全链条大型燃煤机组直接耦合生物质发电降碳技术

“双碳”背景下,开展生物质掺烧利用是大型燃煤机组实现降低CO_(2)排放最经济、可靠的技术手段之一。该文总结国内近15年大型燃煤机组耦合生物质发电技术路线,并对其痛点进行剖析。首次提出和设计全链条的生物质直接耦合发电模式,并在内蒙某电厂进行实施。充分利用电厂周边边际土地科学种植沙柳能源作物,改进并开发了机械化收割及生物质破碎压型工艺和装备,把控“种植-收割-转运-储存-预处理-燃烧”全链条每一个环节,保证生物质原料稳定及低成本供应。通过电厂试验数据验证,对生物质小比例掺烧(重量比例小于20%),推荐采用电厂零投资的“基于电厂现有制粉及燃烧设备的生物质耦合发电”技术路线;对于更大比例掺烧(重量比例大于20%),建议采用“新增生物质独立制粉及燃烧设备的生物质耦合发电”技术路线。

生物质电厂灰混凝土抗渗性能研究

为研究不同掺量生物质电厂灰混凝土的抗渗性能,本次试验分别制备不同掺量混凝土试件,检测试件抗压强度,测定混凝土抗渗等级,比较不同掺量电厂灰混凝土的抗渗性能,研究其抗渗性。结果表明,随电厂灰掺量提高,混凝土的抗压强度削弱,混凝土抗渗强度得到提高;研究发现掺入一定量的电厂灰能够提高混凝土抗渗性能。

生物质电厂灰作高性能混凝土掺合料的试验分析

生物质电厂灰获取便利且具有一定火山灰活性。为测试生物质电厂灰作高性能混凝土掺合料的可行性和性能影响,本文对生物质电厂灰进行了理化特性分析,对灰样进行了预处理,制备了10%,20%和30%掺量的高性能混凝土试块进行了抗压强度试验和抗氯离子渗透性能测试,结果表明以处理后的生物质电厂灰作高性能混凝土的掺合料,随掺量增加,高性能混凝土试块抗压能力减小,但总体满足强度要求;掺入生物质电厂灰可以提高高性能混凝土抗氯离子侵蚀能力。

生物质发电厂DCS系统一体化设计

简要论述了生物质发电厂自动控制技术的应用情况,分析了目前生物质发电厂控制系统的现状,对生物质发电厂DCS系统一体化设计原则进行了介绍,并对全厂DCS一体化的优势进行了分析。通过介绍生物质发电厂全厂DCS系统一体化设计的基本设计思路,提出生物质发电厂DCS一体化设计的控制方案,并通过设计案例实现全厂DCS系统一体化对全厂进行监控。

生物质机组低真空循环水供热系统设计

阐述了低真空循环水供热的基本原理,并结合某生物质发电机组项目设计,对低真空供热的设计进行了分析,指出系统在设计应用和运行管理等方面的注意事项。采用低真空供热能够提高全厂热效率,充分利用能源,同时增加企业经济效益。

生物质电厂脱硝超低排放工艺研究

分析氮氧化物的生成,总结国内部分地区生物质锅炉氮氧化物排放限值,介绍SNCR脱硝、SCR脱硝和高温复合滤筒等几种脱硝方式,结合山东某生物质电厂工程案例,从技术及成本方面对常规烟气净化路线与硫尘硝一体化路线进行比较分析。

生物质电厂高温输灰方案比较

概述气力输灰设备以及生物质电厂灰的特点,结合实际工程案例对仓泵直接气力输送和先用水冷刮板冷却再通过罗茨风机气力输送的两种输灰方案进行了对比。综合两种方案,建议以后新建项目采用稀相气力输送直接输送高温灰。

Biomass Industrial Effluent Effect on Carbohydrates,Aminoacids,Nitrite and Nitrite Enzyme Activities of Arachis hypogaea L.

