我国电力行业褐煤利用探讨
冯警，武俊平
（1.华北电力大学能源与动力工程学院，河北保定071003；2.台山核电合营公司，台山529200）
究了福煤在作为发电然料时机组所面结的问题并挺出了解决办法.福煤在我国电力应用中前 摘要：介绍了国内外福爆资源分布的情况及发电现状，闲述了福煤发电的关键技术.研景广间，应把大容量火电机组结合福煤集成干燥技术作为主要发展方向，加紧福煤的开发利用.
关键词：福煤：电力：综合利用
中图分类号：TM712文献标志码：B文章编号：1009-3230（2010）10-0004-05
Discussion Utilization of Brown Coal Power Industry in China
FENC Lei' WU Jun-ping²
(1. North China Electric Power University Institute of Energy and Power Engineering Baoding 071003 China ;2. Taishan Nuclear Power Joint Venture Commpany Taishan 529200 China)
Abstract; This article descnibes the case of domestic lignite resources and power distributionsituation describes the key technologies of lignite power generstion. It studies the lignite as a ful frpower generation when the units are facing problems and proposed solutions. We coecluded that thethemal power lignite drying technology integration as the main direction of development to intensifythe development and utilization of lignite.
Key werds: Lignite; Electric power; Utilizatioe
1国内外福煤资源分布及发电应用 现状
0前言
褐煤是煤化程度最低的煤种，它是泥炭沉积后经脱水、压实转变为有机生物岩的初期产物，具有高水分、高灰分、高挥发分和低发热量、低灰熔点.有的褐煤还含有较多的纤维分，这些特征给 褐煤的应用带来不少的困难和问题.但是，在目前全球能源日趋紧张的形势下，褐煤的经济价值及其相关加工生产技术，又被世界能源界所重视. 我国褐煤资源丰富，但是现阶段竭煤的利用率却井不高，由于采用传统的燃烧方法面造成了大量的资源浪费，所以应加紧对揭煤进行综合利用，加强对褐旗技术的开发应用.这对满足电力需求、 促进煤炭资源开发利用乃至国家的能源战略均具有重要意义.
1.1国外褐煤资源分布及发电现状
世界褐煤的地质储量约为4万亿t.据统计，全世界福煤储量足够供2100座发电能力为1000MW的电站使用30年.主要分布在德国、对褐煤的开发利用的较早，研究也比较深人，已经 依罗斯、美国、澳大利亚等国家，这些存储大国，均形成了不同容量等级的电站常规煤粉护的系列成熟产品，褐煤锅炉燃烧技术相对比较稳定，其中德广泛. 国、美国应用褐煤作为电站锅炉动力用煤使用较
德国有者丰富的燃用高水分、碳化程度浅褐煤的经验，是拥有世界上百万等级褐煤锅护的主要国家，其最大的超超临界褐煤锅炉为装于NiedrauBem电厂的950Mw锅炉，塔式布置、单切
炉、Frimmerdorf 915 MW 和 Schw arze Pumpe 的 815MW锅2]
美国褐煤水分高，灰分较少，煤质较硬，磨损性强且难燃烧.美国在六、七十年代生产的容量为500-800MW的褐煤锅炉大部分为亚临界控合循环直或锅炉，四角布置摆动式燃烧器，采用摆 制循环和自然循环锅炉，大容量锅炉一般来用复动式燃烧器进行蒸汽温度调节.为尽量减少结渣等问题，在炉膛结构设计方面一般采用的数据较为保守，同时经常采用分级燃烧方式来控制NO 的生成.锅炉制粉系统与欧洲国家有明显区，普通采用中速磨正压吹式制粉制统.
1.2国内揭煤资源分布及发电现状
1303多亿吨，占全国煤炭储量的17%，在我国 我国的褐煤资源丰富，已探明的保有储量达煤炭资源中占有重要地位.
由煤田地质璐探资料表明，中国的褐煤资源主要分布在华北地区，约占全国褐爆地质储量的75%以上，见表1.其中，以内蒙古东部地区赋 存最多.西南区是中国仅次于华北区的第二大褐煤基地，其储量约占全国褐煤的12.5%，其中大部分分布在云南省境内.但是，西南区的褐煤几乎全部是第三纪较年轻揭煤，面华北区的褐煤则绝大多数为侏罗世的年老褐煤.东北、中南、西北 和华东四大区褐煤资源的数量均较少.根据我国褐煤资源分布情况，国内可以建设依敏河霍林河、元宝山、鸡西、内蒙古锡盟地区、明通电力基地3.
