威赫電廠破解世界級難題

2019年最后一天，貴州威赫超超臨界循環(huán)流化床燃用高硫無煙煤發(fā)電示范項目（以下簡稱“威赫電廠”）啟動儀式在赫章縣財神鎮(zhèn)拉蘇社區(qū)馬蹄塘低調(diào)舉行。

消息顯示，威赫電廠從2016年底開始籌建。2019年1月31日，國家能源局印發(fā)《關于同意將貴州威赫超超臨界循環(huán)硫化床燃用高硫無煙煤發(fā)電項目列為國家電力示范項目的復函》，威赫電廠正式獲批國家電力示范項目立項。同年8月，貴州省發(fā)展改革委核準批復威赫電廠1號機組項目；12月，第二臺機組獲準批復。至此，威赫電廠兩臺（2×660MW）機組全部獲批建設，項目總投資約56億元。

破世界難題

貴州作為全國煤炭大省，探明煤炭儲量約718億噸，居全國第5位，已探明儲量中高硫無煙煤占504.28億噸。

事實上，貴州作為全國重要的能源基地，燃煤電廠的規(guī)劃建設一直是貴州能源發(fā)展的重要支撐點，受煤炭資源儲存條件和煤質(zhì)特點限制，貴州煤電機組的節(jié)能減排水平總體上還落后全國。

2016年6月，貴州省發(fā)改委、能源局委托國內(nèi)多家科研單位編制了《貴州省煤電機組高效清潔發(fā)展方向研究報告》，并組織專家、學者召開研討會，探索煤電高效清潔主要技術路線。由中國工程院院士、工程熱物理學家、能源環(huán)境工程專家、浙江大學能源工程學院教授岑可法，中國工程院院士、清華大學教授、博士生導師、清潔煤技術專家岳光溪，浙江大學機械與能源學院教授、博士生導師程樂鳴，中國電力規(guī)劃設計總院高工楊祖華，中國國際工程咨詢公司伍丁蘋、王潤清等組成的專家組認為，貴州省煤電機組高效清潔發(fā)展的關鍵是解決高硫無煙煤發(fā)電的高效清潔利用，循環(huán)流化床鍋爐在二氧化硫和氮氧化物的控制方面更具有優(yōu)勢，考慮目前超超臨界參數(shù)鍋爐現(xiàn)狀，超超臨界循環(huán)流化床鍋爐是優(yōu)先選擇。

專家建議，針對貴州高硫無煙煤“W”鍋爐機組的設計供電煤耗指標約291克/千瓦時現(xiàn)狀，而循環(huán)流化床鍋爐機組采用超超臨界參數(shù)，設計供電煤耗可達285克/千瓦時，應盡快針對高硫無煙煤開展超超臨界循環(huán)流化床鍋爐示范項目，為西南片區(qū)高硫無煙煤高效清潔利用尋求現(xiàn)實途徑，并為國家科技創(chuàng)新和大型關鍵發(fā)電裝備的發(fā)展提供示范。

據(jù)了解，威赫電廠由貴陽能源集團聯(lián)合東方電氣集團、西南電力設計院共同開展攻關和研發(fā)，采用高效超超臨界循環(huán)流化床鍋爐技術，同步實施能效提升及煙氣污染物協(xié)同脫除，建設世界單機容量最大、參數(shù)最高、機組整體性能世界領先的循環(huán)流化床國家級示范機組，具備完全的自主知識產(chǎn)權，有效解決高硫無煙煤高效、清潔利用的世界級難題。

2015年8月，中國國際工程咨詢公司組織專家對東方電氣660MW等級超超臨界（605℃/603℃）循環(huán)流化床鍋爐方案設計進行評審，認為：鍋爐方案設計科學、合理。

為充分保證項目的先進性，進一步提升鍋爐參數(shù)，2017年4月，中國國際工程咨詢公司再次組織專家對東方電氣清潔高效超超臨界（605℃/623℃）循環(huán)流化床鍋爐方案進行評審，評審組一致認為：技術方案設計科學、合理，在解決我國、特別是西南地區(qū)的高硫無煙煤高效、清潔利用方面具有很好的示范作用及推廣應用前景；2017年7月，由電力規(guī)劃設計總院在北京組織專家對威赫電廠項目實施方案進行了審查，與會專家一致認為：項目采用高效超超臨界CFB機組，示范作用顯著，具備工程建設的技術條件。

威赫電廠廠長劉金丹介紹，無煙煤著火、燃盡困難，世界上廣泛采用的燃燒技術只有“W”火焰鍋爐和CFB（循環(huán)硫化床鍋爐機組）鍋爐，已投運的最高參數(shù)為超臨界，尚無在建和投運燃用無煙煤的超超臨界機組。由于受到現(xiàn)有材料、技術限制，“W”火焰鍋爐無法達到超超臨界參數(shù)。威赫電廠以燃用貴州無煙煤為研究對象，結(jié)合高硫的特性展開研發(fā)，重點研究無煙煤燃燒特性和高硫引起的高溫腐蝕問題及防治技術，因此，威赫電廠超超臨界循環(huán)硫化床鍋爐技術的示范成果，突破了無煙煤+高硫煤清潔高效利用的世界級難題，對推進無煙煤+高硫煤燃燒利用向更高參數(shù)、更大容量、更加清潔方向發(fā)展，具有重要意義。

