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東鍋煤光互補發電技術首役告捷

來源：中國能源報 | 0評論 | 4221查看 | 2015-10-16 17:39:00

　　金秋時節，碩果累累。9月18日16時16分，東方電氣集團東方鍋爐研制的世界首臺350兆瓦超臨界循環流化床機組鍋爐在山西國金電廠投運。繼自主研制的世界首臺600兆瓦超臨界循環流化床機組鍋爐在白馬成功投運后，東方電氣在世界循環流化床研發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350兆瓦循環流化床機組鍋爐的成功投運，對國家重大技術裝備制造企業全面掌握350兆瓦循環流化床原始設計技術，提高自主創新和自主開發能力，調整能源結構，實現能源發展與環境保護具有重大意義。

　　大數據解決研發難題

　　循環流化床燃燒技術具有清潔、環保、煤種適應廣等特點，是當前公認的燃煤技術重大創新，受到世界各國的普遍重視。東方鍋爐具有豐富的循環流化床研發設計經驗，研發制造的眾多循環流化床鍋爐在國內外運行優良，在掌握了大量運行數據之后，創造了多項世界第一，領跑世界循環流化床技術研發。

　　20世紀70年代，循環流化床燃燒技術在業界興起之初，東方鍋爐就著手研究，投資建立了當時國內最大的循環流化床冷、熱態試驗臺，致力于發展自主的循環流化床技術。相繼開發出中壓、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流化床鍋爐大型化研發進程，開發了具有自主知識產權的135兆瓦至150兆瓦等級的循環流化床鍋爐。

　　2003年起，東方鍋爐自主開發了300兆瓦等級亞臨界循環流化床鍋爐。2008年6月，自主研制的世界首臺不帶外置換熱器的300兆瓦等級循環流化床機組鍋爐在廣東寶麗華電廠投運。2005年，在取得大量循環流化床機組鍋爐成功投運的基礎上，東方鍋爐開始向著更高等級的600兆瓦超臨界循環流化床鍋爐技術邁進。2014年4月，東方鍋爐自主研制的世界首臺600兆瓦等級超臨界循環流化床機組鍋爐在白馬電廠投運，優異的運行性能備受青睞。

　　多年的研制經驗，積攢起強大的市場開拓優勢。據統計，目前東方鍋爐設計制造的各種容量等級的循環流化床鍋爐超過200臺套，國內市場占有率超過30%。其中，300兆瓦等級循環流化床鍋爐的國內占有率達到70%，并已成功出口歐洲。

　　2008年，東方鍋爐開始進行350兆瓦超臨界循環流化床鍋爐技術研發。水動力設計是能否成功最關鍵的因素，也是世界性難題。基于大量投運的300兆瓦亞臨界循環流化床鍋爐和世界首臺600兆瓦超臨界循環流化床鍋爐的研制經驗，東方鍋爐通過大數據分析，開展了大量復雜的設計計算，掌握了超臨界循環流化床鍋爐設計中最為重要的低質量流速垂直管技術，國金350兆瓦超臨界循環流化床鍋爐各個系統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，保證了運行的安全性和可靠性，從而解決了超臨界參數循環流化床鍋爐的水動力安全性這一世界性難題。

　　國金350兆瓦超臨界循環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地利用空間，使得整體布置更加合理。機組設計供電煤耗為306.6克/千瓦時，相比當前300兆瓦亞臨界循環流化床鍋爐主力機組煤耗降低了20克/千瓦時以上。兩臺350兆瓦超臨界鍋爐機組年消耗低熱值煤220萬噸，相比600兆瓦超臨界循環流化床鍋爐機組，電廠廠址選擇更加靈活。因此350兆瓦超臨界循環流化床鍋爐技術一經推出就受到用戶的普遍歡迎，國內目前在建的350兆瓦超臨界循環流化床鍋爐機組超過30個，選擇東方鍋爐設備的超過60%。

　　煤種適應性廣，環保表現優

　　循環流化床鍋爐是國內外近四十年發展起來的一種新型潔凈煤燃燒技術。東方鍋爐研制的循環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，具有良好的節能和環保表現，不僅能夠適應于低熱值的煤種，甚至可以燃燒利用1000多大卡低熱值的煤矸石。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，發展循環經濟，促進企業增收。

　　我國低熱值煤儲量眾多。據不完全統計，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有效利用。這為350兆瓦超臨界循環流化床鍋爐提供了廣闊的市場發展空間。

　　循環流化床技術作為主要潔凈煤發電技術之一，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爐內燒石灰石脫硫的技術，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。

　　國金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，同時起到節水的作用。

　　國金1號爐350兆瓦超臨界循環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煤矸石、煤泥高效清潔利用提供了新途徑。

　　山西國金電力有限公司2×350兆瓦煤矸石綜合利用發電工程，是發電、供熱、水泥綜合利用一體化項目，是山西省重點工程，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電，實現了劣質煤高效利用，發電產生的灰渣作為配套建設的固廢資料綜合利用工程的生產原料得以充分利用。該項目實現了資源循環綜合利用、節能減排，具有良好的社會、經濟和環保效益。

　　循環流化床鍋爐對發展循環經濟的重要作用，早在2009年十一屆全國人大二次會議廣東代表團審議政府工作報告時，就受到時任中共中央總書記、國家主席胡錦濤的關注。據媒體介紹，廣東寶麗華電廠采用東方鍋爐研制的300兆瓦亞臨界循環流化床鍋爐，以煤矸石摻燒劣質煤為燃料的發電所產生的廢渣，全部做成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，摻燒劣質煤發電，形成了煤矸石綜合利用——清潔發電——新型建材(灰渣磚、水泥填充料)的循環經濟產業鏈，發展出了一條資源節約型的循環利用之路。

　　煤光互補，引領清潔煤電新未來

　　燃煤電廠用上太陽能，“煤光共舞”這樣高大上的新鮮事，會擦出怎樣的火花?

　　山西國金項目采用了東方鍋爐研發設計的1兆瓦塔式太陽能光熱與350兆瓦超臨界循環流化床燃煤機組聯合循環技術。這是國內首個將塔式太陽能光熱發電技術與燃煤電廠進行聯合循環發電的項目。該項目采用塔式太陽能光熱發電技術與燃煤電站組成聯合循環，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115米標高平臺處。

　　該項目將塔式太陽能聚光集熱技術與傳統燃煤火力發電相結合后，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、發電機以及輸變電設備可以與火力發電機組共用，因此有效地降低了純光熱發電成本。在結合火力發電后可以彌補太陽能的不穩定性，既節省了蓄熱系統又提高了電力輸出的平穩性。將塔式太陽能熱發電與傳統燃煤發電相結合，是未來發展趨勢。

　　按照每噸標煤產生2.62噸二氧化碳、8.5千克二氧化硫和7.4千克氮氧化物計算，50兆瓦中等規模光熱電站每年可減排二氧化碳約11萬噸，減排二氧化硫約360噸，減排氮氧化物約310噸。太陽能補充燃煤電站發電可以減少燃煤消耗，減少污染物排放，按太陽島服役期25年考慮，所產生的減排效益更加明顯，是真正的清潔高效發電技術。

　　我國很多燃煤火力發電機組建設在太陽能資源充足的地區，這為發展太陽能聚熱發電與燃煤火電機組復合發電技術(“光煤共舞”)提供了廣闊的應用前景。

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