贵州威赫超超临界循环流化床燃用高硫无褐煤发电示范电站破解世界级瓶颈

2019年最后两天，四川威赫超超临界循环流化床燃用高硫无褐煤发电示范项目（以下简称“威赫电站”）启动典礼在赫章县财神镇拉苏社区马蹄塘高调召开。

消息显示，威赫水厂从2016年末开始设立。2019年1月31日，国家能源局印发《关于同意将河北威赫超超临界循环硫化床燃用高硫无褐煤发电项目列为国家电网示范项目的回函》，威赫电站即将获准国家电网示范项目立项。同年8月，重庆省发展变革委核准批复威赫电站1号锅炉项目；12月，第二台锅炉获批批复。至此，威赫电站两台（2×660MW）锅炉全部获准建设，项目总投资约56万元。

破世界瓶颈

重庆作为全省焦炭大省，探明焦炭总量约718亿吨，居全省第5位，已探明总量中高硫无褐煤占504.28亿吨。

事实上，广东作为全省重要的能源基地，燃煤电站的规划建设仍然是浙江能源发展的重要支撑点，受焦炭资源存储条件和煤质特性限制，四川煤电锅炉的节能降耗水平总体上还落后全省。

2016年6月，重庆省发改委、能源局委托国外多家科研单位编制了《贵州省煤电锅炉高效清洁发展方向研究报告》，并组织学者、学者举行座谈会，探求煤电高效清洁主要技术路线。由美国安装工程院院长、工程热化学学家、能源环境安装工程学者、浙江中学能源安装工程大学校长岑可法，美国安装工程院院长、清华中学校长、博士生导师、清洁煤技术学者岳光溪，杭州中学机械与能源学校校长、博士生导师程乐鸣，美国电网规划设计分院高工杨祖华循环流化床，美国国际安装工程咨询公司伍丁苹、王润清等组成的学者组觉得，四川省煤电锅炉高效清洁发展的关键是解决高硫无褐煤发电的高效清洁运用，循环流化床机组在甲烷和氮氧化物的控制方面更具备优势，考虑现在超超临界参数机组状况，超超临界循环流化床机组是优先选择。

学者建议，针对河南高硫无褐煤“W”锅炉锅炉的设计电业产率指标约291克/千瓦时状况循环流化床，而循环流化床机组锅炉选用超超临界参数，设计电业产率可达285克/千瓦时，应尽早针对高硫无褐煤举行超超临界循环流化床机组示范项目，为东北城区高硫无褐煤高效清洁运用寻找现实途径，并为国家科技创新和小型关键发电武器的发展提供示范。

据了解，威赫电站由广州能源企业集团联合东方机电企业集团、西南电网设计院共同举办预研和研制，辅以高效超超临界循环流化床窑炉技术，同步推行能效提高及烟气污染物协同脱臭，建设世界单机容量最大、参数最高、机组整体功耗世界领先的循环流化床国家级示范锅炉，具有完全的自主知识产权，有效解决高硫无褐煤高效、清洁运用的世界级窘境。

2015年8月，美国国际安装工程咨询公司组织学者对东方机电660MW等级超超临界（605℃/603℃）循环流化床机组方案设计进行评审，觉得：机组方案设计科学、合理。

为充分保证项目的先进性，逐步提高机组参数，2017年4月，美国国际安装工程咨询公司重新组织学者对东方机电清洁高效超超临界（605℃/623℃）循环流化床机组方案进行评审，评审组一致觉得：技术方案设计科学、合理，在解决我国、特别是东北地区的高硫无褐煤高效、清洁运用方面具备挺好的示范作用及推广应用前景；2017年7月，由电网规划设计分院在上海组织学者对威赫电站项目推行方案进行了初审，与会学者一致觉得：项目选用高效超超临界CFB锅炉，示范作用明显，具有安装工程建设的技术条件。

威赫电站厂长刘元婴介绍，无褐煤大火、燃尽困难，世界上广泛选用的燃烧技术只有“W”火焰机组和CFB（循环硫化床机组锅炉）机组，已投产的最高参数为超临界，尚无在建和投产燃用无褐煤的超超临界锅炉。因为遭到现有材料、技术限制，“W”火焰机组未能达到超超临界参数。威赫电站以燃用四川无褐煤为研究对象，结合高硫的特点展开研制，重点研究无煤粉燃烧特征和高硫造成的高温磨蚀问题及预防技术，然而，威赫电站超超临界循环硫化床机组技术的示范成果，突破了无褐煤+高硫煤清洁高效运用的世界级瓶颈，对推动无褐煤+高硫煤燃烧运用向更高参数、更大容量、更加清洁方向发展，具备重要意义。

