CN108387569B - 一种可计量生物质掺混量的燃煤耦合生物质发电方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可计量生物质掺混量的燃煤耦合生物质发电方法，包括以下步骤：(1)原煤与生物质入厂后进行采样和煤质分析，获取其主要煤质数据和痕量元素数据；(2)原煤与生物质按照电厂所需比例进行均匀混合后经入炉煤皮带入炉燃烧发电；(3)入炉煤皮带上设置皮带秤与在线煤质检测系统，实时检测入炉煤皮带上原煤与生物质混合物的重量、主要煤质数据和痕量元素数据；(4)通过计算，获取入炉混合物中生物质的含量。本发明可以准确计量燃煤发电过程中生物质的掺混量，且实现过程简便，初投资少。

Description

一种可计量生物质掺混量的燃煤耦合生物质发电方法

技术领域

本发明属于燃煤耦合生物质发电技术领域，具体涉及一种可计量生物质掺混量的燃煤耦合生物质发电方法。

背景技术

农林废弃物等生物质资源储量巨大，分布广泛，是一种可再生的清洁能源。在燃煤电厂，使用生物质替代部分燃煤入炉燃烧已被证实为一种可行的方法，既可以解决农林废弃物堆放处理的难题，又可以利用生物质的发热量，减少大气CO₂排放的增量。2017年12月，国家能源局、环保部联合印发《关于开展燃煤耦合生物质发电技术技改试点工作的通知》，鼓励进行燃煤耦合生物质发电工作，促进电力行业特别是煤电的低碳清洁发展。

由于目前燃煤耦合生物质发电过程中，针对生物质与燃煤直接混合入炉燃烧的方式，存在难以精确计量生物质掺混量的问题，因此无法制定可行的燃煤与生物质直接混合发电补贴政策。当前，燃煤耦合生物质发电优先采用的是便于生物质电量监测计量的气化耦合方案，即将生物质气化后入炉燃烧，通过测量生物质燃气的发热量及流量，来计算生物质的燃用量。这种方法存在初投资成本大，过程复杂，效率低等缺点，限制了燃煤耦合生物质发电在国内的发展。

发明内容

本发明的目的是提供一种可计量生物质掺混量的燃煤耦合生物质发电方法，该方法可以准确计量燃煤发电过程中生物质的掺混量，且实现过程简便，初投资少。

本发明采用如下技术方案来实现的：

一种可计量生物质掺混量的燃煤耦合生物质发电方法，包括以下步骤：

1)原煤入厂后进行采样和化验分析，获取其煤质数据：全水M_coal、低位发热量Q_coal、灰分A_coal和氯Cl_coal；

生物质入厂后进行采样和化验分析，获取其煤质数据：全水M_biomass、低位发热量Q_biomass、灰分A_biomass和氯Cl_biomass；

2)原煤与生物质按照电厂比例进行均匀混合后经入炉煤皮带入炉燃烧；

3)入炉煤皮带上安装皮带秤和煤质在线检测装置，实时获取入炉煤皮带上上原煤与生物质混合物重量m_mix和煤质数据：全水M_mix、低位发热量Q_mix、灰分A_mix和氯Cl_mix；

4)数据处理中心结合原煤、生物质、原煤及生物质混合物的煤质数据、入炉煤皮带上混合物重量m_mix，根据下式进行计算，得到入炉燃料中生物质的质量m_biomass和原煤的质量m_coal：

m_mix＝m_coal ⁰+m_biomass ⁰ (1)

m_mix×Clmix＝m_coal ⁰×Cl_coal+m_biomass ⁰×Cl_biomass (2)

