燃煤电厂全过程低碳节能技术路径探讨

燃煤电厂全过程低碳节能技术路径探讨

汪永兴

陕煤电力运城有限公司   山西 运城    044602

摘要：我国环保意识和我国各行业的快速发展，国民经济快速发展态势下，能源消费总量及人均能源消费水平呈现明显上升趋势，碳排放量逐年增加。工业产业迅猛发展的过程中，钢铁、火电、建筑、煤化工等居于碳排放行业前列。煤化工产业发展过程中应重视低碳节能理念的运用，开拓现代煤化工产业发展路径。煤电企业要想生存发展，亟需因地制宜、因机制宜实施对机组的灵活性调峰改造、机组扩容长距离供热改造、机组节能降耗及减排降碳改造。这些技术改造互相关联，相辅相成，牵一发而动全身，必须高瞻远瞩、统筹谋划。下面就三大技改应遵循的原则和如何把握技术方向路线谈一些粗浅看法，供相关人员参考。

关键词：燃煤电厂；低碳节能技术；混燃掺烧

引言

锅炉作为燃煤电厂锅炉发展中的重要设备之一，其燃烧运行的安全性和稳定性直接关系燃煤电厂的经济效益和安全性。为此，在实践中，燃煤电厂相关人员应保证燃煤电厂锅炉燃烧运行的稳定性。但事实上，在燃煤电厂锅炉燃烧运行中还存在缺乏良好的工作环境、测量技术手段单一化等问题，这要求燃煤电厂相关工作人员在实践中，基于燃煤电厂锅炉燃烧运行现状问题，积极主动采取多元化手段来优化锅炉运行，如此才能降低热能损失，并实现节能降耗目标，继而可以大幅度提高燃煤电厂的经济效益和市场综合竞争力，使得其能够在当前复杂市场环境中占据绝对优势，为实现燃煤电厂的可持续发展奠定良好的基础。

1低碳节能理念下燃煤电厂面临的挑战

1.1燃煤电厂产业相关利好政策有所衰减

在碳中和目标背景下，低碳节能理念的深入对中国社会经济的发展提出了新的要求，煤化工企业需开辟清洁且高效的低碳发展路径，以新能源替代和低碳转型作为推进低碳发展的关键要素。在实现碳中和的过程中，随着深化供给侧结构性改革，加速生态文明建设、实现高质量发展等要求的提出，煤化工产业相关利好政策可能有所衰减，比如在能源结构约束下，需调整化石能源中以煤炭为主的能源消费占比。

1.2缺乏良好的电厂环境

近年来，我国燃煤电厂规模随经济发展而不断扩大生产规模，内部组成结构也随之发生复杂的变化，而隐藏在电厂内部的环境问题随之暴露出来。而锅炉本身作为燃煤电厂内部的重要机械设备，其质量的优劣往往直接影响燃煤电厂运行的经济效益，还与现场作业人员的生命安全密切相关。因此，在燃煤电厂系统运行中，保障锅炉始终在良好的环境中保持安全稳定运转状态具有十分重要的现实意义。但事实上，燃煤电厂锅炉由于缺乏良好的电厂环境而出现了煤粉分配不均问题，继而使得燃煤电厂锅炉燃烧运行难以维持正常状态。除此之外，燃煤电厂锅炉燃烧运行中一旦出现煤粉分配不均问题，则会增加电厂运行能耗，从而制约燃煤电厂经济效益的提高，如此一来，燃煤电厂则难以在激烈竞争的市场环境中保持绝对的竞争优势地位，不利于我国燃煤电厂事业的健康、持续发展。

1.3超低排放改造与降碳，技术方法亟待新突破

对在役锅炉进行掺烧生物质、掺烧沼气耦合发电技术改造。在超高压大容量锅炉中耦合燃烧部分生物质原料，既可以提高生物质原料在电力系统中的利用率，也可以减少温室气体排放。由于现代燃煤电厂规模较大、性能优越，与新建或改造100%的生物质发电厂相比较，燃煤电厂生物质耦合发电具有投资成本低、生物质燃料利用效率高、规模经济性好、发电成本低等优点。与其他可再生能源相比，生物质耦合燃烧发电是一种建设周期短、改造成本低的选择。通过用生物质原料作为大型燃煤发电厂锅炉的部分替代燃料，高效、清洁地将生物质转化为电能。