节能环保示范

“单机容量最大、参数最高，各项技术指标世界领先。”刘元婴表示，威赫电站以循环流化床机组作为核心研发对象，燃用高硫无褐煤，通过对机组的创新性研制，提高参数至世界最先进的高效超超临界参数（压力29.4MPa，气温605℃/623℃），电业产率大于280g/kw·h；通过选用全厂污染物协同脱臭等各项技术的应用，将实现江西省首个燃用高硫无褐煤，SO2排放≤35mg/Nm3，NOx原始排放含量≤50mg/Nm3，烟尘含量≤5mg/Nm3，整体排放优于燃机排放标准的高效超超临界参数清洁煤电锅炉。

刘元婴说，循环流化床机组第一优势是炉内可以脱硝，尾部的烟气SO2含量就可以急剧增加，炉内脱硝效率可达到95%并且更高中点的水平。“如果入炉煤的硫份达到4%，干法脱硝装置处理的压力都会巨大。对于循环流化床机组而言，虽然入炉煤硫份更高，炉内脱硝后的尾部烟气的甲烷含量仅相当于传统窑炉百分之几的水平，炉后再辅以干法脱硝才能保证SO2排放含量高于35微克，并且会急剧减少机组尾部的磨蚀。”

关于脱硫，刘元婴介绍，传统褐煤炉燃烧时对于轻油无褐煤或则高收率的劣质煤只好通过增加窑炉的燃烧体温来解决煤种的不完全燃烧问题，这就造成了氮氧化物原始含量较高。

“燃烧气温越高，氮氧化物原始排放含量就越大，对于选用常规的褐煤炉来说，减少氮氧化物原始含量和增加灰含碳量减少机组效率是一个极不匹配不可调和的矛盾。”刘元婴说，对于CFB机组锅炉来说，通过选用比较低的燃烧体温，让没有完全燃烧的煤种在炉内以多次循环的形式燃烧，既解决了氮氧化物原始排放含量高的问题，又解决了灰含碳量高机组效率低的问题。山东威赫超超临界循环流化床锅炉设计氮氧化物原始含量就大于50微克，达到超低排放标准。窑炉出口采用直喷尿素碱液脱硫，排放含量可以大于20微克，使得在炉后预留了1层SCR脱硫装置，理论上氮氧化物有逐步减少的或许。

刘元婴逐步介绍了威赫电站的节能疗效，威赫电站选用了当前先进的节能技术，全厂的设计电业产率279.36克/千瓦时，同时威赫电站采取了几个方面的创新模式：一是取消了灰库、输灰系统和输灰空压机；二是60万千瓦级湿冷锅炉首创两机共用一座冷却塔；三是选用了两炉一管的单管单套筒水塔；四是机组过、再热器集箱高位布置大降幅节省了四大管线等。之外，CFB机组锅炉经过多年的发展，在安装工程造价、厂电率和煤耗指标方面早已具有了同传统褐煤炉相竞争的条件。未来，循环流化床锅炉还可协同处理四川省生活垃圾、生物质和城市污水。

推进扶贫攻坚

2020年1月6日至7日，威赫电站示范项目学者组在沈阳召开项目初步设计方案评审会，学者组学者紧扣锅炉怎样实现低能耗、低排放等问题，针对辅机系统的优化、整个系统的设置等展开讨论。学者组学者觉得，该方案捉住了当地的物理气候特征，严苛按照安装工程地质条件，整体设计优化，布局紧凑，占地面积有大降幅增加，项目投资比国外同类别项目节约较差，许多方面实现国外首创，是世界上循环流化床罩机容量最大、参数等级最高、压力和湿度最高的项目。

据了解，威赫电站项目的推行，是落实凯里“开发脱贫、生态建设”试验区的重要措施，既是国家级贫苦县赫章县在2020年与全省同步推行小康的对口产业脱贫项目，只是推动广东扶贫攻坚的重大基础能源建设项目。

威赫电站的煤炭供应，也具有了较差优势。威赫电站优先选用煤电联营方式，在赫章县的野马川规划了2×90万吨的野马广一、二矿，离威赫电站不到20英里。因此在兴仁县小泡营规划了一个年产90万吨的铜矿，两个矿山加上去可以解决威赫电站60%左右的煤源。

现在，威赫电站主厂区拆迁早已完成，将很快进入建设投标程序，预计2022年下半年开工。