东锅煤光互补发电技术首役告捷
来源：中国能源报 | 0评论 | 4467查看 | 2015-10-16 17:39:00
金秋时节，硕果累累。9月18日16时16分，东方电气集团东方锅炉研制的世界首台350兆瓦超临界循环流化床机组锅炉在山西国金电厂投运。继自主研制的世界首台600兆瓦超临界循环流化床机组锅炉在白马成功投运后，东方电气在世界循环流化床研发史上又取得新的突破，对促进劣质煤清洁高效利用具有重要的里程碑意义。
世界首台350兆瓦循环流化床机组锅炉的成功投运，对国家重大技术装备制造企业全面掌握350兆瓦循环流化床原始设计技术，提高自主创新和自主开发能力，调整能源结构，实现能源发展与环境保护具有重大意义。
大数据解决研发难题
循环流化床燃烧技术具有清洁、环保、煤种适应广等特点，是当前公认的燃煤技术重大创新，受到世界各国的普遍重视。东方锅炉具有丰富的循环流化床研发设计经验，研发制造的众多循环流化床锅炉在国内外运行优良，在掌握了大量运行数据之后，创造了多项世界第一，领跑世界循环流化床技术研发。
20世纪70年代，循环流化床燃烧技术在业界兴起之初，东方锅炉就着手研究，投资建立了当时国内最大的循环流化床冷、热态试验台，致力于发展自主的循环流化床技术。相继开发出中压、次高压、高压标准参数系列产品。此后，东方锅炉进一步加快循环流化床锅炉大型化研发进程，开发了具有自主知识产权的135兆瓦至150兆瓦等级的循环流化床锅炉。
2003年起，东方锅炉自主开发了300兆瓦等级亚临界循环流化床锅炉。2008年6月，自主研制的世界首台不带外置换热器的300兆瓦等级循环流化床机组锅炉在广东宝丽华电厂投运。2005年，在取得大量循环流化床机组锅炉成功投运的基础上，东方锅炉开始向着更高等级的600兆瓦超临界循环流化床锅炉技术迈进。2014年4月，东方锅炉自主研制的世界首台600兆瓦等级超临界循环流化床机组锅炉在白马电厂投运，优异的运行性能备受青睐。
多年的研制经验，积攒起强大的市场开拓优势。据统计，目前东方锅炉设计制造的各种容量等级的循环流化床锅炉超过200台套，国内市场占有率超过30%。其中，300兆瓦等级循环流化床锅炉的国内占有率达到70%，并已成功出口欧洲。
2008年，东方锅炉开始进行350兆瓦超临界循环流化床锅炉技术研发。水动力设计是能否成功最关键的因素，也是世界性难题。基于大量投运的300兆瓦亚临界循环流化床锅炉和世界首台600兆瓦超临界循环流化床锅炉的研制经验，东方锅炉通过大数据分析，开展了大量复杂的设计计算，掌握了超临界循环流化床锅炉设计中最为重要的低质量流速垂直管技术，国金350兆瓦超临界循环流化床锅炉各个系统的吸热量与设计相符，各级受热面温度正常，未出现管壁超温的现象，保证了运行的安全性和可靠性，从而解决了超临界参数循环流化床锅炉的水动力安全性这一世界性难题。
国金350兆瓦超临界循环流化床锅炉采用炉前给煤、两侧进风、炉后排渣的方式最大限度地利用空间，使得整体布置更加合理。机组设计供电煤耗为306.6克/千瓦时，相比当前300兆瓦亚临界循环流化床锅炉主力机组煤耗降低了20克/千瓦时以上。两台350兆瓦超临界锅炉机组年消耗低热值煤220万吨，相比600兆瓦超临界循环流化床锅炉机组，电厂厂址选择更加灵活。因此350兆瓦超临界循环流化床锅炉技术一经推出就受到用户的普遍欢迎，国内目前在建的350兆瓦超临界循环流化床锅炉机组超过30个，选择东方锅炉设备的超过60%。
煤种适应性广，环保表现优
循环流化床锅炉是国内外近四十年发展起来的一种新型洁净煤燃烧技术。东方锅炉研制的循环流化床锅炉技术在燃烧劣质煤方面具有燃料适应范围广、污染物排放低、调峰能力强、燃烧效率高等特点，具有良好的节能和环保表现，不仅能够适应于低热值的煤种，甚至可以燃烧利用1000多大卡低热值的煤矸石。燃烧后的煤灰、炉渣可“变废为宝”用来造砖，从而实现资源的综合利用，发展循环经济，促进企业增收。
我国低热值煤储量众多。据不完全统计，我国每年大约有2亿吨煤矸石、煤泥、洗中煤等低热值煤尚未得到有效利用。这为350兆瓦超临界循环流化床锅炉提供了广阔的市场发展空间。
