燃煤机组耦合固废焚烧关键技术研究进展

  目的  燃煤与固体废弃物混合掺烧不仅可以实现固废的能量回收利用,也是实现燃煤发电的碳减排的路径之一。  方法  文章综述讨论了燃煤电站掺混固废的研究工作,主要介绍了基于目前主流的电站锅炉为反应器开展燃煤与不同固废掺混的燃烧应用与技术发展;从燃料经济性、混合燃料的飞灰特征、污染物排放以及碳税角度评价燃煤掺混固废的燃烧技术发展;最后讨论了直接掺混和间接掺混的技术的特点。  结果  燃煤直接掺混固废燃烧时需要尽可能减少对锅炉运行的影响,特别是气体污染物的排放以及飞灰对换热面的影响和飞灰无害化处置。间接掺混可以避免混合燃料燃烧对炉膛的影响,但是需要较高的硬件成本投资且耦合技术较为复杂。富氧燃烧技术依旧需要对现有锅炉结构优化来提高该技术的适用性。  结论  直接掺混可实现性与成本优于间接掺混,且循环流化床燃料适应广的特点有利于燃煤直接掺混固废燃烧技术的应用,随着基于循环流化床的富氧燃烧技术的发展将更有利于实现火电厂的碳减排。     

新能源系统中双储能耦合燃煤机组的应用策略研究

  目的  随着新能源电力消费比例不断提高,燃煤机组耦合双储能技术的能源系统发展受到广泛关注。  方法  文章基于能源系统组成、储能技术特性、项目示范情况以及技术瓶颈等方面的分析,针对风电、光伏嵌入下双储能技术耦合燃煤机组参与电力系统调峰应用开展了运行控制策略研究。  结果  双储能技术耦合燃煤机组可通过不同的结构组成、运行策略优化有效解决新能源系统运行稳定性、能源高效利用以及技术经济性等问题,但目前尚未到实现大规模商业化应用阶段。  结论  双储能耦合燃煤机组在新能源系统中的推广应用,需要对双储能技术的策略优化及储能技术本身的发展突破方面不断开展工作。     

燃煤发电机组灵活性改造的研究进展综述

  目的  “碳达峰、碳中和”战略目标的提出增加了对新能源电力并网的需求,因此有必要提高燃煤发电机组的灵活性运行能力。  方法  文章详细介绍了现有燃煤机组灵活改造技术及常见的评价指标。灵活性改造主要包括:凝结水节流技术、燃煤机组耦合生物质混烧改造技术、燃煤机组制粉系统灵活性技术等;燃煤发电机组灵活性常用评价指标包括:发电机组厂用电率、锅炉热效率、机组发电标准煤耗率等。在此基础上,对灵活性改造技术以及评价指标进行总结和分析。  结果  文章提出了燃煤发电机组灵活性技术改造的7个发展方向及相关建议。  结论  原有机组的结构改进、新能源多形式的嵌入以及多储能协同提高燃煤机组灵活性是后续发展的主要方向,为后续燃煤发电机组适应“双碳”能源规划提供参考。     

基于无线高速数据传输的智能燃料管理应用方案研究

  目的  目前国内火电行业的智能燃料管理系统中还是使用较为传统的线路传输技术,无论是对于数据的整合处理还是与智能一体化管控云平台互联均欠缺灵活性、可靠性、移动性。数据通讯是电厂管理智能化的重要发展趋势,而更高速的传输速率更是未来智能电厂大数据云计算平台所需建设的目标。为研究更高速的无线数据传输在电力行业应用,将目前最新的无线传输技术在电厂数据传输网络搭建应用并与智能电厂大数据平台融合提供方案参考。  方法  先介绍目前电厂燃料管理平台的现状及组成,同时介绍目前新一代的5G和WiFi6无线高速传输技术,将其融入现有的电厂管理平台网络架构,并实现高效应用及优化的研究。  结果  通过分析目前大部分已投运的电厂燃料管理平台存在的问题,研究其高速传输的网络架构有效提高了电厂运行的安全稳定、同时可带来更大的经济收益。  结论  建设一套无线高速完整的数据传输系统,更有利于智能燃料管理平台的有效安全搭建,并应在项目前期进行设计规划,应用于火力发电行业。     

燃煤电厂掺烧生活污泥燃烧及环保特性现场试验研究

为了得到燃煤电厂掺烧生活污泥燃烧及环保特性规律，基于国内某电厂的330 MW亚临界四角切圆燃煤锅炉，针对6个工况开展现场试验研究。结果表明：燃煤、污泥与混合后的燃料在成分含量上区别较大；掺烧污泥会导致锅炉燃烧温度与热效率降低，最大的降幅分别为28℃和0.19%,总体降幅较小；掺烧污泥后，飞灰与炉渣中重金属含量及氯含量稍微上升，不会明显提高结渣风险；掺烧污泥后，现有的净化工艺仍能确保常规烟气污染物的排放浓度能满足燃煤烟气超低排放要求；随着掺烧比例的提高，NO_x的排放量呈现先增加后降低的趋势，SO₂的排放量逐渐降低，粉尘颗粒的排放量稍微提高；掺烧污泥不会对二噁英类和重金属及其化合物等非常规烟气污染物造成明显影响，排放情况能够满足燃煤电厂限制要求；风烟系统各级风机用电量普遍随着掺烧污泥量增加而提升，最大的提升幅度为5.4A,适当调整后均能够正常运行。     

