我國流化床發電技術持續領先
66萬千瓦超超臨界流化床鍋爐通過專家評審
66萬千瓦超超臨界流化床鍋爐通過專家評審
“當前，超超臨界循環流化床（簡稱流化床）發電技術研發正積極推進，二次再熱流化床發電技術也被列入研發計劃，我國流化床發電技術將繼續保持世界領先水平。”在近日召開的第二屆超臨界循環流化床鍋爐技術研討會上，中國電力科技網CEO魏毓璞表示。
電站鍋爐作為火力電站主機設備之一，主要有煤粉爐和流化床鍋爐兩類。我國自上世紀80年代初，在國家的大力支持下開展了流化床燃燒技術的研發，在遵循自主開發與引進結合的原則上，已經擁有了具有自主知識產權的15萬千瓦、20萬千瓦、30萬千瓦、60萬千瓦循環流化床鍋爐系列產品。目前，各等級循環流化床機組已在國內投運了近萬臺。
“世界首臺60萬千瓦級流化床發電機組運行幾年來，優勢突顯。流化床發電技術在燃料選擇、控制污染物排放、灰渣綜合利用等方面具有綜合競爭優勢，在環保壓力日益增大的今天，值得進一步推廣。”國家發展改革委自主研發超臨界60萬千瓦流化床鍋爐專家組組長馬懷新在會上談道。
領先地位進一步鞏固
“目前正在開展的66萬千瓦超超臨界流化床技術研發進展順利，將進一步鞏固我國在此領域的領先地位。”清華大學熱能工程系教授張縵在上述會議上講道。
在沒有先例的前提下，經過獨立開發，我國已系統實現了從30萬千瓦亞臨界自然循環到60萬千瓦超臨界強制流動帶來的巨大的理論及工程突破，建立了超臨界流化床鍋爐整套設計理論和關鍵技術體系，創建了60萬千瓦超臨界循環流化床鍋爐制造、安裝、調試技術體系，性能指標全面優于國外同期開發的超臨界流化床鍋爐，國際市場占有率超過95%。
據哈爾濱鍋爐廠有限公司性能設計處副主任王君峰介紹：“哈鍋66萬千瓦高效超超臨界流化床鍋爐順利通過國內專家評審。二次再熱流化床鍋爐也應該是未來的研發方向。”記者注意到，《煤電節能減排升級與改造行動計劃（2014~2020年）》中明確強調：“適時開展超超臨界循環流化床機組技術研究。”“十三五”國家重點研發計劃也把 “超超臨界流化床鍋爐技術研發與示范”列入其中。60~100萬千瓦超（超）臨界流化床鍋爐技術還入選了 《中國制造2025》重點領域技術路線圖。
中國工程院院士岳光溪在接受《中國電力報》記者采訪時表示：“‘十三五’期間，清華大學、神華集團與科技部、國家發展改革委等相關部門開展的60萬千瓦等級超超臨界流化床示范工程研發，將實現超超臨界高參數、節能型、超低排放3個目標。”中國科學院工程熱物理研究所擁有30余年循環流化床技術研發經驗，該所研究員那永潔在上述會議上表示，流化床大型化與高參數化后帶來諸如爐膛受熱面布置等一些關鍵技術問題。在中國科學院戰略性先導科技專項資助下，中國科學院工程熱物理研究所提出了環形爐膛技術，形成了66萬千瓦等級超臨界與超超臨界循環流化床鍋爐環形爐膛技術方案，建設了國內規模最大的超臨界循環流化床鍋爐冷態實驗裝置。
據合肥德博生物能源科技有限公司總經理張守軍介紹，該公司研發的生物質（垃圾）流化床氣化耦合燃煤發電技術，可以與超臨界和超超臨界流化床鍋爐及煤粉爐結合，實現生物質的高價值應用和高效發電，將電站由單一能源中心升級為能源供應、炭材料生產、廢棄物解決等的多功能中心，這將進一步提高我國在相關發電領域的領先地位。
防磨技術解決世界性難題
“我們專業從事流化床鍋爐水冷壁防磨技術研發和推廣，使鍋爐檢修周期較原有防磨技術延長5倍以上，從原來的連續運行不足4000個小時延長到20000小時以上。節能降耗的同時極大提高了流化床鍋爐的安全性和經濟性。”武漢永平科技有限公司總經理劉上中在接受《中國電力報》記者采訪時介紹道。
據了解，該公司是專業從事流化床鍋爐水冷壁防磨技術研發和推廣的高新技術企業，自主研發出流化床鍋爐水冷壁防磨新技術——導熱型格柵防磨技術。上述技術與以往將水冷壁表面增厚的被動式防磨技術截然不同，而是一種通過優化爐內水冷壁表面流場，降低氣固物流體接觸水冷壁終端速度的主動防磨技術。“該技術徹底解決了長期困擾燃煤電廠流化床鍋爐水冷壁易磨損泄漏這一世界性難題。”劉上中告訴記者。