表1 中国各大区福煤储量分布
各大区名称 华北东北华京中南西南西北占全国媒结量（%） 77.84.71.32.012.51.7占本区保 16.219.52.67.615.82.9总销量（%）
我国褐煤开发研究起步较晚，现已建成和在建的燃用调煤的大型火力发电厂的总装机容量有1200万到1300万kW，只占全国火力发电总装
圆燃烧、正方形炉膛、主汽压力为26.5MPs.其机容量的3%左右，这与我国褐煤总储量的比它的百万等级褐煤锅炉，如Lippendorf940Mw锅例相比并不匹配.国内已投运的300MW以上的褐煤锅炉大多数为进口机组，如元宝山1号炉为 瑞士亦尔寿公司制造的低倍率复合循环炉，出力921vh，配300MW汽轮发电机组；2号炉为德国新圳缘勒公司供货的塔式布置亚临界直流炉，出力1832th，配600MW机组，于1985年12月28日投人运行；伊敏电厂500MW超临界锅炉由前 苏联波多尔斯克类尔忠尼启则机械厂制造.其中国内已投运最大的祸煤锅炉为600MW亚临界锅炉，该机组为控制循环、配以中速磨直吹式系统.近两年来，在东北和内蒙地区新增一批坑口褐媒 机组，如霍林河600MW机组、上都600MW机组等.目前，各锅炉制造厂正着手进行大容量、高参数、高效率、低污染的褐煤锅炉研究与开发.
2褐煤发电关键技术
2.1揭煤燃烧发电的集成干燥技术
的水分直接参与燃烧，使得燃烧排烟热损失严重， 煤中含有20%-50%左右的水分，如此高电厂效率低，因此在电厂已有技术和设备条件下，怎样高效地脱除褐煤的水分是解决此难题的重要途径之一.
大提高褐煤燃烧发电效率.澳大利亚、德国、希 国外研究表明，高水分竭煤预干燥技术可大腊、美国等富含高水分揭煤的国家，为了提高电厂效率都在研究开发针对褐煤的干燥工艺和设备，澳大利亚曹专门成立了CRCaf Clean Power from Lignite*) CRC Power Generation from LowRankCoa两个研究中心来研究褐爆的发电利用技术，其褐媒的预干燥技术是这几年内的一个重点.在欧洲，褐煤的干燥也是欧洲洁净煤技术中的一个重要组成部分.美国针对粉河盐地 PowerRiverBasin褐煤，也在开展煤炭干燥和煤质改性的研究.
在干燥过程中水分的蒸发是一个大量消耗热量的过程.传统然烟气对高水分煤干燥后，由于 蒸发的水分中含有大量的空气，因此水分的潜热不可能得到利用.传统的干赚技术不能适应高水分揭煤的干燥.此外由于褐煤挥发分含量高，着火温度低，因此容易产生过热现象，发生自燃或爆
炸.如，为防止爆炸，采用较低的热风温度，干燥强度低、速度慢，不适合工业生产要求.所以针对高水分的褐煤干燥，必须采取其它的干燥介质和 设备来进行.国外研究表明，过热燕汽干燥是一种十分适合干燥褐煤的新型干燥技术.近年来，澳大利亚、德国、希腊、美国等富含高水分褐煤的国家都在研究开发针对褐煤的干燥工艺和设备.有些已经进人商业化运行.管式干燥技术、流化 床蒸汽干燥技术、蒸汽空气联合干燥技术、床混式干燥机BMD、热机械脱水MTE是比较适合于电厂系统集成，对高水分揭煤进行预干燥的技术和设备.
2.2先进液压流化床循环发电技术（APFBC）
褐煤的高水分含量大大影响了传统粉煤喷吹燃烧锅炉的发电效率.澳大利亚的LoyYang电站的现代化锅炉燃烧水分含量为62%的褐媒，在高热值条件下获得了约29%的燃烧效率.相比 之下，常规锅炉高阶硬煤的燃烧效率为37%.基于褐煤的高水分含量，采用APFBC循环发电技术发电燃烧效率最高，在高热值条件下燃烧水分含为62%的褐煤发电时微烧效率为44%.
