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，是中国第一个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。

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。

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。

　　该项目采用四方仪器在线气体分析系统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。

　　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

　　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）