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Drax电厂运营之7:生物质决策过程回顾

2020-07-15 09:42:26 生物质耦合发电

英国Drax 6*660MW电厂生物质燃料发电运营,从多角度多环节介绍Drax电厂的运营。第6节介绍了生物质颗粒的制作,本节介绍Drax电厂从燃煤到100%生物质燃料替换的决策过程。

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在跨入21世纪的那段时间,西欧最大的燃煤电厂Drax6*660MW面临着一个严重的问题。社会对电量的需求很高,而且还在不断增长,但人们逐渐要求这些能源更清洁、更加可持续、对环境的危害要比煤炭小得多,而煤炭当时正是Drax电厂唯一的燃料。

为了达到以更清洁和更可持续的方式满足国家和社会对电力的需求,Drax电厂需要找到一种替代煤作为燃料发电的办法。尽管Drax在环境保护领域有着悠久的历史——早在1988年,它就是第一个安装烟气脱硫技术的燃煤发电厂,该技术可去除锅炉烟气中90%二氧化硫SO2排放。然而,可持续发展的话题已经超出了如何使煤炭更清洁,取而代之的是寻找一种真正可行的以清洁燃料部分替代煤甚至完全替代煤的燃料。

在寻找新燃料的早期,把一个大型燃煤电厂的燃料由煤改为另一种燃料的想法至少可以说是很奇怪的,甚至是异想天开的。Drax战略发展项目经理Jason Shipstone说:“当时这个项目让很多人的脑袋受到了智力上的伤害。因为没有人知道答案。这有点像是人们在走路,却不知道自己要去哪里,只能靠自己摸着石头过河”。

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“2003年,我们发现了当时并不热销的小麦秸秆颗粒、木类颗粒、向日葵壳等生物质燃料。我们把这些生物质燃料和煤混合在一起,生物质燃料的比例极低”,当时的新燃料替代经理吉姆.普莱斯(Jim Price)解释说。普赖斯和他的团队发现,在低比例的情况下,将不同类型的生物质原料与煤炭一起使用并不会对锅炉产生不利影响。虽然离成为一种新的商业模式还有很长的路要走,但这是一个良好的开始。

2004年,他们用一种可以得到补贴的能源作物柳木进行研究,但结果证明,受磨煤机制粉系统的影响,一旦生物质燃料的比例略有增加,这些生物质燃料就很难转化为可利用的能源来高效地为锅炉提供能量。

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2005年,Drax电厂在3号机建造了一个5%的生物质耦合发电系统,并找到了将生物质粉料与煤粉混合的方法后,就是用专门的制粉磨对生物质燃料进行单独的制粉处理,电厂实现了第一个关键的里程碑。生物质燃料能为蒸汽锅炉提供用于发电的能量。普莱斯说:“那是一个惊喜时刻。”

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整个Drax集团对3号机5%生物质耦合发电示范项目的成功反应很快,虽然高级管理层对该项目的一开始就积极支持,但在生物质耦合发电示范成功后整个公司都明显发生了变化。普莱斯说:“人们从最初的漫无目的散步、到开始认为实现100%的生物质燃料替代煤也许是可以做到的”。经过更多的实践和实验,Drax最终选择了生物质颗粒作为100%替代煤的燃料。经过后续多年的扩容,为保存这种形式的生物质燃料最终建设了四个巨大的储存圆仓,每个存储仓可以储存7.5-8万吨生物质颗粒燃料。

紧接着是大规模生物质燃料的供应链问题。由于生物质原料有很大一部分是从北美采购后运到英国,然后用特制的火车运到工厂。除了燃料从煤到生物质外,其它一切都得照常进行,而且必须是无缝的,就像Drax电厂一贯的工作方式一样可靠。

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2009年,Drax完成了全部6台660MW机组10%的生物质耦合改造,改造后的电厂有400MW的装机容量是采用生物质发电,这在当时已经是当时全球最大的生物质耦合发电项目,年消耗生物质燃料150万吨左右。该项目的成功证明了生物质燃料与煤的耦合燃烧在技术和运营方面都可行,这可以表明,规模化运营生物质耦合发电具有发展的空间,尽管还没有完全实现以生物质燃料替代全部煤,但Drax的高级管理层坚信未来可行。

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2011年,Drax开始进行100%生物质燃料燃烧发电的实验,与上百年的煤炭知识和煤炭发电相比,使用一种新的燃料100%替代煤用于燃烧发电是一种新的情况。在对机组进行改造时,汽轮机和发电机本身保持不变;锅炉受热面及整体结构也保持不变;同时因为生物质燃烧温度较低,烟气无需经过原来燃煤必须的脱硝系统;而生物质燃料中的硫份也极低,脱硫系统也停止使用;不同之处在于生物质燃料的颗粒料输送、储存、制粉、生物质粉料输送、入炉燃烧、灰渣处理等;同时由于生物质是一种挥发性物质,比煤炭更容易挥发,所以当大规模集中使用生物质燃料时这个过程必须小心。

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2013年,Drax首次将一台660MW机组改造为100%生物质燃料发电,随后的2014年,2016年和2018年又各有一台机组实现了从煤到100%生物质的燃料替代。这也使得Drax处于一个让整个行业都非常兴奋的位置:它已经成为全球最大的生物质发电厂,也是最有经验的大型燃煤电厂生物质耦合燃烧发电运营商之一。经过近15年的努力,Drax已经是欧洲最大的脱碳项目——已经将6台660MW机组中的4个燃煤发电机组转换为100%生物质燃料发电机组,减少了80%以上的碳排放量。2018年,尽管Drax只有4台机组以生物质燃料发电,但剩余的2台燃煤机组已经被降级到只为满足电力高峰需求和提高电网系统稳定性的地位。

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鉴于世界在未来能源生产方面面临的挑战以及后煤电时代的到来,如果我们要实现碳减排目标,就必须采取果断行动。在英国,政府已经表达了到2025年逐步淘汰煤炭的雄心壮志,Drax的目标是加快速度,并且已经实现了在2020年3月另外2台燃煤机组停止燃煤发电,这早于英国政府承诺的于2025年取消煤炭发电。

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“4号机组项目的交付速度证明了我们的工程专业知识、技能和创造力”,Drax Power首席执行官安迪•科斯(Andy Koss)表示:“我们足够灵活和创新,能够应对未来的挑战。10年或20年后,我们的面貌可能会大不相同,但这种创新和开拓的精神将持续下去。”

本节完,下一节介绍Drax电厂生物质燃料进入电厂前在燃料收集、运输、加工等过程中的碳排放。




责任编辑: 李颖

标签: 英国 Drax电厂 生物质颗粒

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