根据式(1)和式(2)，计算得到原煤量m_coal ⁰和生物质的量m_biomass ⁰，并将m_coal ⁰和m_biomass ⁰、M_coal、M_biomass、Mmix、A_coal、A_biomass、Amix、Q_coal、Q_biomass和Qmix的值代入式(3)、式(4)和式(5)，计算得到分别得到m_mix ¹、m_mix ²和m_mix ³，如下：

m_coal ⁰×M_coal+m_biomass ⁰×M_biomass＝m_mix ¹×Mmix (3)

m_coal ⁰×A_coal+m_biomass ⁰×A_biomass＝m_mix ²×Amix (4)

m_coal ⁰×Q_coal+m_biomass ⁰×Q_biomass＝m_mix ³×Qmix (5)

将m_mix ¹、m_mix ²和m_mix ³分别与m_mix进行比较，得到其偏差：

当δ¹、δ²、δ³均≤5％时，认为m_coal＝m_coal ⁰、m_biomass＝m_biomass ⁰；当δ¹、δ²和δ³有一个值或多个值＞5％时，则进行迭代计算，即将m_coal ⁰值增加或减少一个迭代量，得到新的m_coal ⁰值，如下：

m_coal ⁰×Cl_coal+m_biomass ⁰×Cl_biomass＝m_mix ⁰×Clmix (9)

将新的m_coal ⁰值和m_biomass ⁰值代入式(9)得到m_mix ⁰，代入式(10)中计算，若δ⁰≤10％，则将新的m_coal ⁰值和m_biomass ⁰值代入式(6)、(7)和(8)，直至δ¹、δ²和δ³均≤10％。

本发明进一步的改进在于，步骤2)中，电厂比例由电厂生物质存量和锅炉机组对生物质燃料的适应能力决定，由电厂根据实际情况制定该比例。

本发明进一步的改进在于，步骤3)中，煤质在线检测装置为LIBS法或中子活化法煤质在线检测装置。

本发明进一步的改进在于，步骤4)中，数据处理中心，根据每次上煤燃料总重量以及生物质含量，进行数据统计，获取设定时间段内燃用生物质的总重量、总热量和折合标煤量的数据。

本发明进一步的改进在于，设定时间段为一天、一周或一个月。

本发明具有如下有益的技术效果：

1、可利用电厂现有配煤场地，不需另外增加配煤设备；

2、通过测试生物质、原煤、生物质与原煤混合物的发热量、灰分、水分及痕量元素含量以及混合物总重量，计算获取生物质入炉量的方法，具有数据实时、精确的优点，避免了单独生物质入炉称重过程中可能存在的误差及造假，解决了燃煤耦合生物质发电过程中生物质燃用量难以计量的问题。

附图说明

图1为本发明的具体流程图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明做出进一步的说明。

如图1所示，本发明提供的一种可计量生物质掺混量的燃煤耦合生物质发电方法，包括以下步骤：

1)原煤入厂后进行采样和化验分析，获取其煤质数据：全水M_coal、低位发热量Q_coal、灰分A_coal和氯Cl_coal；

生物质入厂后进行采样和化验分析，获取其煤质数据：全水M_biomass、低位发热量Q_biomass、灰分A_biomass和氯Cl_biomass；

2)原煤与生物质按照电厂比例进行均匀混合后经入炉煤皮带入炉燃烧；其中，电厂比例由电厂生物质存量和锅炉机组对生物质燃料的适应能力决定，由电厂根据实际情况制定该比例；

3)入炉煤皮带上安装皮带秤和煤质在线检测装置，实时获取入炉煤皮带上上原煤与生物质混合物重量m_mix和煤质数据：全水M_mix、低位发热量Q_mix、灰分A_mix和氯Cl_mix；其中，煤质在线检测装置为LIBS法或中子活化法煤质在线检测装置；

4)数据处理中心结合原煤、生物质、原煤及生物质混合物的煤质数据、入炉煤皮带上混合物重量m_mix，根据下式进行计算，得到入炉燃料中生物质的质量m_biomass和原煤的质量m_coal：

m_mix＝m_coal ⁰+m_biomass ⁰ (1)

m_mix×Clmix＝m_coal ⁰×Cl_coal+m_biomass ⁰×Cl_biomass (2)

