生物质气化-燃煤耦合发电气化模型研究

为实现能源转型和减少碳排放,必须大力发展可再生能源。生物质能作为其中重要的一部分,利用方式多样并有很好的发展前景。生物质气化-燃煤耦合发电是生物质能利用的重要技术和发展方向,它对燃煤锅炉影响小,发电效率高并便于监测电量。为分析和研究生物质气化与燃煤耦合发电的系统特性,首先需要了解生物质气化过程并获得生物质气化燃气的组分及相关气化指标。建立基于热化学平衡的生物质气化模型,用Visual Basic编程计算,得到燃气组分、气化指标与气化剂当量比、水分的关系曲线。结果表明:水分越高,燃气热值和气化效率越低,气化产率越高;气化剂当量比越大,气化产率和气化效率越高,燃气热值越低。这些关系曲线可为气化过程控制提供借鉴,也可为设计和优化生物质气化-燃煤耦合系统奠定基础。

电力市场环境下生物质气化耦合燃煤机组与风电场联合自调度优化策略

利用生物质气化耦合燃煤发电技术可以提升火电机组的燃料及运行灵活性,从而促进风电的高水平消纳,同时实现生物质能的有效开发利用。该文首先建立反映生物质气化耦合热电联产机组内部能流过程和外部出力特性的运行模型。然后,从能源供应商视角出发,给出耦合机组与风电场联合参与日前、日内和实时平衡市场的多阶段决策框架,提出反映联合体期望收益和条件风险价值的多目标自调度策略。最后,利用基于字典优化框架的增强ε约束法,给出构建帕累托前沿的多目标优化求解流程。以一台350 MW燃煤热电联产机组和一座600 MW风电场构成的联合体为例进行分析。结果可知,增设生物质气化子系统和联合运行能够使其经济效益提升6%左右,同时有利于降低能源供应商的运营风险。

生物质气化耦合发电提升燃煤机组灵活性分析

为提高风能、太阳能等可再生能源的消纳能力,提升火电机组的运行灵活性显得尤为重要,而利用生物质与燃煤机组进行耦合发电是改善机组燃料灵活性的重要途径。本文介绍了目前生物质与燃煤机组耦合发电方案的特点,对生物质气化耦合发电提升燃煤机组灵活性的技术可行性进行了分析,并以某330 MW机组建设20 MW生物质气化耦合发电项目为例,分析了生物质气化耦合发电对燃煤机组锅炉效率、受热面安全、催化剂性能和烟气脱硫系统等的影响。结果表明:少量掺烧生物质气后锅炉效率有所下降,烟气量略有增加,但原锅炉的烟风系统和减温水系统仍能满足需求;对受热面的腐蚀和烟气脱硫系统影响较小;进入锅炉中的K含量增加较为明显,对催化剂的活性会造成不良影响。建议根据生物质碱金属量将生物质的热量输入比例控制在10%以下。

与燃煤电站和S-CO_(2)循环耦合的生物质气化发电系统性能分析

为充分利用生物质资源,提出了与燃煤机组和超临界二氧化碳循环的生物质气化系统概念,该系统的生物质气化利用过程与燃煤机组及超临界二氧化碳循环的高度耦合。合成气经二氧化碳冷却后,经净化后送入燃气轮机燃烧。烟气经燃气轮机,超临界二氧化碳循环,锅炉给水逐步回收热量,提升了生物质的利用率,进而提高了发电效率。以660 MW燃煤机组和16 t/h生物质气化炉为例,通过对系统仿真,对其进行了热力学和经济性分析。结果表明,所提出的耦合系统引入了46.66 MW的生物质能,额外发出了21.09 MW功率,生物质能效率可达45.20%,[火用]效率可达41.67%,可充分利用生物质中能量。系统净现值约40 468万元,且约需2.94 a即可收回成本,具有良好的经济效益。

燃煤耦合生物质气化发电技术研究

碳减排是火电企业面临的主要难题之一,按照现有技术,通过机组提效降低煤耗的方法难以实现大幅降低碳排放的目标。生物质作为燃料发电碳排放按照"零排放"计算,因此燃煤机组耦合生物质发电是现阶段最为有效降低碳排放的手段之一。以国内首个20MW燃煤耦合生物质气化发电示范项目为例,介绍了各子系统的设计要点,并针对一些关键性问题进行探讨,通过计算发电成本,提出政策补贴的必要性。

生物质气化与燃煤耦合发电系统能流和流分析

生物质气化耦合燃煤发电可充分利用我国的生物质资源,减少煤炭的燃烧,改善能源结构,实现节能减排。为分析生物质气化-燃煤耦合发电系统能量流动及损失分布,基于热力学第一定律和热力学第二定律,建立了系统能流、流分析模型,计算得到系统能流和流图。结果表明:采用科学合理的燃气配气方式,锅炉燃烧稳定性几乎不受影响;额定工况、75%额定工况和50%额定工况下,系统能效分别为32.39%、31.93%和31.38%,效率分别为30.27%、31.83%和30.35%。生物质气化-燃煤耦合发电系统具有较高的能源利用效率,高于现有生物质直燃电厂发电项目的系统效率,技术经济效益明显。能损和损分析可为系统设计和优化奠定理论基础,也为生物质气化耦合燃煤锅炉发电的推广应用指明方向。

