褐煤高效发电难题破解

　　“煤中取水”技术成功实现褐煤水分回收再利用，将助推褐煤煤电基地建设

“煤中取水”技术工程试验现场

　　对于装机容量只有11万千瓦的华能汇流河电厂来说，9月23日很是特殊。这一天，来自全国的200多名火电行业专家和企业高管汇聚于此，见证一项新技术即将给火电行业带来的变革。

　　就在9月11日，随着汇流河电厂“煤中取水”高效褐煤发电技术（以下简称“‘煤中取水’技术”）工程试验获得圆满成功，蕴藏在褐煤中亿万年的水汩汩流出，褐煤这种煤炭世界中的“鸡肋”，摇身一变成了火电的优质燃料。

　　“这是一项褐煤发电领域的革命性突破，不仅在国内领先，在国际上也是一流的。”中国工程院院士秦裕琨如此描述。

　　实现空冷机组“零补水”

　　据了解，褐煤是煤化程度最低的煤种，典型特征是高水分、低热值、易氧化自燃，也不方便长途运输。目前褐煤主要用于发电，但发电效率并不高，而且对环境污染也很大。

　　“燃褐煤发电机组具有能耗高、厂用电率大、污染物排放量大等缺点，因此在火电企业中，褐煤一直被当作一种劣质煤资源。”东北电力设计院院长王勇人介绍。“高水分是褐煤的缺点，现在来看，这也是它的优点。”

　　据王勇人介绍，“煤中取水”技术通过在传统燃用褐煤发电系统中嵌入一套煤粉分离及水回收系统，成功实现褐煤中所含水分的回收再利用，回收效率可达56.4%。

　　“对于世界缺水但褐煤储量丰富的地区来说，这是一个重大的好消息。”秦裕琨院士表示。

　　资料显示，全世界的褐煤地质储量为4万亿吨，占全世界煤炭储量的40%。我国褐煤保有储量约占全国煤炭的13%左右，77%的褐煤分布在内蒙古自治区。特别在缺水的锡林郭勒盟地区（以下简称“锡盟”），目前可供开采的褐煤为1400亿吨，总储量全国第一。“如果能将褐煤中的水利用起来，将会大大提高全球水资源的利用率。”秦裕琨说。

　　“看，这就是从褐煤中取出的水，经过简单过滤后，水质清澈透亮，再深度处理一下，完全可以满足电厂补水水质要求。”东北电力设计院热机室主任裴育峰拿出一瓶水对记者说。记者看到，这瓶水从外观上和普通的矿泉水没有太大差别。“从目前各项数据分析，一台60万千瓦的超临界机组燃用高水分褐煤时每年综合节水超过80万立方米以上，对于水分高于36%的褐煤，可满足空冷机组全年的水耗指标，实现空冷机组的‘零补水’。”裴育峰说。

　　数据显示，目前全国已建和在建燃用褐煤的大型火力发电厂总装机容量不超过1500万千瓦，仅占全国火力发电总装机容量的3%-5%，与我国褐煤总储量的百分比相比很不相称。

　　助推煤电基地建设

　　国家能源局曾在《关于内蒙古锡林郭勒盟电源基地开发规划指导意见的通知》（国能电力[2010]431号）中明确要求，锡盟地区褐煤资源丰富，水资源匮乏，生态环境脆弱，必须严格遵循“注重环保、高度节水、集成应用当今最先进技术、实现可持续发展”的原则，科学规划，建成一个国际最先进的锡盟煤电基地。

　　而锡盟地区也在其“十二五”规划中提出，要加快发展煤电工业，最大限度地提高褐煤就地转化率；在东部地区白音华、乌拉盖、乌尼特煤田周边，依托丰富的煤水资源，建设现代化高度节水煤电联营大型坑口电厂，通过特高压线路向华东、华中、东北地区送电。

　　王勇人表示，如果按照锡盟电源基地项目测算（计13个电源项目共1784万千瓦），若全部采用“煤中取水”技术，每年可从褐煤中提取1222万吨水用于电厂补水，电厂每年仅需补充地表水329万吨，每年可减少二氧化硫、氮氧化物、烟尘、二氧化碳的排放量分别为1001吨、1001吨、301吨、328吨，每年还可节约原煤212万吨以上。

　　“这项技术已经不仅仅是从煤中取出水这么简单。”秦裕琨表示，“它代表了一种褐煤利用的新形式，如果运用成功，将会打破水资源匮乏对锡盟地区褐煤发电的限制，优化电源布局，促进锡盟社会、经济和生态和谐发展，对全国乃至世界的褐煤利用也极具示范意义。”

　　据原东北电科院院长张经武介绍，除我国锡盟和云南地区外，东南亚和东欧地区也存在大量高水分褐煤，“就目前利用情况来看，普遍的做法是将褐煤干燥后再利用，褐煤中的水分白白浪费掉了，就连褐煤利用技术较先进的德国，也没实现褐煤中水分的回收利用。”

　　简单环保又经济可行

　　国家发改委、环保部、国家能源局近日联合印发了《煤电节能减排升级与改造行动计划（2014-2020年）》(发改能源[2014]2093号，以下简称“《计划》”)，要求新建燃煤发电项目（含已纳入国家火电建设规划且具备变更机组选型条件的项目）原则上采用60万千瓦及以上超超临界机组，100万千瓦级湿冷、空冷机组设计供电煤耗分别不高于282、299克/千瓦时，60万千瓦级湿冷、空冷机组分别不高于285、302克/千瓦时。

　　“采用‘煤中取水’技术后，1台60万千瓦的超超临界空冷燃煤机组，保守估计供电煤耗将会降至292克/千瓦时，远远低于《计划》规定标准，百万千瓦级的机组供电煤耗还会降得更低。”裴育峰表示。

　　据了解，“煤中取水”技术实现了煤粉制备和提质干燥的集成，全部工艺在制粉系统内完成。“系统简洁清晰，避免了单独设置干燥机的麻烦，同时原煤磨成粉后，干燥更均匀，取水效果也更好。”张经武表示，“虽然国内也有不少技术尝试对褐煤进行干燥，但从整体来看，这个技术最简单可行，也易于大范围推广。”

　　王勇人也从经济的角度分析了“煤中取水”技术。据他介绍，1台60万千瓦的机组安装“煤中取水”设备要增加投资2000万元左右，但由于燃煤效率提高、回收煤中水资源、大幅度降低电厂外部补水量，电厂在两年左右即可回收成本。“水对内蒙古地区的煤电布局影响很大，水资源匮乏已经成为制约‘富煤贫水’地区能源产业发展的瓶颈。采用‘煤中取水’技术，不仅能够有效解决水资源的制约，同时还能够大大缓解燃煤电站对当地水资源和生态的影响。”

　　据了解，锡盟—山东1000千伏特高压交流输变电工程将于今年10月开工。“如果‘煤中取水’技术成功投产，将有助于锡盟地区就近将一次煤炭能源转化为二次电能能源。”秦裕琨称，“和东部沿海地区相比，锡盟地区环境容量较大，但经济发展相对落后，变输煤为输电，有助于解决东部地区大气污染问题和锡盟地区经济发展问题，对双方都是好事情。”

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