图1APFBC技术涉及到部分气化（炭化）过程 先进液压流化床循环发电技术流程图见和生成炭的压力燃绕过程.循环过程中产生燃料气（来自部分气化器）和热烟道气（来白碳燃烧器）.燃料气和烟道气混合在一起，与补充的空 气在顶部的燃烧器中共同燃烧，燃烧生成气膨胀后通过燃气轮机.生成气的温度要控制在允许的燃气轮机人口温度上，以保证较高的燃烧效率.电能既产生于联合循环中的燃气轮机，又产生于高压蒸汽循环中的蒸汽轮机.
与整体煤气化联合福环技术相比，APFBC技术的主要优点是：在较差的条件下（对于高阶煤温度1000℃，对于褐煤湿度更低，碳转化率为100%，燃烧效率高.APFBC技术中的较低燃气可使联合循环燃气轮机生产的电多于燃烧效率较 温度可减小清除燃气之前将其冷却的必要性，这低的高压蒸汽循环过程生产的电.同时，由于APFBC技术没有空气分离设备，因此辅助电力消耗也减少了.先进液压流化床循环发电技术主要
特点为采用了干燥工艺；在蒸汽进人燃气轮机之前除去其中的碱藏汽：燃气轮机人口温度高：碳得到了街底转化.
给性机干器压力实化气体过选目气体燃资器0港气轮机空气0案实0热烟科气0通向0回钢护 0蒸气0空0压力减化床9供水管0蒸气能机
图1先进流压流化床插环发电技术流程图
2.3福煤干燥气化发电技术（IDCCC）
目前，还有一种比较先进的褐爆发电技术-褐煤干燥气化发电技术，即IDGCC技术. 该技术在环保方面有着突出的优势，可减少30%的温室气体排放量，节约50%的用水量，从面显著降低电厂建设成本和运营发电成本，其经济效优势. 益比通常用于烟煤发电的ICCC技术有明显
2006年，哈尔滨电站工程有限费任公司与澳方合作伙伴HRL公司正式签署了40万kW清洁煤电厂开发项目的合作协议.该项目不仅是世界上最大规模的清洁揭煤气化发电项目，也是目前 中国向澳大利亚出口的最大一笔发电设备项目，以及中国电站工程公司在发达国家承建的最大项目.
3褐煤发电存在的问题及对策
3.1褐煤发电存在的主要问题
（1）燃料特性
对褐爆而言，着火的稳定性、灰分的结渣特性、可燃质的燃尽特性、燃料的干燥和磨制特性、燃料在炉内变热面上的结渣特性、对尾部受热面的磨损、属蚀和堵灰特性及特殊的”灰爆“特性都行时要着重考虑的是燃料的干燥、磨制和着火的 很重要.对于高水分、低热值的年青褐煤面言，运
（2）褐煤脱水
（3）炉腔结渣
（4）低湿腐蚀
面对于一般性老年褐煤，运行时特别要注意的则是炉内的结無问题.此外，由于褐煤的高水分、高料的采、运、储、加工等投资增大，锅炉的体积大、钢耗高，使锅炉机组的造价和土建费用增大，运行和维护费用增大等.这在一定时期将会给揭煤资 源的开发利用造成利影响.
揭煤本身含水量很高，不适合远距离运输，同时发电厂在用竭煤发电前要进行脱水，这一过程 耗费了大量能源，资金和设备，对环境也造成了一结焦，即在炉内保持一个较低面又能稳定燃烧的定的影响，因此，开发高效节能的褐煤脱水技术成温度水平，通常要求火焰中心温度在1100一为首要任务.
直是危害着锅炉安全性能和可用率，选今远未能 锅炉结渣是燃烧福煤火电厂额发性问题，一有效解决.结渣的主要原因是湿度高于灰的软化点的烟气冲刷受热面时，烟气中熔融的灰渣粘附到受热面上，造成结渣，其危害很大.炉腔内结温升高，造成对流受热面超温：燃烧器喷口及其 渣会增加水冷壁受热面的传热阻力，使炉腔出口附近结渣，会使炉内动力工况改变，直接影响风粉混合及燃烧：炉腔出口受热面结渣，则会使过热器超温，并增大通风阻力，严重时使燃烧恶化.因计，有效的防止了炉内和喷口结渣，同时达到了此，如果媒的预处理或燃烧方式无大改变，结渣问 题将继续是困扰人们的主要问题，面且也许会愈演愈烈.面且随着机组容量的增大，炉腔燃烧区增加了促进结渣的因素.