电解水制氢在电厂和氢能项目的设计应用

  目的  电解水制氢技术已普遍应用于燃煤电厂、燃气电厂和核电厂，也将更多地应用于可再生能源发电厂配套的氢能项目，有必要对制氢系统设计方案进行探讨。  方法  以某燃煤电厂和风力发电及太阳光伏发电厂配套氢能项目为例，依据相关标准规范的设计规定，阐述了相应的电解水制氢系统设计方案。  结果  碱性电解水制氢技术成熟、安全可靠，能为电厂氢冷发电机、加氢站和氢气用户持续提供满足纯度、湿度要求的氢气。  结论  文章旨在为更多电厂和氢能项目电解水制氢系统的设计提供可参考的方案。     

柳电公司燃煤掺烧浅析

针对目前电厂锅炉燃煤偏离设计煤种时,易出现结渣严重、排烟温度高、管壁超温和制粉系统爆炸等问题,对电厂在燃煤掺烧过程中常见的煤质特性、掺烧比例的确定、运行方式的调整及掺烧的效果进行分析,并给出了掺烧煤种选择、运行管理和煤场管理方面的建议.指出在锅炉运行时通过燃煤掺烧试验确定掺烧比例和较佳的锅炉运行方式,可以提高锅炉的安全经济性和对煤种的适应性.     

高环评标准下1 000 MW机组的设计优化研究及工程实践

  [目的]  新建火电燃煤机组工程选用污染物超低排放配置方案后,电厂初投资及运行费用明显增加,通过优化设计提高机组的运行经济性需进行详细技术研究,并给出推荐意见。  [方法]  采用理论与实践相结合的方法,选定某1 000 MW机组工程进行了应用实践研究。  [结果]  研究表明:现依托工程的应用效果显著,主要经济技术指标国内领先,文章推荐采用的优化设计成果及研究方法也相应得到了验证。  [结论]  相关研究成果可为后续的同类型项目建设提供重要参考和借鉴。     

大型燃煤机组供热改造技术的工程应用

  目的  集中供汽的普及促使许多大型燃煤电厂开展了一系列供热改造,如何经济合理地选择供热改造技术是行业和企业普遍关注和深入研究的重点。  方法  文章以某电厂350 MW抽凝机组实施中压蒸汽供热改造为例,通过供热改造技术方案比选、水力计算分析来确定改造的技术路线。  结果  分析结果表明压力匹配器方案受机组抽汽参数和运行工况的限制,在机组低负荷时引射效率过低;水力计算结果表明在极端工况下机组供汽温度偏低,通过设置双供汽母管降低散热损失的方法仍不能满足要求,因此采用减温减压器并设置掺混蒸汽的方式进行供热。  结论  供热改造技术方案应根据机组运行条件、各项技术的特点,对比节能效果、投资大小、系统复杂程度等多方面因素后确定。对于存在不满足供汽温度要求的情况,可采用设置双母管系统,低流量时只通过一根母管供汽,可降低散热损失约30%;如仍不能满足温度要求,则可采用高温蒸汽掺混方案提高供汽初温以保证供热的可靠性和安全性。     

大型燃煤锅炉深度调峰关键问题探讨

  目的  随着我国“双碳”目标的制定及构建清洁低碳、安全高效现代能源体系的迫切需求,可再生能源在电网中的发电比例将逐年提高。但因其自身的随机性及间歇性特点,可再生能源对电网调峰的贡献极其有限。为了提高对可再生能源的消纳能力,具有良好调峰潜力的煤电机组正担负着电网中基础调节能源的重要角色。其中,燃煤锅炉作为煤电机组的前端核心系统,其低（变）负荷运行性能直接影响着煤电机组的整体调峰能力。  方法  为此,文章从燃煤锅炉低（变）负荷运行过程中的燃烧稳定性、运行可靠性、环保性及经济性需求出发,首先总结了大型燃煤锅炉深度调峰所面临的关键问题,并分别从低（变）负荷运行下的燃烧稳定性、机组运行环保性和经济性、主要辅机适应性和安全性及热电机组的热电解耦四个方面,对目前的主要研究内容及进展进行分析总结。  结果  在此基础上,提出对燃煤锅炉调峰能力深度提升技术的研究及发展展望。  结论  通过文章分析得出,为了发挥燃煤锅炉在提升电网调峰能力方面的先发优势,应从燃煤锅炉的整体系统出发,综合开展主要辅机运行状态监测及评估、燃烧性能关键影响因素研究、过程智能优化控制及预测,从而提升燃煤锅炉在低负荷运行、快速启停及升降负荷过程中的综合性能。     

