“煤粉”———可謂中國華電集團公司(簡稱華電集團)推進煤電節能減排升級改造的重大突破口。
繼2013年冬季天河北華電石家莊鹿華熱電有限公司(簡稱鹿華電廠)制粉系統改造后,湖南華
電長沙發電有限公司(簡稱長沙電廠)在2014年12月也完成了制粉系統的改造。
因為制粉系統的改造,中國華電集團公司科學技術研究總院(簡稱華電科研總院)備受行業關注。
華電科研總院所組織進行的這些針對“煤粉”的先進技術項目,被華電集團分管科技工作的副總經
理鄧建玲稱作是“華電集團踐行‘超低能耗,超低排放’戰略的典型案例”,被項目實施電廠負責人評
價為“極具革命性的高新技術”。
在1月23日召開的“多相流高效分離技術成果發布暨推廣應用現場會”上,華電集團科技環保部
主任毛科介紹,華電科研總院這一套針對“煤粉”的分離技術,將逐步推廣至華電集團所有的燃煤電廠
。目前,華電山東、黑龍江等多個省級公司已經簽定改造協議。
看來,這場由“煤粉”引發的技術革命將在眾多燃煤電廠持續上演。
小煤粉有大學問
燃煤電廠的煤炭要經過制粉系統制成煤粉,然后送進鍋爐燃燒。煤粉的細度、均勻性直接影響鍋爐的燃
燒效率,從而影響煤耗。
多種因素導致目前我國很多電廠入爐煤質嚴重偏離設計煤種,熱值降低、灰分升高、揮發分降低,
造成制粉系統運行不正常,制粉系統出力下降、制粉單耗大幅增加、煤粉細度整體偏粗、煤粉細度均勻
性下降等問題,從而導致一系列的鍋爐燃燒問題,如灰渣可燃物升高、煤粉著火推遲、火焰中心升高、
排煙溫度升高、減溫水量增大等,嚴重影響鍋爐的燃燒效率和鍋爐安全穩定性。
“電廠實際燃用煤種與設計煤種差異較大時,對鍋爐燃燒造成很大影響。開展鍋爐燃燒及制粉系統
優化試驗,確定合理的風量、風粉比、煤粉細度等,有利于電廠優化運行。”《煤電節能減排升級與改
造行動計劃(2014~2020年)》中,對于現役機組節能改造技術這樣強調。
“改造制粉系統,讓煤粉更細、更均勻是電廠節能技術的根。”華電科研總院副院長彭維明告訴《
中國電力報》記者。彭維明是國家“千人計劃”專家,近年來,他和他的團隊———華電多相流分離技
術研究及應用中心一直在圍繞“煤粉”攻關。
目前,我國大致有三種制粉系統:低速鋼球磨煤機中間倉儲式(在老電廠應用比較多)、中速磨煤
機直吹式(一般在新安裝和投運的大容量鍋爐中比較多),還有一種,就是彭維明教授這次在長沙電廠
改造中遇到的雙進雙出磨煤機制粉系統。
在燃煤發電廠中,分離器是制粉系統中將原煤加工成煤粉的關鍵處理設備之一,是將磨煤機研磨出
的合格煤粉分離出來送入爐膛燃燒,將不合格的粗煤粉顆粒返送至磨煤機進一步磨細。
“因此,分離器性能高低決定著送入爐膛燃燒的粉體的粗細度和粒徑分布,影響到制粉系統能耗、
鍋爐的燃燒效率、NOx排放以及后續系統設備的磨損。”彭維明將他所掌握的世界上最先進的“分離
技術”應用到制粉系統的改造中。
為提高制粉系統出力和分離器效率,進而提高鍋爐效率,彭維明和他的研發團隊針對燃煤電廠制粉
系統分離器進行重新改造。當國際分離器協會主席了解到彭維明的一系列研發后,夸贊彭維明分離技術
世界領先。
讓煤粉更細更均勻
北京市科委重大項目辦公室的許宏霞向《中國電力報》記者介紹道:“長沙電廠和鹿華電廠兩個項目均
是北京市科委資助的華電集團重大科技專項的子課題。主要是針對燃煤電廠制粉系統分離器進行研發設
計改造,提高制粉系統出力和分離器效率,進而提高鍋爐效率、實現節能減排目標。”