生物质气参数对燃煤耦合生物质发电机组影响研究

为了掌握掺烧生物质气对燃煤耦合生物质发电燃煤机组运行参数的影响,针对某电厂300 MW等级燃煤机组,以能量守恒定律为基础,通过锅炉热力校核和机组热力系统计算分析了机组在BMCR、75%THA、50%THA和30%THA工况下,掺烧生物质气后燃煤机组的锅炉热效率、发电煤耗、烟气温度和烟气量等参数的变化。结果表明:掺烧生物质气会导致锅炉热效率下降,燃煤消耗量减少,理论燃烧温度降低,排烟温度升高和烟气量增大,变化幅度均随着生物质气掺烧量的增加而增大;建议掺烧生物质气的温度低于500℃,全负荷热量输入比小于20%。

燃煤生物质气化耦合发电项目效益及风险分析

目前供电煤耗在315 g/(kW·h)的火力发电机组,碳排放量约880 CO_2g/(kW·h),与"十三五"对大型发电集团提出的550 CO_2g/(kW·h)还有很大差距。燃煤生物质气化耦合发电技术让控制碳排量成为了可能,就其应用前景、效益分析、风险控制等环节展开讨论。

中国燃煤与生物质气化耦合发电技术的探索与实践

研究开发经济上可行、效率较高且适合我国国情的生物质发电系统是我国今后能否高效利用秸秆等生物质资源的关键。国电长源电力股份有限公司研发了10.8MW燃煤电站锅炉秸秆气化再燃系统工业示范项目,该项目采用高速循环流化床生物质气化工艺,用空气将生物质高效气化,将生物质燃气高温送入锅炉与煤粉混烧发电,从而实现生物质高效利用,充分利用燃煤发电机组使生物质气化发电的各类成本降至最低,高温输送简化了燃气净化带来的设备投资、运行成本,也充分利用了高温显热和气态焦油完全燃烧产热,使生物质气化转化热得到了最大化利用,同时也避免了除焦油带来的环境污染。该项目是对中国燃煤与生物质气化耦合发电技术的开创性的探索与实践,意义重大,具有很高的推广利用价值。

燃煤耦合生物质气化发电关键技术研究

文章提出了生物质气化耦合燃煤机组一体化技术方案。该系统采用正压空气流化床气化技术与燃气-蒸汽冷却方案,系统更为简单可靠,可高效回收热量,提高机组的整体热效率。

燃煤与生物质气化耦合发电技术方案分析

近年来,我国能源消费持续增长,在全球应对气候变化的背景下,正面临减少污染物和控制温室气体排放的巨大的国内外的压力,对能源发展提出了更高的要求。当前,燃煤与生物质气化耦合发电逐渐成为国家可再生能源发展、煤电清洁化、节能环保和低碳改造的重要方向,并发布了多项技术示范项目。本文以燃煤与生物质气化耦合发电技术方案为主线,进行简要的分析和描述。

生物质气化与燃煤机组耦合发电系统中生物质能供电量的计算方法研究

针对生物质气化与燃煤机组耦合发电系统中生物质能发电量和供电量的计量问题,介绍了生物质气化与燃煤机组耦合发电系统构成,研究并提出了依据生物质能占锅炉总输入热量的比例分摊生物质能发电量、厂用电量和供电量的基本原则和方法。可以为生物质气化与燃煤机组耦合发电项目的投资和运营方提供重要的数据支撑,促进生物质气化与燃煤机组耦合发电项目的发展。

燃煤耦合生物质发电

在我国能源转型、应对气候变化和控制碳排放,而煤炭现在仍然是我国的主体能源的大形势下,煤电面临的巨大挑战之一,是如何较大幅度地降低CO_2排放。在提高煤电效率的基础上,大型燃煤电厂采用煤电+生物质耦合发电技术,是当前最可行的降低碳排放的措施。介绍了我国生物质资源、生物质发电和燃煤耦合生物质发电技术现状及前景、技术特点和经验、在大容量燃煤火电厂实现混烧生物质的技术途径、以及燃煤耦合生物质发电的国际经验,在此基础上,提出对我国如何发展燃煤耦合生物质发电的建议。

生物质气化耦合燃煤发电技术方案研究

中国经济正处于高速发展的重要阶段,对电力资源的需求日益提升,但一味依赖化石燃料维持生产,无法让中国经济实现绿色转型。将生物质气化处理,并将其与燃煤进行耦合发电,已成为电力行业的研究重点。以此作为切入点,从发电原理、技术应用等多个角度展开系统性分析,旨在为中国电力行业提供技术研究方向,推动中国经济顺利转型。

