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    浅谈我省煤矸石等低热值燃料发电的前景

    栏目:综合论述 发布时间:2018-08-22

    前言

    煤矸石是煤的伴生物,是煤炭开采过程排放的废弃物,随处丢弃的煤矸石山不仅占用了大量宝贵的土地,而且给产煤当地造成了严重的环境污染,也造成了有效能源的浪费。

    利用循环流化床锅炉优越的燃烧特性,燃用适合于燃烧的煤矸石等低热值混合燃料进行发电,该项变废为宝的发电技术目前在国内外已经趋于成熟并得到迅速发展。我省煤矸石等低热值混合燃料发电项目起步较晚,装机规模和单机容量较小,利用规模低于其它省份。

    在我省发展煤矸石等低热值混合燃料电厂有其重要意义和前景。

    我省煤矸石电厂建设及运行情况

    我省煤炭主要是以无烟煤为主,其挥发份低,灰份高,着火点高,后燃严重,不易被燃尽,是世界上最难燃尽的煤种之一。

    为了烧好无烟煤,十几年来我省广大循环流化床锅炉技术工作者,通过不断摸索、探讨和研究取得不少成就。循环流化床锅炉机组规模和单机容量不断地壮大并向大型化发展。燃烧技术的掌握为我省燃用煤矸石等低热值混合燃料奠定了基础,推动了我省煤矸石电厂的建设和发展。

    目前,省内建成投厂的煤矸石电厂有福建省大田益源热电有限公司、福建省龙岩适中煤矸石火电厂、福建省安溪湖头煤矸石电厂、福建省永定金叶发电有限公司等几家。从下表可看到近年建成投产的机组无论在装机规模、单机容量和技术上都有较明显的进步和发展。

    1

    单位

    装机规模

    锅炉蒸发量

    锅炉台数

    锅炉制造

    单位

    福建省

    大田益源

    热电有限公司

    2×12MW

    75T/H

    2(台)

    济南锅炉厂

    福建省

    龙岩适中

    煤矸石火电厂

    1×8MW

    1×12MW

    35T/H

    75T/H

    1(台)

    1(台)

    湘潭锅炉厂

    唐山锅炉厂

    福建省

    永定金叶

    发电有限公司

    1×25MW

    130T/H

    1(台)

    东方锅炉厂

    福建省

    安溪湖头

    煤矸石电厂

    2×50MW

    220T/H

    2(台)

    济南锅炉厂

    福建省

    大田益源

    热电有限公司(设备已订)

    2×50MW

    220T/H

    2(台)

    无锡锅炉厂

     

    特别是近两年来福建省安溪湖头煤矸石电厂两台50MW机组的建成投产和福建省大田益源热电有限公司两台50MW机组的扩建项目,推动了我省煤矸石电厂的建设。

    目前,我省煤矸石电厂主要运行情况如下:

    2.1  机组已能够安全、稳定燃烧运行

    我省煤矸石挥发份低只有1-3%,热值一般在800-2000大卡/千克之间,而北方的煤矸石挥发份较高在15%以上,热值在1500大卡/千克以上,两者差异较大,燃烧较不易。

    因对福建煤矸石特性认识不足,早期CFB锅炉设计上存在问题较多,如:床温较低、返料温度高、磨损严重、浇筑料脱落、连续运行周期短,燃料破碎和配料计量设计不合理等。但是,几年来通过不断的摸索、试验,逐步了解了煤矸石的特性,掌握了床温与料层、一、二次风量、返料温度等之间的关系,同时积累了丰富的燃烧调整运行经验。通过不断技术改造,解决和完善了燃料破碎系统、配料计量系统存在的问题,以及通过加强进厂燃料管理等措施,保证了入炉燃料颗粒度合格、入炉热值稳定;通过不断技术攻关,较好地解决了浇筑料脱落、放渣困难等问题。从而确保我省机组能够安全、稳定运行。

    2.2  机组连续运行周期得到提高

    煤矸石等低热值燃料灰份较高,燃烧时不同的分离装置,所遇的问题不同。高温绝热旋风分离器缺点是易造成返料系统高温堵灰结焦,通过加装水夹套、水(汽)冷装置等手段,较好地缓解和解决了返料系统高温结焦问题。中、低温分离器缺点是磨损严重,通过加装防磨措施,磨损问题也得到较好的解决。从而较好地延长和提高机组连续运行周期。

