在火力發(fā)電廠中存在著三種型式的能量轉(zhuǎn)換過程：在鍋爐中煤的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?在汽輪機(jī)中熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能;在發(fā)電機(jī)中機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能。進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的主要設(shè)備——鍋爐、汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)，被稱為火力發(fā)電廠的三大主機(jī)，而鍋爐則是三大主機(jī)中最基本的能量轉(zhuǎn)換設(shè)備。電機(jī)是風(fēng)機(jī)、泵、壓縮機(jī)、機(jī)床、傳輸帶等各種設(shè)備的驅(qū)動裝置，廣泛應(yīng)用于冶金、石化、化工、煤炭、建材、公用設(shè)施等多個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域，是用電量最大的耗電機(jī)械。
火力發(fā)電是現(xiàn)代社會電力發(fā)展的主力軍，在提出建設(shè)和諧社會、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的大背景下，我們在提高火電技術(shù)的方向上要著重考慮電力對環(huán)境的影響，對不可再生能源的影響，雖然在我國已有部分核電機(jī)組，但火電仍占領(lǐng)電力的大部分市場，近幾年電力發(fā)展滯后經(jīng)濟(jì)發(fā)展，全國還有許多火電廠，但火電技術(shù)必須不斷提高發(fā)展，才能適應(yīng)和諧社會的要求。
所謂燃煤“超低排放”，是指通過新建設(shè)備、裝置，大幅度降低煙粉塵的排量，做到燒煤像燒天然氣一樣清潔;全脫硝，是指所有燃煤機(jī)組全部配備脫硝裝置，去除煤炭燃燒后煙氣中的氮氧化物——霧霾的來源之一，實(shí)現(xiàn)煤炭的清潔發(fā)電利用。
電機(jī)能效有待提高
近年來，在國家政策的支持下，我國電機(jī)能效水平逐步提高，但總體能效水平仍然較低。從電機(jī)自身看，我國電機(jī)效率平均水平比國外低3~5個(gè)百分點(diǎn)，目前在用的高效電機(jī)僅占3%左右;從電機(jī)系統(tǒng)看，因匹配不合理、調(diào)節(jié)方式落后等原因，電機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行效率比國外先進(jìn)水平低10~20個(gè)百分點(diǎn)。低效電機(jī)的大量使用造成巨大的用電浪費(fèi)。工業(yè)領(lǐng)域電機(jī)能效每提高一個(gè)百分點(diǎn)，可年節(jié)約用電260億千瓦時(shí)左右。通過推廣高效電機(jī)、淘汰在用低效電機(jī)、對低效電機(jī)進(jìn)行高效再制造，以及對電機(jī)系統(tǒng)根據(jù)其負(fù)載特性和運(yùn)行工況進(jìn)行匹配節(jié)能改造，可從整體上提升電機(jī)系統(tǒng)效率5~8個(gè)百分點(diǎn)，年可實(shí)現(xiàn)節(jié)電1300~2300億千瓦時(shí)，相當(dāng)于2~3個(gè)三峽電站的發(fā)電量。
從國際上看，面對資源約束趨緊的發(fā)展環(huán)境，全球主要發(fā)達(dá)國家都將提高電機(jī)能效作為重要的節(jié)能措施。2008年國際電工技術(shù)委員會(IEC)制定了全球統(tǒng)一的電機(jī)能效分級標(biāo)準(zhǔn)，并統(tǒng)一了測試方法;美國從1997年開始強(qiáng)制推行高效電機(jī)，2011年又強(qiáng)制推行超高效電機(jī);歐洲于2011年也開始強(qiáng)制推行高效電機(jī)。我國2006年發(fā)布了電機(jī)能效標(biāo)準(zhǔn)，近年來參照IEC標(biāo)準(zhǔn)組織進(jìn)行了修訂，新標(biāo)準(zhǔn)于2012年9月1日正式實(shí)施。按照國家新標(biāo)準(zhǔn)，我國現(xiàn)在生產(chǎn)的電機(jī)產(chǎn)品絕大多數(shù)都不是高效的。為加快推動工業(yè)節(jié)能降耗，促進(jìn)工業(yè)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變，必須大力提升電機(jī)能效。
如何快速提升熱燃煤機(jī)組能效
“二氧化硫18.43毫克/立方米，氮氧化物15.76毫克/立方米，煙塵9.62毫克/立方米。”筆者曾在上海一家發(fā)電公司顯示屏上看到這些實(shí)時(shí)排放指標(biāo)。這不僅是“全球最清潔的火電”，甚至遠(yuǎn)低于天然氣發(fā)電的排放指標(biāo)，也闖出了一條清潔高效利用煤炭的新路徑。
