流化床技术将成为煤电发展新亮点

核心提示:煤种适应性广技术领先世界推广空间巨大流化床技术将成为煤电发展新亮点中国电力报 中电新闻网记者 邓卓昆 冯义军 邓凡升  今年11月,...

煤种适应性广技术领先世界推广空间巨大
流化床技术将成为煤电发展新亮点

 
中国电力报 中电新闻网记者 邓卓昆 冯义军 邓凡升

  “今年11月,公司一期煤矸石综合利用2×35万千瓦超临界CFB项目正式投运,既充分利用了当地煤矸石资源,又满足广东省韶关市日益增长的用电需求,项目锅炉保证效率92.3%,全厂热效率42.53%,发电标准煤耗289.16克/千瓦时,汽机热耗7643千焦/千瓦,全面实现超低排放。”日前,由中国电力科技网主办的循环流化床(CFB)锅炉技术2017年会在韶关召开,国粤投资集团韶关粤华电力有限公司总经理徐蓬勃自豪地向与会代表介绍,“我们还有两个世界首创,分别是使用了后烟气系统‘一’字型布置和电袋除尘器采用大灰斗。”业内周知,CFB锅炉从褐煤到烟煤、无烟煤,从煤矸石、煤泥到油页岩、重油、生物质等“样样通吃”,具有广泛的燃料适应性。近几年来,随着神华白马世界首台60万千瓦超临界循环流化床示范电站和神华河曲、山西国金、徐矿华美、韶关粤华等35万千瓦超临界CFB机组的成功投运,我国CFB技术得到了广泛应用,发展势头良好。

国粤韶关电厂
 
CFB技术正在向大容量、高参数和高效率方向发展

  据清华大学热能工程系毛健雄教授介绍,目前我国拥有超过3000台CFB锅炉,占全球CFB锅炉总数60%。我国CFB总容量已近1亿千瓦,是世界上CFB锅炉数量最多、容量最大的国家。

  “如果继续深挖CFB技术在燃料灵活性和燃烧过程中低成本脱硫脱硝方面的潜力,CFB技术依然颇具竞争力,目前CFB正在向世界最大容量、最高参数和最高效率的66万千瓦超超临界的方向发展。”中国电力科技网CEO魏毓璞在致辞中指出。

  中国工程院院士岑可法也表示:“CFB技术还有许多充满潜力的应用方向,如实现CFB多联产,生物质、煤泥、城市废弃物垃圾混烧,旧锅炉适应性改造,CFB燃烧CCS/CCUS技术等。”

  而今,具有前瞻性的大容量超超临界CFB创新技术方案已正式提出。据上海锅炉厂有限公司副总工程师肖峰介绍,上锅66万千瓦超超临界CFB方案包含尾部省煤器包覆、左右双烟道结构、锅炉事故保护系统、66万千瓦二次再热等创新技术。在不久的将来,神华国能(神东电力)集团将在陕西彬长矿区建设66万千瓦高效超超临界CFB发电机组示范工程,各大发电集团对建设超超临界CFB电站也是跃跃欲试。

  据中国机械工业联合会发电设备中心10月底掌握的循环流化床锅炉订货情况显示,五大锅炉企业(东锅、上锅、哈锅、无锡、杭锅)2017年预计生产完成1166万千瓦锅炉;2018年排产锅炉1017万千瓦。“目前,五大锅炉等主要设备生产厂家均有较多30万千瓦级及以下CFB锅炉的制造供货业绩以及成熟的、完全自主知识产权的设计制造技术。毫不夸张地说,我国CFB电站设备生产能力和技术已在全球处于领先地位。”在中国机械工业联合会发电设备中心主任张科看来,CFB电站将成为未来煤电发展的新亮点。

  “CFB锅炉在生物质耦合燃煤发电技术领域具有独特的优势,纯烧生物质锅炉技术的成熟给CFB锅炉直接掺烧生物质打下了坚实的技术基础。大量的生物质、城市污泥、RDF燃料纯烧和掺烧试验研究表明,CFB锅炉生物质耦合燃煤发电技术可行,环保指标满足国家标准。此外,该技术不需新增占地,投资成本低,并在生物质收集市场具有较强的议价能力,可利用现有CFB锅炉及烟气环保处理系统实现低成本超低排放并减少碳排放,还可享受国家相关优惠补贴政策。”华能清能院赵鹏勃如是说。

  CFB控制污染应树立差异化优势

  目前,被国家发展改革委超临界60万千瓦CFB锅炉研发专家组组长马怀新称为CFB技术领域两项里程碑的成果———基于流态重构的节能型循环流化床燃烧技术和超低排放循环流化床燃烧技术均已从理论走向实践。但值得注意的是,CFB技术依然面临着重大挑战。近年来,燃煤电厂各项排放标准多次提高,超低排放理念深入推广,CFB电站若采用与普通电厂同样的污染物控制技术才能实现达标,那就失去了低成本污染控制的优势。

  中国工程院院士岳光溪从CFB燃烧技术研究角度分析,当前CFB技术通过炉内燃烧可实现有效控制二氧化硫、氮氧化物等污染物排放。CFB锅炉在低温燃烧状况下氮氧化物生成量少,相对于采取其他脱硫、脱硝技术,用石灰石做脱硫添加剂实现炉内脱硫成本较低。

