1引言
我國生物質能源十分豐富，生物質廢棄物的總量，約相當于我國煤炭年開采量的50%，總計約6.56億噸標煤。但長期以來，這些生物質并未得到充分合理的利用，大多直接廢棄或焚燒，目前利用率僅有30%左右，且其能源利用方式極為原始，多以直接低效率燃燒為主，不僅浪費了資源，還造成了嚴重的環境污染。因此，開發利用生物質能源，對緩解我國21世紀的能源、環境和生態問題具有重要意義。
通過生物質能轉換技術可以高效地利用生物質能源，生產各種清潔燃料，替代煤炭、石油和天然氣等燃料生產電力，從而減少對礦物能源的依賴，保護國家能源資源，減輕能源消費給環境造成的污染。
三門峽富通新能源生產的飼料顆粒機、顆粒機、秸稈壓塊機可以把農作物秸稈擠壓成一定的形狀，比如圓柱狀和塊狀，這些產品可以完美的替代煤，是一種綠色的新能源。
浙江某家工程有限公司2011年成功的對江山石煤綜合利用熱電有限公司的一臺45t/h燃石煤的循環流化床進行了燃生物質改造，目前運行良好。該工程主要為鍋爐本體和燃料輸送系統的改造。
2鍋爐本體的改造
2.1布風裝置
由于原鍋爐燃燒石煤燃科，一次風量大，且運行溫度高，改燃燒生物質后，由于生物質燃燒所需空氣量降低，同時鍋爐負荷降低到41t/h，所以一次風空氣量降低，同時密相區運行溫度降低后，如保持原布風板截面，則流他速度偏低。因此需要縮小現有布風板截面。布風寬度由現有的2250mm縮小為1500mm。采用再敷設一層耐火材料的方案實現。
2.2爐內受熱面
為了控制鍋爐內和爐膛出口的燃燒溫度，爐內增加布置了水冷屏和翼型過熱器以增加爐內吸熱量。爐膛寬度方向共布置水冷屏和過熱屏7片，其中水冷屏4片，過熟屏3片，間距為600mm(其中最邊上的屏高爐側為865mm)。同時翼型屏布置中心線向爐前墻偏100mm。
2.3翼型鍋爐內水冷屏
爐內水冷屏由60x5管組成，共布置4片，有效高度1OOOOmm，寬度為1500mm，傳熱面積約124m
2。
24翼型爐內過熱屏
爐內過熱屏由38x4管組成，節距約55mm，排數27，共布置3片，有旁滴度6000mm，寬度為1468mm，傳熱面積約55m20過熱屏的蒸汽直接來自鍋爐汽包。過熟蒸汽經翼型過熱屏加熱后進入低溫過熱器。翼型過熱屏采用12CrlMoV材料。
由于在鍋爐內增加了水冷屏和過熱屏，相應地需在爐頂和前墻進行讓管改造，以布置翼型水冷屏和過熱屏。
2.5旋風分離器
為了防止生物質灰在分離器入口段的堆積，在分離器入口煙道底部增設松動風，以保證堆積的灰及時排走。
松動風采用少量一次風或二次風（約500Nm
3左右），通過從煙道下方開孔伸入的風管道，布置布風管或風帽（依據現場條件確定）。
2.6 一次風空氣預熱器
原鍋爐沒有設置二次風空氣預熱器，依據改造后的一、二次風流量，把原有一次風空氣預熱器的兩個管組進行相應改造，上級管組作為二次風空氣預熱器，下級管組則作為一次風空氣預熱器。同時在兩端增加隔板形式把上下管組改造成兩回路的管組。
2.7二次風口
原鍋爐二次風設計時體積較大，依據改造后的二次風量，需對現有鍋爐二次風口進行適當改造。主要改造工作：取消兩側墻二次風入口；取消前后墻下排二次風入口，保持上排二次風口。
2.8吹灰器
由于生物質燃料的灰粘結性強，受熱面易積灰，所以需增設受熱面吹灰系統。吹灰系統利用原預留空間，安裝蒸汽吹灰器。
2.9省煤器
由于生物質灰的粘結性較強，省煤器管束錯列式布置容易出現積灰結塊等現象，更改為順列式布置能較好緩解該問題。
3燃料輸送系統的改造
3.1生物質燃料
本工程設計燃料為金針菇、白菇的培養基，同時混燒木屑、薪碳林等農林廢料。
江山生物質能源十分豐富，通過調查江山市生物質資源數量如下：
3.1.1食用菌下腳料
2010年全年食用菌種植量總產量38億袋，食用菌下腳料以0.5～0.6公斤/袋計算，約有食用菌下腳料19～20萬噸。每年以10%的速度遞增。江山市“十二五”規劃中，食用菌種植量將達到5億袋。食用菌下腳料可達25~ 30萬噸。
3.1.2竹木邊角料、木屑等
江山木材邊角料較多，目前全市竹來加工企業已經達到1200多家，據調查年產木屑及邊角料等三剩物總共約30多萬噸。
如上所述，江山市主要生物質抖總量目前約50萬噸，將來可能達到60萬噸，本項目的生物質使用量僅為74萬噸，供應量遠大于需求量。豐富生物質資源為江山地區的生物質利用提供了可靠保證。