中国中长期碳减排战略目标初探(Ⅱ)——中国煤炭消费过程的碳排放及减排措施

中国能源领域排放的二氧化碳主要来自煤炭,因此煤炭消费过程中的碳减排措施尤为重要。煤炭的主要用户是发电部门,基于应对气候变化的需要,煤电行业的低碳途径不得不考虑采用CCS技术。不论是新建燃煤电厂,还是今后在传统电厂改建过程中增设CCS设施已是大势所趋,预计多数仍将采用MEA法脱除烟气中二氧化碳这一成熟技术。由于MEA法技术经济指标不够先进,估计10~20年内必将出现更先进的脱二氧化碳工艺技术。传统的燃煤锅炉增加CCS的经济效益已经逊于IGCC-CCS,预计2020年后IGCC电厂将成为新建煤电厂的首选方案。20年后采用临氢气化炉与燃料电池FC发电相结合、把高温的热能和甲烷的化学能直接转化为电力的IGFC高效燃煤电厂或将成功应用,IGFC综合能量转化效率比IGCC相对高出1/2~3/4,发展前景不可低估。钢铁、水泥和化工等高耗煤工业部门可通过节能和采用CCS技术降低碳排放,其余用煤的工业部门和分散用户则应考虑节能或用天然气等低碳燃料替代,间接起到减排效果。预计2050年燃煤发电和高耗煤工业总计将排放二氧化碳4.6Gt,如果二氧化碳捕集量是2.9Gt,则净排放量为1.7Gt。加上其他难以捕集二氧化碳的工业、部门及民用煤排放二氧化碳1.0Gt,合计二氧化碳净排放量为2.7Gt(情景A)。如果采用更先进的技术和严格的节能减排措施,可减少煤炭消耗0.31Gt标煤,减少二氧化碳排放0.5Gt,使煤源二氧化碳净排放量减少到2.2Gt(情景B)。无论哪种情景,实施CCS的任务都十分艰巨。     

双碳目标下燃煤热电联产机组储能技术应用分析

  目的  “碳达峰、碳中和”目标要求现有能源结构进行深刻变革。提高原有燃煤热电联产机组灵活调节能力是保障新能源电力安全并网的重要内容之一。  方法  分别从燃煤热电联产系统灵活调节需求、潜在储能应用现状以及耦合储能技术的发展方向等方面进行了评述。  结果  分析认为深度“热电解耦”仍是提高燃煤热电联产系统的关键内容。其次,为满足“源–荷”匹配性,储能技术将在燃煤热电联产系统中发挥重要作用,其中具有应用潜力的储能技术主要包括储热、蓄电以及飞轮储能。  结论  最后根据燃煤热电联产机组耦合储能技术的应用特点,提出了储能性能老化、新能源消纳、扩容区域热电负荷中长期变更、初投资与回收期的经济性分析四个方面的建议以及需要注意的相关问题。     

氢储能用于核电调峰经济性研究

    目的   以光伏、风电为代表的可再生能源装机占比的提高和煤电比例的不断降低使得电网对于优质调节资源的需求不断增加,也给核电调峰带来新的压力。通过系统升级改善核电调峰能力,从而提高核燃料利用效率、系统安全性和经济性是亟待解决的重点问题。    方法   调研了氢能的制备、储运及利用现状,探究了适合用于核电调峰的氢储能技术路线,并以某核电站现有运行情况为例,分析了不同氢能利用技术路线的经济效益。    结果   利用富余核电制氢能够提高核电利用效率,并具有较好的经济效益应用潜力。    结论   随着技术的进步和设备成本的降低,利用富余核电开展氢气制备,不仅能够提高核电机组的利用效率获得更好的经济效益,还有助于氢能产业的发展。作为高能量密度的绿色能源,氢能在节能减排中起到极为重要的作用,将助力碳中和目标的实现。     

1 000 MW燃煤机组引风机与增压风机改造研究

  [目的]  为确保锅炉烟气系统的正常运行,国内燃煤发电机组实施超低排放改造后,引风机及增压风机需要进行改造。  [方法]  以某1 000 MW燃煤机组为例从技术角度对引风机及增压风机三种可行的改造方案(只改引风机、只改增压风机以及增引合并)进行了比较,并结合工程实际情况进行了经济计算。  [结果]  得出增引合并方案的综合技术经济性最优。  [结论]  此比选方法和改造方案对其他燃煤机组引风机改造有较高的参考价值。     

电化学储能技术在火电厂中应用研究综述

  目的  火电厂耦合电化学储能设备是新能源电力高比例渗透下提高电力系统灵活调峰能力的可行解决路线。  方法  文章首先对电化学储能技术在火电厂中的作用和应用特点进行了介绍;然后对电化学储能技术特性进行了总结和归纳,对不同种类的电化学储能系统在不同应用目的和场景下适用性进行了分析,对现阶段电化学储能技术在火电厂中的应用情况及瓶颈进行了梳理;最后对电化学储能技术的发展方向进行展望。  结果  分析结果表明,虽然电化学储能技术在火电厂中的工程应用前景广阔,但仍在运行安全性、建设维护成本、材料回收等方面存在改进空间。  结论  运行策略优化、新型高性能材料开发以及设备安全与回收管理将成为未来阶段电化学储能技术参与火电调频应用过程中的主要发展方向。