深部流態(tài)化開采中原位煤粉爆轟發(fā)電技術(shù)構(gòu)想

聶百勝，宮婕，王曉彤，彭超

1.煤炭資源與安全開采國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100083；2.中國礦業(yè)大學(xué)(北京)應(yīng)急管理與安全工程學(xué)院，北京 100083

煤炭作為能源的主體構(gòu)成部分，是世界上分布最廣的化石燃料，支撐著我國經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的發(fā)展[1-2]。煤炭在中國的能源結(jié)構(gòu)中占比高達(dá)59%。我國煤炭主要消費(fèi)量集中在電力行業(yè)，2018年我國能源消費(fèi)總量46.4×108t標(biāo)準(zhǔn)煤，其中，發(fā)電耗煤約20.52×108t。2018年底，我國發(fā)電總裝機(jī)容量達(dá)19.0×108kW，其中火電機(jī)組裝機(jī)容量10.79×108kW，占全國總裝機(jī)容量的57%，發(fā)電量6.8×1012kW·h，同比增長6.8%，其中，火電發(fā)電量5.1×1012kW·h，同比增長6%，煤炭發(fā)電占總發(fā)電量的73.23%。根據(jù)國家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)，發(fā)電消耗的煤炭占全國煤炭總量的一半以上[3](圖1)。

圖1 全國原煤產(chǎn)量和發(fā)電煤炭消費(fèi)量

傳統(tǒng)的燃煤火力發(fā)電是利用煤炭燃燒產(chǎn)生的熱能對(duì)水進(jìn)行加熱，產(chǎn)生的蒸汽推動(dòng)渦輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)行發(fā)電，是全世界應(yīng)用最為廣泛、最為成熟的發(fā)電方式，但其仍存在著環(huán)境污染、電能轉(zhuǎn)化效率不高等缺點(diǎn)。現(xiàn)階段煤電行業(yè)主要是煤粉燃燒發(fā)電技術(shù)和循環(huán)流化床鍋爐發(fā)電技術(shù)。煤粉鍋爐發(fā)電技術(shù)主要包括燃燒系統(tǒng)和汽水系統(tǒng)[4-5]。目前，煤粉鍋爐汽輪機(jī)發(fā)電技術(shù)正朝著更高參數(shù)的超超臨界技術(shù)方向發(fā)展。600 ℃等級(jí)超超臨界發(fā)電技術(shù)已逐漸成熟，蒸汽溫度700 ℃以上的先進(jìn)超超臨界發(fā)電技術(shù)的研究計(jì)劃已經(jīng)啟動(dòng)。預(yù)計(jì)機(jī)組效率可升至50%[6]。循環(huán)流化床鍋爐發(fā)電技術(shù)具有清潔高效、污染排放量低、燃料適應(yīng)性廣、負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍大以及灰渣易于處理等優(yōu)點(diǎn)。……