中國(guó)潔凈煤技術(shù)現(xiàn)狀
長(zhǎng)距離、大數(shù)量的運(yùn)輸,還可以修建輸漿管道。而且,建設(shè)一座年產(chǎn)100萬(wàn)噸水煤漿的生產(chǎn)廠約需投資1億元左右,其附加值比原煤高出一倍。
(4)水煤漿添加脫硫劑后,大氣中的二氧化硫大大減少。水煤漿燃燒效率達(dá)99%,達(dá)到了燃油的同等水平,而污染程度比燃油還低,其環(huán)保效益也顯而易見(jiàn)。水煤漿的燃燒溫度比燃油和燃煤粉低約100-2000C可大大減少SO2的析出和NOX的生成,減少污染物的排放。據(jù)有關(guān)資料顯示,由萬(wàn)盛承擔(dān)的工業(yè)鍋爐改燒水煤漿示范工程已經(jīng)取得了成功經(jīng)驗(yàn),燃燒效率提高至95以上、鍋爐效率提高至82以上、煙氣排放符合北京市環(huán)保要求。
6)國(guó)外發(fā)展情況。
歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家水煤漿技術(shù)已進(jìn)入商業(yè)化階段。美國(guó)建成440km、運(yùn)量約5Mt/a的輸煤管線,供2×750MW機(jī)組;意大利50萬(wàn)t/a制漿廠供電站燃燒;日本50萬(wàn)t/a水煤漿廠,經(jīng)11km管道運(yùn)輸供600MW機(jī)組;俄羅斯建成5Mt/a的制漿廠,經(jīng)250km管道運(yùn)輸供6×200MW瓦的電站使用。
5、潔凈煤發(fā)電技術(shù)
受我國(guó)能源結(jié)構(gòu)的影響,電力工業(yè)在煤炭消費(fèi)中占有及其重要的地位。近年來(lái),發(fā)電及供熱用煤占到我國(guó)煤炭總產(chǎn)量的40左右。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,這一比例還將進(jìn)一步提高,根據(jù)目前我國(guó)的國(guó)情,在未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi),仍將是以燃煤發(fā)電為主的電源結(jié)構(gòu)。隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展,提高常規(guī)燃煤電站效率將會(huì)付出越來(lái)越大的代價(jià),污染物排放的處理費(fèi)用隨著環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的日益嚴(yán)格也將大大增加,電力行業(yè)正面臨著發(fā)展與環(huán)境兩方面的挑戰(zhàn)。在新的世紀(jì),電力發(fā)展必須依靠科技進(jìn)步來(lái)實(shí)現(xiàn)與環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展,潔凈煤發(fā)電技術(shù)具有對(duì)環(huán)境污染小、發(fā)電效率高、占地少等優(yōu)越性。潔凈煤發(fā)電技術(shù)是指"潔凈煤技術(shù)"中與發(fā)電相關(guān)的技術(shù)項(xiàng)目。它的重點(diǎn)是為了提高發(fā)電機(jī)組的效率和控制因燃煤炭而引起的污染物的排放。
1)潔凈煤發(fā)電技術(shù)的分類。
(1)整體煤炭氣化燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電(IGCC)。
IGCC發(fā)電技術(shù)是煤氣化和蒸汽聯(lián)合循環(huán)的結(jié)合,是當(dāng)今國(guó)際正在興起的一種先進(jìn)的潔凈煤(CCT)發(fā)電技術(shù),具有高效、低污染、節(jié)水、綜合利用好等優(yōu)點(diǎn)。它的原理是:煤經(jīng)過(guò)氣化和凈化后,除去煤氣中99以上的硫化氫和接近100的粉塵,將固體燃料轉(zhuǎn)化成燃?xì)廨啓C(jī)能燃用的清潔氣體燃料,以驅(qū)動(dòng)燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電,再使燃?xì)獍l(fā)電與蒸汽發(fā)電聯(lián)合起來(lái)。
煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電(IGCC)是目前世界發(fā)達(dá)國(guó)家大力開(kāi)發(fā)的一項(xiàng)高效、低污染清潔煤發(fā)電技術(shù),它不僅能滿足日趨嚴(yán)格的環(huán)保要求,而且發(fā)電效率可達(dá)45%以上,二氧化硫排放可達(dá)到10毫克/標(biāo)準(zhǔn)立方米左右,極有可能成為21世紀(jì)主要的潔凈煤發(fā)電方式之一。IGCC技術(shù)是目前已進(jìn)入商業(yè)化運(yùn)行的潔凈煤發(fā)電技術(shù)中,發(fā)電效率和環(huán)保最好的技術(shù)。現(xiàn)在,全世界已建、在建和擬建的IGCC電站近30套,最大的為美國(guó)44萬(wàn)千瓦機(jī)組,計(jì)劃或可研中最大容量為德國(guó)90萬(wàn)千瓦機(jī)組和前蘇聯(lián)100萬(wàn)千瓦機(jī)組。由于IGCC有煤清潔燃燒發(fā)電特點(diǎn),我國(guó)把它列入21世紀(jì)CCT計(jì)劃中。
