低热值煤炭综合利用发电现状
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摘要：全国煤炭主要调出地区在开采外运优质煤的同时产生大量的煤矸石等低热值燃料，这些低热值燃料直接排弃不仅影响环境和占用土地，也造成能源资源的浪费。低热值煤就地发电转换是解决这一问题的最佳途径，也是西电东送的重要补充。
中图分类号：P618 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）15-0086-02
1 概述
目前全国历史堆存的煤矸石近50亿吨，受技术条件、利用途径和消纳能力的限制，煤矸石堆存量以每年亿吨以上的速度递增。现已形成的1500多座矸石山占压土地1.3万公顷以上，不仅加剧了人地矛盾，也改变了原有土地的结构和功能，破坏了当地的生态系统。矸石山扬尘不仅影响大气环境，落地后还会造成土壤污染；煤矸石中有害元素会溶入水域或通过雨水渗入土壤，直接影响水体和土壤
质量。
现阶段主要通过三种途径对煤矸石进行利用和处置：一是对没有热利用价值的煤矸石除部分用于筑路和生产建材外，主要进行填埋处理；二是热值较低（300～1200千卡/千克）的煤矸石主要用于生产利废材料；三是对热值相对较高（>1200千卡/千克）的煤矸石主要应用于发电。
煤矸石发电是以利用热值在1200千卡/千克以上的煤矸石为主，辅以适量煤泥和中煤，形成收到基低位发热量不大于3000千卡/千克的入炉燃料，其中煤矸石和煤泥的比例达到60%以上，采用循环流化床锅炉（CFB）机组发电的低热值煤利用方式。目前全国煤矸石综合利用电厂近400座，投产的总装机容量达2600万千瓦左右，主要分布在重点产煤区。2010年，全国煤矸石综合利用电厂共消耗低热值煤约1.3亿吨，相当于节约3500万吨煤炭，相应减少占压土地300公顷。
2 循环流化床锅炉的优点
循环流化床锅炉在低热值煤炭综合利用发电中发挥的作用是无可比拟的。大型CFB机组在优化我国电源结构、减少发电污染物排放等方面发挥了一定作用。CFB机组对燃料的适应范围宽，对高灰分、低热值、低挥发分燃料能入炉稳定燃烧；负荷调整范围较宽，锅炉负荷在30%～35%可以不投油助燃；在炉内可以实现脱硫、低NOx排放等。这些优点是其在煤矿低热值发电得到广泛运用的主要原因。我国30万千瓦级及以下容量的国产CFB机组已基本成熟，锅炉及主要辅机产品运行可靠性也大大提高，能够较好地利用各种热值燃料，实现低热值煤综合利用。
（1）煤种适应性广。循环流化床炉内燃料着火、燃烧条件好，可以燃烧高灰、高硫、高水分、低热值、低挥发分的烟煤、无烟煤、褐煤、煤泥、煤矸石、油页岩、树干等劣质燃料，且煤种多变和各种燃料混合物均能适应。
（2）燃烧效率高。由于灰分及燃料的多次循环，在燃用不同煤种，在不同负荷下，燃烧效率却比较高，可达98%～99%以上，完全可以媲美煤粉炉。
（3）循环流化床属于低温燃烧，NOx排放远低于煤粉炉，并可实现燃烧中直接脱硫。脱硫效率高且技术设备简单和经济，其脱硫的初投资及运行费用低于煤粉炉加FGD，是目前中国在经济上可承受的燃煤污染控制技术。
（4）负荷调节比大，运行操作灵活方便。循环流化床锅炉机组的调峰性能优良，能够适应中国电力负荷波动大的特点。实际运行表明在25%的负荷下可稳定运行，调节负荷变化速度也很快。
（5）有利于灰渣综合利用。其灰渣可以作为水泥混合料或其他建筑材料。
基于这些优点可有效利用低热值煤炭资源，并能有效、经济地解决环保问题。随着CFB机组的大型化，对低热值煤集中稳定供应提出更高要求。受经济运输半径的限制，一般低于600万吨/年的独立选煤厂或30公里范围内选煤能力低于600万吨/年的厂址将不能支持30万千瓦及以上机组燃料数量要求和经济要求。因此，大型矿区、特大型煤矿及选煤厂将是大型CFB机组选址的基础条件。有必要在煤炭集中生产区和国家规划建设大型煤炭基地同步规划建设大型CFB锅炉坑口电站，集中处理煤矸石、洗中煤、煤泥等燃料，减少不必要的劣质燃料长途运输耗能，有效提高煤炭的综合利用效率。
3 低热值煤发电存在的主要问题
（1）CFB机组总装机容量小，导致大量低热值煤无法合理利用和增加运输能耗。2010年全国投产的CFB机组规模2600万千瓦左右，消耗低热值煤1亿多吨，而产生的可用于发电的低热值煤3亿吨以上，导致大量煤矸石被废弃。部分煤泥和中煤掺在优质煤中长距离运输，增加运输能耗，加剧“西煤东运、北煤南运”的紧张局面。
（2）CFB机组单机容量小，相关规范和标准缺失。与大容量高参数的常规火电机组相比，低热值煤碳CFB发电机组容量等级较小，CFB发电机组的设计、制造和安装等规范和标准缺失，现阶段只能参照常规火电机组相关规范和标准执行。当前应优先完善相关规范和标准，发展30万千瓦CFB机组。
（3）入炉燃料发热量上限制偏低。目前国家有关煤矸石电厂使用的燃料收到基低位发热量限制为不大于3000kcal/kg。随着以输出为主的大型煤炭基地的建设，为减少铁路、公路运输压力，将加大原煤入洗比重，这将导致在大型矿区出现大量发热量在2500～3500kcal/kg的中低发热量的煤炭无法消纳。建议在以外运为主的大中型选煤厂附近允许入炉燃料发热量上限控制在3500kal/kg以内，以便于建设大容量、高参数、高效机组、规模更大的低热值发电厂，提高低热值燃料电厂的综合技术水平和综合
效益。
4 结语
低热值煤炭综合利用发电对缓解环境污染和生态处置压力，改变目前将低热值燃料掺回优质煤中外运，增加运输能耗的状况，具有积极的意义，也是对我国电源结构的重要补充。
参考文献
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