建设具有中国特色的大型坑口电站

1　大型坑口热-电联产电站是我国能源可持续发展的重要战略 　　21世纪前20年中国的能源结构将是多种能源的组合：可再生能源(水能、风能、生物质 能、太阳能等)将加速发展，但份额（水电除外）不会很大；核能（裂变）乐观估计不超过5 %，争议较大；工业和民用液体、气体燃料将有相当一部分来自煤的转化；仍有相当一部分 化工原料来源于煤。因此，尽管能源需求不断增长，对能源质量的要求越来越高，但 根据中国的国情，煤炭在能源结构中仍占主导地位。 　　煤炭与石油一样，都是污染性能源，只是由于国家和石油行业历来重视原油的炼制和提 纯，成为比较洁净的燃料。而煤炭行业在原煤加工方面重视不够，而成为不洁净燃料我国2003年的SO2排放量2120万t居世界第1位，CO2排放量9亿t碳以上，仅次于美国居世界第2位，NOx排放量也超过了2000万t。而我国的SO2和NOx的环境容量却只有1620万t和1880万t。中国的大气污染属煤烟型污染，中国工程院2001年《先进能源技术咨询研究报告》的数据表明：我国SO2、CO2排放量的85％，烟尘的70％和NOx的60％均来自燃煤。大气污染造成的经济损失占我国GDP的3％～7％。 　　未来20年我国不仅将遭遇十分严重的能源“瓶颈”，而且还将面临因煤炭非洁净利用而 造成的严重环境污染，形成对我国可持续发展的重大威胁。突破“瓶颈”，解决矛盾的出路 之一是实施具有中国特色的大型坑口热-电联产战略。 　　2　采用高效的两段干法选煤技术建设大型坑口热-电联产电站 　　 建设具有中国特色的大型坑口热-电联产电站将是煤炭资源生产和消费最优化配置的选 择。煤炭不需远距离输送，在坑口采用高效的两段干法选煤技术就地把煤炭加工成低灰、 低硫、高热值的煤粉供锅炉燃烧，高压发电输送，就可达到高效率、低污染、低成本的目的，同时将洁净能源输送给用户，而矿区不受污染。2002年美国发电煤耗占煤炭消费的91.83%，灰分＜8%，2003年我国为53.51%，平均灰分为28%。我国发电厂大多远离煤矿，供应电厂的煤炭是不经加工的原煤，需经长距离输送，增加了沉重的运力和运费。 　　2003年底我国发电装机容量3.91亿kW，人均仅0.3kW, 火电装机容量2.90亿kW，占总量的74.2%。我国2003年全年发电量为19052.08亿kWh, 火电占82.88%。至2020年我国必须新增5亿kW以上的发电装机容量才能满足国民经济发展和人民生活水平提高的需要，电力总装机容量达9亿kW，人均达0.6kW。我国发电装机容量中有70%以上是煤电，新增煤电装机容量至少需3.5亿kW。2020年我国将有70%以上煤炭产量供给火力发电，即大于15亿t煤炭。 　　2.1　燃前煤炭加工，是控制煤烟型大气污染的关键 　　我国煤质存在着灰分高、硫分低（我国煤炭以低硫为主，但在我国西南、中南地区和华 北华东少数煤矿或煤层的煤炭含硫高）、可选性差的特点。2003年原煤入选比例约30%，而 动力煤约14%，发达国家原煤入选比例为60%～100%。全国动力煤的平均灰分在25%～27%， 硫分在0.95%～1.0%。我国中高硫煤和高硫煤(硫分大于2%)中黄铁矿硫一般占60%～70%。脱 除黄铁矿硫采用选煤方法是当前世界公认的最经济有效的技术措施。为此，抓好洁净煤技术 的源头治理燃前煤炭加工，是控制煤烟型大气污染的关键，而具有中国特色的大型坑口 热-电联产战略是煤炭资源生产和消费配置最优化、最经济、最清洁能源的选择。 　　具有中国特色的大型坑口热-电联产战略的重要组成部分是用高新技术改造和提升传统产业。即：高效安全采煤→高效干法选煤→粉碎煤炭＜74μm（煤粉电厂必备环节） →摩擦电选→燃烧→热电联产。 　　2.1.1　干法选煤 　　坑口电站采用干法选煤，不需用水，能节省水资源，又不需选后复杂庞大的脱水和煤泥水处理系统。在我国块煤（50～6mm）干法选煤技术有2种：复合式干法选煤技术适用于排矸和易选煤的分选；空气重介质流化床干法选煤技术适用于分选各种煤种，分选密度宽( 1.3～2.2g/cm3)，分选精度高(Ep= 0.05g/cm3左右)。 微粉煤干法分选技术：摩擦静电分选技术是基于煤炭经粉碎粒度小于200目后，有机质（净煤）和无机质（矿物质）彼此基本解离，并在高速气流作用下粒子之间和粒子与摩擦器器壁之间互相碰撞摩擦分别带有异性充分电荷，净煤带正电荷和矿物质带负电荷，通过高压静电分选机的精确分选可生产出低灰、低硫、高热值燃料，供电厂锅炉燃烧或炼铁高炉喷吹以及生产超低灰原料煤供制备优质活性炭等煤基炭素材料。 　　