The objectives of the present investigations are to see the effects of biomass power plant effluent on the carbohydrates, aminoacids, nitrite and nitrite enzyme activitiesand proline of Arachis hypogaea L. var TCGS 320 under controlled pot culture methods. Plants were cultivated with 25, 50, 75 and 100% of the effluent and a control without the effluent. The treatment of the crop with 25% of the effluent has shown stimulatory effect on all the biochemical parameters studied. Carbohydrates, starch, aminoacids, protein, nitrate and nitrite reductase enzymatic activities have increased in 10, 15, 20 DAS （days after sowing）. In 25 and 30 DAS all biochemical parameters have decreased, due to environmental factors （rainfall, temperature, humidity, etc.）. The present investigation clearly indicated that the biomass power plant effluent has stimulatory effect on all the biochemical contents at lower concentration, and at higher concentration they have deleterious effects.

基于虚拟DPU的生物质锅炉仿真研究

该文以国内某生物质电厂锅炉为研究对象,基于虚拟DPU技术开发一套生物质电厂锅炉仿真模型系统。介绍了生物质的锅炉特性,以燃烧系统为例,建立了燃烧系统的数学模型和仿真模型。应用某自动化集团的软件设计界面和虚拟DPU控制器内的组态,通过Pssim仿真系统搭建生物质电厂锅炉仿真模型,利用Group测点表和OPC技术实现虚拟DPU控制器和仿真模型间的通讯。此类技术仿真系统不仅在人员操作上更具有真实性,在热工自动控制方面也极为直观和真实,并可实现SIS系统和现场数据的接入仿真,监视与模拟效果更佳出色。

与生物质电站和燃料电池耦合的医疗固废等离子汽化负碳排放发电系统的设计研究

为了高效环保地处理和利用医疗废物,基于生物质电站,将医疗废物的等离子体汽化、燃料电池发电和碳捕集与封存耦合,实现了低碳排放。医疗废物经等离子体汽化后生成合成气,被清洁后首先应用于燃料电池,并在补燃后带动燃气轮机发电。高温烟气用于加热并过热生物质电站的部分给水。碳捕集单元由高温烟气和生物质发电机组的抽汽加热,同时回收了加压后二氧化碳的热能。基于2.00 kg/s的等离子汽化炉和34 MW的生物质发电站,对所提的设计进行了热力学和经济分析,以考察项目的性能。结果表明,医疗废物发电的能源和效率可以达到9.62%和33.58%;同时,每年可以固定和封存10.86万t的二氧化碳;项目的投资只需5.06 a即可收回,净现值为72566.21万元。

燃煤机组直接耦合生物质的模型构建与碳减排分析

燃煤机组直接耦合生物质可以显著降低二氧化碳排放量,是燃煤电厂实现“双碳”目标的主要路径之一。通过Aspen Plus搭建的300 MW煤粉锅炉模型模拟生物质直接耦合煤燃烧发电流程,根据模拟结果以及建立的经济性模型和碳减排模型,分析了燃煤机组掺烧生物质的度电成本和碳排放变化。结果表明,随着生物质掺烧比例增大,燃煤机组的额外每度电成本逐渐升高,但考虑碳税因素后,额外每度电成本将会降低。因此合理设置碳税价格可以有效促进生物质的掺烧,通过调节碳税可以降低掺烧生物质带来的经济成本。燃煤机组耦合生物质可明显减少二氧化碳排放量,关键是降低生物质的含水量。研究结果为生物质直接耦合煤燃烧发电的技术实现和经济性评估提供了参考。

