m主要布置热网循环水泵、热网加热器疏水泵及热网补水泵，运转层布置热网加热器和热网补水箱。

汽轮发电机组纵向布置，汽轮机机头朝向扩建端，汽轮发电机组中心线距A排柱轴线8m。

3.2锅炉房及炉后布置

锅炉房前排到烟囱中心线距离为 63m。锅炉钢架尺寸深度方向(D～H)为 23.4m，宽度方向为41.2m，两炉中间宽度为8.8m，深度及宽度分别包含副跨，锅炉房采用大屋架。锅炉炉顶大板梁标高47m。

空预器出口至烟囱的烟道均采用钢烟道。钢烟道支架均为钢筋混凝土结构。布袋除尘器的总长~14.4m，吸风机布置在吸风机室内，1号机组吸风机室与空压机室合并建设，引风机室高度10米，空压机室高度4米，空压机室为全厂共用。

烟气从引风机直接进入侧向的烟囱，两台锅炉设一座烟囱，烟囱高为85m、出口直径(内径)为3.4m的钢筋混凝土单筒烟囱。

结语

综上所述，结合热能与动力工程专业所学内容，对生物质能源发电项目的初步设计内容进行研究，希望随着生物质能源发电技术不断成熟，得到更加广泛的应用，在应对全球气候变化、能源供需矛盾、保护生态环境等方面发挥着更加重要的作用，成为全球继石油、煤炭、天然气之后的第四大能源，成为国际能源转型的重要力量。把生物质能源发电资源作为21世纪发展可再生能源的战略重点，并取得更好的经济效益和社会效益。

参考文献

[1]娄金旗，庞可GB 50049-2011《小型火力发电厂设计规范》9.3

[2]刘钢，付祥卫 GB 50762-2012《秸秆发电厂设计规范》7.3

[3]顾晓山，张建平 GB 50041-2020《锅炉房设计标准》4.1