節(jié)能環(huán)保示范

“單機容量最大、參數(shù)最高，各項技術指標世界領先?！眲⒔鸬け硎?，威赫電廠以循環(huán)流化床鍋爐作為核心研制對象，燃用高硫無煙煤，通過對鍋爐的創(chuàng)新性研發(fā)，提升參數(shù)至世界最先進的高效超超臨界參數(shù)（壓力29.4MPa，溫度605℃/623℃），供電煤耗小于280g/kw?h；通過采用全廠污染物協(xié)同脫除等各項技術的應用，將實現(xiàn)貴州省首個燃用高硫無煙煤，SO2排放≤35mg/Nm3，NOx原始排放濃度≤50mg/Nm3，粉塵濃度≤5mg/Nm3，整體排放優(yōu)于燃機排放標準的高效超超臨界參數(shù)清潔煤電機組。

劉金丹說，循環(huán)流化床鍋爐第一優(yōu)勢是爐內(nèi)可以脫硫，尾部的煙氣SO2濃度就可以大幅降低，爐內(nèi)脫硫效率可達到95%甚至更高一點的水平?！叭绻霠t煤的硫份達到4%，濕法脫硫裝置處理的壓力就會很大。對于循環(huán)流化床鍋爐而言，即使入爐煤硫份更高，爐內(nèi)脫硫后的尾部煙氣的二氧化硫濃度僅相當于傳統(tǒng)鍋爐百分之幾的水平，爐后再采用濕法脫硫就能保證SO2排放濃度低于35毫克，而且會大幅減輕鍋爐尾部的腐蝕?！?/p>

關于脫硝，劉金丹介紹，傳統(tǒng)煤粉爐燃燒時對于低硫無煙煤或者高灰分的劣質(zhì)煤只能通過提高爐膛的燃燒溫度來解決煤種的不完全燃燒問題，這就導致了氮氧化物原始濃度較高。

“燃燒溫度越高，氮氧化物原始排放濃度就越大，對于采用常規(guī)的煤粉爐來說，降低氮氧化物原始濃度和降低灰含碳量提高鍋爐效率是一個極不匹配不可調(diào)和的矛盾?！眲⒔鸬ふf，對于CFB鍋爐機組來說，通過采用比較低的燃燒溫度，讓沒有完全燃燒的煤種在爐內(nèi)以多次循環(huán)的方式燃燒，既解決了氮氧化物原始排放濃度高的問題，又解決了灰含碳量高鍋爐效率低的問題。貴州威赫超超臨界循環(huán)流化床機組設計氮氧化物原始濃度就小于50毫克，達到超低排放標準。爐膛出口采用直噴尿素溶液脫硝，排放濃度可以小于20毫克，并且在爐后預留了1層SCR脫硝裝置，理論上氮氧化物有進一步降低的可能。

劉金丹進一步介紹了威赫電廠的節(jié)能效果，威赫電廠采用了當前先進的節(jié)能技術，全廠的設計供電煤耗279.36克/千瓦時，同時威赫電廠采取了幾個方面的創(chuàng)新方式：一是取消了灰?guī)臁⑤敾蚁到y(tǒng)和輸灰空壓機；二是60萬千瓦級濕冷機組首創(chuàng)兩機共用一座冷卻塔；三是采用了兩爐一管的單管單套筒煙囪；四是鍋爐過、再熱器集箱低位布置大幅度節(jié)約了四大管道等。此外，CFB鍋爐機組經(jīng)過多年的發(fā)展，在工程造價、廠電率和能耗指標方面已經(jīng)具備了同傳統(tǒng)煤粉爐相競爭的條件。未來，循環(huán)流化床機組還可協(xié)同處理貴州省生活垃圾、生物質(zhì)和城市污泥。

助推脫貧攻堅

2020年1月6日至7日，威赫電廠示范項目專家組在貴陽舉行項目初步設計方案評審會，專家組專家圍繞機組如何實現(xiàn)低煤耗、低排放等問題，針對輔機系統(tǒng)的優(yōu)化、整個系統(tǒng)的設置等展開討論。專家組專家認為，該方案抓住了當?shù)氐牡乩須夂蛱攸c，嚴格根據(jù)工程地質(zhì)條件，整體設計優(yōu)化，布局緊湊，占地面積有大幅度降低，項目投資比國內(nèi)同類型項目節(jié)省較多，許多方面實現(xiàn)國內(nèi)首創(chuàng)，是世界上循環(huán)流化床單機容量最大、參數(shù)等級最高、壓力和溫度最高的項目。

據(jù)了解，威赫電廠項目的實施，是落實畢節(jié)“開發(fā)扶貧、生態(tài)建設”試驗區(qū)的重要舉措，既是國家級貧困縣赫章縣在2020年與全國同步實行小康的對口產(chǎn)業(yè)扶貧項目，也是助推貴州脫貧攻堅的重大基礎能源建設項目。

威赫電廠的電煤供應，也具備了較好優(yōu)勢。威赫電廠優(yōu)先采用煤電聯(lián)營模式，在赫章縣的野馬川規(guī)劃了2×90萬噸的野馬川一、二礦，離威赫電廠不到20公里。此外在威寧縣疙瘩營規(guī)劃了一個年產(chǎn)90萬噸的煤礦，兩個煤礦加起來可以解決威赫電廠60%左右的煤源。

目前，威赫電廠主廠區(qū)征地已經(jīng)完成，將很快進入建設招標程序，預計2022年下半年投產(chǎn)。