【摘 要】生物质能源发电有着广阔的发展前景，在新建机组的试运过程中其燃料管理、燃烧系统调整试验、试运组织等，均可以通过合理安排以实现安全、高效的运转，从而实现生物质电站稳定环保运行的目的。
【关键词】生物质；调整试验；环保；秸杆发电
生物质能源是以生物质为载体将太阳能以化学能形式贮存的一种能量，它直接或间接地来源于植物的光合作用。生物能的蕴藏量极大，仅地球上的植物，每年生产量就像当于目前人类消耗矿物能的20倍。在各种可再生能源中，生物质是贮存的太阳能，更是一种唯一可再生的碳源，可转化成常规的固态、液态和气态燃料。农作物秸秆、废弃木料等生物质直接燃烧供热发电的利用方式，是一条将秸秆转化为生物质能源的工艺技术路线，它存在节能、环保、碳排放平衡等特点。
仅山东省在每年的各类农作物秸秆产量即达7700万吨，占全国农作物秸秆总量的十分之一，相当于4100万吨标准煤。全国薪柴和林业废弃物资源量中，可开发量每年达到6亿吨以上。目前生物质能源秸秆直接燃烧发电技术的开发和应用，已引起世界各国政府和科学家的关注，将生物质能秸秆发电技术作为21世纪发展可再生能源战略的重点工程。
根据国际能源机构高级可再生能源市场分析的预测，同2005年至2011年相比，全球2011年至2017年可再生能源产生的电能将增长60%以上。此外，包括美国在内的12个经济合作和开发组织国家以及中国、印度和巴西的可再生能源发电量将占全球总量的80%左右。
根据国家“十一五”规划纲要提出的发展目标，未来将建设生物质发电550万千瓦装机容量，已公布的《可再生能源中长期发展规划》也确定了到2020年生物质发电装机3000万千瓦的发展目标。此外，国家已经决定，将安排资金支持可再生能源的技术研发、设备制造及检测认证等产业服务体系建设。
生物质发电的主要燃料秸秆的单位质量热值在3500大卡左右，与单位质量燃煤的热值相差不大，但其单位质量燃料的堆积体积比较燃煤有较大差异，是燃煤体积的5倍左右。秸秆燃料中的灰分通常较低，用布袋除尘器即可实现有效清洁排放，硫份也非常低，对大气造成污染的程度较低。与燃料的特性相适应，生物能电站的建设在机组容量、厂用电系统、燃料存放及输送、锅炉燃烧系统等方面也有其相应的特点。
1.燃料管理
与常规煤化石类燃料不同，单位质量的生物质燃料的存放空间较大，因而需要一个较宽阔的料场来存放，同时与燃煤的自燃相比较秸秆燃料更容易点燃，这一特点对于锅炉的稳定燃烧非常有利，但对于燃料料场的防火安全则是一个风险，烟头、烟火等火源即可引发火情，一旦着火燃烧形成火势后又不易扑灭，在燃料进场以后，与燃料相关的消防、安全教育、安全巡检等工作要予以重点落实。
秸秆燃料供应系统有活底料仓、皮带栈桥输送、炉前料仓及缓冲料仓、螺旋输送机、水冷套输送给料机、料包输送轨道、料包抓取机等形式。棉花秸秆、玉米秸秆等长杆类燃料在由料场向锅炉输送的过程之中，易出现蓬料、搭桥等情况并最终导致向锅炉的燃料供应减少或中断。一旦出现1/4以上的燃料供应中断，就将明显影响炉炉膛燃烧、并主蒸汽温度迅速降低。对此在一定范围内可以采取降负荷、开对空排汽的方法，以减缓汽温下降的速度与幅度，确保不致于到达解列停机的临界值。而在出现1/2以上的燃料供应中断时，以开对空排汽降负荷保汽温的措施通常已经难于奏效，主汽温度将很容易到达10分钟内降幅超过50℃的限值，只能打闸停机以保设备安全。花生壳、木屑等颗粒类燃料易出现燃料沿给料线以流沙形式进入炉膛而供应量剧增的情况也不利于锅炉的稳定燃烧。
生物质能源电站当前越来越趁向于紧凑的锅炉车间、汽机车间和宽阔的料场的搭配模式，当前有较多的生物质能源电站的料场取料采用了铲车取料的模式，在料场场地采用土质硬化时，在取料时容易使燃料内拌入大量的土，这不仅使得后续输料环节中对周围产生扬尘污染，而且在进入锅炉燃烧时容易在炉排上出现烧结成块的情况，导致锅炉燃烧恶化。对于以方砖对料场进行硬化的场地则可有效减少料中拌土的情况，但易出现被铲车到料时误取的情况，从而导致在后续输料环节中增加卡塞料机的机率，故此，对燃料料场进行水泥硬化应是避免以上两种情况的有效方式，只是此种方式的初期投资较大。
秸秆通常含有3%～5%的灰分。这种灰以锅炉飞灰和灰渣/炉底灰的形式被收集，这种灰分含有丰富的营养成分如钾、镁、磷和钙，可用作高效农业肥料，安装一个布袋除尘器，以便收集烟气中的飞灰，布袋除尘器的排放低于25mg/Nm3，大大低于中国烧煤发电厂的烟灰排放水平。
