清潔高效成超超臨界技術發展方向

2017-12-25 17:05:36 來源:中國電力報　點擊量：評論 (0)

超超臨界燃煤機組+生物質混燒+區域供熱+二氧化碳捕集+燃氣輪機，這些復雜的概念結合到一起，將成為未來解決新建燃煤火電機組二氧化碳深度減排的主要技術路線。在近日由中國動力工程學會主辦、中國電力科技網承辦

“超超臨界燃煤機組+生物質混燒+區域供熱+二氧化碳捕集+燃氣輪機，這些復雜的概念結合到一起，將成為未來解決新建燃煤火電機組二氧化碳深度減排的主要技術路線。”在近日由中國動力工程學會主辦、中國電力科技網承辦、安徽安慶皖江發電有限責任公司協辦的超超臨界機組技術交流2017年會上，中國電力工程顧問集團公司副總工程師龍輝的觀點引發了與會人員的廣泛共鳴。

從2006年至今，我國已投運的100萬千瓦超超臨界機組已近百臺，我國已成為世界超超臨界煤粉爐機組容量最大和臺數最多的國家。當前，我國超超臨界發電技術已進入更加注重自主創新、更加智能優化控制、更加清潔低碳環保的新階段。

面對煤電行業當前遇到的新問題，中國電力科技網主任魏毓璞在接受《中國電力報》記者采訪時表示，迎接這種挑戰，煤電行業只能走更高效、更清潔、更靈活道路，這也是超超臨界技術今后的發展方向。

大型燃煤機組區域供熱將成趨勢

據了解，黨的十八大以來，我國火電機組結構持續優化，超臨界、超超臨界機組比例明顯提高，單機30萬千瓦及以上機組比重上升到78.6%；單機60萬千瓦及以上機組比重明顯提升，達到41%。燃煤發電技術不斷創新，達到世界領先水平。60萬千瓦級、百萬千瓦級超超臨界二次再熱機組和世界首臺60萬千瓦級超臨界CFB（循環流化床）機組投入商業運行。超超臨界機組投運十多年來，通過引進、消化和吸收，實現了工程設計、制造、建設技術的重大突破，我國超超臨界機組無論容量、參數、效率、煤耗和超低排放改造均達到世界領先和先進水平，成為世界上蒸汽參數最高和供電煤耗最低的國家。

“我國600攝氏度等級超超臨界燃煤發電機組技術水平已經達到國際先進水平，部分技術甚至達到國際領先水平。但我國在系統整體優化和汽輪機本體制造方面仍與國際水平存在一定差異，需要補齊短板，與國際同行不斷交流，實現600攝氏度等級超超臨界燃煤發電機組技術水平的新提高。”龍輝表示，國外公司設計的100萬千瓦機組普遍帶區域供熱。“大型燃煤火電機組帶區域供熱將是未來新建燃煤發電技術發展的趨勢。”

在《電力發展“十三五”規劃》中明確提出，“全面掌握擁有自主知識產權的超超臨界機組設計、制造技術；以高溫材料為重點，加快攻關700攝氏度超超臨界發電技術；研究開展中間參數等級示范，實現發電效率突破50%。推進自主產權的60萬千瓦級超超臨界CFB發電技術示范。”

中國華能集團清潔能源技術研究院副院長肖平表示，我國應在700攝氏度等級高效超超臨界燃煤發電機組技術方面開展更加深入的研究，在該領域實現我國技術水平新的突破。而受制于汽輪機部分高鎳基材料研發難度的困擾和性價比問題，預計700攝氏度超超臨界燃煤發電機組的投運時間將推遲到2026年左右。

燃煤耦合生物質有利于減少化石能源消耗

12月19日，國家發展改革委印發《全國碳排放權交易市場建設方案（發電行業）》，首批納入全國碳市場的重點排放單位幾乎涵蓋了我國約1700家火力發電企業。其納入全國碳市場的二氧化碳排放總量超過30億噸，占全國碳排放量的1/3。

據了解，2005年，歐盟碳市場交易體系開始運行，如今，這一交易體系已經涵蓋歐洲11000家發電廠、工廠以及絕大多數的航空公司，覆蓋歐洲45%的溫室氣體排放量，成為世界上最大的碳排放交易市場。歐洲的電廠開展了各種方式的二氧化碳深度減排工作。

近年來，燃煤鍋爐摻燒生物質技術在歐美國家已成為二氧化碳深度減排的重要選項之一。國外的技術發展表明，大型燃煤鍋爐可實現在較大比例范圍內自由摻燒生物質燃料，用于給鍋爐提供熱量。英國、荷蘭、丹麥等歐洲國家在燃煤火電機組生物質混燒技術方面處于領先地位，很多大型燃煤火電機組實現了“煤改生物質”燃燒。

相關專家表示，我國可作為能源利用的生物質資源總量約4.6億噸標準煤/年，而目前我國生物質能利用量僅約3500萬噸標準煤/年，利用率不足10%，利用方式包括生物質發電等多種方案。

假設中國每年有50%的生物質能資源用于發電，那么每年可發電量約7200億千瓦時，僅此一項即可使我國非化石能源發電量占比提升約12個百分點（按2016年全國發電量計算）。若按全年發電利用小時數為4000小時，則折算生物質發電裝機容量可達約1.8億千瓦，是當前裝機規模（截至2016年底，約1214萬千瓦）的近15倍。因此，基于我國豐富的生物質能資源量及龐大的煤電總規模，在“十三五”期間及中長期時間內，我國燃煤耦合生物質發電將具有非常廣闊的發展空間。

“燃煤耦合生物質發電相比純燒生物質發電具有效率高、投資省、減少新增占地等多方面的優勢。燃煤機組通過摻燒生物質，能夠有效利用廢棄的生物質資源，減少機組燃煤消耗量，有利于燃煤機組實現碳減排，還可以解決農民散燒廢棄秸稈帶來的環境污染問題，并為農民增收。”電力規劃設計總院副總工程師姜士宏說。

據了解，國外已有大量電廠摻燒不同比例的生物質或純燒生物質，我國也已有大量的純燒生物質電廠及少數摻燒生物質發電項目。

結合具體的燃料供應、資金、運行維護習慣，以及我國電廠的情況，與會專家首推摻燒生物質技術路線。電廠采用摻燒生物質方案，其生物質摻燒比例較為靈活，從而在生物質收購中增強議價能力；生物質燃料預處理相對獨立，也可減少對原有系統的影響，縮短停機時間；電廠的改造范圍較小，可節省生物質改造的費用，便于項目投資、建設和運行管理。

“在超超臨界技術不斷發展的情況下，未來十年，我國超超臨界燃煤機組參數將進一步提高并實現工程應用，部分大型燃煤火電機組將實現區域供熱，大型燃煤鍋爐生物質混燒技術將完成示范項目并完成推廣應用。同時燃煤電廠部分煙氣二氧化碳捕捉、貯存裝置將會開展工程示范應用。超超臨界機組將在未來發揮更大作用，成為‘一帶一路’倡議中的重要能源組成部分。”清華大學教授毛健雄表示。