我國潔凈煤發電技術應用前景的展望
我國大氣污染的特性屬于煤煙類型的,因而治理的重點應該是發電用和工業爐用煤的環保管理。根據美國能源部對于幾種發電設備今后市場分配情況變化趨勢的預測可以知道
(1) 在2005年之前,由于IGCC和PFBC-CC的比投資費用還比較高,因而電站設備中應首先發展CFB技術;
(2) 2010年后電站設備中IGCC將逐漸占優先發展的地位,IGCC的市場份額大約總是PFBC-CC份額的一倍;
(3) 2020年后,PFBC-CC的市場份額大體上與CFB和PC十FGD差不多;
(4) 2010年后煤氣化的燃料電池才能進入發電市場,到2030年時,其市場份額才有可能達到8%左右。
當然,在具體的市場份額方面我國的情況應該不同于美國,但是在潔凈煤發電技術應用的方向上,首先應該發展CFB,繼而必須發展IGCC和PFBC-CC的趨勢,則是值得參考的。
建議我國發展潔凈煤發電技術的步驟大致如下:
(1)首先抓住發電用煤的洗煤環節,力爭在把煤運送到電站和工業用煤場所之前,通過選煤處理,盡可能地除去或減少原煤中所含的灰分、矸石和硫分等雜質。
(2)積極開展對CFB的研究。中小型的CFB爐主要針對工業鍋爐改造的需要。特別需要開展對1000t/h發電用CFB鍋爐的研制和技術引進工作。當它成熟后,就可以在我國批量生產這個等級的CFB爐,用來新建或改造300MW和600MW等級的基干電站。這樣就可以控制住我國新建電站的污染源。與此同時,積極在工業鍋爐的領域內推廣CFB技術,把分散的工業爐的污染源控制起來。這兩大措施的投資費用不會很大,但從控制污染的角度來看,收效是明顯的。
(3)積極開展針對大容量煤粉鍋爐的爐內脫硫和低NOx燃燒器的研究工作,期望它能比較廉價地控制S0x和NOx,以便改造現有的煤粉鍋爐。
(4)第一代PFBC-CC的技術已趨于成熟,它既能控制污染,又能使原有電站的效率提高3~5個百分點。針對我國電站的實際情況,用它來改造125MW燃煤電站是非常現實的。目前,我國已有125MW電站100多座,改造后電站的功率可增至150MW,供電效率增至37.1%~38.2%(視供煤方式為濕法還是于法而定)。此外,PFBC-CC國產化的條件比較好,完全有可能在引進國外技術后,以國產設備來改造一大批我國125MW機組,在經濟效益和環保效益方面都是很好的。因而,在2000年前后我們應該以建立150MWPFBC-CC為目標,來開展研制和引進PFBC-CC技術。
(5)IGCC技術也已趨于成熟,它特別適宜于燃用含硫量高于3%的高硫煤,污染物的清除效果也是最好的,它可以使高壓或超高壓蒸汽輪機的循環效率提高到43%~46%,而且單機功率已經達到300MW,因而值得在2000年前后引進此技術,逐漸使之國產化,以便今后在高硫煤地區或者是對環保質量要求很高的地區使用。引進的IGCC技術之容量應為300~400MW,供電效率必須超過42%(力爭趨近于45%),因為目前IGCC的比投資費用還比較高,多化些投資費用就得獲得較高的效率和較大的單機容量,以便適應規模經濟效應的要求。IGCC技術還將為化工廠走"三聯供"道路提供基礎。通過煤的氣化,除了發電、供熱和供民用可燃氣外,還能生產甲醇、汽油、尿素等燃料和化學品,使煤得以綜合利用,并有利于降低成本。
(6)直接燃用超凈煤的聯合循環發電方式尚處于試驗階段,澳大利亞正擬與我國小規模地聯合開發此項目,應予支持。待有成果后,再決定它的發展方向。
要確實發展潔凈煤發電技術一定要嚴格執行環保法,必須正確地處理國民經濟的高速和持續發展與環保之間的關系,而這些關系的正確處理和協調又必須依靠于法律的保障。