大型生物质电厂燃料进、存、用一体化管理模式研究与应用

2021-10-09黄基柳

科技信息·学术版 2021年13期

黄基柳

内容摘要：生物质料场作业是大型生物质电厂生产中的重要环节，燃料品种的多样性是生物质发电厂的特性，所以料场燃料的堆储和使用是影响生物质电厂机组经济运行和安全生产的重要因素。为实现料场量化管理，提高料场作业经济性，本文对燃料“进、存、用”的一体化管理模式进行研究，提升生物质电厂安全生产和企业效益。

关键词：生物质科学堆储燃料成本经济性

一、研究背景

湛江生物质发电项目是能源集团第一个生物质发电项目，两台50WM纯直燃生物质发电机组分别于2011年8月和11月先后投产。然而，由于生物质发电厂是典型的“小火电，大燃料”，机组单位投资成本高，燃料耗量大，我国大部分生物质发电行业都面临经营困境，对于湛江生物质发电公司大型发电机组来说尤其突出。

湛江生物质发电公司每年生物质燃料消耗量约100万吨，生物质燃料成本占了生物质电厂生产成本的80%以上，另外，生物质燃料具有种类多样、各燃料之间品质差异性大、收购规模小、市场不完善等特点，所以如何做好生物质燃料从采购、储存、使用各环节的科学统一管理，有效控制和降低燃料成本和各项生产成本，是保证我公司长期盈利的工作重心。

二、研究与实施

1、“进”——调整燃料采购策略，降低燃料成本

从我公司机组2011年投产至今，经过不断的摸索，在生物质燃料的采购模式和市场规模已逐渐成熟，燃料采购量逐年增长，保证了两台机组正常运行的口粮，摆脱了因缺料停机的窘境。

由于生物质电厂特有的锅炉腐蚀爆管这一技术难题，机组运行的不确定性和故障停机的次数较多。目前公司燃料的调度计划以每月初发电量计划为目标，如果遇到机组非停或者天气因素影响，会导致料场库存积压或库存量偏少现象。

为了解决这种矛盾，应该从燃料的采购调度来做出调整，每月末根据月底料场燃料库存、下月上网电量目标和机组燃料消耗量提出燃料调度需求，然后以此来制定下月燃料采购计划。

2、“存”——提升料场科学堆储，减少燃料损耗

科学的燃料库存可以保证机组正常运行的燃料供应，燃料库存太高会导致周转周期长，燃料损耗大，而且占用公司燃料资金成本，无形中增加了公司的财务成本。

树皮类燃料是我公司的主要燃料品种之一，年消耗量占总燃料量的50%以上。但由于树皮类燃料水分高的特征，堆储周期不能过长，且容易发热自燃，消防风险压力大。特别是雨季期间露天堆放的树皮类燃料，被淋雨后的燃料热值损失很大，而且更容易高温自燃，所以料场的燃料堆储计划应该针对不同季度的天气情况来做科学规划。

（1）湛江全年天气特点

湛江全年天气，第一季度和第四季度雨水较少，天气干燥;第二季度5、6月份进入雨水季节，降雨较多;第三季度湛江地区经常受台风天气影响，雨水也多。故第二、三季度应减少露天燃料堆放，特别是露天树皮。减少因雨水天气造成料场燃料的损耗。

（2）燃料品种与天气相关性

受雨水天气影响比较大的燃料品种是散树皮、木尾、碎树头等干料，所以第二、三季度的干料供应十分紧张。碎树皮进厂量受天气影响情况比较小，法定节假日碎树皮的供应也相对充足，所以在碎树皮供应量稳定的情况下，不必过于追求碎树皮的高库存，避免因储存时间过长导致燃料热值损失。

（3）料场堆储计划

第一季度主要以消耗料场露天燃料为主，特别是散树皮、碎树皮，降低场损和消防风险，为雨季来临前做准备。第二、三季度雨水多，所有燃料应该尽量棚内堆放，树皮类燃料不作露天堆放。控制厂内树皮库存量约2.3万吨。第四季度天气干爽，雨水较少，逐步开放露天场地堆放，腾出燃料棚空间存放干料，增加料场燃料库存，作为春节期间的用料储备。

3、“用”——提升生物质燃料使用的经济性

（1）合理的料场堆储一方面可以减少燃料中转量，从而降低中转费用和提升燃料的周转效率，减少燃料的损耗;另一方面可优化皮带及破碎机的运行方式，节省厂用电。

（2）燃料掺配经济性

由于生物质燃料种类多样、各燃料之间品质、价格等差异性大，入炉燃料品种变化较大，而各种燃料的水份、热值又掺差不齐，锅炉的燃烧工况波动很大。为了控制生产成本和机组的正常稳定运行，探索出生物质燃料经济性掺配方案是有效降低度電燃料成本的重点，也是保证公司长期生存下去的有效办法。

掺配烧试验按以下三个掺配比例方案进行试验：

方案一：散树皮20%+碎树皮35%+木材加工副产品等燃料45%。

方案二：散树皮25%+碎树皮30%+木材加工副产品等其它燃料45%。

方案三：散树皮30%+碎树皮30%+木材加工副产品等其它燃料40%。

试验总结综述：

在方案三中，相比方案二掺配的碎树皮量不变，散树皮增加5%，树皮类配比达60%，而其它木材加工料、木尾等燃料比例降至40%。由于增加配比的散树皮质量较好，相比方案二的配比入炉燃料质量相差不大。在该掺配方案中，锅炉燃烧稳定，炉膛负压波动小，床温高达720℃以上，机组平均负荷也有49MW，机组负荷率达98%以上。

方案三的负荷率虽然比方案二的负荷率相对较低，但是考虑到散树皮的燃料价格相对较低，在带负荷能力相差不大的情况下，增加散树皮的使用量有利于降低我厂的发电燃料成本。

三、分析与总结

1、有效减少燃料损耗

2019年以来，通过料场合理的堆储和科学的库存结构，有效减少了燃料中转量和热值损失。特别是4-9月份的雨季，减少碎树皮的露天堆放，降低碎树皮的库存量，很大程度地减少了燃料损耗和消防风险。

2019年4-9月份雨季期间，碎树皮的月平均库存量2万吨，相比2017、2018年分别下降了37.9%、56.7%，彻底解决了占用料场堆储空间和公司现金流问题。另外，树皮类燃料库存降低也有利于及时置换使用，降低消防风险压力和因堆放时间造成的热值损失。

2、大幅降低作业成本

合理库存可大大减少燃料的中转压力，2019年1-9月份工程机械用油量183.63吨比2017、2018年同期都有明显的下降，按0号柴油6.25元/升折算比2017年、2018年分别节省了8.03万元、6.46万元。

3、燃料使用经济性

通过2019年7-9月份进行方案三的掺配方案实践，下面从每个月的数据结果来验证和分析其经济性。

从以上的统计表可以看出，开展生物质燃料掺配烧经济性试验以来，公司生产方面取得了明显的效果：

（1）机组负荷率稳定而且能维持在99%以上。

（2）供电生物质燃料单耗相对上半年1480g/kwh下降约48.4g/kwh。