南方某生物質發電項目是目前世界上單機容量及總裝機容量最大的生物質發電廠。該電廠在試運行期間，給料系統、煙風系統、排渣系統等各個系統環節暴漏出一系列的問題，結合DL5000-2000《火力發電廠設計技術規程》，從燃料的擬定配比、影響
生物質顆粒燃料特性變化的主要因素等角度細致分析存在問題的主要原因以及解決方法，對鍋爐主要輔機的選型提出一些建議，富通新能源生產銷售的
木屑顆粒機、
秸稈顆粒機專業壓制生物質成型顆粒燃料。
1、生物質顆粒燃料特點及生物質燃燒的擬定配比原則
生物質電廠與常規燃煤電廠最大的不同之處就是使用的燃料是生物質，主要特點為：資源分布范圍廣而分散，且帶有明顯的季節性：燃料種類多，性質差異大；燃料具有低灰分、低含硫量、高揮發份、高水分、低熱值的特點；燃料質地松軟，密度小；燃料灰中堿金屬含量高，部分燃料可能還有一定量的氯離子；生物質顆粒燃料含水率的變化較大。
根據不同生物質顆粒燃料的品質特性，綜合考慮各種燃料的可收集量、收集的季節性、運輸以及管理成本等因素，擬定出生物質顆粒燃料的合理配比。生物質設計燃料擬定的原則如下：
1)根據生物質顆粒燃料的儲量、產量、供應點及可供數量；
2)燃料品質、價格、運輸距離、運輸方式等；
3)項目單位與擬選擇的燃料供應企業簽訂燃料供應協議文件；
4)各種燃料的可收集量、收集的季節性影響；
5)燃料的收集、運輸、儲存過程中燃料水分變化及摻混比例的不同：
6)鍋爐及其配套輔助設備對擬定的燃料水分的變化有一定的適應性。
2、燃料特性變化對鍋爐運行及輔助設備的影響
生物質電廠燃料以農林廢物為主要燃料，由于收儲環節和燃料來源比較復雜，導致燃料品質變化較大。
2.1燃料水分變化對鍋爐運行的影響
當燃料收到基水分由15%提高到40%時，鍋爐的理論燃燒溫度下降，鍋爐爐膛輻射傳熱減少，由于煙氣速度的提升，對流部分傳熱量增加，鍋爐總傳熱量的輻射、對流份額將重新分配。主要影響：
1)煙氣體積增加，導致煙速提高，對流受熱面部分的傳熱系數提高，對流吸熱增加，造成以對流傳熱為主的過熱器超溫傾勢增大。
2)煙氣水蒸氣份額增加，降低了水露點溫度和煙氣露點溫度。露點溫度的降低增加了煙氣在尾部受熱面結露的可能性，必然導致低溫受熱面腐蝕現象的加劇。
3)煙氣體積的增加使引風機能耗驟升，甚至造成引風機出力不夠。
4)煙氣體積的增加導致進入除塵器系統的煙氣量驟升，除塵器阻力加大，除塵效率將下降。
5)鍋爐排煙溫度升高，運行熱效率將明顯下降。機械未完全燃燒損失加大，煙氣中帶有火星，有可能在布袋除塵器內發生二次燃燒，燒毀濾袋。
6)燃料熱值下降，導致鍋爐額定負荷所需的人爐燃料量上升。燃料量的增加導致上料系統壓力加大，有可能出現上料系統出力不夠，堵塞現象加劇。
該生物質電廠試運行期間，接連下了幾場大雨，短時間內燃料無法得到有效的晾干等干燥處理，入爐燃料的水分達到60%以上。與設計(18%)校核(26%)燃料中的水分相差很大。燃料水分高，除了對給料系統造成流通不暢以外，對鍋爐燃燒的影響較大。煙氣體積增大、煙氣水蒸氣份額高、理論燃燒溫度降低都會對鍋爐的燃燒、傳熱、煙氣阻力、引風機能耗、受熱面腐蝕乃至鍋爐熱效率產生影響。經分析認為造成燃料水分大的主要原因為：