根据式(1)和式(2)，计算得到原煤量m_coal ⁰和生物质的量m_biomass ⁰，并将m_coal ⁰和m_biomass ⁰、M_coal、M_biomass、Mmix、A_coal、A_biomass、Amix、Q_coal、Q_biomass和Qmix的值代入式(3)、式(4)和式(5)，计算得到分别得到m_mix ¹、m_mix ²和m_mix ³，如下：

m_coal ⁰×M_coal+m_biomass ⁰×M_biomass＝m_mix ¹×Mmix (3)

m_coal ⁰×A_coal+m_biomass ⁰×A_biomass＝m_mix ²×Amix (4)

m_coal ⁰×Q_coal+m_biomass ⁰×Q_biomass＝m_mix ³×Qmix (5)

将m_mix ¹、m_mix ²和m_mix ³分别与m_mix进行比较，得到其偏差：

当δ¹、δ²、δ³均≤5％时，认为m_coal＝m_coal ⁰、m_biomass＝m_biomass ⁰；当δ¹、δ²和δ³有一个值或多个值＞5％时，则进行迭代计算，即将m_coal ⁰值增加或减少一个迭代量，得到新的m_coal ⁰值，如下：

m_coal ⁰×Cl_coal+m_biomass ⁰×Cl_biomass＝m_mix ⁰×Clmix (9)

将新的m_coal ⁰值和m_biomass ⁰值代入式(9)得到m_mix ⁰，代入式(10)中计算，若δ⁰≤10％，则将新的m_coal ⁰值和m_biomass ⁰值代入式(6)、(7)和(8)，直至δ¹、δ²和δ³均≤10％。

其中，数据处理中心，根据每次上煤燃料总重量以及生物质含量，进行数据统计，获取设定时间段内(一天、一周或一个月)燃用生物质的总重量、总热量和折合标煤量的数据。

实施例：

本发明的目的是提供一种可计量生物质掺混量的燃煤耦合生物质发电方法，具体来讲是将生物质与原煤在煤场预混之后入炉燃烧，通过测试生物质与原煤的煤质数据、生物质与原煤混合物上煤量、生物质与原煤混合物的煤质数据，计算获得入炉燃料中生物质的含量，具体包括以下步骤：

(1)原煤及生物质入厂时进行采样和煤质分析，主要获得其发热量、灰分、水分、氯元素，具体见下表。

项目	单位	原煤	生物质
				全水M	％	16.00	12.7
收到基灰分A	％	13.92	8.97
				低温发热量Q	MJ/kg	21.44	14.44
氯含量Cl	％	0.011	0.352

(2)某一个班次，配煤部门在电厂配煤区域，通过斗轮机、皮带、推车等装置和工具将原煤与生物质按照90:10的大致比例均匀混合；

(3)混合后的原煤与生物质混合物，经入炉煤皮带，入炉燃烧发电；

(4)入炉煤皮带上安装皮带秤，实时对皮带上生物质与原煤混合物进行称重，获得入炉燃料重量1200吨；

(5)入炉煤皮带上安装在线式煤质分析装置，实时获取入炉煤皮带上上原煤与生物质混合物的主要煤质数据，具体见下表：

(6)按照公式，计算得到混合后生物质与原煤混合物中，生物质燃料质量为135.132吨，原煤质量为1064.868吨。

数据处理中心可记录每次上煤中以及一段时间内(每天、每周、每月，等)生物质的总重量、总发热量以及折合标煤量，供电厂管理人员使用。

入炉煤皮带上的在线煤质检测装置，可为LIBS法或中子活化法装置。且入炉煤皮带上的在线煤质检测装置，可实时检测入炉煤皮带上混合物的煤质，并可进行累积处理，获取平均值。若生物质入厂时不是粉状，可增加一套粉碎装置，将生物质粉碎。