循环流化床技术作为主要洁净煤发电技术之一，脱硫、脱硝过程全都在炉床内进行，在充分燃烧劣质煤的同时，减少了二氧化硫和氮氧化物的排放，这也让循环流化床技术在世界范围内成为极为推崇的一项技术。山西国金项目采用了东方锅炉炉内烧石灰石脱硫的技术，可以降低炉内燃烧原始二氧化硫排放，大大降低炉后脱硫的压力和运行成本。该项目还采用了东方锅炉自主研制的SNCR脱硝技术，大幅度降低了氮氧化物污染物排放。
国金1号炉炉膛温度均匀，锅炉自身氮氧化物降至120-60毫克/立方米，配套东方锅炉自主研发的高效SNCR脱硝设备，最终氮氧化物排放低于50毫克/立方米。炉内脱硫和尾部半法脱硫配合，既保证了炉内二氧化硫低于400毫克/立方米，尾部二氧化硫排放低于35毫克/立方米的国内先进水平，同时起到节水的作用。
国金1号炉350兆瓦超临界循环流化床锅炉机组实现近零排放，为低热值煤高效、清洁利用树立了样板，对促进山西、内蒙古、陕西等一批煤炭产区煤矸石、煤泥高效清洁利用提供了新途径。
山西国金电力有限公司2×350兆瓦煤矸石综合利用发电工程，是发电、供热、水泥综合利用一体化项目，是山西省重点工程，将洗煤厂洗选产生的矸石、煤泥、中煤经皮带直接输送至电厂燃烧发电，实现了劣质煤高效利用，发电产生的灰渣作为配套建设的固废资料综合利用工程的生产原料得以充分利用。该项目实现了资源循环综合利用、节能减排，具有良好的社会、经济和环保效益。
循环流化床锅炉对发展循环经济的重要作用，早在2009年十一届全国人大二次会议广东代表团审议政府工作报告时，就受到时任中共中央总书记、国家主席胡锦涛的关注。据媒体介绍，广东宝丽华电厂采用东方锅炉研制的300兆瓦亚临界循环流化床锅炉，以煤矸石掺烧劣质煤为燃料的发电所产生的废渣，全部做成灰渣砖和水泥制造填充料，制砖年产能达到3.6亿块，为宝丽华新增收入9000万元。利用东方锅炉研制的循环流化床技术，将大量废弃的煤矸石综合利用起来，掺烧劣质煤发电，形成了煤矸石综合利用——清洁发电——新型建材(灰渣砖、水泥填充料)的循环经济产业链，发展出了一条资源节约型的循环利用之路。
煤光互补，引领清洁煤电新未来
燃煤电厂用上太阳能，“煤光共舞”这样高大上的新鲜事，会擦出怎样的火花?
山西国金项目采用了东方锅炉研发设计的1兆瓦塔式太阳能光热与350兆瓦超临界循环流化床燃煤机组联合循环技术。这是国内首个将塔式太阳能光热发电技术与燃煤电厂进行联合循环发电的项目。该项目采用塔式太阳能光热发电技术与燃煤电站组成联合循环，利用太阳能定日镜跟踪太阳，并将太阳辐射能反射到吸热器受热面，通过吸热器将太阳辐射能转换为水工质的热能。其中，吸热器的水工质由燃煤机组凝结水泵出口处分流得到，水工质在吸热器内被加热后回到除氧器内作为锅炉的给水。将镜场设备安装在国金电厂燃煤机组炉顶和煤泥储煤场屋顶，吸热器安装于烟囱115米标高平台处。
该项目将塔式太阳能聚光集热技术与传统燃煤火力发电相结合后，从设备层面只需要新增镜场、吸热器及其辅助设备即可实现该技术方案，汽轮机、发电机以及输变电设备可以与火力发电机组共用，因此有效地降低了纯光热发电成本。在结合火力发电后可以弥补太阳能的不稳定性，既节省了蓄热系统又提高了电力输出的平稳性。将塔式太阳能热发电与传统燃煤发电相结合，是未来发展趋势。
按照每吨标煤产生2.62吨二氧化碳、8.5千克二氧化硫和7.4千克氮氧化物计算，50兆瓦中等规模光热电站每年可减排二氧化碳约11万吨，减排二氧化硫约360吨，减排氮氧化物约310吨。太阳能补充燃煤电站发电可以减少燃煤消耗，减少污染物排放，按太阳岛服役期25年考虑，所产生的减排效益更加明显，是真正的清洁高效发电技术。
我国很多燃煤火力发电机组建设在太阳能资源充足的地区，这为发展太阳能聚热发电与燃煤火电机组复合发电技术(“光煤共舞”)提供了广阔的应用前景。
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