針對如何快速提升熱燃煤機(jī)組能效問題，有業(yè)內(nèi)專家表示，首先還需要加強(qiáng)政策引導(dǎo)。合理安排供熱燃煤機(jī)組的替代方案，指導(dǎo)地方和企業(yè)準(zhǔn)確理解并執(zhí)行燃煤壓減政策，避免出現(xiàn)“一刀切”現(xiàn)象。其次，需要分類實(shí)施環(huán)保節(jié)能改造。針對京津冀、長三角、珠三角等重點(diǎn)地區(qū)、滿足改造條件的供熱煤電機(jī)組，通過環(huán)保和節(jié)能技術(shù)改造、煤炭洗選等措施，提高能效，使污染物排放降至燃?xì)鈾C(jī)組排放標(biāo)準(zhǔn);推動具備供熱條件的純凝機(jī)組實(shí)施供熱改造，實(shí)現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)。第三，對于不滿足城市總體發(fā)展規(guī)劃、電力和熱力發(fā)展規(guī)劃的小火電機(jī)組和分散小鍋爐應(yīng)堅(jiān)決關(guān)停，發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱，從根本上削減PM2.5形成前的主要污染物排放源。第四，在條件允許的情況下，可適度建設(shè)燃?xì)鉄犭娐?lián)產(chǎn)電廠，替代現(xiàn)有高能耗、高污染小型供熱機(jī)組和分散小鍋爐。
因此，在下一步工作中，應(yīng)制定燃煤電廠超低排放環(huán)境監(jiān)測評估技術(shù)規(guī)范，修訂煤電機(jī)組能效標(biāo)準(zhǔn)和能效最低限值標(biāo)準(zhǔn)，指導(dǎo)各地和各發(fā)電企業(yè)開展改造工作。再授予一批煤電節(jié)能減排示范電站，搭建煤電節(jié)能減排交流平臺，促進(jìn)成熟先進(jìn)技術(shù)推廣應(yīng)用。
據(jù)悉，去年 6月25日，國家能源局授予江蘇國電泰州電廠、浙江華能長興發(fā)電廠和山西國際能源集團(tuán)瑞光熱電廠“國家煤電節(jié)能減排示范電站”稱號。其中，江蘇國電泰州電廠是世界首臺百萬千瓦超超臨界二次再熱燃煤發(fā)電機(jī)組，該成果入選了“國家十二五科技創(chuàng)新成就展”，代表了目前國內(nèi)同類型機(jī)組的最先進(jìn)水平，也為燃煤電廠的未來開啟了新的航線。
燃煤發(fā)電機(jī)組的“七年藍(lán)圖”
全面實(shí)施燃煤電廠超低排放和節(jié)能改造，是推進(jìn)煤炭清潔化利用、改善大氣環(huán)境質(zhì)量、緩解資源約束的重要舉措。《煤電節(jié)能減排升級與改造行動計(jì)劃(2014-2020 年)》(以下簡稱《行動計(jì)劃》)為燃煤發(fā)電機(jī)組的未來七年作出了規(guī)劃。自實(shí)施以來，各地大力實(shí)施超低排放和節(jié)能改造重點(diǎn)工程，取得了積極成效。
其中具備條件的燃煤機(jī)組要實(shí)施超低排放改造。在確保供電安全前提下，將東部地區(qū)11 省市原計(jì)劃 2020 年前完成的超低排放改造任務(wù)提前至 2017 年前總體完成，要求 30 萬千瓦及以上公用燃煤發(fā)電機(jī)組、10 萬千瓦及以上自備燃煤發(fā)電機(jī)組(暫不含W型火焰鍋爐和循環(huán)流化床鍋爐)實(shí)施超低排放改造;對東部地區(qū)要求 30 萬千瓦及以上燃煤發(fā)電機(jī)組(暫不含 W 型火焰鍋爐和循環(huán)流化床鍋爐)實(shí)施超低排放改造;中部地區(qū)8省力爭在2018 年前基本完成;西部地區(qū)12 省區(qū)市及新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)在2020年前完成。
不具備改造條件的機(jī)組要實(shí)施達(dá)標(biāo)排放治理。燃煤機(jī)組必須安裝高效脫硫脫硝除塵設(shè)施，推動實(shí)施煙氣脫硝全工況運(yùn)行。各地要加大執(zhí)法監(jiān)管力度，推動企業(yè)進(jìn)行限期治理，一廠一策，逐一明確時(shí)間表和路線圖，做到穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。此外，對落后產(chǎn)能和不符合相關(guān)強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)要求的機(jī)組要實(shí)施淘汰。力爭“十三五”期間淘汰落后火電機(jī)組規(guī)模超過2000 萬千瓦。
據(jù)了解，在推進(jìn)超低排放改造同時(shí)，協(xié)同安排節(jié)能改造，東部、中部地區(qū)現(xiàn)役煤電機(jī)組平均供電煤耗力爭在 2017 年、2018 年實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)，西部地區(qū)現(xiàn)役煤電機(jī)組平均供電煤耗到2020 年前達(dá)標(biāo)。
目前，已有更多的節(jié)能環(huán)保企業(yè)，如北京神霧為清潔的燃煤發(fā)電做貢獻(xiàn)。相信我國燃煤發(fā)電清潔化發(fā)展模式，將會領(lǐng)軍全球發(fā)展。