設計燃料的元素分析見表一，設計入爐燃料尺寸0～100mm。
|
項目 |
符號 |
單位 |
燃料 |
備注 |
|
碳 |
C |
% |
29368 |
|
|
氫 |
H |
% |
3.65 |
|
|
氧 |
O |
% |
25.24 |
|
|
氮 |
N |
% |
0.86 |
|
|
硫 |
S |
% |
0.07 |
|
|
灰分 |
A |
% |
8.19 |
|
|
水分 |
M |
% |
32.12 |
|
|
揮發分 |
V |
% |
50.91 |
|
|
固定碳 |
FC |
% |
8.46 |
|
|
低微發熱量 |
Q |
KJ/KG |
2387.742 |
|
|
鉀 |
K |
% |
0.67 |
|
3.2燃料輸送系統
菌菇料由汽車通過設在產生地的收購點收購，通過汽車運入生物質燃料庫。燃料庫為45m x90m，堆高3m，有效堆積區域可貯料約2000t按單臺鍋爐耗量12.33t/h計算，可儲料6.5天。
根據江山市的氣象資料，江山市的連續降雨天數最長約1 0天左右，本工程考慮在各鄉鎮設置8個點進行收集和晾曬。每個收購點考慮儲存電廠燃用3～5天的儲存量，8個收購點共可儲存約30天的用量，收購點—般在30km以內，最遠不超過50km．可以滿足鍋爐的儲存和使用要求。
堆積在菌料庫的料科先由壓制機（經過顆粒機或者秸稈壓塊機）壓制成小顆粒，再由皮帶輸送機輸送至爐前料倉。根據鍋爐耗量，上料系統采用單線，所配的帶式輸送機帶寬B=1200mm，帶速0.8m/s，輸送能力Q=380m
3/h。
本工程僅為一臺循環流化床鍋爐改造，鍋爐規模并未擴大，原有的上下水系統、壓縮空氣系統、化學水處理系統等均保持不變，可以滿足改造后的要求。
4主要技術經濟指標
本工程實施后主要技術經濟指標見表二：
|
序號 |
項目 |
單位 |
指標 |
|
1 |
總投資 |
萬元 |
2050 |
|
2 |
發電功率（僅生物質） |
KW |
7500 |
|
3 |
年運行時間 |
h |
6000 |
|
4 |
年發電量 |
KW·h |
4500×104 |
|
5 |
廠用電功率 |
KW |
930 |
|
6 |
廠用電源 |
% |
12.4 |
|
7 |
全廠年供電量 |
KW·h |
3.942×104 |
|
8 |
鍋爐熱效率 |
% |
89.5 |
|
9 |
占地面積 |
|
4100 |
|
10 |
年耗生物質燃料量 |
t |
72980 |
|
11 |
電廠標煤耗量 |
t |
3.51 |
|
其中發電標煤耗量 |
|
3.51 |
|
12 |
全廠標準煤耗率 |
|
|
|
發電標準煤耗率 |
|
468 |
|
供電標準煤耗率 |
|
532 |
|
13 |
全廠用電率 |
% |
12.4 |
|
14 |
新增人員 |
人 |
12 |
|
15 |
燃料成本 |
元/ KW·h |
0.411 |
|
發電收益 |
元/ KW·h |
0.75 |
|
原煤電銷量價格（含稅） |
元/ KW·h |
0.5755 |
|
16 |
全部投資內部收益率 |
% |
12.68（稅前）
10.08（稅后） |
|
17 |
投資利潤率 |
% |
8.52 |
|
18 |
全部投資回收年限（含1年建設期） |
% |
稅前6.86率
稅后7.54率 |
|
19 |
全廠年節約標煤量 |
% |
13797 |
5社會適應性分析
江山市地處浙江省西南部，是浙江省食用菌和木材加工大區，每年木材加工場的下腳料及畝袋填充料沒有充分利用，白白燒掉或廢棄，造成了環境的污染，給廣大當地居民的生產、生活造成了很大影響。項目通過拆除現有45t/h中溫中壓石煤綜合利用循環流化床鍋爐部分構件，改造為適用生物質燃料的循環流化床鍋爐，每年綜合利用菌袋填充料以及其他生物質等73980t，按照供電量計算年節約標煤13797t，同時大大減少了污染物的排放，減輕了環境污染。
項目改造后每年綜合利用菌袋填充科以及其他生物質等73980t，按照市場價250元每噸收購，可以為當地農民提供約1849.5萬元的收入，使農民在收獲蘑菇的同時，增加了一筆額外收入，由于廢棄物的回收利用，當地農村面貌也得到改善，為江山地區“三農”問題的解決開出了一條實實在在的道路，將會受到當地政府和老百姓的歡迎和支持。