它的主要優(yōu)點(diǎn)是:
①熱效率高,目前已達(dá)43~46,計(jì)劃2010年可達(dá)到50;
②環(huán)保性能好。脫硫率98~99以上,NOx排放等同于天然氣,CO2排放也減少;
③燃料適應(yīng)性強(qiáng),對(duì)高硫煤有獨(dú)特的適應(yīng)性;
④可用于對(duì)燃油聯(lián)合循環(huán)機(jī)組及老燃煤電廠改造,達(dá)到提高效率、改善環(huán)保、延長(zhǎng)壽命的多重目的。
我國(guó)IGCC發(fā)電技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)工作經(jīng)歷了約二十年,一些單項(xiàng)技術(shù)如氣化爐、空分設(shè)備、煤氣脫硫、余熱鍋爐等有一定的技術(shù)基礎(chǔ)。“八五”期間與美國(guó)德士古(Texaco)公司等合作,完成了水煤漿加壓氣化200MW和400MW等級(jí)的IGCC預(yù)可行性研究。國(guó)外發(fā)展情況。目前IGCC發(fā)電技術(shù)正處于第二代技術(shù)的成熟階段,燃?xì)廨啓C(jī)初溫達(dá)到1288℃,單機(jī)容量可望超過(guò)400MW。
世界在建、擬建的IGCC電站24座,總?cè)萘?400MW,最大單機(jī)300MW。荷蘭的BAGGENUM電站(單機(jī)253MW)已于1994年投入運(yùn)行,美國(guó)IGCC示范工程取得重大進(jìn)展,WabashRiver電廠煤氣化電廠改造項(xiàng)目,系統(tǒng)供電能力262MW,設(shè)計(jì)供電效率38%,脫硫效率>98%。項(xiàng)目于1998年11月完成商業(yè)化示范運(yùn)行。美國(guó)WABASHRIVER電站(單機(jī)265MW)及TAMPA電站(單機(jī)260MW)、西班牙的PUERTOLLANO電站(單機(jī)300MW),已于1997年前相繼投入試驗(yàn)或試生產(chǎn)。
(2)循環(huán)流化床燃燒(CFBC)技術(shù)。
循環(huán)流化床燃燒(CFBC)技術(shù)系指小顆粒的煤與空氣在爐膛內(nèi)處于沸騰狀態(tài)下,即高速氣流與所攜帶的稠密懸浮煤顆粒充分接觸燃燒的技術(shù)。
循環(huán)流化床鍋爐脫硫是一種爐內(nèi)燃燒脫硫工藝,以石灰石為脫硫吸收劑,燃煤和石灰石自鍋爐燃燒室下部送入,一次風(fēng)從布風(fēng)板下部送入,二次風(fēng)從燃燒室中部送入。石灰石受熱分解為氧化鈣和二氧化碳。氣流使燃煤、石灰顆粒在燃燒室內(nèi)強(qiáng)烈擾動(dòng)形成流化床,燃煤煙氣中的SO2與氧化鈣接觸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)被脫除。為了提高吸收劑的利用率,將未反應(yīng)的氧化鈣、脫硫產(chǎn)物及飛灰送回燃燒室參與循環(huán)利用。鈣硫比達(dá)到2~2.5左右時(shí),脫硫率可達(dá)90以上。
流化床燃燒方式的特點(diǎn)是:
①清潔燃燒,脫硫率可達(dá)80~95,NOx排放可減少50;
②燃料適應(yīng)性強(qiáng),特別適合中、低硫煤;
③燃燒效率高,可達(dá)95~99;
④負(fù)荷適應(yīng)性好。負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍30~100。
循環(huán)流化床(CFBC)鍋爐煤種適應(yīng)性廣,是當(dāng)前世界上煤炭潔凈燃燒的首選爐型,具有氮氧化物排放低、燃料適應(yīng)性廣、燃燒效率高、脫硫率可達(dá)到98%、排出灰渣易于綜合利用、負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍大等突出的高效低污染優(yōu)點(diǎn),是重要的潔凈燃燒技術(shù)。我國(guó)的CFBC技術(shù)開(kāi)發(fā)工作始于八十年代中期,由中科院工程熱物理所、清華大學(xué)、浙江大學(xué)和哈爾濱工業(yè)大學(xué)等單位組織開(kāi)發(fā)研制的循環(huán)流化床鍋爐分別于九十年代相繼投入運(yùn)行,最大容量達(dá)到了75t/h。