2.厂用电系统
当前我国已经投产的生物能电站均是单台机组电站，其发电容量多数在12MW到40MW之间，机组容量的设计主要考虑周围区域内的可取用燃料数量。在此种电站中，其厂用电系统均未设计独立的启动变压器，而采用双向变压器方案，即主变压器既作为发电机出口常规主变压器，又作为全厂的启动变压器，这种设计方式投资少，系统相对简单，已经成为一种比较经济实用的模式。
在国内已经完成试运投产的多个生物电站项目上，厂用电受电是试运前期阶段一切工作之中的主线。在正式电源投用之前，施工用电在满足现场施工用电、办公生活用电外，仅能满足部分小功率电机的试转等工作，分系统的试运工作受制约因素太多因而多数情况难以展开。
厂用电系统的受电是个综合工作，不仅需要厂内部各项施工、试验等工作要完成就位，同时也要受到厂外因素的制约，比如输电线路施工、铁塔施工、与当地电网的协调、与周围居民的协调等情况等。相比较之下，厂区内部的主变压器施工及调试、线路保护柜的调试等工作则可以比较从容，只要设备能及时就、施工队伍、调试队伍能及时开展工作，则厂区内部的厂用电反送电工作则处在一个相对可以控制的状态下进行。我国内蒙古自治某生物电站在试运之初仅因为外部输电线路用电及上网协议谈判、线路施工、奥运保电等因素的影响而延期多达六个月，在此期间厂内厂用电系统的一切施工、试验工作陆续完成，而在外部线路就位之后，厂用电很短时间之内即完成受电，并在十天之内完成了所有高压电机试转、锅炉冷态启动、锅炉吹管等工作。 通常在国内各生物能电站在招商引资的大形势下，由当地政府主导在各类开发区投资办厂的情况较多，除了配合协调燃料的收购工作以外，在用电、用水等协调方面，当地政府及其相关部门在此也有较大的作为空间。
在厂用电系统一时无法正式受电的情况下，以施工用电作为单体调试的临时电源可以在一定程度开展现场的试运工作，比如小功率电机试转、汽机油系统过滤、DCS系统上电复原、静态联锁调试、启动炉试运等，化学制水系统的用电量也相对较小一般可以利用施工用电进行系统调试。通常施工用电的容量较小，其保护措施、设备可靠性方面也较薄弱，有时会引发低电压、电源缺相等情况，对此需要加强监控，否则一旦出现可能会联锁导致电机等设备损毁等情况。
3.烟风系统的试运
生物质能燃料有较好的易燃性，在启动引风机后，锅炉点火时只要用较小的点火热量即可实现有效点燃，当前多数锅炉仍设计有油燃烧器，而实际运行中人工点火较用油燃烧器点火的可操作性更强，同时由于减少了燃油储存、供应系统，油系统运行方面的安全风险大为减少，运行费用开支也因此节省。
生物燃料在经过初级破碎后物料仍非粉末状态，在物料燃烧充分程度上受到较大制约。在锅炉启动初期一次风温度较低时，易发生尾部烟道余料燃烧，对此应及早投入空器预热器，充分提高一次风的温度，避免炉膛燃烧中心后移，使燃料得以充分的燃烧，提高燃烧效率。同时应充分利用烟冷器的可调节性控制锅炉排烟温度，当前生物质能源电站的布袋除尘器工作温度在120℃左右，过高的温度易造成布袋及烟道各膨胀节损伤并浪费能源，过低的温度会导致尾部烟道腐蚀并不利于布袋除尘的效果。
采用水冷式振动炉排是生物质能源电站锅炉中最常见的形式，为保证燃烧时间充分又不致于积料结焦，炉排的振动需要有一个合适的振动频率，通常每一到两分钟之内就要振动一次，每次动作时间10到15秒，针对每台锅炉具体数值需要根据系统实际工况进行调整而有所不同。在每次炉排振动时，炉膛负压有较大的扰动，扰动值在+300Pa到+400Pa之间，在出现正压扰动时若不及时调整，炉膛内的正压烟火极易顺着给料线回火至缓冲料仓而引发火情。在人工调整的情况下，锅炉炉膛负压控制要稍大一些（比如-300Pa），以防至在炉排排动等时出现负压窜升。在具备条件时，炉膛负压控制要及早投入自动运行，并适当增大引风机对负压调节的微分作用，以将炉膛负压控制在一个较安全的范围之内。这同时对引风机的调节装置的设备可靠性提出了较高要求，不论是叶耦调节装置，还是引风机的进口挡板调节装置，都需要较高的可靠性。
在生物质电站机组的试运中，把握好燃烧、燃烧等环节的差异，并结合常规火力发电机组的试运规律，通过科学合理的组织，可及时将生物能电站的静态投资转为生产力，发挥出其环保、低碳及可持续等优势。
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