燃煤发电技术发展展望

杨帅郭昊波李永景

（浙江浙能台州第二发电有限责任公司浙江台州317109）

摘要：随着我国经济水平的不断向前提升，各行各业蓬勃发展，城乡现代化建设速度加快，电力需求缺口随之不断扩大，2017年我国的总发电量突破6万亿千瓦时，其中火电站提供的电量达总发电量的72%以上，而火电站普遍采用燃煤发电技术来进行发电，燃煤发电仍然是我国目前最主要的发电方式。当前的燃煤发电技术主要有大型高参数机组、大型IGCC发电技术和循环流化床锅炉等几种。本文通过对燃煤发电技术发展现状进行简要描述，为日后的燃煤发电技术开发创新工作提供一定的参考价值。

关键词：燃煤发电；发展；应用

环境、资源和气候变化，这些因素都是目前燃煤发电技术无法绕开的重要突破口，近年来我国的经济发展速度不断加快，对电力的需求量随之不断增加，在2011年我国的火电生产总电量为3.8975亿千瓦时，标煤消耗量为1.2*109吨，二氧化碳排放量超过3.2*109吨，在2017，我国火电发电量为4.17279亿千瓦时，消耗标煤4.2*109t，二氧化碳排放量约为2.3*109吨，由此可见目前的燃煤发电技术面临着严峻的挑战。自十二五以来，我国可再生能源领域发展迅猛，2016年全国的并网风电装机较2011年增长了9倍，但目前的可再生性风力发电方式仍然无法替代燃煤发电方式，其生产出来的电能品质无法和煤电媲美，风力发电的成本也不具备优势，需要进一步地进行开发研究，而太阳能和燃煤发电相比，具有清洁环保的优势，但是太阳能发电成本比风力发电更高，仍需进行长期的开发研究。核电是一种目前世界上较为先进的能源供给方式，通过核电能够提供大量电能，但是由于核电自身的危险性过高，对外界环境依赖较大，稍有不慎容易造成不堪想象的严重后果，例如上个世纪苏联的切尔诺贝利核事故和2011年日本的福岛核电站事故，政府和公众对核电技术的接受程度大大降低，目前的核电研究领域中，仍然是以更加安全可靠的新一代核电技术作为主要研究开发方向。水电和火电相比，虽然更加的环保清洁，但其受到地理环境制约较大，对周边环境造成的影响也比较大，往往大型水电站建设使用时，会对下游的地理环境、生态环境和群众生活造成影响，例如三峡水电站，水电站电力输送量有限，无法满足当前的社会发展需求，因此在未来一定时间内，如果没有出现突破性科学技术（如可控型常温核聚变等），燃煤技术仍然是我国无法代替的重要发电方式，因此必须对高效清洁的燃煤发电技术进行推广探索，帮助煤电向前发展，从而为我国发展提供充足动力。

一、大型高参数机组的发展现状

（一）国内发展现状

自第十个五年计划开始以来，我国开始加大大型高参数机组的建设力度，等到了十二五期间，我国电力领域中普遍采用国产超超临界、超临界技术作为主要发电技术。截止2017年初，我国正在运行的吉瓦级USC煤电机组数量突破50台，这些机组能够很好地满足发电效率，有效控制污染水平，经济性和可靠性之间得到充分保障，易于进行技术推广，未来一段时间内都将是主流煤电技术发展方向，通过对参数和容量的提升，可以实现USC机组效率的提升[1]。

（二）1GM以上级别的USC机组

通过单机容量的提升，一方面可以提升发电效率，另一方面能够缩减单位容量造价，现在已经成为主要的煤电机组发展方向之一。在国际上，拥有最大单机容量的双轴机组是由美国制造的，其单机容量为1.3GW，拥有最大单机容量的单轴机组是由俄罗斯制造的，其单机容量为1.2GW，一般情况下，最大的单轴机组容量为1.2-1.3GW，超过这个容量就必须选择双轴机组作为煤电机组。在我国现有技术条件下，能够设计制造出1.2GW-1.3GW的超临界单轴机组，采取一次再热方式，其参数为25Mpa/600℃/620℃，燃烧方式和锅炉布置方式进行搭配，采取墙式对冲Ⅱ型布置、单切圆塔式布置、单炉膛八角双切圆Ⅱ型布置、墙式对冲塔式布置等。至于更大容量的机组，则往往倾向于使用二次再热方式进行电力生产，蒸汽的参数为30Mpa/600℃/620℃/620℃，通过这种方式，能够将效率进一步提升1.4%-1.6%，对汽轮机末级湿度进行降低，但二次再热方式也存在着一定的缺点，它会导致机组系统结构更加复杂，成本造价随之进行上涨，同时机组的调峰性能也无法得到保障，其锅炉布置形式和燃烧方式的搭配类型有：墙式对冲Ⅱ型布置、单切圆塔式布置、单炉膛八角双切圆Ⅱ型布置、墙式对冲塔式布置等。