1)燃料收購環節。由于燃料本身含水分較高，不易干燥，從燃料的源頭來看，含水量少的甘蔗葉收集較困難，收集燃料大部分為樹皮等，此類燃料水分非常高，一般在50%以上。
2)燃料供應環節。有少數不良燃料供應商為獲取更高利潤，采取作假手段，往燃料內淋水、添加泥沙、石子等雜質增加燃料重量。
3)燃料儲存環節。本工程生物質電廠燃料的儲存分為露天儲存和料棚儲存兩種方式。大部分燃料為露天堆放，由于南方雨季降雨量較大，露天料場燃料沒能采取有效的防雨水措施，僅靠人工采取帆布遮蓋露天料倉很難達到防水的目的，燃料淋雨受潮后，燃料水分很快增加到60%以上甚至更高，燃料在堆積的情況下很難自然風干，這是燃料水分高的原因之一。
2.2燃料雜質成分對鍋爐運行的影響
生物質電廠燃料以農林廢物為主要燃料，燃料中不應存在燃煤電廠“三塊”問題，即鐵塊、石塊、木塊。假設生物質電廠在燃料收集、上料環節中出現了“三塊”，給鍋爐機組運行帶來的主要影響如下：
1)大塊的石頭沉積在爐床風帽上，堵住風帽，甚至燒毀風帽；流化狀態惡化，引起床壓升高，爐膛溫度偏低，鍋爐負荷無法往上帶，鍋爐燃燒效率下降，不完全損失加大等，影響鍋爐的安全運行。
2)飛灰量增加，鍋爐旋風分離器、省煤器等鍋爐本體阻力增大，除塵器本體阻力增加。
3)底渣量增加，導致鍋爐排渣不暢，影響機組安全運行。
4)增加了爐前上料系統的負擔，上料系統電機容易過載。
從現場運行情況得知，爐前料倉內壁不斷的發出擊打聲，鍋爐底部排渣量很大，導致冷渣器排渣不暢，帶有火星的底渣直接從緊急排渣口排出，甚至出現較大的石塊。從該廠儲存的燃料來看，燃料中摻雜了30%～40%的泥沙和小石塊。為了鍋爐機組的穩定安全運行，建議對燃料的品質、來源嚴格把關，從燃料的收購環節盡量減少燃料中的“三塊”成分。
2.3燃料品質變化對引風機出力的影響
引風機需要克服的阻力包括爐膛負壓、鍋爐管簇、過熱器、省煤器、空氣預熱器、除塵器以及連接煙道等的阻力。分段計算出各部分的阻力總和，并考慮受熱面的積灰、煙氣中飛灰等影響加以修正。各部分阻力的計算依據：
1)爐膛負壓、鍋爐管簇、過熱器、省煤器到空預器出口這部分的阻力為鍋爐本體阻力，由鍋爐廠根據設計燃料計算提供。
2)除塵器本體的保證運行阻力由除塵器廠家提供。
3)空預器出口至水平煙道人口的連接煙道阻力由設計院計算提供。
2.3.1 試運行期間存在問題
2011年8月，該生物質電廠1號機組開始整套啟動，試運行期間，機組負荷在35MW以上時，爐膛負壓均只能維持正壓運行。在負荷達到45.3 MW時，爐膛壓力在200～500 Pa之間波動，始終是正壓運行。由于引風機入口擋板開度已經全開，引風機已達到最大出力，鍋爐省煤器前氧量已低至1%，鍋爐正壓運行如出現燃料爆燃，爐膛壓力將急劇增大，影響鍋爐運行安全。為保證系統設備安全，不能再往上增加負荷。
2.3.2影響引風機出力的問題分析
根據試運行數據，機組負荷41.6 MW時，二次風空預器煙氣側阻力約為500 Pa，一次風空預器煙氣側阻力約為1100 Pa。鍋爐廠設計參數為：二次風空預器煙氣側阻力為371 Pa; 一次風空預器煙氣側阻力約為226 Pa;高溫分離器阻力約為2 000 Pa；鍋爐廠設計參數為1666 Pa。鍋爐本體阻力比鍋爐廠提供的設計值多了近1300 Pa。現場對旋風分離器、省煤器、空預器等鍋爐本體設備進行詳細檢查，并沒有發現嚴重積灰的情況，本體設備漏風在正常范圍。
