東鍋超臨界循環(huán)流化床鍋爐實現清潔高效發(fā)電
2015年10月09日 10:30 9079次瀏覽 來源： 中國工業(yè)報 分類： 新技術
9月18日16時16分，從山西國金傳來好消息，東方電氣集團東方鍋爐股份有限公司（以下簡稱東方鍋爐）研制的世界首臺350MW超臨界循環(huán)流化床鍋爐機組正式投運。繼自主研制的世界首臺600MW超臨界循環(huán)流化床鍋爐機組成功投運后，東方鍋爐在世界循環(huán)流化床研發(fā)史上又取得新的突破，對促進劣質煤清潔高效利用具有重要的里程碑意義。
世界首臺350MW循環(huán)流化床鍋爐的成功投運，對國家重大技術裝備制造企業(yè)全面掌握350MW循環(huán)流化床原始設計技術，提高自主創(chuàng)新和自主開發(fā)能力，調整能源結構，實現能源發(fā)展與環(huán)境保護具有重大意義。
大數據 解決研發(fā)難題
循環(huán)流化床燃燒技術具有清潔、環(huán)保、煤種適應性廣泛等特點，是當前公認的燃煤技術的重大創(chuàng)新，受到世界各國的重視。東方鍋爐具有豐富的循環(huán)流化床研發(fā)設計經驗，研發(fā)制造的眾多循環(huán)流化床鍋爐在國內外運行優(yōu)良，掌握了大量的運行數據，創(chuàng)造了多項世界第一，領跑世界循環(huán)流化床技術研發(fā)進程。
20世紀70年代，循環(huán)流化床燃燒技術在世界興起之初，東方鍋爐就開始研究循環(huán)流化床燃燒技術，投資建立了當時國內最大的循環(huán)流化床冷、熱態(tài)試驗臺，致力于發(fā)展自主的循環(huán)流化床技術，相繼開發(fā)出中壓、次高壓、高壓標準參數系列產品。此后，東方鍋爐進一步加快循環(huán)流化床鍋爐大型化研發(fā)進程，開發(fā)了具有自主知識產權的135~150MW循環(huán)流化床鍋爐。
自2003年起，東方鍋爐自主開發(fā)了300MW等級亞臨界循環(huán)流化床鍋爐。2008年6月，東方鍋爐自主研制的世界首臺不帶外置換熱器的300MW等級循環(huán)流化床鍋爐機組在廣東寶麗華電廠投運。2014年4月，東方鍋爐自主研制的世界首臺600MW等級超臨界循環(huán)流化床鍋爐機組在白馬電廠投運，優(yōu)異的運行性能受到廣泛關注。
多年的研發(fā)制造經驗，讓東方鍋爐具備了強大的市場優(yōu)勢。據統(tǒng)計，目前東方鍋爐設計、制造的各容量等級循環(huán)流化床鍋爐超過200臺套，國內市場占有率超過30%。其中，300MW等級循環(huán)流化床鍋爐國內市場占有率達到70%，并成功出口歐洲地區(qū)。
2008年，東方鍋爐開始進行350MW超臨界循環(huán)流化床鍋爐技術的研發(fā)。水動力設計是超臨界循環(huán)流化床鍋爐能否成功的最關鍵因素，也是世界性難題。在已大量投運300MW亞臨界循環(huán)流化床鍋爐和白馬電廠世界首臺600MW超臨界循環(huán)流化床鍋爐的研發(fā)設計經驗基礎上，東方鍋爐憑借強大的研發(fā)實力，通過大數據分析，進行大量復雜的科學計算，掌握了超臨界循環(huán)流化床鍋爐設計中最為重要的低質量流速垂直管技術。
山西國金項目350MW超臨界循環(huán)流化床鍋爐各個系統(tǒng)的吸熱量與設計相符，各級受熱面溫度正常，未出現管壁超溫的現象，保證了350MW超臨界循環(huán)流化床鍋爐運行的安全性和可靠性，從而解決了超臨界參數循環(huán)流化床鍋爐的水動力安全性這一世界性難題。
山西國金項目350MW超臨界循環(huán)流化床鍋爐采用爐前給煤、兩側進風、爐后排渣的方式，最大限度的利用鍋爐空間，使得整體布置更加合理。350MW超臨界循環(huán)流化床鍋爐機組設計供電煤耗為306.6克/千瓦時，相比當前300MW亞臨界循環(huán)流化床鍋爐主力機組煤耗降低了20克/千瓦時以上。
同時，2臺350MW超臨界鍋爐機組年消耗低熱值煤220萬噸，相比600MW超臨界循環(huán)流化床鍋爐機組，選擇電廠廠址更加靈活。因此350MW超臨界循環(huán)流化床鍋爐技術一經推出就受到用戶的普遍歡迎。國內在建的350MW超臨界循環(huán)流化床鍋爐機組超過30個，選擇東方鍋爐設備的超過60%。
煤種適應廣泛 環(huán)保性能優(yōu)良
循環(huán)流化床鍋爐是國內外近40年發(fā)展起來的一種新型潔凈煤燃燒技術。東方鍋爐研制的循環(huán)流化床鍋爐技術在燃燒劣質煤方面，具有燃料適應范圍廣、污染物排放低、調峰能力強、燃燒效率高等特點，具有良好的節(jié)能和環(huán)保表現。燃燒后的煤灰、爐渣可“變廢為寶”用來造磚，從而實現資源的綜合利用，發(fā)展循環(huán)經濟，促進企業(yè)增收。
