【碳交易】发电侧低碳技术及管理手段汇总解析

采用先进的超临界火电技术对我国现有的火电结构进行改造，势在必行。我国电力工业总体水平与国外先进水平相比有较大差距，能耗高和环境污染严重是目前我国火电中存在的两大突出问题，并成为制约我国电力工业乃至整个国民经济发展的重要因素。因此，在增产煤炭的同时，必须更加重视节约发电用煤工作，提高机组的热效率实现节能降耗及降低污染排放。为迅速扭转我国火电机组煤耗长期居高不下的局面，发展国产大容量的超临界火电机组是十分必要的。近几年来国内三大动力集团在电站设备设计和制造方面的技术、经验、能力和技术装备水平等都有了很大的进步和发展。超临界机组和超超临界机组发展迅速，已经基本完成国产化，具备了批量化建造的能为。
 

表1 不同燃煤机组二氧化碳排放系数

 

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注：国网能源研究院计算数据

 

我国自20世纪80年代开始引进和发展超临界机组。我国发展超临界火电机组的起步容量定为600MW。从技术性、经济性以及机组配用材料方面考虑，参数初步定为压力24~26MPa、温度538~566℃、一次中间再热。随着超临界火电机组的成功运行，取得了一些重要的调试和运行经验。
 

上海石洞口电厂引进的2台600MW超临界机组于1991年和1992年投入运行。福建漳州后石电厂由日本三菱公司和美国燃烧工程公司引进的6×600MW超临界机组从1999年底起陆续投运。营口电厂2×300MW、内蒙伊敏电厂2×500MW、辽宁绥中电厂2×800MW、天津盘山电厂2×500MW超临界机组己陆续投入运行。河南沁北电厂采用日本日立公司技术生产的2×600MW超临界机组于2004年月11月和12月分别投运。上海外高桥电厂从阿尔斯通公司引进的2×900MW超临界机组于2004年投入运行。江苏常熟电厂2×600MW超临界机组己于2005年3月和6月分别投入运行。
 

超超临界机组重点发展600MW和1000MW的机组己建成的具有代表性的有浙江玉环电厂4×1000MW机组、上海外高桥2×1000MW机组、山东邹县2×1000MW机组、江苏泰州2×1000MW机组、山东莱洲2×1000MW机组等。

整体煤气化联合循环发电（IGCC）技术发展。整体煤气化联合循环发电技术是将煤气化与联合循环发电相结合的一种洁净煤发电技术，被誉为“最清洁的煤电”，有人用“旧能源，新方法”来形容IGCC技术。同样以传统煤炭资源为能源，具有较高的热效率，目前可达43%~45%；对环境污染小：硫能被回收利用；NOx的排放低于25mg/m3，粉尘排放低于10mg/m3；经水汽转换后的CO2达到高浓度，易于实现零排放；IGCC电厂的耗水量也只有常规火力发电厂的一半左右。因此IGCC集高效发电和环保性能于一体，不仅弥补了煤炭利用单项技术难同时满足效率、成本和环境等多方面的不足，而且与削减二氧化碳排放的长远可持续发展目标相同，是最有效的清洁煤利用技术途径，也将成为我国洁净煤利用高新技术发展的主要方向。 本+文内.容.来.自：中`国`碳`排*放*交*易^网 ta np ai fan g.com
 

IGCC系统主要由煤的气化与净化部分以及燃气一蒸汽联合循环发电部分组成。煤的气化与净化部分包括的主要设备有气化炉、空分炉、煤气净化装置、硫回收装置等；燃气一蒸汽联合循环发电部分包括的主要设备有燃气轮机发电系统、余热锅炉、蒸汽轮机发电系统。
 

我国从1996年开始论证、规划山东烟台IGCC示范电站（2×300~2×400MW）。十多年来，我国积累了较多的科研成果，基本具备了IGCC电站的设计和设备制造经验。我国引进Texac，Shell气化炉近40台，在引进、消化、自主创新方面有较大的突破。西安热工研究院有限公司承担国家“十五863课题”，成功开发出干煤粉加压气化技术，并建成26t/d的两段式干煤粉加压气化中试装置以及IGCC电站仿真机。
 

我国的蒸汽燃气轮机联合循环发电技术在“技贸结合、打捆引进、联合制造”的基础上，国内制造厂基本具备了除燃用低热值合成气的燃气轮机、核心部件的制造技术以外设备的设计制造能力；国内设计院已基本具备IGCC发电工程的总体设计能力。在此基础上，各大发电集团公司都在积极规划发展IGCC项目。2012年12月2日，中国首座煤气化联合循环电站——华能天津IGCC示范电站投产，标志着我国洁净煤发电技术取得了重大突破。目前中国在华北、华东和华南地区已经拥有12个IGCC发电及多联产项目。IGCC电厂的投资费用比较高，技术尚需完善，拟与当今己经相当成熟和先进的常规燃煤蒸汽电厂相竞争，仍有很长的一段路要走。

超临界、超超临界燃煤发电技术与IGCC发电技术对比分析。超临界、超超临界机组同IGCC在燃煤电力系统应用中都存在各自的优缺点，具体详见下表。

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表2 超临界、超超临界燃煤发电技术与IGCC发电技术对比分析

 

 

循环流化床锅炉（CFBB）燃烧技术。技术描述：新一代高效、低污染的清洁燃烧技术。通过循环燃烧物料提高热效率，通过维持炉腔的低温燃烧条件方便脱硫。
 

环保特性：煤种适应性广，燃煤颗粒级配要求低；出力高，启动快，调节迅速且范围宽；热效率高，密封性能好，节能效果显著；脱硫工艺简单，操作方便，氮氧化物排放低；防磨措施形式多样，运行可靠。
 

我国目前应用状况。目前我国现有不同容量的循环流化床锅炉近3000台，其中，100~150MW等级循环流化床锅炉达到150多台，已投运的300MW循环流化床锅炉机组达到了13台。我国在建与拟建的300MW循环流化床锅炉机组也已超过了50台，超过了世界上中国之外的总和。此外，我国已开始研发600MW超临界循环流化床锅炉技术并计划投产。
 

增压流化床燃烧联合循环（PFBC-CC）发电技术。PFBC-CC发电技术在利用常规的锅炉机组发电的基础上，进一步利用增压锅炉的高温高压烟气来驱动燃气透平发电，提高发电效率。PFBC-CC发电效率比相同参数的常规粉煤电站的发电效率高2%~4%；由于煤在流化床内的燃烧温度仅为900℃左右，因此增压流化床燃烧过程中NOx和SO2的排放量能得到很好的控制；比较充分地发挥燃气循环部分的优势，使电站的净效率比常规电站提高5%~7%。

我国已建成15MW燃煤增压流化床联合循环（PFBC-CC）工程试验电站，实现了燃气/蒸汽联合循环运行，成功地进行了全系统72小时连续运行和累计1000小时试运行。攻克了（PFBC-CC）15MW规模的燃气/蒸汽联合循环发电功能的中试电站主要关键技术，并且在工程试验规模中得到了实施。目前，我国正在进行第二代PFBC-CC的研发工作。 禸*嫆唻@洎：狆國湠棑倣茭昜蛧 τāńｐāīｆāńɡ.ｃōｍ