煤炭转化技术

煤炭转化技术

【研究和开发清洁能源发电技术促进我国电力工业可持续发展】

研究和开发清洁能源发电技术促进我国电力工业可持续发展

1、清洁能源发电技术的重要地位及我国在研究应用方面的差距

1994年国务院正式批准《中国21世纪议程》（以下简称“议程”），标志着我国开始实施可持续发展战略。“议程”：指出：“改变能源生产与消费方式，实现能源、电力结构多样化，建立对环境危害较小甚至无害的能源系统，是中国可持续发展战略的重要组成部分。”

根据能源消费后是否造成环境污染，可分为污染型能源和清洁型能源。煤炭和石油属污染型能源，太阳能、风能和电力属清洁型能源。广义的清洁能源技术包括：（1）清洁型能源的开发和利用技术；（2）旨在减少污染型能源污染物排放和提高利用效率的开发和利用技术，如洁净煤技术。

能源还可以分为不可再生能源和可再生能源。从目前乃至21世纪，估计不可再生能源仍是主导能源。而到22世纪，则可再生能源（特别是太阳能）和核聚变能可能占主导地位。可再生能源是未来能源的基础。

无论从建立对环境危害较小或无害的能源系统，还是逐步建立用之不竭的能源系统来看，清洁能源技术都是非常关键的技术，对可持续发展有十分重要的意义。以电力为中心的能源发展战略是世界能源发展的规律性总结，电力工业应逐步实现可持续发展，由此确立了电力工业和清洁能源发电技术的重要地位。

我国电力工业在清洁能源技术研究与应用方面的差距主要表现在：

（1）燃煤发电方面的差距主要表现在：平均供电煤耗比工业国家高（70-80）g/（kW.h）,污染严重,不能满足下世纪的发展要求。SO2和NOx排放控制刚刚开始起步，先进发电系统方面有不同程度的进步。在洁净煤发电技术研究和国产化方面有很大的差距。

（2）天然气发电所占的比例太小，燃气轮机与联合循环发电技术同工业国家相比差距大。

（3）在太阳能、风能和燃料电池发电等的研究和应用上也有比较大的差距。

2、热工研究院（TPRI）清洁能源发电技术研究与开发概况

清洁能源发电技术是TPRI的主要研究方向。电站锅炉煤清洁燃烧国家工程中心、锅炉与环保研究所及联合循环中心主要从事这方面研究。TPRI已成为我国清洁能源发电技术的一个重要研究开发中心。

2.1. 循环流化床(CFB)锅炉技术

CFBC试验装置及相关实验研究

已建成包括我国最大的1MW CFBC 试验装置在内的多个CFBC试验台，结合工程已进行大量试验研究，多项成果已得到实际应用。

内江电厂引进410t/h CFB锅炉技术消化吸收：完成“八五”科技攻关项目的两个专题研究，为国产100MW CFB锅炉及其辅助设备、系统的研制提供了可以实际应用的大量数据与资料。

CFB锅炉设计：TPRI与国内制造厂合作设计了75t/h、220t/h、410t/h CFB锅炉，其中一台220t/h CFB锅炉将于年内投运。 CFB锅炉辅机及配套系统的开发研制：包括CFB锅炉燃料与石灰石制备系统、冷渣系统、点火系统、自控系统及风机等。

已完成30多台容量为（35-410）t/h CFB锅炉启动调试、性能考核和燃烧调整试验，积累了丰富的现场经验，并已建立较为完整的CFB锅炉试验方法。

CFB锅炉大型化技术：TPRI在国家有关部门的统一部署下，正在进行CFB锅炉全套技术的开发，并拟同国外有关单位合作研究开发300MW等级大型CFB电站锅炉。

2.2. 整体煤气化联合循环（IGCC）发电技术

我国在1979年曾由国家科委立项，由TPRI牵头在苏州电厂筹建一座10MW级的IGCC试验电站。此后虽然由于各种原因这一工程中止建设，但仍然进行了不少前期工作。

1994年5月，我国成立了国家科委、电力部任组长、主要由三委三部组成的IGCC示范项目领导小组。同年6月，又成立了由国内十一个单位组成的IGCC课题组，集中了国内众多专家和教授，由TPRI 任组长。1994-1995年课题组完成了我国IGCC示范项目技术可行性论证（国家“八五”科技攻关专题85-20-06），