防城港核电站周边海域绿潮藻类的组成及时空分布

绿潮通常由石莼属(Ulva)藻类形成,可对沿岸工业、旅游等产生不利影响,甚至影响核电站冷却水取水安全。河口和富营养化的沿海地区是易发生绿潮的区域,钦州湾呈富营养化态势。为了解钦州湾大型海藻对防城港核电站冷却水取水安全的影响,文章调查评估2020年12月至2022年2月退潮期间钦州湾西侧潮间带的大型绿藻生长情况。结果表明:钦州湾冬、春季有绿潮发生,时间为12月至翌年2月,持续时间约3个月,其中1月生物量最高,3月逐渐消失;绿潮持续时间的决定性因素是海水温度,绿潮发生月份与低纬度的厦门等地相近,而与中高纬度地区差异较大;钦州湾绿潮由3种石莼属藻类组成,按出现时间先后分别为条浒苔(Ulva clathrate)、肠浒苔(Ulva intestinalis)和长石莼(缘管浒苔)(Ulva linza);钦州湾绿潮为石莼属藻类本土生长类型,目前未发现外地漂移来的藻类;钦州湾海水营养盐浓度较高,利于石莼属藻类生长;人类活动抑制石莼属藻类生长,滩涂养殖区未发现石莼属藻类;钦州湾绿潮对核电站冷却水安全取水具有潜在危害。

生物质材料的电厂能源化利用及存在的问题

电能生产如果严重依赖火力发电是不可持续的,对经济的可持续发展也极为不利,合理地开发可再生能源势在必行。尽管可再生能源具有优势,但其具有季节性和相当大的不稳定性,对锅炉受热面的腐蚀问题也值得关注和研究。介绍生物质秸秆在电厂能源化利用的前景及存在的问题。

可持续视角下生物质能发电厂供应链整合研究

本文分别从经济效益可持续、生态环境可持续两个角度建立供应链整合模型,计算和分析了整合效果,并提出了供应链整合的具体措施,包括与专业的原材料产销生产商开展合作、建立完善的收购标准、积极运用财政补贴、合理控制建厂密度等。整合模型显示,按照互利共赢的原则整合发电厂和原材料供应商,有利于提高经济可持续性。从生态环境的角度而言,强化整合深度有助于减少碳排放,促进生态可持续。

考虑多源相关不确定性的乡村虚拟电厂自治优化运行

面向“双碳”目标和乡村振兴的国家战略,如何高效利用乡村地区的生物质能构建消纳可再生能源的虚拟电厂,是乡村能源系统亟需解决的关键问题。首先,根据乡村沼气资源禀赋特点、发酵效率和利用现状,考虑可再生能源消纳和乡村用能负荷的灵活响应能力,构建乡村虚拟电厂运行优化模型。其次,研究风光沼发电的协同互补特征,采用基于copula函数的场景生成方法,刻画考虑风光相关性的不确定性场景。在保证系统安全运行的基础上,以运行成本最小为目标,建立乡村虚拟电厂两阶段鲁棒优化运行模型,并采用列和约束生成算法进行求解。结果表明,所提出的运行策略具有良好的鲁棒性,能够最大限度地利用风、光、沼的协同互补能力,消纳乡村可再生能源,实现乡村能源系统的安全、经济和绿色运行。

