中國儲能網(wǎng)訊：將存在于褐煤中的水分提取出來再利用，這樣的創(chuàng)新背后，既是多年的付出，也需要引領(lǐng)技術(shù)前沿的實力?！坝米詈唵蔚霓k法解決復(fù)雜問題，這才是真正的水平?！痹瓥|北電力科學(xué)研究院院長張經(jīng)武的點評，大概是對中國電力工程顧問集團東北電力設(shè)計院（簡稱“東北電力設(shè)計院”）“煤中取水”高效褐煤發(fā)電技術(shù)最直觀的總結(jié)。
對于這套加裝在傳統(tǒng)燃用褐煤發(fā)電系統(tǒng)中、可以解決錫盟地區(qū)褐煤基地能源利用與缺水矛盾的簡單裝置，中國工程院院士秦裕琨給出了如下評價：“它解決了錫盟缺水地區(qū)煤炭能源的利用問題，具有較強的針對性，符合中國國情?！闭劶斑@項9月11日在華能匯流河電廠啟動的“煤中取水”試驗裝置，多位業(yè)內(nèi)專家與企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)交口稱贊。該技術(shù)為國際首創(chuàng)，設(shè)計思路與經(jīng)濟性都優(yōu)于目前世界上的同類型科研成果。隨著試驗的成功，錫盟地區(qū)褐煤發(fā)電可以突破以往煤炭熱值低、水源缺乏的客觀限制，具備了大規(guī)模發(fā)展的現(xiàn)實可行性。
在集成中實現(xiàn)技術(shù)突破
眾所周知，褐煤水分和灰分含量較高，低位發(fā)熱量一般只有每千克7000～16730千焦，具有較高的揮發(fā)分。由于褐煤發(fā)電是我國今后發(fā)展火電的重點之一，研究高效的褐煤發(fā)電系統(tǒng)具有重要意義。
據(jù)悉，“煤中取水”高效褐煤發(fā)電技術(shù)的工作原理是將抽取自鍋爐爐膛上部的高溫爐煙與取自鍋爐尾部的低溫爐煙混合成為干燥劑，經(jīng)由膜式內(nèi)冷高溫爐煙管道輸送至下行干燥管中與原煤混合，并將原煤中的部分水分快速變成蒸氣，然后進入風(fēng)扇磨煤機磨制煤粉，煤粉中部分剩余水分變成蒸氣依次完成干燥，同時，煤粉由煤粉收集器分離后落入粉倉，由給粉機送入爐膛燃燒。最后，煤粉收集器排出的蒸氣再進入“節(jié)能水回收裝置”，降溫后成為凝結(jié)水，該凝結(jié)水的水質(zhì)相當(dāng)于蒸餾水，進入水處理系統(tǒng)后可實現(xiàn)回收利用。
在近期召開的“煤中取水”高效褐煤發(fā)電技術(shù)工程試驗成果專家評審會上，記者對該技術(shù)的諸多創(chuàng)新有了更深入的了解。首先，風(fēng)扇磨煤機與倉儲式制粉系統(tǒng)和回收系統(tǒng)的創(chuàng)新性集合，實現(xiàn)了高水分褐煤的制粉、提質(zhì)和熱能回收在同一流程中完成，全部工藝在鍋爐島內(nèi)結(jié)束，短捷清晰；其次，充分利用干燥乏氣的低溫和高含濕的特點，通過加熱凝結(jié)水和鍋爐送風(fēng)，鍋爐排煙與回收裝置排煙混合后溫度大幅度降低，進而降低了濕法脫硫的煙氣濕球溫度，減少了脫硫系統(tǒng)的蒸發(fā)水量，最終實現(xiàn)大幅度降低脫硫島補水量；第三，乏氣余熱加熱凝結(jié)水、加熱鍋爐送風(fēng)，使干燥乏氣所攜帶的大量濕熱和水蒸汽凝結(jié)潛熱得以有效回收利用，同時，由于褐煤中的水分不進入鍋爐，鍋爐體積也得以減小，鍋爐排煙水分含量降低，因此可以采用更低的排煙溫度；第四，風(fēng)扇磨煤機系統(tǒng)與倉儲式制粉系統(tǒng)的集成使風(fēng)扇磨煤機與鍋爐本體完全脫離，負荷的調(diào)整、啟停由煤粉倉和給粉機承擔(dān)，磨煤機運行調(diào)整靈活，增大了檢修和備用的能力，實現(xiàn)了鍋爐燃燒不受磨煤機負荷變化的限制，鍋爐升負荷、降負荷可以靈活調(diào)整。
在簡單中實現(xiàn)節(jié)水減排雙收益
在華能匯流河試驗項目現(xiàn)場，記者看到“煤中取水”試驗裝置正在有條不紊地運行著。通過該裝置取出的水品質(zhì)較好，經(jīng)過正常處理后，可以作為鍋爐補給水使用。雖然該設(shè)計裝置外表看似簡易，內(nèi)在卻極大地提高了從褐煤中提取水的效率。在采訪中，東北電力設(shè)計院發(fā)電分公司熱機室主任裴育峰告訴記者：“‘煤中取水’的體量大概為所選取煤的總質(zhì)量的56.25%，約占總水量的22.5%。在褐煤燃燒本身固有的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)中，
