東鍋超臨界循環(huán)流化床鍋爐實(shí)現(xiàn)清潔高效發(fā)電

    9月18日16時(shí)16分，從山西國金傳來好消息，東方電氣集團(tuán)東方鍋爐股份有限公司（以下簡稱東方鍋爐）研制的世界首臺350MW超臨界循環(huán)流化床鍋爐機(jī)組正式投運(yùn)。繼自主研制的世界首臺600MW超臨界循環(huán)流化床鍋爐機(jī)組成功投運(yùn)后，東方鍋爐在世界循環(huán)流化床研發(fā)史上又取得新的突破，對促進(jìn)劣質(zhì)煤清潔高效利用具有重要的里程碑意義。
　　世界首臺350MW循環(huán)流化床鍋爐的成功投運(yùn)，對國家重大技術(shù)裝備制造企業(yè)全面掌握350MW循環(huán)流化床原始設(shè)計(jì)技術(shù)，提高自主創(chuàng)新和自主開發(fā)能力，調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)能源發(fā)展與環(huán)境保護(hù)具有重大意義。
　　大數(shù)據(jù) 解決研發(fā)難題
　　循環(huán)流化床燃燒技術(shù)具有清潔、環(huán)保、煤種適應(yīng)性廣泛等特點(diǎn)，是當(dāng)前公認(rèn)的燃煤技術(shù)的重大創(chuàng)新，受到世界各國的重視。東方鍋爐具有豐富的循環(huán)流化床研發(fā)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，研發(fā)制造的眾多循環(huán)流化床鍋爐在國內(nèi)外運(yùn)行優(yōu)良，掌握了大量的運(yùn)行數(shù)據(jù)，創(chuàng)造了多項(xiàng)世界第一，領(lǐng)跑世界循環(huán)流化床技術(shù)研發(fā)進(jìn)程。
　　20世紀(jì)70年代，循環(huán)流化床燃燒技術(shù)在世界興起之初，東方鍋爐就開始研究循環(huán)流化床燃燒技術(shù)，投資建立了當(dāng)時(shí)國內(nèi)最大的循環(huán)流化床冷、熱態(tài)試驗(yàn)臺，致力于發(fā)展自主的循環(huán)流化床技術(shù)，相繼開發(fā)出中壓、次高壓、高壓標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)系列產(chǎn)品。此后，東方鍋爐進(jìn)一步加快循環(huán)流化床鍋爐大型化研發(fā)進(jìn)程，開發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的135~150MW循環(huán)流化床鍋爐。
　　自2003年起，東方鍋爐自主開發(fā)了300MW等級亞臨界循環(huán)流化床鍋爐。2008年6月，東方鍋爐自主研制的世界首臺不帶外置換熱器的300MW等級循環(huán)流化床鍋爐機(jī)組在廣東寶麗華電廠投運(yùn)。2014年4月，東方鍋爐自主研制的世界首臺600MW等級超臨界循環(huán)流化床鍋爐機(jī)組在白馬電廠投運(yùn)，優(yōu)異的運(yùn)行性能受到廣泛關(guān)注。
　　多年的研發(fā)制造經(jīng)驗(yàn)，讓東方鍋爐具備了強(qiáng)大的市場優(yōu)勢。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前東方鍋爐設(shè)計(jì)、制造的各容量等級循環(huán)流化床鍋爐超過200臺套，國內(nèi)市場占有率超過30%。其中，300MW等級循環(huán)流化床鍋爐國內(nèi)市場占有率達(dá)到70%，并成功出口歐洲地區(qū)。
　　2008年，東方鍋爐開始進(jìn)行350MW超臨界循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)的研發(fā)。水動力設(shè)計(jì)是超臨界循環(huán)流化床鍋爐能否成功的最關(guān)鍵因素，也是世界性難題。在已大量投運(yùn)300MW亞臨界循環(huán)流化床鍋爐和白馬電廠世界首臺600MW超臨界循環(huán)流化床鍋爐的研發(fā)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，東方鍋爐憑借強(qiáng)大的研發(fā)實(shí)力，通過大數(shù)據(jù)分析，進(jìn)行大量復(fù)雜的科學(xué)計(jì)算，掌握了超臨界循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計(jì)中最為重要的低質(zhì)量流速垂直管技術(shù)。
