[實用新型]一種基于自回熱理論的高效全燃準東煤發電系統

有效

• 申請號: 201621108963.4
• 申請日: 2016-10-10
• 公開（公告）號: CN206572541U
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發明（設計）人: 許誠;孫楊;白璞;徐鋼;楊志平;楊勇平
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: F23K1/00
• 分類號: F23K1/00;C10L5/04;F01D15/08
• 代理公司: 暫無信息
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技術領域

本發明屬于煤發電技術領域，特別涉及準東煤全燃技術，具體涉及一種基于自回熱理論的準東煤脫堿、干燥、發電一體化系統。

背景技術

準東煤田是中國乃至世界上最大的整裝煤田，預測煤炭儲量達 3.9×10¹¹噸。在可預測的未來，準東煤將成為中國最重要的動力煤之一。隨著國內國際能源局勢的日益緊張，解決準東煤的利用問題對我國具有高度的戰略意義。

目前準東煤在推廣應用方面存在如下不可回避的問題：1.高水分，低熱值；2.堿金屬含量極高，可造成爐膛的嚴重積灰、結焦，將大幅降低鍋爐熱效率、明顯增加鍋爐運行安全風險。為此，國務院《中國制造2025——能源裝備實施方案》提出了高效超超臨界燃煤發電領域“全燃準東煤鍋爐”的技術攻關需求，希望能從鍋爐設計的角度使600-1000MW等級機組全燃準東煤發電成為可能。

目前，解決上述問題的主要方法包括對鍋爐等設備及運行策略進行合理設計，摻燒優質低堿煤或添加劑等。目前，哈爾濱鍋爐廠已在鍋爐設備的角度有了一定的技術積累，但暫時僅見應用于小容量機組的公開報道；同時，摻燒其它優質煤需要當地電廠從其他地方購買優質燃煤，這樣既增加了發電企業的燃料成本，又對準東煤田的開發和電源基地的建設帶來了非常大的困難，使準東煤的優勢難以得到充分的利用；而在高鈉煤燃燒過程中添加高嶺土等二氧化硅、氧化鋁含量高的添加劑，使添加劑與氣相中的鈉發生反應，雖然可以減輕沾污，但這種方法用到的添加劑為固體，有效率低、灰量顯著增加等缺點，因此也不易大規模推廣應用，且這種控制方法只能減緩沾污，無法從根本上解決問題。

事實上，在電廠熱力系統中引入洗煤裝置，將原煤中的堿金屬鹽脫除、干燥再送入鍋爐燃燒，也是一種可行的技術路線。2015年國家能源局、環境保護部、工業和信息化部聯合下發的《關于促進煤炭安全綠色開發和清潔高效利用的意見》提出了提高煤炭產品質量和利用標準的要求，并提出2020年原煤入選率達到80%以上的目標。事實上，國內高品質煤的洗選比例已有提高，但動力煤的洗選率依然較低，整體上遠遠達不到這一目標。從這一角度出發，在電廠中引入洗煤裝置符合國家政策與能源環境局勢。此外，與上文所述技術路線相比，該技術路線不需要在材料技術、鍋爐設計方面有重大突破即可實現在超超臨界機組上的應用。

目前，該技術路線存在如下實際問題：

1．高水耗。近年來有關準東煤堿金屬賦存形式的研究成果表明，常溫水洗準東煤即可使其堿金屬含量有效降低，達到優于普通褐煤的水平，實現全燃。然而耗水量也比較高。有研究表明，欲達到最佳脫堿效果，水煤比（質量）應達到5:1左右。不僅如此，大量的洗煤廢液可能造成嚴重的水體污染，在缺水地區將面臨巨大的經濟壓力和環境壓力。需要注意的是，準東煤是一種含水量非常高的褐煤，收到基全水分可達25%以上。如果能實現準東煤含水的充分采集，結合脫堿廢液的水分回收，可以大幅補償準東煤的脫堿水耗。

2．高能耗。為了解決上述高水耗問題，有必要增設廢水凈化回收裝置，其中常用的手段是蒸餾。由于廢水量巨大，需要消耗大量的熱能。同時，洗過的脫堿煤也需要經過干燥才能入爐燃燒，亦需要消耗大量熱能。

與常規蒸餾與干燥過程不同，電站具有多種能級的熱源用于蒸餾、干燥過程的供能，可以有效避免高品位熱能的貶值利用；同時由于電站的特殊性，由電站抽汽、煙氣供熱或供電、供機械能的成本比單獨生產供能低得多。因此電站與洗煤過程的熱力耦合具備高度的可行性。然而，利用電站熱力系統中的高品位熱源終究會影響機組的輸出能力，因此仍需探索更具備節能潛力的優化思路。

而隨著自回熱理論和蒸汽壓縮技術的逐步發展，將自回熱理論引入“電站-洗煤”聯合過程具有更大的節能意義。自回熱理論的應用大幅調動了低品位蒸汽的潛熱，在僅消耗少量高品位能源（廠用電、機械能）的情況下，大幅降低了蒸餾、干燥過程的中、高品位抽汽、煙氣的需求。本發明提出了一種基于自回熱系統的全燃準東煤發電一體化系統，實現了低水耗、低能耗的洗煤，實現了可適應超超臨界機組需求的準東煤全燃發電。

發明內容