英國(guó)Drax 6*660MW電廠生物質(zhì)燃料發(fā)電運(yùn)營(yíng)，從多角度多環(huán)節(jié)介紹Drax電廠的運(yùn)營(yíng)。第6節(jié)介紹了生物質(zhì)顆粒的制作，本節(jié)介紹Drax電廠從燃煤到100%生物質(zhì)燃料替換的決策過程。
在跨入21世紀(jì)的那段時(shí)間，西歐最大的燃煤電廠Drax6*660MW面臨著一個(gè)嚴(yán)重的問題。社會(huì)對(duì)電量的需求很高，而且還在不斷增長(zhǎng)，但人們逐漸要求這些能源更清潔、更加可持續(xù)、對(duì)環(huán)境的危害要比煤炭小得多，而煤炭當(dāng)時(shí)正是Drax電廠唯一的燃料。
為了達(dá)到以更清潔和更可持續(xù)的方式滿足國(guó)家和社會(huì)對(duì)電力的需求，Drax電廠需要找到一種替代煤作為燃料發(fā)電的辦法。盡管Drax在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域有著悠久的歷史——早在1988年，它就是第一個(gè)安裝煙氣脫硫技術(shù)的燃煤發(fā)電廠，該技術(shù)可去除鍋爐煙氣中90%二氧化硫SO2排放。然而，可持續(xù)發(fā)展的話題已經(jīng)超出了如何使煤炭更清潔，取而代之的是尋找一種真正可行的以清潔燃料部分替代煤甚至完全替代煤的燃料。
在尋找新燃料的早期，把一個(gè)大型燃煤電廠的燃料由煤改為另一種燃料的想法至少可以說是很奇怪的，甚至是異想天開的。Drax戰(zhàn)略發(fā)展項(xiàng)目經(jīng)理Jason Shipstone說：“當(dāng)時(shí)這個(gè)項(xiàng)目讓很多人的腦袋受到了智力上的傷害。因?yàn)闆]有人知道答案。這有點(diǎn)像是人們?cè)谧呗罚瑓s不知道自己要去哪里，只能靠自己摸著石頭過河”。
“2003年，我們發(fā)現(xiàn)了當(dāng)時(shí)并不熱銷的小麥秸稈顆粒、木類顆粒、向日葵殼等生物質(zhì)燃料。我們把這些生物質(zhì)燃料和煤混合在一起，生物質(zhì)燃料的比例極低”，當(dāng)時(shí)的新燃料替代經(jīng)理吉姆.普萊斯(Jim Price)解釋說。普賴斯和他的團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，在低比例的情況下，將不同類型的生物質(zhì)原料與煤炭一起使用并不會(huì)對(duì)鍋爐產(chǎn)生不利影響。雖然離成為一種新的商業(yè)模式還有很長(zhǎng)的路要走，但這是一個(gè)良好的開始。
2004年，他們用一種可以得到補(bǔ)貼的能源作物柳木進(jìn)行研究，但結(jié)果證明，受磨煤機(jī)制粉系統(tǒng)的影響，一旦生物質(zhì)燃料的比例略有增加，這些生物質(zhì)燃料就很難轉(zhuǎn)化為可利用的能源來高效地為鍋爐提供能量。
2005年，Drax電廠在3號(hào)機(jī)建造了一個(gè)5%的生物質(zhì)耦合發(fā)電系統(tǒng)，并找到了將生物質(zhì)粉料與煤粉混合的方法后，就是用專門的制粉磨對(duì)生物質(zhì)燃料進(jìn)行單獨(dú)的制粉處理，電廠實(shí)現(xiàn)了第一個(gè)關(guān)鍵的里程碑。生物質(zhì)燃料能為蒸汽鍋爐提供用于發(fā)電的能量。普萊斯說：“那是一個(gè)驚喜時(shí)刻。”
整個(gè)Drax集團(tuán)對(duì)3號(hào)機(jī)5%生物質(zhì)耦合發(fā)電示范項(xiàng)目的成功反應(yīng)很快，雖然高級(jí)管理層對(duì)該項(xiàng)目的一開始就積極支持，但在生物質(zhì)耦合發(fā)電示范成功后整個(gè)公司都明顯發(fā)生了變化。普萊斯說：“人們從最初的漫無目的散步、到開始認(rèn)為實(shí)現(xiàn)100%的生物質(zhì)燃料替代煤也許是可以做到的”。經(jīng)過更多的實(shí)踐和實(shí)驗(yàn)，Drax最終選擇了生物質(zhì)顆粒作為100%替代煤的燃料。經(jīng)過后續(xù)多年的擴(kuò)容，為保存這種形式的生物質(zhì)燃料最終建設(shè)了四個(gè)巨大的儲(chǔ)存圓倉(cāng)，每個(gè)存儲(chǔ)倉(cāng)可以儲(chǔ)存7.5-8萬噸生物質(zhì)顆粒燃料。
緊接著是大規(guī)模生物質(zhì)燃料的供應(yīng)鏈問題。由于生物質(zhì)原料有很大一部分是從北美采購(gòu)后運(yùn)到英國(guó)，然后用特制的火車運(yùn)到工廠。除了燃料從煤到生物質(zhì)外，其它一切都得照常進(jìn)行，而且必須是無縫的，就像Drax電廠一貫的工作方式一樣可靠。
