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湖北发电厂生物质气化项目经济效益及过程监测必要性分析

  项目概况
 
  项目位于湖北,该发电厂拥有60万千瓦超临界机组,是中国第一采用耦合生物质发电的大型超临界燃煤电厂。发电厂以秸秆为耦合发电的生物质燃料,采用间接耦合燃烧方式,即生物质先在循环流化床气化炉中进行气化,气化产生的生物质煤喷入煤粉炉中实现混烧。
 
湖北发电厂生物质气化项目经济效益及过程监测必要性分析_湖北锐意自控
  生物质气化后间接与燃煤在电站锅炉混烧系统图
 
  该发电厂气化装置于2013年10月正式投运,生物质处理量8-10t/h,产气量约1800Nm³/h,气化产生燃气的热值约为3500kcal/kg,产生的燃气发电量1.08MW。
 
 
湖北发电厂生物质气化项目经济效益及过程监测必要性分析_湖北锐意自控
  发电厂秸秆循环流化床气化炉
 
  以年运行小时数5000小时计算,每年可减排二氧化碳12.4吨,不算生物质发电量部分的电价补贴,以我国当前碳交易市场平均价格50元/吨CO2计算,单二氧化碳减排就可以创造620万元/年的经济效益。该项目通过监测燃气流量、热值、燃气温度及电站锅炉的发电效率,实现生物质发电部分的单独核算,按照政策:生物质发电部分的上网电价按照0.75元/kWh,超出当地燃煤标杆电价部分,由可再生能源发展基金补贴。电厂每年均可实现盈利,该项目投资回收期为3年(包括建设期1年),整套生物质气化装置初投资为2800万元。
 
  方案实施
 
  由于温度变化对气化产物产量、成分比例有较大的影响,低温时,CO2、CH4增加,CO减少;随着温度升高,脱氢反应加剧,H2含量增加,C2H2、C2H4减少;高温阶段,CO逐渐增加。因此,在合成气回收利用过程中,为了提高合成气的回收率和利用率,通常需要实时检测合成气中CH4、CO、H2、C2H2和C2H4体积浓度,以便及时调整优化气化工艺,如调控温度,以提高合成气回收率和利用率。
 
  此外,气化过程是一个贫氧的过程,但研究发现,少量O2有利于气化过程中CH4、H2和CO的生成。而气化产生的合成气具有一定的易燃易爆炸属性,且当合成气经过电捕焦油环节时,电捕焦油器电极间有电晕,可能会发生火花放电现象,如果合成气中混有较多氧气,极易发生爆炸。因此,为保证气化产生的合成气有效、安全回收,必须要对炉内或管道中的O2浓度进行实时检测。
 
  综上所述,采用气化技术工艺时,有必要采用气体分析仪器对合成气中的CH4、CO、H2、C2H2、C2H4和O2进行实时检测,以保证合成气的高效回收利用和现场工艺的安全。
 
  该项目采用锐意自控在线气体分析系统Gasboard-9021连续在线自动化监测合成气中CO、CO2、CH4、C2H2、C2H4、CnHm、H2、O2等气体体积浓度及热值。该气体分析系统由预处理单元、控制单元、分析单元三部分组成,测量点设置在引风机出口管(燃气母管)上。
 
 
湖北发电厂生物质气化项目经济效益及过程监测必要性分析_湖北锐意自控
 
  方案概况
 
  系统由预处理单元,控制单元及气体分析单元三部分组成。
 
  1)预处理单元:直管或蒸汽取样探头+煤油清洗过滤器+汽水分离器+精密过滤器+电子冷凝器完成样气预处理。
 
  2)控制单元:采用PLC程序控制,自动完成水洗器换水、采样、故障处理等操作。
 
  3)气体分析单元:采用自主知识产权的Gasboard-3100
 
  ①自主知识产权红外气体分析技术结合MEMS热导技术及长寿命电化学技术。
 
  ②可连续在线同时测量CO、CO2、CH4、C2H2、C2H4、CnHm、H2、O2等8种气体浓度,并自动显示计算热值。
 
  ③消除CnHm对CH4测量结果的干扰,及CO、CO2、CH4对H2测量结果的干扰。
 
  ④消除气体采样流量变化对H2热导传感器测量结果的影响。
 
  主要参数

湖北发电厂生物质气化项目经济效益及过程监测必要性分析_湖北锐意自控
 
  方案价值
 
  该项目采用我司在线分析系统Gasboard-9021用于在线监测合成气中主要气体成分的体积浓度及热值,可有效提高生物质气利用效率、节能降耗、保证安全生产。检测数据通过输出接口传输到上级集中控制系统,为远程监测、工艺调整提供了实时依据。
 
  (来源:工业过程气体监测技术)
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