主要技術(shù)類型有:百葉窗式、熱旋風(fēng)筒式、平面流分離器式等。目前國(guó)內(nèi)已具備設(shè)計(jì)、制造75t/h及以下的小型CFBC鍋爐的能力,但在工藝及輔機(jī)配套、連續(xù)運(yùn)行時(shí)間、負(fù)荷、磨損、漏煙、脫硫等技術(shù)方面還有待完善。已投入運(yùn)行的CFBC鍋爐大部分未實(shí)施石灰石脫硫,燃燒室運(yùn)行溫度大多高于900℃。國(guó)家經(jīng)貿(mào)委組織的75t/h循環(huán)流化床鍋爐完善化示范工程,先后完成兩種完善化爐型的設(shè)計(jì)、制造、安裝和試驗(yàn),于1996年初陸續(xù)投入運(yùn)行。
四川內(nèi)江電廠引進(jìn)了芬蘭奧斯龍公司100MW循環(huán)流化床鍋爐已于1996年6月投產(chǎn)。50MW(220t/h)循環(huán)流化床鍋爐納入“八五”科技攻關(guān),完成了設(shè)計(jì)和制造,1996年開(kāi)始安裝調(diào)試,目前項(xiàng)目工作尚未結(jié)束。國(guó)內(nèi)已基本具備設(shè)計(jì)、制造50MWCFBC鍋爐的能力。
1997年,通過(guò)鑒定或工程驗(yàn)收的有:清華大學(xué)、四川鍋爐廠承擔(dān)的四川湔江水泥廠75t/h循環(huán)流化床鍋爐完善化工程;中科院工程熱物理所分別與杭州鍋爐廠、濟(jì)南鍋爐廠、無(wú)錫鍋爐廠聯(lián)合承擔(dān)的75t/h循環(huán)流化床鍋爐完善化或研究制造。在循環(huán)流化床燃燒技術(shù)大型化方面取得突破的“甘肅窯街煤電公司130噸/小時(shí)循環(huán)流化床鍋爐示范項(xiàng)目”,目前已順利通過(guò)驗(yàn)收。
清華大學(xué)開(kāi)發(fā)的循環(huán)流化床等潔凈煤技術(shù)能有效地解決燃煤造成的環(huán)境污染問(wèn)題。循環(huán)流化床鍋爐具有在800~900℃條件下穩(wěn)定運(yùn)行,能燒劣質(zhì)煤并能高效脫硫三大優(yōu)點(diǎn)。燃煤電廠采用這種設(shè)備,既能節(jié)約優(yōu)質(zhì)煤,又能減少二氧化硫和氮氧化物排放,還能降低發(fā)電成本,具有良好的環(huán)保效益和經(jīng)濟(jì)效益,非常適合我國(guó)國(guó)情。
清華大學(xué)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)的130噸/小時(shí)循環(huán)流化床鍋爐2001年初在秦皇島北山發(fā)電廠成功應(yīng)用;220噸/小時(shí)循環(huán)流化床鍋爐已在山東威海熱電廠進(jìn)行建設(shè)并已投入運(yùn)營(yíng);425噸/小時(shí)循環(huán)流化床鍋爐的研發(fā)也被列入了科技部“十五”攻關(guān)計(jì)劃。我國(guó)在循環(huán)流化床鍋爐科技開(kāi)發(fā)方面已取得了良好的成果,但是,由于缺乏資金,國(guó)產(chǎn)流化床鍋爐的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)困難重重。
國(guó)外:CFBC技術(shù)在發(fā)達(dá)國(guó)家得到大力開(kāi)發(fā),技術(shù)成熟,正向大型化發(fā)展。目前單機(jī)容量最大的CFBC鍋爐(250MW,蒸發(fā)量700噸/時(shí))電站已在法國(guó)投入運(yùn)行,鍋爐效率90.5%,脫硫率93%,Nox排放低于250mg/Nm3按技術(shù)特點(diǎn)分為以下幾個(gè)技術(shù)流派:以Lurgi公司為代表的帶有外置換熱床采用熱旋風(fēng)分離器的循環(huán)床;以德國(guó)B&W公司為代表的塔式布置中溫旋風(fēng)分離循環(huán)床技術(shù);美國(guó)福斯特惠勒公司發(fā)展的汽冷旋風(fēng)筒分離器帶有INTREX副床的循環(huán)床技術(shù)等。鍋爐容量等級(jí)有50t/h、100t/h、400t/h,最大單機(jī)容量CFBC鍋爐(250MW,蒸發(fā)量900t/h)電站已在法國(guó)投入運(yùn)行,ABB-CE也在設(shè)計(jì)1500t/h的CFBC鍋爐。目前全世界12MW以上的CFBC鍋爐運(yùn)行約300臺(tái),其中40%在美國(guó),40%在歐洲,20%在亞洲。最長(zhǎng)運(yùn)行時(shí)間達(dá)到9萬(wàn)小時(shí),最長(zhǎng)連續(xù)運(yùn)行時(shí)數(shù)為13個(gè)月,負(fù)荷率一般可達(dá)90%以上。
(3)增壓流化床燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電(PFBC-CC)。

責(zé)任編輯:電力交易小郭
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