除了对单机容量提升的方式以外，采取对高温蒸汽通道缩短的方式也能实现机组造价的降低，其具体方案为：高位布置汽机、采取M型布置锅炉或者倒置布置燃烧室、低位布置主蒸汽出口联箱等。大容量高参数机组能够实现效率提升，对单位容量成本进行降低，可以用来作为用电中心，如重工业区或者东部沿海地区。

二、IGCC机组的发展现状

（一）IGCC国外发展现状

IGCC是一种将联合循环和煤气化进行结合的高效清洁发电技术。在上个世纪八十年代，西方发达国家陆续建成了4座大型IGCC示范发电站，由于造价高昂、可靠性不高等原因，在这方面没有收到重视，这几个电站的主要发电燃料也使用石油焦对煤炭进行代替，对发电成本进行控制，近年来随着人们对气候变化关注力度的不断加强，IGCC技术再次得到了重视，并开展了相应的实际运作工作，在美国，计划在2020年以后建立起5-10座IGCC发电站。

（二）IGCC国内发展现状

我国早在上个世纪70年代末就卡死对IGCC技术进行研究，但由于资金投入不足，一直未能取得重大进展。随着国家科技部的大力支持，出台相关政策项目，推动气化炉和系统集成等关键技术向前发展，我国的大型IGCC发电技术也随之逐步深化，具有一定的示范可行性。2004年，华能集团提出绿色煤电计划，并在2005年开始实施，计划中的第一阶段即为IGCC示范发电机组建设，取得了良好成效，这项工程的成功，标志着我国IGCC技术具备一定的可行空间，可以进行深层次的开发研究，为我国的高效清洁煤电技术发展指明了新方向。和煤粉炉发电方式相比，IGCC技术效率更高，其发展前期小容量效率不小于目前的USC技术生产效率，并且IGCC技术的有害气体与粉尘排放控制水平几乎和燃机发电相平齐，具有一定的技术优势。但由于系统复杂程度较高，性能提升难度较大，造价较为高昂，为目前USC机组的3倍，因此其性价比仍然有待进行提升[2]。

三、循环流化床锅炉的发展现状

循环流化床最开始是一种化工领域中的反应器，在引入到电气领域后，其形式逐渐由鼓泡流化床锅炉转变为循环流化床锅炉，这种锅炉采用和以往煤粉锅炉燃烧方式不同的新型无焰燃烧方式，适合用来燃烧劣质煤、难烧煤和固体废弃物，正适合目前我国发电行业中燃料来源复杂的情况，具有十分广阔的发展空间，目前的循环流化床锅炉发展方向主要有两个，第一是对其经济性、安全性和环保性的提升，第二是利用这种锅炉特性来对难以燃烧的燃料进行燃烧，目前我国的煤电行业中，循环流化床锅炉仍然将作为长期的常规燃煤发电技术补充，为我国发展提供充足电量[3]。

总结

时代在向前发展，我国的燃煤发电事业面临着来自资源、环境和快速增长电力需求的共同挑战，可再生性能源在短时间内仍然无法取代燃煤发电技术发挥的重要作用，目前的燃煤发电技术趋向于环保、经济、节能进行发展，主要的发展技术有大容量的高参数USC技术、大型IGCC发电技术和循环流化床锅炉技术，其中大型USC技术作为主要的技术发展方向，为我国的燃煤发电事业提供主体技术支持，而大型IGCC技术则为我国的燃煤发电技术指明了新的发展方向，通过对循环流化床锅炉技术的研究开发，能够有效补充我国未来的煤电技术，通过这三项技术的有机结合开发，能够有效地为我国未来发展提供充足电力，帮助国家更好地向前发展。

参考文献：

[1]董国燊.超超临界燃煤发电技术的发展[J].内燃机与配件，2017，24（18）：140-142.

[2]秦锋，黄辉，马政宇等.燃煤发电超低排放技术及其潜在影响分析[J].煤气与热力，2015，35（2）：35-39.

[3]白龙.超超临界燃煤发电技术[J].科技视界，2015，24（13）：250-250.