基于调研的30MW生物质机组技术经济比较研究

高仰东

一 概述

近年来新建生物质电厂更倾向于采用效率更有竞争力的高参数机组，同时随着生物质直燃发电技术的发展，高参数生物质机组的运行可靠性也不断提升。鉴于环保压力越来越大，如何充分利用农作物废弃物、秸秆、林业废弃物等“绿色可再生能源”作为燃料发电成为个地方政府关心的事情，如这些农林废弃物能够得到很好的利用，可极大的减轻环保压力。

因此，为提高本项目机组热效率，同时保证机组长期稳定运行，对生物质主机参数进行深入的研究比选，选择最经济合理的装机方案是十分必要的。

二、调研情况

2.1业绩调研

目前高温高压和高温超高压技术较成熟，截至目前，已投运的30MW级生物质电厂大多为高温高压机组;武汉凯迪的部分投运机组采用西门子的高温超高压30MW机组。30MW级高温超高压再热技术目前已有部分投运业绩，山东琦泉集团的郓城、兰陵、莱西生物质发电共5台机组已在2016年投运。

2.2锅炉厂调研

生物质锅炉是生物质发电厂的核心设备，是生物质电厂稳定运行的关键。目前投运的5台30MW高温超高压带再热生物质发电机组中，3台锅炉为杭州锅炉厂生产，另2台为济南锅炉厂生产。此外，杭州锅炉厂、济南锅炉厂和东方锅炉厂均有高温超高压带再热生物质锅炉在建业绩。另根据调研，无锡华光也具备高温超高压带再热生物质锅炉的设计生产能力。

典型的130t/h锅炉高温高压蒸汽压力为9.8MPa，蒸汽温度540℃，给水温度215℃和高温超高压一次再热锅炉蒸汽压力为13.7MPa，蒸汽温度540℃，给水温度240℃;高温超高压带再热锅炉相比高温高压锅炉，主汽压力以及给水温度提高，效率，占地面积基本相同。

2.3汽轮机厂调研

目前投运的5台高温超高压带再热生物质发电机组均由杭州中能汽轮机厂生产。根据调研，青岛捷能、南京汽轮机厂和东方汽轮机厂均具备生产30MW级高温超高压带再热汽轮机组的设计、生产能力。

2.4运行情况调研

2.4.1运行稳定性

所调研机组运行期间每年检修维护次数为4～5次，主要故障为生物质锅炉普遍的受热面腐蚀，整体运行情况良好。

兰陵琦泉生物质电厂的高温超高压再热机组2017年运行小时数为7200小时，最长连续运行时间为140天;青岛琦泉生物质电厂的高温超高压再热锅炉2017年运行小时数为7000小时，最长连续运行时间达150天;郓城琦泉生物质电厂的高温超高压再热锅炉2017年运行小时数为7000小时，最长连续运行时间达192天。

可见，已投运的高温超高压带再热机组均具有较好的运行稳定性。

2.4.2对燃料的要求

目前投运的5台高温超高压再热机组燃料均以树皮为主，其中兰陵琦泉生物质电厂的2台锅炉燃用的设计燃料掺烧比例为树皮：碎单板：秸秆：玉米芯=3：1：1：1，热值2040 Kcal/kg，含水率41.15%;青岛琦泉生物质电厂的1台锅炉燃用的设计燃料掺烧比例为树皮：花生：建筑模板=4：1：1，含水率30%;郓城琦泉生物质电厂的燃料主要为树皮与农业秸秆，含水率30%。

根据调研，当生物质机组按设计燃料燃烧，能够稳负荷燃烧，但最当树皮量不足，锅炉改以农业秸秆为主时，锅炉负荷会发生波动，蒸汽压力会有所降低。

2.4.3机组汽耗

所调研的高温超高压带再热机组运行时主蒸汽汽耗为3.1～3.2 kg/kwh。汽轮机厂提供的30MW高温超高压带再热汽轮机在额定工况下的设计汽耗为3.167 kg/kwh左右，投运机组的汽耗与设计值无较大偏差。

三、技术经济比较

目前国内30MW级生物质发电机组主要有三种不同参数的运行方式：高温高压机组、高温超高压机组、高温超高压带一次中间再热机组。

3.1经济性比较

30MW级高温高压、高温超高压、高温超高压带再热机组的经济性比较如下表。

高温超高压机组虽然节约了燃料消耗量，但因给水泵扬程的增加，将增加厂用电，生物质电厂电价较高，就更明显减少了售电收入。因此高温超高压机组的总年费用仅节省43万元。而高温超高压带再热机组由于燃料消耗量减少，三大风机功率相应减小，总的厂用电量相比高温高壓机组有所降低，既增加了售电收入，又节省了燃料，总的年费用节省620.5万元。

3.2投资比较

三种方案的具体投资比较如下表。

四、结论

通过对比研究生物质30MW高温超高压机组比同容量高温高压机组投资约高780万元，年费用节省43万元，投资需要约18年才能回收（静态回收年限）。高温超高压带再热机组投资增加2810 万元，年费用节省621万元，投资在5年内能回收（静态回收年限）。

调研的5台高温超高压带再热生物质发电机组运行情况良好，均具有长时间连续运行的能力，在燃用设计燃料时能够维持蒸汽参数，机组热效率与设计值无较大偏差。

综合考虑，采用高温超高压带再热系统的机组经济性最好，5年即可回收增加的投资，且已有投运业绩，虽然供热量存在一定限制，但对工程仍为最优方案

（作者身份证：142603197712093011）