燃煤電廠的唯一出路

燃煤發電在能源結構中佔比很大，至今以煤為燃料的火電裝機超過70%，燃煤發電佔比高達65%，而核電發電佔比只有3%，風電加光伏佔比只有4%。全國燃煤裝機容量約10億千瓦，年消耗煤炭接近20億噸。燃煤發電為經濟社會發展和人民生活提供了最基礎最堅實的電力保障，同時也消耗了大量資源，給環境帶來巨大壓力。

燃煤發電面臨越來越嚴峻的挑戰，也在於公眾對環境污染和空氣質量的關注已經上升到社會熱點，化石能源消耗和碳排放問題也成為大國博弈的焦點，環境問題和排放問題促使能源結構調整要加速進行，加之國內經濟結構轉型調整帶來的用電量增速放緩和機組利用小時下降，電力市場化改革持續推進引發的更為激烈的市場競爭，都給燃煤發電和燃煤電廠的生產和經營帶來巨大的壓力。

出於生存環境的要求，最終要通過調整發電結構來降低火電的比重，但是調整需要時間，面臨壓力和挑戰，燃煤電廠只有依靠精益管理和技術創新，不斷提高效率，降低排放，才能在越來越嚴峻的外部環境下求生存、謀發展。

創新是燃煤電廠的唯一出路

隨著傳統火電技術日益成熟，節能減排的難度越來越大，只有依靠創新，才是燃煤電廠的唯一出路。

一、推動高效發電技術工程化試點

目前的火電廠供電煤耗315克，根據國家要求，到2020年，全國新建機組平均供電煤耗不超過300克標煤，現役機組平均供電煤耗不超過310克標煤，而上海外三電廠可以達到每千瓦時276克標煤，創造了奇迹。上海申能外高橋第三發電廠原廠長、現上海申能電力科技有限公司總經理馮偉忠教授設計的雙軸高低位布置二次再熱超超臨界高效發電機組，將汽輪機高壓缸與中低壓缸分開，按高低位不同布置，省去了大量昂貴的高溫高壓管道，減少了溫差和壓降損失，使用600度的材料和設備，達到700度的發電效率。在國際上受到廣泛關注。由於採取了高低位布置和其它獨特的創新技術，平山二期示範機組的設計效率將達到49.8%，對應供電煤耗為246.66克標準煤/千瓦時，二氧化碳排放量為635公斤/毛兆瓦時。預計2019年投入運營。西門子火電部首席執行官羅蘭˙菲舍爾博士表示，此技術是改革高污染行業為低排放綠色產業的唯一機遇，是引領世界煤電繼續發展的技術。如果能實踐到工程當中，它將使成為世界火力發電技術的權威。

二、推廣上海外三廠為代表的創新技術

上海外三廠原廠長、現上海申能電力科技有限公司總經理馮偉忠教授的系列創新技術從2006年起在上海外三廠陸續成功運用。外三廠創新技術的精髓：一是注重發電設備的保效，臨爐加熱防止產生氧化皮。二是在廣義回熱理論基礎上，用好用活回熱技術，不但把回熱技術用於加熱鍋爐補給水、加熱鍋爐進風，還用於加熱煤粉等其它介質，最大限度節約能源。三是系統考慮和解決提效和減排，尤其是高效低耗的脫硫脫硝技術，推動了電廠生產系統和過程的革命。四是小汽機集中變頻。這些系列創新技術的綜合利用，實現了燃煤電廠寬負荷安全高效清潔運行。

由於外三的技術在業內存在爭議，很多年得不到推廣應用。我們通過在華潤徐州銅山電廠進行示範，在2台百萬機組上同時推廣應用外三廠7項創新技術，改造后每千瓦時供電煤耗下降10克標準煤以上，用實事證明外三技術可以複製能夠推廣。

在華潤電力的帶動和示範下、先後有神華集團、大唐集團、華電集團四家電力集團與上海申能科技簽訂了戰略合作協議，四家電力集團煤電裝機容量超過三億千瓦，約佔全國煤電裝機容量的三分之一，從而帶動了電力行業學習外三，創新革命。