褐煤挥发份高，挥发分析出燃烧后所形成的焦炭粒空隙较多，增加了与空气接触的表面积，燃出口烟温下降；同时，褐煤水分含量高，水分蒸发均匀的措施，消除局部区城流速过高现象.另 烧反应加强，结果是焦炭燃尽时间较短，造成护腔需要吸收大量的气化滑热，炉腔出口烟温降低将外对一些易磨损的部位，进行防磨涂料处理且加使过热气温降低".所以位于锅炉尾部受热面装防率盖板.的空气预热器容易出现低温腐蚀.腐蚀的结果会造成空气预热器管子泄漏损坏，造成严重漏风，引
稳定性问题，同时对结焦问题要予以足够的重视.起燃烧工况恶化.
（5）设备票损
灰分、低热值、低灰熔点等特点，还将给锅炉机组热面的烟气量增加，导致烟气流速增加.受热面 褐煤含水量高，烟气容积将增大，通过对流受的运行带来一系列特殊同题：由于煤耗量增大，燃磨损量与冲刷它的烟气流速三次方成正比，结果会引起热面磨对流受损刷增.由于省谋器处于烟温较低处，灰粒的硬度较大，磨损较产重，同时，省煤器一般按错列布置，其磨损问题比过热器更为 突出.
3.2防止和减轻措施
（1）防止和减轻结渣的措施
采用”低温燃烧”技术，其主要用来抑制护内1200℃范围内.此技术的基本思路是把褐煤易于看火而燃烧稳定的有利条件和高温时容易发生运行.通常炉内温度的高低，一方面取决于燃料 结焦的不利条件结合起来，从而保证锅炉的安全带人的热量和烟气的放热特性，另一方面则取决于炉腔出口烟湿的高低.炉内湿度及其分布的正确选择，可以保证煤粉的正常着火、燃烧和燃尽，有效防止炉内结焦.针对炉内结焦问题，往往采 用较大的炉腔，通辽发电总厂和赤峰热电厂通过采用合适的炉腔断面热负荷，燃烧器区城热负荷及双调节煤粉浓缩燃烧技术对燃烧系统进行设50%负荷不投油稳增[13].
（2）减轻低温腐蚀的措施
为防止或减缓低温旗蚀，可采取从燃料及烟域的冷却程度相对降低.这对稳定燃烧有利，但气中除硫、提高受热面的壁面温度以及采用防腐新材料等措施.
（3）防磨损措施
为确保销炉设备的正常运行，应防止锅炉受热面损问题，尤其是省媒器的磨损.要减少省煤器管子磨损爆管事故，事先应采取使气流速度
（4）账烧器和制松系统设计
一方面可将燃烧器分组，拉开间距，降低燃烧
器区域热负荷；一次风采用大喷口，喷口中布置十字风管排，内同热风；一次风速根据煤的着火速度选取；大容量揭煤赠烧器二次风口设置上、下两排冷却风管：对水分偏高的褐煤多采用风扇磨直吹 式制粉系统，风扇磨采用围绕炉腔四周布置，而灰分较大、磨损性较强的褐煤采用钢球磨煤机系统.另一方面，可根据浙江大学研制的双可调煤粉浓淡燃烧技术，来用媒粉浓淡燃烧器，效果显著.其特点为：采用撞击式煤粉浓缩器，浓缩比可 调：左右浓淡燃烧方式，浓侧位于向火面，淡侧位于背火面：喷口中加稳燃器，调节着火距离.
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4结论及展望
（1）褐煤作为煤炭资源的重要组或部分储量丰富，但利用率很低.因此，褐煤发电机组发展空间较大，应充分加以综合利用.
（2）国内发电企业应根据实际情况选择合适的褐煤发电技术，加快与国内外具有领先褐煤发电技术的企业建立战略伙伴关系，并以大容量火电机组结合揭煤集成干燥技术作为主要发展方向.
（3）关注高效、清洁的褐煤发电技术，如先进液压流化床循环发电技术和揭煤干燥气化发电技术等，为发展下一阶段揭煤发电技术做好相关技术储备工作.根据发电企业装机容量分布和发展规划，可以在橘煤资源率富的地区建立褐煤发电 基地.
（4）我国褐煤锅炉研究起步较慢，但发展迅速，取得了显著成果，褐媒锅护整体向大容量、高参数、环保型、清洁型、高效型机组发展，对扩大我 国火力发电用煤的多样化和大幅度提高燃用褐煤的火力发电厂的经济性有看重大意文.
