生物质掺烧是指在高效燃煤锅炉中加入生物质作为部分替代燃料。煤和生物质在设计用于燃煤的锅炉中共同燃烧。为此,现有的燃煤电厂需要进行部分改造和升级。掺烧是一种将生物质高效、清洁地转化为电能的方式,同时还能减少电厂的温室气体排放。
掺烧工艺
近年来,生物质掺烧工艺发展迅速。许多电厂已改造为示范项目,另一些则是为生物质掺烧而新建的电厂。
在燃煤锅炉中掺烧生物质有三种不同的概念。
- 直接掺烧:生物质和煤在同一个炉膛中燃烧。燃料的磨机和燃烧器可以与煤炭的进料系统相同,也可以是独立的,这取决于所使用的生物质及其燃料特性。这种方式最为常见,因为它最容易实施且成本效益最高。然而,生物质的能量占比通常限制在10-20%以下。为了达到较高的混合比例和最佳性能,通常使用预处理的燃料(如白色或黑色颗粒)。
- 间接掺烧:在这种方式中,固体生物质通过生物质气化炉转化为清洁燃气,该燃气可以与煤一起在同一个炉膛中燃烧。因此,可以使用例如难以研磨的生物质燃料。燃气在使用前可以被净化和过滤,以去除杂质。相比于直接掺烧,这种方法应用较少。
- 平行掺烧:也可以在传统锅炉旁边安装一个完全独立的生物质锅炉。在这种情况下,生物质锅炉为进料水提供能量或产生低温蒸汽,而传统锅炉则提供过热蒸汽的补充。
生物质掺烧是一种减少温室气体的有效方法,因为与燃煤相比,这一过程可减少净CO2、CH4、SOX以及通常的NOX排放。现有的燃煤电厂可以快速、经济地进行改造,锅炉的效率在调整为新的燃料混合物后几乎没有或只有很小的下降。此外,现有的燃煤电厂网络也是一个重要优势。
挑战
生物质掺烧也面临一些挑战,如燃料供应、处理和储存等问题。还可能出现腐蚀增加和一些灰分沉积问题。如果设计不当,掺烧可能会导致电厂停机时间增加,并可能影响燃烧器、炉膛和锅炉等的运行。总体而言,生物质比煤更昂贵。即使使用免费获得的生物质残余物,也必须进行运输和预处理。
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