生物质能电厂周边土壤中重金属元素污染特征及评价

生物质能是我国和世界各国开发和利用的重要可再生能源,然而生物质能电厂对周边环境的污染和安全评价尚处于空白.为了解与评价生物质能电厂周边土壤重金属元素的污染状况,按照点源扇形布点原则,在生物质能电厂周边四个方位不同距离布点采样,以远离电厂区域为对照点,共采集26个土壤样品,分析检测了Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、As、Se、Ag、Cd、Sb、Hg和Pb等12种重金属元素的含量.分析结果显示,Cr、Ni、Cu、As、Se、Ag和Cd等7种重金属元素平均含量高于安徽省土壤平均背景值,土壤中Cr污染最明显,平均浓度为246.5 mg·kg^(-1)(48.9—1267.4 mg·kg^(-1)),平均超《土壤环境质量》(GB 15618—2018)(6.5<pH≤7.5)中土壤污染风险筛选值的3.4倍(1.1—6.3倍),最大超标点位于主导风下风向1000 m,在常年主导风下风向土壤中Cr、Cd和Sb的含量高于对照点,差异具有统计学意义(P=0.03);与国内外对其他燃煤电厂周边土壤的研究报道相比,生物质能电厂周边土壤中Cr的含量水平远高于文献报道.单因子污染指数法分析显示,Cr的污染最严重,其次是Se,危险等级为重污染,Cd为中度污染,污染点位分布在常年主导风下风向和次主导风下风向.内梅罗综合指数法分析显示,电厂周边土壤普遍受到了重金属元素污染,在常年主导风下风向和次主导风下风向分别为5.2和4.1,属重度污染,其他方向和对照区内梅罗综合指数为2.7和1.6,属中度和轻度污染.综合潜在生态风险分析显示,Cd、Hg、Cr和As对综合潜在生态风险贡献较大.基于主成分分析的结果,综合考虑生物质能电厂周边土壤中各重金属元素的含量和空间分布特征以及相关性分析和聚类分析结果,将12种重金属元素分为4类:(1)Mn、Ni、Zn、As、Se、Ag、Sb和Pb,(2)Cr和Cd,(3)Hg,(4)Cu,其中第1类和第3类来源主要受土壤母质影响,第2类中Cd和第4类Cu来源主要受农业活动,Cr则很可能源于生物质焚烧烟气的扩散沉降及其在土壤中的累积,在生物质能电厂周边的土壤重金属元素污染调查中Cr污染应受到重点关注.

生物质发电厂优化选址建模及决策研究

生物质发电厂运行过程中,生物质的运输费用占有较大比例。优化生物质发电厂厂址,具有重要的意义。针对生物质发电厂选址问题,提出了一种区间线性规划模型,模型充分考虑了选址过程中生物质量、运输价格等信息不确定性,并在生物质建设运行成本最小、能源消耗最低和运输过程中对环境排放的废气最少的目标下,确定优化厂址、生物质电厂个数及秸秆燃料供给方案。并以装机容量为45000kW的生物质发电厂为假设案例。计算得出建厂的数量为1;生物质电厂建设运行最小成本为(1.84,2.77)亿元,最佳厂址坐标区间为[(258.70,232.99),(254.54,225.89)]km,以及区域生物质能源系统中各个收储站的运输方案。通过文中模型得到的结果客观可行,实现了经济与环境的双赢,对于决策者可以提供科学客观的依据。

农户秸秆处置及供生物质电厂成本分析

为了分析农户秸秆就地焚烧造成面源污染而生物质电厂秸秆收购难的问题,通过对七省124个农户进行调研,结合家庭情况得到了农户秸秆处置的数据.结果显示59.3%的农户焚烧过秸秆,82.3%的农户未出售过秸秆.基于调研对农户秸秆供应进行场景设置,并建立供应成本的数学模型.以江苏省某生物质电厂秸秆供应为例,对不同场景下水稻秸秆供应成本进行分析,得到成本最高250元·t-1、最低186元·t-1.该模型可为引导农户合理利用秸秆、生物质电厂制定秸秆收购价格提供参考依据.

T91钢在碱金属氯化物介质中的高温腐蚀行为

模拟生物质电厂锅炉过热器的烟气侧环境,对过热器材料T91进行了高温腐蚀研究。采用试样腐蚀增重试验,测得了腐蚀动力学曲线;采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)等,对T91试样腐蚀后的形貌、结构、元素含量和腐蚀产物的组成进行了分析。结果表明,T91的腐蚀对KCl蒸汽和反应温度比较敏感,随着温度的增高,腐蚀速率增加,腐蚀动力学曲线基本符合抛物线规律;T91的主要腐蚀产物为Fe_2O_3和(Fe_(0.6)Cr_(0.4)))2O)3,同时含有少量的Fe_3O_4和K_2Fe_4O_7。