外三系列創新技術的集合運用，解決了靈活性改造要求下，燃煤機組在寬負荷範圍內調節運行的安全性、經濟性和環保性等問題。相關技術已在申能上海外高橋三電廠、華潤銅山電廠和神華安慶電廠成功應用，並取得顯著成效。外三廠2台1000MW機組，綜合降低煤耗5.58克標準煤/千瓦小時，SCR脫硝裝置投入率近100%。催化劑保持高效運行超過50000小時。應用於華潤銅山電力公司5、6號機組，80%負荷考核工況下，供電煤耗下降10克標準煤/千瓦時以上。彈性回熱及疏水優化技術應用於安慶皖江發電公司3號機，65%負荷考核工況下，機組供電煤耗下降3.3克標準煤/千瓦時。

高溫亞臨界機組改造技術，也是馮偉忠教授的專利。「高溫亞臨界」機組改造技術是保持機組壓力在亞臨界水平（約17MPa），把機組主蒸汽和再熱蒸汽溫度均提高到600℃水平。該技術路線可大幅提高機組效率，對於現役亞臨界機組改造，可使汽輪機的熱耗水平優於目前的超臨界機組，且性價比最高，具有極為重要的推廣意義；對於新建CFB亞臨界機組也有重要應用價值。目前仍有約3億千瓦裝機容量的亞臨界機組，僅300MW等級亞臨界機組就有約880台之多。對於目前國內亞臨界機組改造，按照額定負荷下，煤粉鍋爐效率93%，廠用電率5%的典型水平，兼顧到汽輪機改造各方面條件的限制，汽機熱耗按照7500kJ/kWh考慮，則供電煤耗僅為292.5g/kWh。

三、新材料研製將給電力行業發展帶來機遇

國家支持由華能清能院牽頭，正在研究700攝氏度材料，一旦突破，火電機組的效率將由目前最高46%提高到接近50%。

四、電力生產方式創新

電力生產方式的創新也很重要，如熱電聯產、分散式能源、煤炭熱解發電新工藝、發電與循環經濟相結合等。

熱電聯產裝機容量在火電裝機容量中佔比30%,國家政策鼓勵熱電聯產。2015年4月18日發布的《熱電聯產管理辦法》要求，力爭北方大中型以上城市熱電聯產集中供熱率達到60%以上，20萬人口以上縣城熱電聯產全覆蓋。

煤炭熱解發電是將煤炭進行熱解，生成煤焦油、煤氣、半焦，半焦再去發電，實現煤的分級利用。不但把煤炭當燃料，還把煤炭當原料，提高資源利用率，創造更高的經濟價值。若把國家現有的40億噸煤都這樣處理，可產生兩億到三億噸的原油，可大大緩解國家石油的壓力，解決能源安全問題。

以廣西賀州華潤循環經濟產業示範區為例，華潤通過電廠、水泥廠、啤酒廠之間變廢為寶的循環利用和協同生產方式，每年節約標煤29萬噸、節水78萬噸、廢水處理復用263萬噸、減少氮氧化物排放4250噸，減少二氧化碳排放73萬噸、二氧化硫6萬噸，產生循環經濟效益約1.94億元。

工業燃煤鍋爐一年消耗7億多噸煤，將普通工業鍋爐改為解耦燃燒爐，實現清潔生產，利用背壓發電建成熱電中心，約10%的能源可轉換成發電煤耗低於200克標準煤的電力，企業能源利用率提高到85%以上。

推廣燃煤電廠系列創新技術，有力推動了能源生產革命。其意義不僅僅是實現了燃煤火電廠的提效和減排，還在於使人們看到燃煤火電廠也能做到和天然氣電廠一樣清潔排放。國家環保部部長陳吉寧在兩會期間新聞發布會上說過：煤炭的清潔利用技術已經取得了巨大進步，我們對煤炭的認識也應有所改變。煤炭清潔利用其實可以比天然氣更環保。

創新一直在路上!要創造創新的環境和條件，建立創新機制及推廣創新技術的商業模式。我們要通過不懈努力，大力推廣火電創新技術、推動火電廠節能減排的技術革命，促進能源生產革命，實現的能源夢!（來源：能源研究會、作者系能源研究會節能減排中心主任王凡 ）

由中能智庫組織編寫的《能源形勢分析與預測報告（2017年第4期）》已於近日發布，如需獲取報告全文，）並回復「訂閱」。或發郵件[email protected],電話400-9988-949。