要求有10%左右的水分要隨著褐煤進入爐膛。因此，水的提取量是相當(dāng)可觀的。”據(jù)相關(guān)研究結(jié)果顯示，一臺60萬千瓦超臨界機組如果應(yīng)用“煤中取水”裝置，每小時能回收水約140噸，能實現(xiàn)電廠的“零補水”，年可回收煤中水約154萬噸以上，相當(dāng)于一個中等城市的用水量。這為燃用褐煤的火電項目在選址方面拓寬了區(qū)域，使電廠布局?jǐn)[脫依賴大型河流、水庫及城市的困局。
同時，應(yīng)用該技術(shù)后，鍋爐可參照煙煤標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計、鍋爐體積和造價將大幅度降低，磨煤機也同樣可以降低設(shè)計和制造的難度，使建設(shè)高水分褐煤100萬千瓦等級電站有了實現(xiàn)的可能性。
根據(jù)裴育峰介紹：“應(yīng)用‘煤中取水’技術(shù)，預(yù)計兩臺60萬千瓦機組每年可節(jié)約標(biāo)煤約6萬噸左右，”在污染物控制方面，應(yīng)用該技術(shù)單臺60萬千瓦機組年約可少排放二氧化硫45噸、煙塵15噸、二氧化氮45噸、二氧化碳15萬噸，環(huán)境效益明顯。同時，東北電力設(shè)計院院長王勇人說：“錫盟電源基地是一個正在規(guī)劃籌建的新項目，總裝機容量可達1784萬千瓦。若全部采用‘煤中取水’技術(shù)，每年自褐煤中可提取1222萬噸水用于電廠補水。基于此，電廠僅需補充地表水329萬噸，同時，每年可減少二氧化硫、氮氧化物排放量各1001噸，降低二氧化碳排放量328萬噸，減少煙塵排放量301噸，節(jié)約原煤212萬噸以上?！备鶕?jù)綜合測算，以目前全國已建和在建的燃用褐煤的大型火力發(fā)電廠的總裝容量約1500萬千瓦為基準(zhǔn)，若均采用“煤中取水”發(fā)電技術(shù)，每年約可少排放二氧化硫875噸，煙塵400噸，二氧化氮875噸，二氧化碳5188750噸，大大有利于從源頭上控制污染物的產(chǎn)生。
在安全保障中締造比較優(yōu)勢
我國褐煤資源豐富，已探明的褐煤資 源儲量達1300多億噸，占全國煤炭儲量的13%。目前，全國已建和在建的燃用褐煤大型火力發(fā)電廠總裝機容量還不足1500萬千瓦，僅占全國火力發(fā)電總裝機容量的3~5%左右。未來的應(yīng)用空間十分可觀?！懊褐腥∷奔夹g(shù)的實踐應(yīng)用，可積極解決褐煤發(fā)電技術(shù)的瓶頸問題，為規(guī)模發(fā)展提供技術(shù)、經(jīng)濟、環(huán)保等諸多方面的支持。對此，秦裕琨表示：“我國的褐煤主要集中在中西部缺水地區(qū)，而褐煤就地消納的優(yōu)勢遠大于遠距離輸送，除了經(jīng)濟性，它最大的作用還在于解決了就地消納的缺水問題?！比魏我粋€新興項目，要想實現(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用，安全問題都是必須考慮的。為了保障安全性，東北電力設(shè)計院反復(fù)進行模擬測試，王勇人舉例說：“模擬220伏全廠斷電的實驗結(jié)果是，氮氣系統(tǒng)馬上可以運作起來保障安全，后續(xù)相關(guān)試驗還將進一步推進?！睂τ诮鉀Q褐煤易燃性等方面的問題，裴育峰說：“為了更好地控制燃燒，我們的團隊積極控制鍋爐含氧量和溫度，目前鍋爐內(nèi)含氧量低于10%，滿足12%的安全標(biāo)準(zhǔn)?！睂τ诒敬螌嶒炑b置的成功應(yīng)用，張經(jīng)武還表示：“該項目國際首創(chuàng)的設(shè)計構(gòu)思是一大突破。由于設(shè)計思路的不同，國際上大多數(shù)類似的設(shè)計都是配置另外的煤粉干燥系統(tǒng)，增加成本的同時工藝也更復(fù)雜。東北電力設(shè)計院的”煤中取水“技術(shù)，目前來看是國際上最簡單的?！睂τ诩夹g(shù)的發(fā)展前景，秦裕琨院士認為，該項目的價值主要在于產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用和更高效、更低污染指標(biāo)的實現(xiàn)。對此，王勇人則表示：“應(yīng)用”煤中取水“技術(shù)會增加相關(guān)設(shè)備，理論上會增加廠房的占地面積。我們下一步的目標(biāo)，就是在增加設(shè)備的基礎(chǔ)上，盡量不增加主廠區(qū)域。同時，基于安全考慮，我們希望未來的煤粉倉可以做得更小，另外，使用無油點火、等離子點火等技術(shù)來優(yōu)化點火方式?！?