長沙電廠和華電科研總院就燃煤電廠直吹式制粉系統性能優化及應用項目于2014年4月9日達
成合作協議,直到2014年12月下旬完成性能測試,歷時約8個月。雙方合作完成雙進雙出鋼球磨
制粉系統分離器研制及示范應用重大科技項目。“降低煤粉細度,提高煤粉均勻性,為鍋爐燃燒提供更
適合的煤粉。”長沙電廠生技部主任吳立新對改造成效充滿期待。
“改造后在煤粉細度降低的基礎上,制粉系統最大出力增加了11噸/小時,最大出力為68噸/
小時,制粉單位電耗降低了2.2千瓦時/噸,節能效果明顯;在接帶相同負荷情況下,減少磨煤機運
行臺數,有效降低廠用電率。”國網湖南省電力公司電科院的呂當振,在介紹長沙電廠制粉系統性能優
化及示范項目時說道。他們受長沙電廠的委托對改造前后的制粉系統進行了性能測試。
測試報告顯示,改造后煤粉的細度明顯降低,在出力最大時可降低(變細)6.9%。煤粉均勻性
指數提高0.1。分離器平均效率在最大出力時提高11.6%。“這樣的性能有助于煤粉燃盡,提高
鍋爐效率。”呂當振介紹道。
“燃煤電廠直吹式制粉系統性能優化及應用項目驗證了華電科研總院所掌握的分離技術是極具革命
性的高新技術。”長沙電廠副總經理何輝表示。這種技術被更為專業地命名為“多相流高效分離技術”
。
據彭維明介紹,鹿華電廠細粉分離器,改造前主要是離心分離,不僅分離效率低,而且無法將三次
風中煤粉盡可能多的分離出來。改造后分離器主要是旋風離心分離,解決了煤粉的二次攜帶等問題,從
而實現了風粉盡可能的高效分離。相關數據顯示,鹿華電廠這一技術如在京津冀燃煤電廠推廣應用,每
年可節約成本5億元,年節約標準煤約11萬噸。
要超低排放也要超低能耗
“在推動能源革命的新形勢下,我們華電集團強調的是‘超低能耗、超低排放’。華電科研總院針對治
理‘煤粉’研發實施的分離技術是我們整個華電集團系統踐行‘超低能耗、超低排放’戰略的典型案例
。”中國華電集團副總經理鄧建玲,在多相流高效分離技術成果發布暨推廣應用現場會上表示。
記者注意到,《煤電節能減排升級與改造行動計劃(2014~2020年)》中提到:“推行更
嚴格能效環保標準,加快燃煤發電升級與改造,努力實現供電煤耗、污染排放、煤炭占能源消費比重‘
三降低’。”
在鄧建玲看來,如果單純地追求“超低排放”,而沒有降低能耗,那是不科學的發展路徑。而華電
集團高效分離技術也很好地實現了“超低能耗,超低排放”。根據測算,類似鹿華電廠的改造,對于一
臺30萬千瓦的機組,年綜合效益在300萬元以上,年節煤4000多噸,減少二氧化碳排放1.0
5萬噸,氮氧化物排放4800噸。類似于長沙電廠的改造,如果是60萬千瓦機組,一臺爐制粉系統
全改造的話,年節省煤炭7000噸以上,年節約成本450萬元以上,減排二氧化碳1.8萬噸,減
排氮氧化物5700噸。
目前,全國電廠共計有2000多臺套細粉分離器在使用,雙進雙出鋼球磨和粗粉分離器估計大約
在6000臺以上,如果全面推開華電科研總院這套以“煤粉”為突破口的高效分離技術,節能減排的
效應將不言而喻。
近年來,華電科研總院以“超低能耗、超低排放”為目標,圍繞能源企業存量資產升級,提升產業
發展質量,開展了大量創新性研究工作,承擔了國家能源局、北京市科委、中國華電集團公司一系列科
技項目,取得了以多相流高效分離技術、分布式能源智能優化技術、爐前脫灰脫硫技術、石子煤分選技
術等為代表的一批重要研究成果及各類專利20余項。