与现有掺烧生物质的计量方法相比，本方法初投资小，不需在电厂增加过多装置和设备，可实现实时、快速、准确计量每次上煤过程中生物质的掺混量，有助于提高电厂燃煤耦合生物质发电的积极性。

Claims (5)

1.一种可计量生物质掺混量的燃煤耦合生物质发电方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)原煤入厂后进行采样和化验分析，获取其煤质数据：全水M_coal、低位发热量Q_coal、灰分A_coal和氯Cl_coal；

生物质入厂后进行采样和化验分析，获取其煤质数据：全水M_biomass、低位发热量Q_biomass、灰分A_biomass和氯Cl_biomass；

2)原煤与生物质按照电厂比例进行均匀混合后经入炉煤皮带入炉燃烧；

3)入炉煤皮带上安装皮带秤和煤质在线检测装置，实时获取入炉煤皮带上上原煤与生物质混合物重量m_mix和煤质数据：全水M_mix、低位发热量Q_mix、灰分A_mix和氯Cl_mix；

4)数据处理中心结合原煤、生物质、原煤及生物质混合物的煤质数据、入炉煤皮带上混合物重量m_mix，根据下式进行计算，得到入炉燃料中生物质的质量m_biomass和原煤的质量m_coal：

m_mix＝m_coal ⁰+m_biomass ⁰ (1)

m_mix×Clmix＝m_coal ⁰×Cl_coal+m_biomass ⁰×Cl_biomass (2)

根据式(1)和式(2)，计算得到原煤量m_coal ⁰和生物质的量m_biomass ⁰，并将m_coal ⁰和m_biomass ⁰、M_coal、M_biomass、Mmix、A_coal、A_biomass、Amix、Q_coal、Q_biomass和Qmix的值代入式(3)、式(4)和式(5)，计算得到分别得到m_mix ¹、m_mix ²和m_mix ³，如下：

m_coal ⁰×M_coal+m_biomass ⁰×M_biomass＝m_mix ¹×Mmix (3)

m_coal ⁰×A_coal+m_biomass ⁰×A_biomass＝m_mix ²×Amix (4)

m_coal ⁰×Q_coal+m_biomass ⁰×Q_biomass＝m_mix ³×Qmix (5)

将m_mix ¹、m_mix ²和m_mix ³分别与m_mix进行比较，得到其偏差：

当δ¹、δ²、δ³均≤5％时，认为m_coal＝m_coal ⁰、m_biomass＝m_biomass ⁰；当δ¹、δ²和δ³有一个值或多个值＞5％时，则进行迭代计算，即将m_coal ⁰值增加或减少一个迭代量，得到新的m_coal ⁰值，如下：

m_coal ⁰×Cl_coal+m_biomass ⁰×Cl_biomass＝m_mix ⁰×Clmix (9)

将新的m_coal ⁰值和m_biomass ⁰值代入式(9)得到m_mix ⁰，代入式(10)中计算，若δ⁰≤10％，则将新的m_coal ⁰值和m_biomass ⁰值代入式(6)、(7)和(8)，直至δ¹、δ²和δ³均≤10％。

2.根据权利要求1所述的一种可计量生物质掺混量的燃煤耦合生物质发电方法，其特征在于，步骤2)中，电厂比例由电厂生物质存量和锅炉机组对生物质燃料的适应能力决定，由电厂根据实际情况制定该比例。

3.根据权利要求1所述的一种可计量生物质掺混量的燃煤耦合生物质发电方法，其特征在于，步骤3)中，煤质在线检测装置为LIBS法或中子活化法煤质在线检测装置。

4.根据权利要求1所述的一种可计量生物质掺混量的燃煤耦合生物质发电方法，其特征在于，步骤4)中，数据处理中心，根据每次上煤燃料总重量以及生物质含量，进行数据统计，获取设定时间段内燃用生物质的总重量、总热量和折合标煤量的数据。

5.根据权利要求4所述的一种可计量生物质掺混量的燃煤耦合生物质发电方法，其特征在于，设定时间段为一天、一周或一个月。

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