　　山西國金項(xiàng)目350MW超臨界循環(huán)流化床鍋爐各個(gè)系統(tǒng)的吸熱量與設(shè)計(jì)相符，各級受熱面溫度正常，未出現(xiàn)管壁超溫的現(xiàn)象，保證了350MW超臨界循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行的安全性和可靠性，從而解決了超臨界參數(shù)循環(huán)流化床鍋爐的水動力安全性這一世界性難題。
　　山西國金項(xiàng)目350MW超臨界循環(huán)流化床鍋爐采用爐前給煤、兩側(cè)進(jìn)風(fēng)、爐后排渣的方式，最大限度的利用鍋爐空間，使得整體布置更加合理。350MW超臨界循環(huán)流化床鍋爐機(jī)組設(shè)計(jì)供電煤耗為306.6克/千瓦時(shí)，相比當(dāng)前300MW亞臨界循環(huán)流化床鍋爐主力機(jī)組煤耗降低了20克/千瓦時(shí)以上。
　　同時(shí)，2臺350MW超臨界鍋爐機(jī)組年消耗低熱值煤220萬噸，相比600MW超臨界循環(huán)流化床鍋爐機(jī)組，選擇電廠廠址更加靈活。因此350MW超臨界循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)一經(jīng)推出就受到用戶的普遍歡迎。國內(nèi)在建的350MW超臨界循環(huán)流化床鍋爐機(jī)組超過30個(gè)，選擇東方鍋爐設(shè)備的超過60%。
　　煤種適應(yīng)廣泛 環(huán)保性能優(yōu)良
　　循環(huán)流化床鍋爐是國內(nèi)外近40年發(fā)展起來的一種新型潔凈煤燃燒技術(shù)。東方鍋爐研制的循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)在燃燒劣質(zhì)煤方面，具有燃料適應(yīng)范圍廣、污染物排放低、調(diào)峰能力強(qiáng)、燃燒效率高等特點(diǎn)，具有良好的節(jié)能和環(huán)保表現(xiàn)。燃燒后的煤灰、爐渣可“變廢為寶”用來造磚，從而實(shí)現(xiàn)資源的綜合利用，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，促進(jìn)企業(yè)增收。
　　目前，我國低熱值煤儲量眾多。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，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較好利用。這為350MW超臨界循環(huán)流化床鍋爐提供了廣闊的市場發(fā)展空間。
　　山西國金電力有限公司2×350MW煤矸石綜合利用發(fā)電工程，是發(fā)電、供熱、水泥綜合利用一體化項(xiàng)目，是山西省重點(diǎn)工程。采用東方鍋爐最新自主研發(fā)的350MW超臨界循環(huán)流化床鍋爐，將洗煤廠洗選產(chǎn)生的矸石、煤泥、中煤經(jīng)皮帶直接輸送至電廠燃燒發(fā)電，實(shí)現(xiàn)了劣質(zhì)煤高效利用。發(fā)電產(chǎn)生的灰和爐渣作為配套建設(shè)的固廢資料綜合利用工程的生產(chǎn)原料充分利用。該項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了資源循環(huán)綜合利用、節(jié)能減排，具有良好的社會效益、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。
　　循環(huán)流化床鍋爐對發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的重要作用，早在2009年就受到時(shí)任國家主席胡錦濤的關(guān)注。據(jù)介紹，廣東寶麗華電廠利用東方鍋爐研制的300MW亞臨界循環(huán)流化床鍋爐，以煤矸石摻燒劣質(zhì)煤為燃料發(fā)電，產(chǎn)生的廢渣，全部“變廢為寶”，做灰渣磚和水泥制造填充料，制磚年產(chǎn)能達(dá)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(huán)流化床技術(shù)，將大量廢棄的煤矸石綜合利用起來，摻燒劣質(zhì)煤發(fā)電，形成了煤矸石綜合利用——清潔發(fā)電——新型建材（灰渣磚、泥填充料）的循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈，走出了一條“變廢為寶”、循環(huán)利用的科學(xué)之路。