2009年，Drax完成了全部6臺(tái)660MW機(jī)組10%的生物質(zhì)耦合改造，改造后的電廠有400MW的裝機(jī)容量是采用生物質(zhì)發(fā)電，這在當(dāng)時(shí)已經(jīng)是當(dāng)時(shí)全球最大的生物質(zhì)耦合發(fā)電項(xiàng)目，年消耗生物質(zhì)燃料150萬噸左右。該項(xiàng)目的成功證明了生物質(zhì)燃料與煤的耦合燃燒在技術(shù)和運(yùn)營(yíng)方面都可行，這可以表明，規(guī)模化運(yùn)營(yíng)生物質(zhì)耦合發(fā)電具有發(fā)展的空間，盡管還沒有完全實(shí)現(xiàn)以生物質(zhì)燃料替代全部煤，但Drax的高級(jí)管理層堅(jiān)信未來可行。
2011年，Drax開始進(jìn)行100%生物質(zhì)燃料燃燒發(fā)電的實(shí)驗(yàn)，與上百年的煤炭知識(shí)和煤炭發(fā)電相比，使用一種新的燃料100%替代煤用于燃燒發(fā)電是一種新的情況。在對(duì)機(jī)組進(jìn)行改造時(shí)，汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)本身保持不變;鍋爐受熱面及整體結(jié)構(gòu)也保持不變;同時(shí)因?yàn)樯镔|(zhì)燃燒溫度較低，煙氣無需經(jīng)過原來燃煤必須的脫硝系統(tǒng);而生物質(zhì)燃料中的硫份也極低，脫硫系統(tǒng)也停止使用;不同之處在于生物質(zhì)燃料的顆粒料輸送、儲(chǔ)存、制粉、生物質(zhì)粉料輸送、入爐燃燒、灰渣處理等;同時(shí)由于生物質(zhì)是一種揮發(fā)性物質(zhì)，比煤炭更容易揮發(fā)，所以當(dāng)大規(guī)模集中使用生物質(zhì)燃料時(shí)這個(gè)過程必須小心。
2013年，Drax首次將一臺(tái)660MW機(jī)組改造為100%生物質(zhì)燃料發(fā)電，隨后的2014年，2016年和2018年又各有一臺(tái)機(jī)組實(shí)現(xiàn)了從煤到100%生物質(zhì)的燃料替代。這也使得Drax處于一個(gè)讓整個(gè)行業(yè)都非常興奮的位置：它已經(jīng)成為全球最大的生物質(zhì)發(fā)電廠，也是最有經(jīng)驗(yàn)的大型燃煤電廠生物質(zhì)耦合燃燒發(fā)電運(yùn)營(yíng)商之一。經(jīng)過近15年的努力，Drax已經(jīng)是歐洲最大的脫碳項(xiàng)目——已經(jīng)將6臺(tái)660MW機(jī)組中的4個(gè)燃煤發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)換為100%生物質(zhì)燃料發(fā)電機(jī)組，減少了80%以上的碳排放量。2018年，盡管Drax只有4臺(tái)機(jī)組以生物質(zhì)燃料發(fā)電，但剩余的2臺(tái)燃煤機(jī)組已經(jīng)被降級(jí)到只為滿足電力高峰需求和提高電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定性的地位。
鑒于世界在未來能源生產(chǎn)方面面臨的挑戰(zhàn)以及后煤電時(shí)代的到來，如果我們要實(shí)現(xiàn)碳減排目標(biāo)，就必須采取果斷行動(dòng)。在英國(guó)，政府已經(jīng)表達(dá)了到2025年逐步淘汰煤炭的雄心壯志，Drax的目標(biāo)是加快速度，并且已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了在2020年3月另外2臺(tái)燃煤機(jī)組停止燃煤發(fā)電，這早于英國(guó)政府承諾的于2025年取消煤炭發(fā)電。
“4號(hào)機(jī)組項(xiàng)目的交付速度證明了我們的工程專業(yè)知識(shí)、技能和創(chuàng)造力”，Drax Power首席執(zhí)行官安迪•科斯(Andy Koss)表示：“我們足夠靈活和創(chuàng)新，能夠應(yīng)對(duì)未來的挑戰(zhàn)。10年或20年后，我們的面貌可能會(huì)大不相同，但這種創(chuàng)新和開拓的精神將持續(xù)下去。”
本節(jié)完，下一節(jié)介紹Drax電廠生物質(zhì)燃料進(jìn)入電廠前在燃料收集、運(yùn)輸、加工等過程中的碳排放。
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