經分析，引起鍋爐本體及煙風系統阻力增加的主要原因是由于實際燃料的品質變化較大（水分多、雜質多），燃燒產生的煙氣量及煙塵量大大增加，引起鍋爐本體阻力、除塵器本體阻力、煙道系統阻力成倍增加，最終影響引風機的出力。
排除了鍋爐本體設備漏風、積灰的可能，機組重新點火啟動。在嚴格控制燃料水分及去除燃料中摻雜的泥沙、石塊，保證燃料品質與設計燃料相差不大的前提下，鍋爐能夠帶滿50 MW的負荷。
鍋爐再次啟動帶滿負荷的運行數據表明，燃料品質對鍋爐本體的阻力影響很大。在使用較好燃料品質的前提下，引風機的出力是可以保證鍋爐滿負荷運行的。從再次啟動的運行數據分析，鍋爐本體阻力仍大于設計值近500 Pa。在人爐燃料與設計燃料相差不大的的前提下，引風機出力雖然可以滿足鍋爐帶50 MW負荷，但隨著鍋爐運行時間加長，鍋爐本體積灰，除塵器積灰以及燃料品質得不到保證時，將會引起系統阻力增加，影響引風機的出力，鍋爐無法保證帶滿負荷。
3、結論及建議
通過分析研究該電廠在試運行期間存在的問題，該電廠在擬定燃料配比時，沒有充分考慮到電廠在實際運行中可能收集到的燃料品質水分大，含“三塊”多，在實際運行中，鍋爐及配套輔機表現出對燃料品質變化適應性不足。因此建議：
1)在擬定燃料的配比時，建議適當加大水分含量，同時適當考慮燃料中被人為摻人泥沙、石子帶來的影響，以增加鍋爐燃用不同燃料品質的適應性。
2)根據秸稈發電廠設計規范（送審稿），吸風機的風量裕量，宜為計算風量的5%～10%；壓頭裕量，宜為計算壓頭的10%～20%；但考慮到南方多雨的特點以及生物質顆粒燃料品質的特點，建議引風機的風量、風壓裕量適當加大，以便更好地適應生物質顆粒燃料的特點。
3)根據目前投運的生物質電廠氮氧化物排放濃度一般為< 200 mgtNm3的特點，引風機選型建議考慮新發布的環保標準，能夠適應SCR系統帶來的阻力。引風機基礎可一次建成，如需裝設SCR反應器，僅更換引風機葉輪和電動機即可滿足要求。
4)由于燃料的品質不穩定，水分變化幅度較大等，引風機電動機建議采用變頻調速等節能措施。
5)由于燃料的品質不穩定，水分變化幅度較大等，帶式輸送機的出力波動非常大，為了防止過載，帶式輸送機電機建議按額定出力的3倍計算電機功率。
6)由于物料密度不一樣，燃料易吸水，干、濕狀態下運行物料的空氣阻力、拋物線狀態差別迥異的特點，帶式輸送機驅動、給料機等建議采用變頻調速措施。
7)爐前給料系統設計應能較好適應燃料品質的變化（水分變化、“三塊”）。為保證螺旋給料設備的出力，建議每臺螺旋給料機單獨配置l臺變頻電動機，對搖料器的設計選型應足夠重視。
8)為避免尾部煙道發生二次燃燒，燒毀除塵器濾袋，建議在除塵器之前加裝旋風分離器分離帶火星的不完全燃燒顆粒，或研究采用電袋除塵器的可行性。
9)加強對生物質顆粒燃料供應的監管力度，避免收購摻有石頭、泥沙的生物質顆粒燃料，同時建議排渣系統、上料系統的設備選型充分考慮燃料欠佳因素，加大選型裕量。
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