摩擦电选的精煤质量可根据入选煤性质和电站锅炉的需求进行调整；技术上可达到 ：灰分≤8%，硫分≤0.5%，精煤回收率80%以上，尾煤灰分高可以就地利用，符合国家污染 物排放总量控制的要求；该技术适合新厂建设和老厂改造；若入选煤中含有机硫高（So ，d≥1%）时，则可配合采用循环流化床燃烧或烟气脱硫装置处理。 　　2.1.2　燃前脱硫 　　坑口电站采用燃前煤炭加工两段高效干法选煤技术是深度脱硫降灰的最经济有效的方 法，是在国家发改委、科技部、国家基金委以及煤矿企业的支持、资助和合作下，由中国矿 业大学自行研究开发的具有自主知识产权的高新技术，完全适合中国的国情。现在燃烧中固 硫添加剂的加入会影响燃煤的热值，增加煤耗，在高温下易于分解为SO2，燃烧后烟气脱硫工艺的基建投资和运行成本费用高。根据我国近期新建的60万kW广东省黄浦电厂采用湿法石灰石－石膏烟气脱硫工艺，将于2005年投产，每年削减SO2排放量16770t，预计投资2.97亿元，脱除1tSO2预计投资费为17710元，产生的次石膏造成2次环境污染，而采用两段高效干法选煤工艺脱除1tＳＯ２基建投资费仅1200元，约相当烟气脱硫工艺的1/15。煤炭经分选加工后可以脱除大量的灰分，一般情况下煤的灰分或水分每降低1%，其燃煤低位发热量增加约0.37MJ/kg,而燃煤低位发热量增加1MJ/kg,发电煤耗约降低2 0g/kWh,厂用电率下降0.5%，如按优质动力煤（灰分为15%）供给电厂，则将现有全国电煤灰分28%降至15%，燃煤低位发热量增加约4.81MJ/kg，发电煤耗将节省96.2克/kWh。至2020年，大型坑口电站采用燃前高效两段干法选煤工艺，全年可节省煤炭3.44亿t，节能效率十分明显，尾煤灰分将达到80%左右，可以作建筑材料、矿井充填、筑路等用途 。因此，电力企业的经营者要改变用劣质煤发电的观念，采用优质燃料煤燃烧发电，其效益十分可观。 　　2.2　电站燃用洁净煤的优点 　　2.2.1 效益好 　　(1) 电站燃用洁净煤有如下经济效益和社会效益：减少燃料消耗；降低烟气中的飞灰浓度，提高锅炉运营经济和安全性；减少SO2排放量；减少有毒痕量元素的排放；减少制粉系统的磨煤电耗。 　　(2) 应用洁净煤对电站运营的优越性：煤质改善对电站生产能力、开工率与效率均有提高。降低了设备的磨损和烟气净化能力的要求，降低发电成本。原料煤灰分降低1%，电站总开工率提高1.2%。煤矿企业生产低灰低硫高热值精煤，按质论价，售价较高，煤矿也能得到较好的经济效益。 　　2.2.2　大型坑口热-电联产是实现“西电东送”的最优选择 　　实现“西电东送”是我国能源建设的重大决策，而建立具有中国特色的大型坑口热-电 联产电站可以煤电联营、综合开发、规模经营、优势互补，是实现“西电东送”的最优选择 。西部地区煤炭资源丰富，是我国能源供应的基地，但水资源短缺，严重制约了西部地区工业的发展，因此在规划西部煤炭资源合理加工和利用时，必须解决好这对矛盾。发展节水煤炭工业、节水电力工业，是西部地区可持续发展的保证。煤炭企业和电力企业联合办电，把西部的资源优势转化为经济优势，以洁净能源(电能)送往东部，而矿区无污染，这是我国煤炭能源的合理布局。“三西”是我国的主要能源基地。以山西阳城电厂至江苏淮阴500kV送电工程为例，工程建设1840km，静态投资36亿元(1993年价)，输电无需再进行投资。若以国标京九铁路估算，每公里投资1000万元，1840km应投资184亿元，而煤炭运输的费用需另计算。实践证明：输电比输煤建设投资和运营费用低、建设周期短。 　　根据国家可持续发展的能源战略预期目标：2020年一次能源需求小于25亿t标准煤，节能 8亿t标准煤，煤炭消费比例控制在60%左右，可再生能源利用5.25亿t标准煤，石油进口 依存度控制在60%左右，主要污染物削减率45%～60%。建设具有中国特色的大型坑口电站将能较好地解决上述预期目标。 　　3　具体建议 　　（1） 建设具有中国特色的大型坑口电站是进一步提高煤炭利用效率、降低电站建设和经营费用，减少环境污染，促进国民经济和社会可持续发展的重要组成部分。为此，必须建立完善的法律和法规并严格执行，保护煤炭资源和打破电力行业垄断。 　　（2） 为使我国煤炭工业适应国民经济的需求，国家应尽快组织具有中国特色的大型坑口热-电联产战略实施规划的制定，科技项目的研究和开发。 　　（3） 国家有关政府部门应对大型坑口热-电联产和高效干法选煤技术项目给予相应的政策支持，可先进行工业示范试验，促进煤炭加工业的迅速发展，以解决我国煤炭能源清洁、高效、经济、稳定的供应。 信息来源于：中国煤炭