近年來，我國(guó)環(huán)境污染形勢(shì)嚴(yán)峻，霧霾頻發(fā)。隨著社會(huì)對(duì)環(huán)境問題的的高度關(guān)注，國(guó)家對(duì)大氣污染物排放控制更加嚴(yán)格，推進(jìn)煤電超低排放和節(jié)能改造勢(shì)在必行，作為耗煤大戶的燃煤電廠面臨著巨大的環(huán)保壓力。在5月25-26日舉行的2017清潔燃煤發(fā)電中國(guó)國(guó)際論壇上，中國(guó)能源研究會(huì)副秘書長(zhǎng)、節(jié)能減排中心主任王凡做了題為“創(chuàng)新是燃煤電廠唯一出路”的主旨演講，對(duì)我國(guó)燃煤電廠的現(xiàn)狀、面臨的挑戰(zhàn)及未來的技術(shù)發(fā)展等做出了詳實(shí)地講解與分析。
中國(guó)能源研究會(huì)節(jié)能減排中心主任 王凡
我國(guó)燃煤電廠的現(xiàn)狀——“煤耗”大戶煩惱“接踵而至”
燃煤發(fā)電在我國(guó)能源結(jié)構(gòu)中占比很大，至今以煤為燃料的火電裝機(jī)超過70%，燃煤發(fā)電占比高達(dá)65%，核電發(fā)電占比只有3%，風(fēng)電加光伏占4%。全國(guó)燃煤裝機(jī)容量接近10億千瓦，年消耗煤炭接近20億噸。而燃煤發(fā)電為我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和人民生活提供了最基礎(chǔ)最堅(jiān)實(shí)的電力保障，同時(shí)也消耗了大量資源，給環(huán)境帶來巨大壓力。
煤炭發(fā)電面臨越來越嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，也在于公眾對(duì)環(huán)境污染和空氣質(zhì)量的關(guān)注已經(jīng)上升到社會(huì)熱點(diǎn)，化石能源消耗和碳排放問題也成為大國(guó)博弈的舞臺(tái)，環(huán)境問題和排放問題促使我國(guó)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整加速進(jìn)行，加之國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型調(diào)整帶來的用電量增速放緩和機(jī)組利用小時(shí)下降、電力市場(chǎng)化改革持續(xù)推進(jìn)引發(fā)的更為激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，都給燃煤發(fā)電和燃煤電廠的生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)帶來巨大的壓力。
我國(guó)煤電比重大，年消耗接近20億噸，出于生存環(huán)境的要求，最終要通過調(diào)整發(fā)電結(jié)構(gòu)來降低火電的比重。但是調(diào)整需要時(shí)間，面臨壓力和挑戰(zhàn)，燃煤電廠只有依靠精益管理和技術(shù)創(chuàng)新，不斷提高效率，降低排放，才能在越來越嚴(yán)峻的外部環(huán)境下求生存、謀發(fā)展。
創(chuàng)新是燃煤電廠的唯一出路
隨著傳統(tǒng)火電技術(shù)日益成熟，節(jié)能減排的難度越來越大，只有依靠創(chuàng)新，才是燃煤電廠的唯一出路。
燃煤電廠節(jié)能減排 兩項(xiàng)措施并行
近年來，我國(guó)大氣污染問題嚴(yán)峻，其中，煤炭燃燒被認(rèn)為是引起霧霾的重要原因。全國(guó)一半的煤炭用于火電消耗，另外四分之一的煤炭用于工業(yè)鍋爐。治理霧霾，推動(dòng)燃煤電廠節(jié)能減排，實(shí)現(xiàn)工業(yè)燃煤鍋爐清潔燃燒是關(guān)鍵。在推動(dòng)火電行業(yè)節(jié)能減排方面，中國(guó)能源研究會(huì)主要做了兩方面的工作：一是推動(dòng)高效發(fā)電技術(shù)工程化試點(diǎn)，一是推廣以上海外三電廠為代表的創(chuàng)新技術(shù)。
我國(guó)目前的火電廠供電煤耗315克，根據(jù)國(guó)家要求，到2020年，全國(guó)新建機(jī)組平均供電煤耗不超過300克標(biāo)煤，現(xiàn)役機(jī)組平均供電煤耗不超過310克標(biāo)煤，而上海外三電廠可以達(dá)到每千瓦時(shí)276克標(biāo)煤，創(chuàng)造了奇跡。馮偉忠教授設(shè)計(jì)的雙軸高低位布置二次再熱超超臨界高效發(fā)電機(jī)組，將汽輪機(jī)高壓缸與中低壓缸分開，按高低位不同布置，省去了大量昂貴的高溫高壓管道，減少了溫差和壓降損失，使用600度的材料和設(shè)備，達(dá)到了700度的發(fā)電效率。西門子火電部首席執(zhí)行官羅蘭˙菲舍爾博士表示，此技術(shù)是改革高污染行業(yè)為低排放綠色產(chǎn)業(yè)的唯一機(jī)遇，是引領(lǐng)世界煤電繼續(xù)發(fā)展的技術(shù)。如果能實(shí)踐到工程當(dāng)中，它將使中國(guó)成為世界火力發(fā)電技術(shù)的權(quán)威。