  而神华国能集团于2015年投运的2×35万千瓦超临界CFB河曲电厂也正是做出了上述选择,脱硫采用炉内添加石灰石+后半干法脱硫除尘一体化工艺,具有初期投资低、脱硫方式灵活、工艺系统简单、运行成本低、无脱硫废水排放和石膏雨产生等优点。自投产以来,河曲电厂机组一直达到超低排放要求,享受了超低排放电价,目前已经基本解决CFB锅炉启动期间二氧化硫超限问题,截至今年10月,综合厂用电率完成仅为5.91%;截至11月5日,1号机组连续运行211天,2号机组连续运行233天。

  “中小型CFB电站采用同样的超低排放控制技术等同于自杀,必须深度挖掘CFB技术控制污染的潜在能力,以炉内控制为主,做到低成本超低排放,这对于我国具有更为现实的意义。”岳光溪严肃指出,就目前而言,对中低含硫的贫煤、无烟煤可以直接采用超低排放CFB燃烧技术,无需其他控制设备;对高硫烟煤宜采用CFB+SNCR+半干法增湿活化(无需石灰乳、仅喷水),该技术路线,投入少、运行成本低,没有PM2.5问题,还能解决重金属排放,这是一条比较理想的技术路线。

  “CFB技术具备其独特优势,如燃料适应性强、脱硫成本低、气固混合好、燃烧效率高、调峰能力强等,目前也已解决了漏水、漏灰、水冷壁超温变形爆管等难题,所以这项技术值得我们大力发展和推广。”马怀新表示。

观点

  中国工程院院士 岑可法 


  煤既是能源又是重要资源,循环流化床技术作为一种清洁高效燃煤技术得到迅速应用,目前已实现大容量超临界并正向超超临界参数发展。基于我们多年对各种燃料和废弃物的研究经验,针对当前中国电力状况,充分利用循环流化床锅炉的调负荷特性,适应变化多端的市场调峰作用,应用循环流化床技术低污染燃烧特点,达到清洁超低排放,实现燃煤、生物质、污泥、城市废弃物垃圾、危险废弃物、裂解、气化、冶炼化工等的资源化和能源利用。广义循环流化床理论和技术必将在新时代引领世界。

  中国工程院院士 岳光溪


  所有化石燃料都是污染性燃料,必须发展清洁燃料利用技术而不是简单抛弃。我国煤炭资源中高灰、高硫煤炭比重较大。洗煤过程产生的大量矸石、洗中煤、煤泥需要利用。循环流化床燃烧技术是一种燃料适应性广,低成本污染控制的清洁煤利用技术,具备燃料适用性强,低成本炉内脱硫、低氮氧化物优点,是大规模清洁利用此类燃料的最佳基本方式。我国提出的循环流化床流化状态设计概念是循环流化床燃烧技术进步的核心。并且,通过改变循环流化床锅炉流化状态设置点已经改进了循环流化床锅炉的运行性能,并产业化。

  国家发展改革委超临界60万千瓦循环流化床锅炉研发专家组组长 马怀新 


  为了解决燃烧所产生的硫、硝污染物,人们进行了长期的探索,经过实践发现,循环流化床技术比之其他脱硫、脱硝技术有明显的优势。其目的是从多种方法中吸取有益营养,兼收并蓄,不断提升CFB在脱硫、脱硝领域的地位,使CFB技术在更广泛领域得到应用和推广,并进而在不断总结的实践中实现这一技术的新穿越,争当经济、高效脱硫技术的领航者。我们应该坚定信心,矢志不一的把这一技术进一步发展好,推广好。

  上海电气电站集团常务副总裁 吴焕琪


  上海电气在韶关项目上大胆创新,CFB锅炉采用独特的水循环系统、优异的高温受热面布置、专利防磨技术和可靠的外循环设计。同时,开发使用更高效率的汽轮机,采用自主开发的AIBT通流设计技术,进行了全方位、脱胎换骨的技术革新,机组各项性能指标均达到当今世界同类型产品最高水平。作为国家战略的承担者,我们将大力发展清洁能源的国家战略,不断探索更前沿的电站设备技术,致力于提供更优质的产品和更高效的服务,助力中国CFB的持续发展。

  中国机械工业联合会发电设备中心主任 张科


  从我国未来电力供需形势分析,随着近年来我国电力装机的快速增长,已出现电力供应由部分地区、阶段性过剩,转向全国、全时段过剩,发电设备累计平均利用小时数低位徘徊。若严格执行节能调度法开展竞价上网,又将对循环流化床电站带来利好。并且在国家多部门不断加大煤电停缓建力度情况下,循环流化床锅炉生产依然保持在较高位运行。加上各大电力公司对超超临界CFB电站的跃跃欲试。循环流化床电站将成为未来煤电发展的新亮点。

  中国电力科技网CEO 魏毓璞 


  循环流化床技术发展到现在,以其固有的燃料灵活性和燃烧过程中低成本脱硫脱硝的优点,在机组效率、能耗和污染物排放等方面能够和煤粉炉竞争。虽然中国煤电正面临产能过剩、煤电调峰运行成为新常态和环保及碳排放压力空前加剧的挑战,但循环流化床技术以其固有优点,以及中国市场对循环流化床锅炉的巨大需求,充分发挥循环流化床锅炉的优势,在中国煤电发展热电联产和燃煤与生物质耦合发电和灵活性发电方面可发挥的独特作用,循环流化床技术必将有进一步的发展空间。
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电力月刊103期
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