研究结果得到国内外专家的高度评价。

近几年TPRI先后完成了中国-荷兰、亚洲开发银行技援项目等IGCC国际合作项目。

目前TPRI正在负责一项国家“八五”科技攻关项目“IGCC关键技术研究”（97-A26）。TPRI在热力系统分析及软件开发、运行技术、移动颗粒层高温除尘等方面取得高水平的研究成果。

我国IGCC示范项目正在申请立项，TPRI做了大量立项准备工作。

2.3. 燃气轮机和联合循环发电技术

TPRI长期从事燃气轮机发电技术研究，在运行技术、叶片高温腐蚀、航空燃机发电、自由活塞燃气轮机发电等方面取得重要研究成果并积累了丰富的经验。

60年代末、70年代初，我国建立了第一台13500千瓦燃用天然气的联合循环试验电站。TPRI负责正压锅炉设计、燃气轮机改烧天然气设计等并取得成功。

2.4. 电站燃煤锅炉NOX排放控制技术

基础性研究及试验研究

煤的裂解机理研究及煤的数据库的建立。

建立试验台架并进行低NOX燃烧器模型试验研究：TPRI已建成 1 MW大型燃烧试验台和一维火焰炉，可用于低NOX燃烧控制的热态试验、空气分级或三级燃烧试验。目前针对某低NOX燃烧器正在建立试验台架。

中国典型煤种的空气分级燃烧试验研究。

NOX排放预报数学模型和计算机预报程序的消化吸收与开发。

基础性普查和标准制定

80年代TPRI在国内首次对全国主要大中型电厂的NOX排放进行了一次普查，对我国制定电厂NOX 排放标准和相关环保政策起了重要作用。

从1998年开始，TPRI对装有低NOX旋流燃烧器的数十家电站的锅炉进行了广泛调研（机组容量150-600MW），几乎涵盖当今世界所有具有代表性的低NOX旋流燃烧器，并同其他燃烧器进行了对比，也进行了消化吸收工作。

TPRI参与制定电站锅炉有关排放标准。

低NOX燃烧器研制和锅炉改造

TPRI对一些切园燃烧锅炉进行低NOX燃烧器改造，取得满意的结果。

TPRI正在筹划开发适用于低挥发份煤种的低NOX燃烧器。

2.5. 电站燃煤锅炉SO2排放控制技术

TPRI等在“七五”期间在四川豆坝电厂完成了5000m3/h烟气磷铵复肥法烟气脱硫（PAFP）中试试验。

“八五”期间，TPRI在1MW燃烧试验台上进行了炉内喷钙尾部增湿烟气脱硫试验研究，试验分别采用国内三个电厂使用的不同煤种及可能采用的石灰石。

负责国内三个电厂采用德国脱硫工艺进行改造前对机组有关参数的测定和评价。 1996年TPRI对小龙潭电厂100MW机组锅炉50%烟气进行了高钙褐煤飞灰增湿脱硫试验研究。1998年又对该厂100MW机组燃高钙褐煤锅炉进行了炉内喷钙尾部活化方案的试验研究。

1995年TPRI开发了湿式过滤式烟气脱硫设备，应用于济南热电公司20t/h链条炉上。

2.6. 地热发电技术

TPRI长期从事西藏羊八井地热发电的研究与开发，这一成果曾获得国家科技成果一等奖。现羊八井地热电站装机容量已达24.18MW，不仅为西藏发展做出重大贡献，而且为开发利用中焓地下热水发电积