    2.3  燃烧热效率有待进一步提高

    燃烧效率的好坏关系到电厂的经济效益。目前,省内各电厂通过加强管理以及通过技术改造(如加装冷渣器回收排渣热损失、加高炉膛高度等手段)燃烧热效率有所提高。但是,总的来看燃烧热效率依然偏低有待进一步提高。

    总体上来看,我省早期建成投产CFB锅炉已经完全能够安全、稳定地燃烧煤矸石等低热值燃料。近期新建的、有针对性采用新技术的CFB锅炉也已经投入运行,我们期待它给予新的启发。

    煤矸石电厂建设可推进我省煤矸石综合利用规模

    煤矸石是最大的工业固体废弃物之一,但煤矸石不是一种简单的废弃物,而是可以利用的资源,发展煤矸石综合利用具有十分重要的意义。

    我省原煤矸石综合利用途径较单一,只是简单地将煤矸石煅烧后拿去做水泥的掺合料,产品的技术含量不高。简单地煅烧易造成环境污染,同时也浪费了资源。利用煤矸石等低热值混合燃料进行发电,燃烧后的灰渣其活性好同样是水泥很好的掺合料,资源能够得到进一步有效合理地使用。

    煤矸石等低热值混合燃料发电需要消耗大量的燃料,通过发电煤矸石能得到较规模地利用,可以减少土地压占,改善环境质量。

    利用煤矸石发电可以减轻我省部分煤炭资源紧缺压力

    煤炭是我省主要消耗的能源,约占全省能源消耗的70%。随着海峡西岸经济区建设步伐的加快,煤炭需求也在快速增长,2005年煤炭消耗总量超过4500万吨。然而我省煤炭资源较贫乏,是南方缺煤?。ㄇ┲?,每年一半以上的煤炭需从省外和国外调入,煤炭成为我省经济发展的制约瓶颈。

    我省每年煤炭的开采量为2000多万吨,按全国通用的10%左右排放量计算,每年约有200多万吨的新增煤矸石排放,加上历年开采的排放量这个数字相当可观。同时,我省煤层薄,在煤炭开采过程中对一些煤层较薄、热值较低(只有2000大卡/千克-4000大卡/千克)、目前没有市场的煤层均随意丢弃没有开采,在我省煤炭资源贫乏情况下来看这是个很大的能源浪费。如将这两方面低热值煤炭进行开发利用,可缓解我省部分能源紧缺。浅薄的煤层开采出来也可提高产煤企业的经济效益。

    可合理分配、利用有限的煤炭资源

    煤矸石等低热值混合煤具有一定的热值,燃烧后可放出热量,可以替代一部分优质煤炭。不同行业使用的煤炭质量要求不同。

    以一家装机容量为2×12MW的电厂为例,按年利用5000小时,年可发电12000万千瓦,度电标煤耗550千克/千瓦时进行测算可知,如全部燃用优质煤则年需要消耗优质煤82000吨,如采用煤矸石等低热值混合煤进行发电时,年只需消耗优质煤62400吨、煤矸石93600吨,可置放优质煤炭19600吨。虽然不同蒸发容量、不同炉型的CFB锅炉度电煤耗不一样,但总的来说置放率一般可达20%-30%。如果我省煤矸石发电装机容量达240MW,年可节约优质煤炭20万吨,可消耗煤矸石100万吨,这可是一笔不小数字。

    结论

    综上所述,我省煤矸石电厂已经完全能够安全、稳定地燃用煤矸石等低热值燃料,同时,该项技术又符合国家资源综合利用产业政策。因此,为了补充我省能源需求的不足,合理使用有限煤炭资源,促进我省资源综合利用工作,减轻环境污染,利用循环流化床锅炉的优越燃烧特性,提高循环流化床锅炉的燃烧运行技术,提高锅炉的燃烧效率,适度发展我省煤矸石等低热值混合煤电厂有其深远意义和广阔前景。

     

    文章作者:郑成海 游兴炎

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