如何在发电中实现低热值煤的综合应用

2015-03-31李飞谷吴家文廖帮贵朱峰波柳勇

地球 2015年11期

关键词：低热值外置煤矸石

■李飞谷吴家文廖帮贵朱峰波柳勇

（毕节市煤矿勘测设计院贵州毕节 551700）

如何在发电中实现低热值煤的综合应用

■李飞谷吴家文廖帮贵朱峰波柳勇

（毕节市煤矿勘测设计院贵州毕节 551700）

低热值煤一般指煤泥、煤矸石和泥中碳等，这些工业废料特别是煤矸石的大量排放带来了很多问题，无论是对土地资源的浪费还是对于环境的污染，我国近两年也开始了对于煤矸石的处理工作，但是绝大部分的利用方式过程中的附加值都比较低，对于煤矸石等低热值煤在发电中的综合应用无疑是最具前景的，本文结合循环硫化床燃烧技术，实现煤矸石的在发电中的综合利用。

低热值煤煤矸石循环硫化床燃烧技术火电站供暖体系

1 循环流化床锅炉的技术特点

由于低热值煤的含碳量少，所以需要高浓度的原料，因此在循环流化床锅炉内部的燃料浓度比一般的煤粉炉都高，由于分离器的存在，大量的颗粒在循环回路中获得反复的燃烧，由于灼热床料也使得燃烧过程比较比较稳定，几乎可以燃烧所有的低热值煤（贫煤、烟煤、煤矸石、是有焦等）都能获得充分持续的燃烧，而且基于环境的需求，循环流化床锅炉对于二氧化硫的脱出率也比较高，比较容易达到环保的要求，这些技术上的优点对于低热值煤的利用是明显的，国内的很多火力发电厂都加大了循环流化床锅炉的建设力度，由于燃料成本较低，加上国家政策的扶持，能最大程度上保证企业的经济效益。

2 低热值煤在发电领域的综合应用

首先是技术优势，我国粗放式经济增长模式给我国环境造成了非常大的危害，基于我国的上下游产业政策和宏观能源政策的角度出发，国家能源局颁布了相关的规定，明确了低热值煤在发电中的应用的重要意义，以及其重要的指导思想。低热值煤在发电领域的潜在问题主要变现在，常规的掺烧低热值煤在循环流化床锅炉应用于发电领域有着一定的局限性，所以燃烧的过程中需要参入一部分的优质煤，这在一定程度上削弱了其经济性，但是过度的掺入低热值煤又会产生一系列的问题，首先会增大循环流化床锅炉灰渣量，对于渣的冷却和传输过程造成了一定的阻碍，其次会加快锅炉受热面的老化，降低锅炉的安全性。

3 低热值煤应用于发电的技术可行性分析

3.1 外置床的设计

首先从设计的经济效益来看，国内的循环流化床锅炉大多数并不设置外置床，但是基于低热值煤的燃烧特点，外置床的加入是必须的，它能扩大调节内部气温和床温的调节范围。我国早期的外置床技术是国外引进来的，该技术的阀体和爆管问题频发，我国国产外置技术已经相当的成熟可靠。而别是江西省我国首台210MW和330MW循环流化床锅炉的投入使用，表现了其在外置床技术的成熟。

3.2 水冷壁磨损控制

水冷壁磨损是燃烧低热值煤普遍存在的问题，为了避免磨损现象的发生，目前普遍采取的做法是额外的安装一个主动多阶式炉内防磨器，该装置的设置方式要沿着炉膛水冷却壁的高度从一定的间距布置。这种装置能够有效的减缓炉膛贴壁流的速度和内部颗粒物的浓度，在防磨方面的作用非常明显，而且安装简单，不需要对现有的设备进行较大的改造。

3.3 低渣冷却

低渣的冷却和排放控制是威胁循环流化床锅炉安全稳定性的主要原因，目前的滚筒式冷渣器的冷却效果一般，由于对于热量的回收能力较弱，冷源的热损失非常大，因此采取新型冷渣器就成了耽误之急，新型的冷渣器充分的考虑到了低热值煤的燃烧特点，适用性相对较强，水冷过程中的磨损程度更小，对于低热值煤的利用也更加的充分，同时也能提高锅炉的利用效率。而且这种新型的硫化床是冷渣器的安全性能较高，还能能提高对热量的利用效率。

3.4 燃烧中心区域氧控制

随着循环流化床锅炉的容积的不断扩大，内部的面积也随之增加，导致了中心区域的氧气控制遇到了障碍，二次风喷口无法达到循环流化床锅炉的中心区域，从而使得低热值煤的颗粒得不到充分的燃烧，所以对于中心区域的氧控制是技术难点，为了改善这一状况，一般采用的是降低炉膛宽度，或者增加二次风的流动强度，实现对于中心区域的氧气控制。

4 发电中低热值煤产生的余温的利用

由于煤矸石等低热值煤的含碳量较少，因此引入了循环流化床锅炉来保证低热值煤的充分燃烧，并用于发电，这个能量转换的过程中实际上存在着大量的热量消耗，特别是循环流化床锅炉的凝汽器的热量损失严重，如果能够利用循环冷却水的余热用于区域供暖的话能够对于低热值煤的热量得到更加充分的利用。为此我们借鉴了很多国外的先进技术，特别是对于循环流化床锅炉的循环水系统的改造，对于低热值煤发电使用的循环流化床锅炉进行了改造，并且对于煤矸石等低热值煤的燃烧发电过程中的热量进行了模拟计算，通过计算我们知道了低热值煤在整个能量转换过程中损失的热量能够保证供暖系统的能量要求，在循环流化床锅炉中引入的供暖系统的供暖循环水出水口的温度经过测试基本达到供暖的要求，并且整个系统的设计并不影响低热值煤发展的流程。验证了煤矸石等低热值煤利用循环流化床锅炉技术用于发电是可行的，而且引入供暖系统也是可行的。

通过对地热煤发电的综合应用，以及使用循环流化床锅炉对地热煤的发电的关键技术分析，我们确定了低热煤被应用发电的技术可行性，鉴于我国数量庞大的低热值煤，大力开展低热值煤发电是完全可行的。