燃煤机组耦合农林生物质发电技术现状及展望

燃煤机组耦合生物质发电具有改造成本低、调峰灵活、运行安全等特点,是双碳形势下火电机组减少碳排放,提高可再生能源发电比例的有效途径。目前,我国燃煤机组耦合生物质发电技术的应用非常有限。为进一步发挥生物质等清洁零碳的可再生能源在我国新型电力系统中的作用,同时利用燃煤机组灵活可调度的优势,详细调研了我国生物质资源现状、燃煤机组和生物质的耦合方式、国内外典型燃煤机组耦合生物质发电项目的运行情况。指出我国生物质尤其是农林废弃物存在较大资源浪费,燃煤机组耦合生物质发电技术在国外尤其是欧洲国家已得到大规模应用,国内目前尚未应用于大型机组。梳理了燃煤机组直燃耦合生物质发电技术目前面临的挑战,主要包括稳定低成本的生物质原料供应和加工流程尚未形成、高比例掺烧缺乏成熟技术、受热面沾污腐蚀问题亟待解决、掺烧时生物质发电量的计量尚未形成标准等。为提高大型燃煤机组灵活性、降低CO_(2)排放量,未来需在以下几方面做出努力:通过在电厂周边或边际土地上种植某些能源作物保证生物质原料的相对单一性和稳定性,避免原料性质变化太大对机组运行的影响;发展高比例生物质耦合发电技术,保证煤与生物质掺混比例灵活可调;探索更先进的生物质发电计量方式,以此确定生物质掺烧合理的补贴及运营方式,加快形成具有竞争力的、可复制、可传播的生物质发电循环经济链;按照掺烧比例由低到高开展工程示范项目,并探索生物质结合碳捕集与封存技术在火力发电厂中的应用,逐步将火电机组从原料减碳过渡到原料脱碳直至烟气脱碳。

生物质气化首次耦合燃煤发电

2018年7月7日，湖北华电襄阳发电有限公司生物质气化耦合发电机组项目秸秆制气试验成功，这是我国第一个利用农林秸秆为主要原料的生物质气化与燃煤耦合发电项目。

生物质气化耦合燃煤发电技术应用

分析了生物质资源利用的重要性,介绍了国内外生物质利用技术发展状况及我国推动生物质能发展的政策环境.分析了生物质气化耦合燃煤发电工艺的先进性,提出了我国开展生物质耦合发电的必要性和面临的问题.

煤耦合生物质气化发电技术研究进展

煤电碳排放是我国能源消费碳排放的主要来源。生物质发电是一种零碳甚至可以是碳负排放的电力生产方式,因此发展煤耦合生物质气化发电技术可实现煤炭减量替代与碳减排效应,是一条煤电走向低碳化的可行路径。基于此,综述了煤耦合生物质发电的3种技术——直燃耦合发电技术、并联耦合发电技术和气化耦合发电技术,解析了3种技术的特点,提出了煤耦合生物质气化发电技术的优势,并基于气化耦合发电技术研究了原料的物理化学性质适应性及原料对气化炉的影响。重点解析了煤耦合生物质气化发电技术的工艺流程,包括生物质原料储存输送系统、气化炉(循环流化床(CFB)气化炉、双流化床(DFB)气化炉、下吸式固定床气化炉、上吸式固定床气化炉、横吸式固定床气化炉和链条炉)、燃气冷却降温系统、燃气加压输送系统、燃气耦合燃烧系统和气体净化系统,并进行了能源利用效率、经济性与环境效益分析,以期为煤耦合生物质发电技术的研究与应用提供理论参考与技术支持。此外,还综述了国家为推进煤耦合生物质气化发电技术出台的一系列政策及当前煤耦合生物质气化发电站的成功案例。最后对煤耦合生物质气化发电技术存在的挑战和未来的发展进行了展望。

燃煤机组大比例直接耦合生物质发电对机组影响研究

燃煤机组耦合生物质发电能够大幅度提高生物质的利用效率,降低机组碳排放,是今后燃煤机组实现碳减排的重要途径。本文针对某电厂300 MW等级燃煤机组,以能量守恒定律为基础,通过锅炉热力校核计算,分析了机组在不同工况下大比例直接耦合生物质发电对燃煤机组的影响。结果表明:大比例直接耦合生物质发电后,原有受热面布置基本能够满足换热需要;减温水量增加,锅炉热效率下降0.14百分点~2.69百分点,可减排CO_(2)约121.2万t;引风机需要进行扩容改造,对受热面腐蚀、脱硝、除尘和脱硫系统均会有不利影响,需要采用专门措施确保机组的安全运行。

生物质耦合燃煤发电经济环境效益评估

建立了生物质直燃、生物质耦合燃煤发电及煤电的经济及环境影响评估模型,对比了四种不同的生物质预处理技术,量化了生物质固体燃料的供应链成本,不同发电策略的度电成本,电力碳排放强度,边际减排成本,以及考虑碳交易情况下的电厂成本收益率。研究发现,生物质耦合燃煤发电较生物质直燃发电是更为低碳的生物质利用路径,且可利用电厂的规模效应,即随着规模增大度电成本降低,成本利润率上升,而直燃发电相反。与煤电相比,耦合发电的度电成本更低,且可受益于碳交易,成本利润率更高。因此,生物质耦合燃煤发电是具有经济与环境效益的煤电淘汰方案。