低熱值煤炭綜合利用發電現狀

摘要：全國煤炭主要調出地區在開采外運優質煤的同時產生大量的煤矸石等低熱值燃料，這些低熱值燃料直接排棄不僅影響環境和占用土地，也造成能源資源的浪費。低熱值煤就地發電轉換是解決這一問題的最佳途徑，也是西電東送的重要補充。

關鍵詞：低熱值煤炭；煤矸石；循環流化床；綜合利用發電

中圖分類號：P618 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）15-0086-02

1 概述

目前全國歷史堆存的煤矸石近50億噸，受技術條件、利用途徑和消納能力的限制，煤矸石堆存量以每年億噸以上的速度遞增。現已形成的1500多座矸石山占壓土地1.3萬公頃以上，不僅加劇了人地矛盾，也改變了原有土地的結構和功能，破壞了當地的生態系統。矸石山揚塵不僅影響大氣環境，落地后還會造成土壤污染；煤矸石中有害元素會溶入水域或通過雨水滲入土壤，直接影響水體和土壤

質量。

現階段主要通過三種途徑對煤矸石進行利用和處置：一是對沒有熱利用價值的煤矸石除部分用于筑路和生產建材外，主要進行填埋處理；二是熱值較低（300～1200千卡/千克）的煤矸石主要用于生產利廢材料；三是對熱值相對較高（>1200千卡/千克）的煤矸石主要應用于發電。

煤矸石發電是以利用熱值在1200千卡/千克以上的煤矸石為主，輔以適量煤泥和中煤，形成收到基低位發熱量不大于3000千卡/千克的入爐燃料，其中煤矸石和煤泥的比例達到60%以上，采用循環流化床鍋爐（CFB）機組發電的低熱值煤利用方式。目前全國煤矸石綜合利用電廠近400座，投產的總裝機容量達2600萬千瓦左右，主要分布在重點產煤區。2010年，全國煤矸石綜合利用電廠共消耗低熱值煤約1.3億噸，相當于節約3500萬噸煤炭，相應減少占壓土地300公頃。

2 循環流化床鍋爐的優點

循環流化床鍋爐在低熱值煤炭綜合利用發電中發揮的作用是無可比擬的。大型CFB機組在優化我國電源結構、減少發電污染物排放等方面發揮了一定作用。CFB機組對燃料的適應范圍寬，對高灰分、低熱值、低揮發分燃料能入爐穩定燃燒；負荷調整范圍較寬，鍋爐負荷在30%～35%可以不投油助燃；在爐內可以實現脫硫、低NOx排放等。這些優點是其在煤礦低熱值發電得到廣泛運用的主要原因。我國30萬千瓦級及以下容量的國產CFB機組已基本成熟，鍋爐及主要輔機產品運行可靠性也大大提高，能夠較好地利用各種熱值燃料，實現低熱值煤綜合利用。

（1）煤種適應性廣。循環流化床爐內燃料著火、燃燒條件好，可以燃燒高灰、高硫、高水分、低熱值、低揮發分的煙煤、無煙煤、褐煤、煤泥、煤矸石、油頁巖、樹干等劣質燃料，且煤種多變和各種燃料混合物均能適應。

（2）燃燒效率高。由于灰分及燃料的多次循環，在燃用不同煤種，在不同負荷下，燃燒效率卻比較高，可達98%～99%以上，完全可以媲美煤粉爐。

（3）循環流化床屬于低溫燃燒，NOx排放遠低于煤粉爐，并可實現燃燒中直接脫硫。脫硫效率高且技術設備簡單和經濟，其脫硫的初投資及運行費用低于煤粉爐加FGD，是目前中國在經濟上可承受的燃煤污染控制技術。

（4）負荷調節比大，運行操作靈活方便。循環流化床鍋爐機組的調峰性能優良，能夠適應中國電力負荷波動大的特點。實際運行表明在25%的負荷下可穩定運行，調節負荷變化速度也很快。

（5）有利于灰渣綜合利用。其灰渣可以作為水泥混合料或其他建筑材料。

基于這些優點可有效利用低熱值煤炭資源，并能有效、經濟地解決環保問題。隨著CFB機組的大型化，對低熱值煤集中穩定供應提出更高要求。受經濟運輸半徑的限制，一般低于600萬噸/年的獨立選煤廠或30公里范圍內選煤能力低于600萬噸/年的廠址將不能支持30萬千瓦及以上機組燃料數量要求和經濟要求。因此，大型礦區、特大型煤礦及選煤廠將是大型CFB機組選址的基礎條件。有必要在煤炭集中生產區和國家規劃建設大型煤炭基地同步規劃建設大型CFB鍋爐坑口電站，集中處理煤矸石、洗中煤、煤泥等燃料，減少不必要的劣質燃料長途運輸耗能，有效提高煤炭的綜合利用效率。

3 低熱值煤發電存在的主要問題

（1）CFB機組總裝機容量小，導致大量低熱值煤無法合理利用和增加運輸能耗。2010年全國投產的CFB機組規模2600萬千瓦左右，消耗低熱值煤1億多噸，而產生的可用于發電的低熱值煤3億噸以上，導致大量煤矸石被廢棄。部分煤泥和中煤摻在優質煤中長距離運輸，增加運輸能耗，加劇“西煤東運、北煤南運”的緊張局面。

（2）CFB機組單機容量小，相關規范和標準缺失。與大容量高參數的常規火電機組相比，低熱值煤碳CFB發電機組容量等級較小，CFB發電機組的設計、制造和安裝等規范和標準缺失，現階段只能參照常規火電機組相關規范和標準執行。當前應優先完善相關規范和標準，發展30萬千瓦CFB機組。

（3）入爐燃料發熱量上限制偏低。目前國家有關煤矸石電廠使用的燃料收到基低位發熱量限制為不大于3000kcal/kg。隨著以輸出為主的大型煤炭基地的建設，為減少鐵路、公路運輸壓力，將加大原煤入洗比重，這將導致在大型礦區出現大量發熱量在2500～3500kcal/kg的中低發熱量的煤炭無法消納。建議在以外運為主的大中型選煤廠附近允許入爐燃料發熱量上限控制在3500kal/kg以內，以便于建設大容量、高參數、高效機組、規模更大的低熱值發電廠，提高低熱值燃料電廠的綜合技術水平和綜合

效益。

4 結語

低熱值煤炭綜合利用發電對緩解環境污染和生態處置壓力，改變目前將低熱值燃料摻回優質煤中外運，增加運輸能耗的狀況，具有積極的意義，也是對我國電源結構的重要補充。

參考文獻

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（責任編輯：劉 晶）