“在當前眾多籌建超臨界和正在設計研發的超超臨界流化床鍋爐中，采用帶爐水循環泵的鍋爐啟動系統，在應對機組調峰甚至頻繁啟停時，具有更好的經濟性。”國家發展改革委自主研發超臨界60萬千瓦循環流化床鍋爐專家組專家王大軍表示。合肥皖化電機技術開發有限責任公司是國內首家、國際上第三家能獨立自主設計、制造，滿足亞臨界、超臨界和超超臨界大型發電機組需要的爐水循環泵企業。
“無論是引進的流化床鍋爐，還是后續的國產化鍋爐，幾乎無一例外地都出現過試運周期長、可靠性差等問題。個別廠為了應付上級在煤耗、廠用電、硫氮排放等要求不惜弄虛作假。不少項目還被人們譏諷為‘禮拜機’！嚴重時流化床技術被不少人質疑，甚至到了被否定的地步。”談起流化床發電技術發展歷程，馬懷新向《中國電力報》記者介紹道。
問題出在哪里？“經過專家組的長期調研認為，除了主機本身存在的一些問題，其根本原因還是配套輔機不配套所致。為此，專家組在進行60萬千瓦鍋爐研究的同時，把配套輔機（包括耐火耐磨材料）的研發放在同等位置，與主機同步進行。”馬懷新表示。
專家組對一、二次風機、冷渣器、燃煤的破碎分篩、石灰石制備事故緊急啟動系統、旋轉空預器、電-布復合除塵器等設備，對有能力提供這些配套設備的廠家的方案逐一進行評審，有的如二次風機、冷渣器等還進行了多次評審。“功夫不負有心人，這一正確決定實現了為60萬千瓦鍋爐配套的設備在試運中未發生任何因為輔機影響的安全問題。”馬懷新談道。
爐內脫硫脫硝技術應大力推廣
“流化床鍋爐采用低溫、分級燃燒，完全可以大幅度降低二氧化硫、氮氧化物，即便按照所謂的超低排放改造，其改造技術也有多種選擇。現在，燃煤電廠正在進行的超低排放改造，投入非常大。如果能實現爐內深度脫硫、脫硝，我們將在取得同樣減排效果的情況下為國家節省大量資金，這應該是行業大力支持和倡導的技術路線。”馬懷新分析道，“當然要實現這一目標，還需要流化床技術工作者繼續努力，在已有豐富實踐基礎上，相信我們一定能夠完成爐內深度脫硫、脫硝（包括脫碳）的歷史穿越和任務提升！”在國家嚴厲的節能減排政策下，流化床機組選擇什么樣的改造技術路線實現二氧化硫、氮氧化物達標排放，一度成為了行業亟待破解的課題。在眾多專家看來，流化床發電機組實現超低排放，較之煤粉爐發電機組有獨特的優勢。
根據 《火電廠大氣污染物排放標準》，部分流化床機組無需改造或通過簡單爐內改造和燃燒優化調整即可滿足要求，對部分超標機組及新建機組，采用SNCR脫硝技術，脫硝效率可達60%~85%，實現達標排放，同時施工周期短，投資費用低，運行效果好。
記者了解到，流化床鍋爐采用半干法脫硫技術實現超低排放，已經在山西國金、國峰、河曲等項目成功應用。在山西宏光電廠、朔州熱電有限公司、啟光發電有限公司等，分級供應爐內外用粉，配合爐內脫硝、爐外濕法技術，實現超低排放。
神華集團流化床技術研發中心技術研發部副主任辛勝偉在上述會議上表示：“流化床固有的優點不被利用，其存在的價值就會被極大削弱。較理想的低成本實現超低排放改造的技術路線是，通過流化床技術創新與設備改造進行爐內優化，發揮流化床固有優點，實現氮氧化物的源頭生成抑制和二氧化硫的高效深度脫除。”
呼吁支持政策落到實處
2013年，我國自主研發、設計、制造的世界首臺60萬千瓦超臨界流化床機組在四川白馬建成投產。該機組是目前世界上投運的單機容量最大、技術最先進的超臨界流化床機組，代表了當今流化床發電技術的最高水平。
“四川白馬電站是由國家相關部門主導的一個探索性項目，本應取得良好的示范效果，然而由于外部環境的嚴緊制約，長期運行小時數逐年降低，長期在中、低負荷運行，大大偏離設計的年均運行小時和年均發電量，導致電廠長期虧損。”馬懷新在上述會議上呼吁，對流化床發電機組的支持政策應該落到實處。
“對于以煤矸石為主要燃料的低熱值煤發電項目，優先于常規燃煤機組調度和安排電量，并結合循環流化床鍋爐發電機組負荷跟蹤速度慢等特性，降低機組負荷調節速率要求。”在國家能源局發布的 《關于促進低熱值煤發電產業健康發展的通知》中，《中國電力報》記者注意到這樣的內容。
作為低熱值煤綜合利用發電的主要方式，循環流化床機組能夠較好地利用各種熱值燃料，在實現低熱值煤（或煤粉爐難以燃燒的煤）綜合利用方面具有不可替代的作用，是其他類型機組無法比擬的。“對于燃用3500大卡/千克以下燃料的火電廠，建議選用流化床發電技術。”魏毓璞表示。
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