　　煤光互補(bǔ) 實(shí)現(xiàn)清潔高效發(fā)電
　　燃煤電廠用上太陽能，光煤共舞這樣“高大上”的新鮮事，會擦出怎樣的火花？
　　我國很多燃煤火力發(fā)電機(jī)組建設(shè)在太陽能資源充足的地區(qū)，這為發(fā)展太陽能聚熱發(fā)電與燃煤火電機(jī)組復(fù)合發(fā)電技術(shù)提供了廣闊的應(yīng)用前景。
　　山西國金項(xiàng)目采用東方鍋爐研發(fā)設(shè)計(jì)的1MWth塔式太陽能光熱與350MW超臨界循環(huán)流化床燃煤機(jī)組聯(lián)合循環(huán)技術(shù)。這是國內(nèi)首個(gè)將塔式太陽能光熱發(fā)電技術(shù)與燃煤電廠進(jìn)行聯(lián)合循環(huán)發(fā)電的項(xiàng)目，受到市場廣泛關(guān)注。
　　該項(xiàng)目采用塔式太陽能光熱發(fā)電技術(shù)與燃煤電站組成聯(lián)合循環(huán)，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(zhuǎn)換為水工質(zhì)的熱能。其中，吸熱器的水工質(zhì)由燃煤機(jī)組凝結(jié)水泵出口處分流得到，水工質(zhì)在吸熱器內(nèi)被加熱后回到除氧器內(nèi)作為鍋爐的給水。將鏡場設(shè)備安裝在國金電廠燃煤機(jī)組爐頂和煤泥儲煤場屋頂，吸熱器安裝于煙囪115m標(biāo)高平臺處。
　　該項(xiàng)目將塔式太陽能聚光集熱技術(shù)與傳統(tǒng)燃煤火力發(fā)電相結(jié)合后，從設(shè)備層面只需要新增鏡場、吸熱器及其輔助設(shè)備即可實(shí)現(xiàn)該技術(shù)方案，汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)，以及輸變電設(shè)備可以與火力發(fā)電機(jī)組共用。因此，有效地降低了純光熱發(fā)電成本。在結(jié)合火力發(fā)電后可以彌補(bǔ)太陽能的不穩(wěn)定性，既節(jié)省了蓄熱系統(tǒng)又提高了電力輸出的平穩(wěn)性，將塔式太陽能熱發(fā)電與傳統(tǒng)燃煤發(fā)電相結(jié)合，成為未來發(fā)展趨勢。
　　按照每噸標(biāo)煤產(chǎn)生2.62噸的二氧化碳，產(chǎn)生8.5千克的二氧化硫和產(chǎn)生7.4千克的氮氧化物計(jì)算，50MW中等規(guī)模光熱電站每年可減少二氧化碳排放量約11萬噸，減少二氧化硫排放量約360噸，減少氮氧化物排放量約310噸。太陽能補(bǔ)充燃煤電站發(fā)電可以減少燃煤消耗，減少污染物排放，所產(chǎn)生的減排效益更加明顯，是真正的清潔高效發(fā)電技術(shù)。
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　　循環(huán)流化床技術(shù)作為主要潔凈煤發(fā)電技術(shù)之一，脫硫、脫硝過程全都在爐床內(nèi)進(jìn)行，在充分燃燒劣質(zhì)煤的同時(shí)，減少了二氧化硫和氮氧化物的排放。這也讓循環(huán)流化床技術(shù)在世界范圍內(nèi)成為極為推崇的一項(xiàng)技術(shù)。山西國金項(xiàng)目采用了東方鍋爐技術(shù)，可以降低爐內(nèi)燃燒原始二氧化硫排放，大大降低爐后脫硫的壓力和運(yùn)行成本。該項(xiàng)目還采用了東方鍋爐自主研制的SNCR脫硝技術(shù)，大幅度降低了氮氧化物污染物排放。
　　山西國金項(xiàng)目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(fā)的高效SNCR脫硝設(shè)備，最終氮氧化物排放低于50毫克/立方米。爐內(nèi)脫硫和尾部半法脫硫配合，既保證了爐內(nèi)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(nèi)先進(jìn)水平，同時(shí)起到節(jié)水的作用。
　　山西國金項(xiàng)目1號爐350MW超臨界循環(huán)流化床鍋爐機(jī)組實(shí)現(xiàn)近零排放，為低熱值煤高效、清潔利用樹立了樣板，對促進(jìn)山西、內(nèi)蒙古、陜西等一批煤炭產(chǎn)區(qū)煤矸石、煤泥高效清潔利用開辟了新途徑。