2低碳节能理念下的燃煤电厂发展路径

2.1碳捕集吸附技术

碳捕集吸附技术原理是利用活性炭、沸石、硅胶、分子筛等组成的固体吸附剂，基于吸附剂表面上活性点之间化学键或范德华力吸附烟气中CO2。该技术常用的两种调节措施是变压调节和变温调节。变压调节措施是根据燃煤电厂烟道中烟气组分的沸点差异，通过改变压力，达到分离CO2的目的。与变温调节措施相比，变压调节措施能耗小，且回收CO2效率高，达85%以上。吸附法工艺流程相对简单，如变压吸附过程包括升压、吸附、顺放、逆放、冲洗五个步骤，但固体吸收剂的研发速度相对缓慢，继而对该技术的发展略有制约。

氢气的化学储能是一种清洁的储能技术，其原理是技术通过电能与氢气的化学能之间的相互转化实现电能的储存与释放。当电能过剩时，利用电解槽电解水产生氢气，将电能储存为氢气的化学能，产生的氢气可以进入管道直接利用或者储存在储氢设备中，当电力短缺时直接被燃料电池利用产生电能。此外，碱性燃料电池、质子交换膜燃料电池、固体氧化物燃料电池均属于化学储能范畴。然而，碱性燃料电池通常以空气为氧化剂，电池寿命受空气中二氧化碳毒害寿命下降明显；质子交换膜燃料电池效率较低，且由于使用昂贵的铂催化剂在成本方面不具有优势；与上述两种电池相比，固体氧化物燃料电池高温运行能够提高能量转化效率，同时能够通过热量的输入减少电力的消耗，进一步提高电-化学转化效率，循环效率能够达到60％～80％，因此，固体氧化物燃料电池是一种有应用前景的燃料电池技术。

2.2构建实施能源命运共同体理念

低碳节能理念下明确煤化工企业碳排放责任至关重要，若低碳技术无法有效推广，则必然使整个产业的发展陷入困境，因此煤化工有限公司从能源命运共同体的系统性和整体性出发，明确上下游产业之间相辅相成的关系。能源命运共同体是一个新型能源发展理念，从概念上可理解为煤化工企业在发展过程中应兼顾考虑其他行业的利益，通过协同合作，共同面对环境污染、气候变化等行业危机问题，构建能源利用共赢、共享等共同体理念。对企业全生命周期绿色低碳生产进行统筹规划，制订企业与下游企业间的协同发展战略方案。积极构建低碳减排防污体系，充分运用低碳利用技术，实现大气污染物和温室气体的双重减排。

2.3科学调整锅炉燃料数量

研究燃煤电厂锅炉燃烧运行状况，可以发现锅炉在燃烧运行中往往会受到多种因素的制约而使得运行效率受到负面影响。而锅炉又是燃煤电厂发展中的一个十分重要的设备，需要保证其安全、高效运行，才能为燃煤电厂行业的可持续发展提供支持。因此，实践中，应围绕燃煤电厂锅炉燃烧运行问题，做好各方面的应对和优化工作。首先，针对锅炉燃烧运行稳定性不高的问题，应在制定可行运行方案的基础上，科学调整锅炉燃料的数量，原因在于燃料数量的多少与锅炉燃烧运行效率密切相关。制定相应的燃料控制系统，针对系统中存在的问题，需要及时采取可行措施去解决未能提，但也要充分考虑一次送风量的实际情况，适当调整锅炉燃料的使用量。

结语

随着电力改革的不断深入以及碳排放的迫切要求，我们必须积极探索，寻找出好的方式方法去应对，做好节能降耗，减少碳排放，既符合国家的长远规划也能使燃煤电厂良性发展，为人民提供清洁能源。

参考文献

［1］周任军，邓子昂，徐健，等．碳捕集燃气热电机组碳循环及其虚拟电厂优化运行［J］．中国电力，2020，53(9):166-171．

［2］安雪峰，刘广建，陈海平．燃煤电厂脱硫废水热法零排放系统设计及分析［J］．洁净煤技术，2022，28(6):175-183．