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混燃技术的特点与优势

时间:2023-06-19 理论教育 版权反馈
【摘要】:目前,通常选择在现有化石燃料的燃烧装置中混燃生物质,用生物质来部分代替化石燃料,以降低燃料不相容程度。与完全采用生物质的技术相比,在现有的化石燃料火力发电厂中混燃少量生物质的技术具有以下优势:该技术是减少温室气体最经济有效的手段之一。在现有的燃煤锅炉中,混燃生物质提供了以生物质为燃料发电技术方案中最低的单位发电成本。此外,生物质原料独特的化学成分会加剧燃煤锅炉内的腐蚀和结焦结渣。

混燃技术的特点与优势

除了直接燃烧外,生物质还可以与其他化石燃料混合燃烧产生能量。由于生物质和煤炭的燃烧特性差异较大,因此很难在不做改变的情况下在现有锅炉基础上用生物质完全替代燃煤。目前,通常选择在现有化石燃料的燃烧装置中混燃生物质,用生物质来部分代替化石燃料,以降低燃料不相容程度。

世界各地的政府监管机构已经认识到,可以通过在现有的化石燃料火力发电厂中混燃碳中性生物质来立即减少化石燃料火力发电厂的温室气体排放。经过验证的生物质混燃技术和较低的发电成本可能是目前燃煤电厂减少温室气体排放的最佳解决方案。由于生物质混燃的量相对较小(质量分数小于10%),现有燃煤电厂的许多基础设施都可以直接用于混燃。基于此,混燃对现有电厂产生的性能损失影响相对较小。

与完全采用生物质的技术相比,在现有的化石燃料火力发电厂中混燃少量生物质的技术具有以下优势:

(1)该技术是减少温室气体最经济有效的手段之一。

(2)燃烧化石燃料的先进发电厂由于采用高温和高压力参数,与容量较小的传统生物质直接燃烧系统相比,具有更高的效率。在现有的化石燃料发电厂中混燃生物质,可实现更高的生物质能量转化效率。

(3)在现有的燃煤锅炉中,混燃生物质提供了以生物质为燃料发电技术方案中最低的单位发电成本。

(4)技术风险低,可立即大规模实施。

(5)如图7-21所示,混燃的二氧化碳减排成本(美元/吨CO2)远低于碳捕集与封存(CCS)。(www.xing528.com)

图7-21 CO2捕获成本比较(生物质价格为每千吨40美元)

(6)生物质混燃对生物质直接燃烧引起的锅炉腐蚀有一定的协同作用。例如,煤/煤泥中的硫和硅酸铝可以与生物质中的碱结合形成碱硅酸盐/硫酸盐,可防止生物质电厂中腐蚀性氯碱化合物的形成。

(7)由于生物质中硫和氮的含量低于煤中的,因此燃煤锅炉燃用生物质可以降低NOx和SO2的排放总量。

生物质混燃的一个缺点是工厂热效率会略微降低。Tillman等使用三个混燃电厂的数据,将发电效率损失与以质量分数为基础的生物质混燃量(Z)进行了经验关联。该关系式虽然是针对特定商业电厂参数获得的,不适用于所有电厂,但是它以定量的形式显示了这种关联关系:

式中:Z是燃料混合物中生物质的质量分数。

由于燃烧系统的最佳效率是基于设计燃料的,当燃用具有不同燃烧特性的固体燃料时,燃烧系统的性能也不会总是最优的,因此生物质混燃也存在一定的局限性。此外,生物质原料独特的化学成分会加剧燃煤锅炉内的腐蚀和结焦结渣。不同的灰分和飞灰特性、燃料处理特性和粉尘特性也会影响包括污染物控制系统在内的辅助系统的有效性。出于这些原因,混燃系统中的生物质添加量通常小于10%。根据混燃的锅炉系统特征,生物质的掺混量也会有较大变化。

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