目前，我國低熱值煤儲量眾多。據不完全統(tǒng)計，我國每年大約有2億噸煤矸石、煤泥、洗中煤等低熱值煤尚未得到較好利用。這為350MW超臨界循環(huán)流化床鍋爐提供了廣闊的市場發(fā)展空間。
山西國金電力有限公司2×350MW煤矸石綜合利用發(fā)電工程，是發(fā)電、供熱、水泥綜合利用一體化項目，是山西省重點工程。采用東方鍋爐最新自主研發(fā)的350MW超臨界循環(huán)流化床鍋爐，將洗煤廠洗選產生的矸石、煤泥、中煤經皮帶直接輸送至電廠燃燒發(fā)電，實現了劣質煤高效利用。發(fā)電產生的灰和爐渣作為配套建設的固廢資料綜合利用工程的生產原料充分利用。該項目實現了資源循環(huán)綜合利用、節(jié)能減排，具有良好的社會效益、經濟效益和環(huán)保效益。
循環(huán)流化床鍋爐對發(fā)展循環(huán)經濟的重要作用，早在2009年就受到時任國家主席胡錦濤的關注。據介紹，廣東寶麗華電廠利用東方鍋爐研制的300MW亞臨界循環(huán)流化床鍋爐，以煤矸石摻燒劣質煤為燃料發(fā)電，產生的廢渣，全部“變廢為寶”，做灰渣磚和水泥制造填充料，制磚年產能達到3.6億塊，為寶麗華新增收入9000萬元。利用東方鍋爐研制的循環(huán)流化床技術，將大量廢棄的煤矸石綜合利用起來，摻燒劣質煤發(fā)電，形成了煤矸石綜合利用——清潔發(fā)電——新型建材（灰渣磚、泥填充料）的循環(huán)經濟產業(yè)鏈，走出了一條“變廢為寶”、循環(huán)利用的科學之路。
煤光互補 實現清潔高效發(fā)電
燃煤電廠用上太陽能，光煤共舞這樣“高大上”的新鮮事，會擦出怎樣的火花？
我國很多燃煤火力發(fā)電機組建設在太陽能資源充足的地區(qū)，這為發(fā)展太陽能聚熱發(fā)電與燃煤火電機組復合發(fā)電技術提供了廣闊的應用前景。
山西國金項目采用東方鍋爐研發(fā)設計的1MWth塔式太陽能光熱與350MW超臨界循環(huán)流化床燃煤機組聯合循環(huán)技術。這是國內首個將塔式太陽能光熱發(fā)電技術與燃煤電廠進行聯合循環(huán)發(fā)電的項目，受到市場廣泛關注。
該項目采用塔式太陽能光熱發(fā)電技術與燃煤電站組成聯合循環(huán)，利用太陽能定日鏡跟蹤太陽，并將太陽輻射能反射到吸熱器受熱面，通過吸熱器將太陽輻射能轉換為水工質的熱能。其中，吸熱器的水工質由燃煤機組凝結水泵出口處分流得到，水工質在吸熱器內被加熱后回到除氧器內作為鍋爐的給水。將鏡場設備安裝在國金電廠燃煤機組爐頂和煤泥儲煤場屋頂，吸熱器安裝于煙囪115m標高平臺處。
該項目將塔式太陽能聚光集熱技術與傳統(tǒng)燃煤火力發(fā)電相結合后，從設備層面只需要新增鏡場、吸熱器及其輔助設備即可實現該技術方案，汽輪機、發(fā)電機，以及輸變電設備可以與火力發(fā)電機組共用。因此，有效地降低了純光熱發(fā)電成本。在結合火力發(fā)電后可以彌補太陽能的不穩(wěn)定性，既節(jié)省了蓄熱系統(tǒng)又提高了電力輸出的平穩(wěn)性，將塔式太陽能熱發(fā)電與傳統(tǒng)燃煤發(fā)電相結合，成為未來發(fā)展趨勢。
按照每噸標煤產生2.62噸的二氧化碳，產生8.5千克的二氧化硫和產生7.4千克的氮氧化物計算，50MW中等規(guī)模光熱電站每年可減少二氧化碳排放量約11萬噸，減少二氧化硫排放量約360噸，減少氮氧化物排放量約310噸。太陽能補充燃煤電站發(fā)電可以減少燃煤消耗，減少污染物排放，所產生的減排效益更加明顯，是真正的清潔高效發(fā)電技術。
●相關鏈接
循環(huán)流化床技術作為主要潔凈煤發(fā)電技術之一，脫硫、脫硝過程全都在爐床內進行，在充分燃燒劣質煤的同時，減少了二氧化硫和氮氧化物的排放。這也讓循環(huán)流化床技術在世界范圍內成為極為推崇的一項技術。山西國金項目采用了東方鍋爐技術，可以降低爐內燃燒原始二氧化硫排放，大大降低爐后脫硫的壓力和運行成本。該項目還采用了東方鍋爐自主研制的SNCR脫硝技術，大幅度降低了氮氧化物污染物排放。
山西國金項目1號爐爐膛溫度均勻，鍋爐自身氮氧化物降至120~60毫克/立方米，配套東方鍋爐自主研發(fā)的高效SNCR脫硝設備，最終氮氧化物排放低于50毫克/立方米。爐內脫硫和尾部半法脫硫配合，既保證了爐內二氧化硫低于400毫克/立方米，尾部二氧化硫排放低于35毫克/立方米的國內先進水平，同時起到節(jié)水的作用。
山西國金項目1號爐350MW超臨界循環(huán)流化床鍋爐機組實現近零排放，為低熱值煤高效、清潔利用樹立了樣板，對促進山西、內蒙古、陜西等一批煤炭產區(qū)煤矸石、煤泥高效清潔利用開辟了新途徑。
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