上海外三電廠擁有一系列創(chuàng)新技術(shù)，其精髓主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：一是注重發(fā)電設(shè)備的保效，臨爐加熱防止產(chǎn)生氧化皮;二是在廣義回?zé)崂碚摶A(chǔ)上，用好用活回?zé)峒夹g(shù)，不但把回?zé)峒夹g(shù)用于加熱鍋爐補(bǔ)給水、加熱鍋爐進(jìn)風(fēng)，還用于加熱煤粉等其他介質(zhì)，最大限度節(jié)約能源;三是系統(tǒng)考慮和解決提效和減排，尤其是高效低耗的脫硫脫硝技術(shù)，推動(dòng)了電廠系統(tǒng)和過程的革命;四是小汽機(jī)集中變頻。這些創(chuàng)新技術(shù)的綜合運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)了燃煤電廠寬負(fù)荷安全高效清潔運(yùn)行。
電力生產(chǎn)方式創(chuàng)新
電力生產(chǎn)方式的創(chuàng)新也很重要，如熱電聯(lián)產(chǎn)、分布式能源、煤炭熱解發(fā)電新工藝、發(fā)電與循環(huán)經(jīng)濟(jì)相結(jié)合等。
我國(guó)熱電聯(lián)產(chǎn)裝機(jī)容量在火電裝機(jī)容量中占比30%,國(guó)家政策鼓勵(lì)熱電聯(lián)產(chǎn)。2015年4月18日發(fā)布的《熱電聯(lián)產(chǎn)管理辦法》要求，力爭(zhēng)北方大中型以上城市熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱率達(dá)到60%以上，20萬人口以上縣城熱電聯(lián)產(chǎn)全覆蓋。
煤炭熱解發(fā)電是將煤炭進(jìn)行熱解，生成煤焦油、煤氣、半焦、半焦再去發(fā)電，實(shí)現(xiàn)煤的分級(jí)利用。不但把煤炭當(dāng)燃料，還把煤炭當(dāng)原料，提高資源利用率，創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。若把國(guó)家現(xiàn)有的40億噸煤都這樣處理，可產(chǎn)生兩億到三億噸的原油，可大大緩解國(guó)家石油的壓力，解決能源安全問題。
以廣西賀州華潤(rùn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)示范區(qū)為例，華潤(rùn)通過電廠、水泥廠、啤酒廠之間變廢為寶的循環(huán)利用和協(xié)同生產(chǎn)方式，每年節(jié)約標(biāo)煤29萬噸、節(jié)水78萬噸、廢水處理復(fù)用263萬噸、減少氮氧化物排放4250噸，減少二氧化碳排放73萬噸、二氧化硫6萬噸，產(chǎn)生循環(huán)經(jīng)濟(jì)效益約1.94億元。
我國(guó)工業(yè)燃煤鍋爐一年消耗7億多噸煤，將普通工業(yè)鍋爐改為解耦燃燒爐，實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)，利用背壓發(fā)電建成熱電中心，約10%的能源可轉(zhuǎn)換成發(fā)電煤耗低于200克標(biāo)準(zhǔn)煤的電力，企業(yè)能源利用率提高到85%以上。
此外，新材料研制也將給電力行業(yè)帶來發(fā)展機(jī)遇。國(guó)家支持由華能清能院牽頭研究的700攝氏度材料，一旦突破，火電機(jī)組的效率將由目前最高46%提高到接近50%。
創(chuàng)新一直在路上!要?jiǎng)?chuàng)造創(chuàng)新的環(huán)境和條件，建立創(chuàng)新機(jī)制及推廣創(chuàng)新技術(shù)的商業(yè)模式。我們要通過不懈努力，大力推廣火電創(chuàng)新技術(shù)、推動(dòng)火電廠節(jié)能減排的技術(shù)革命，促進(jìn)能源生產(chǎn)革命，實(shí)現(xiàn)中國(guó)的能源夢(mèng)!
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