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TUhjnbcbe - 2021/8/5 21:43:00
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  原始社会,我们的祖先烧火并没有容器的概念,他们在地上聚一堆柴、点一把火,暴露在空气中(形成自然对流),风吹火生,大风一吹火就灭了。

燃煤技术催生了铁器时代


  冷兵器时代,当铁质兵器与青铜兵器开战时,胜败是不言而喻的(当然是铁器啦)。炼铁需要将煤块装入炉膛同时配上人工鼓风直接吹入炉膛,产生高达摄氏度的温度,才能得到铁水,打造铁具。可见,正是燃煤技术的发展推动铁器时代取代了青铜时代。

第一次工业革命


  再往后呢,就出现了炉篦,这家伙是炉膛底部托住煤块的铁条组成的平板,它既可以让空气流向炉膛,也可以让煤渣排出炉膛,使煤炭燃烧过程连续不断。这个不起眼的小家伙,通过在燃煤技术上发挥的作用,逐渐演绎出了大家耳熟能详的瓦特、日不落大英帝国和第一次工业革命的故事。

电气时代


  时间的指针到了十九世纪,朗肯(英国科学家,-年)为蒸汽机画出了美丽的前景,这时候依靠劳苦功高的炉篦的燃煤技术吃老本已经不给力了。


  如日中天的欧洲人一怒之下将煤块全部磨成粉,用喷嘴喷入炉膛,创造出了煤粉锅炉。这下可好了,煤炭这一变身甩开了所有的束缚,煤粉争先恐后地投入空气的怀抱,那一瞬间真是电光火石,燃烧得那叫痛快;这股热情也感染着一壁之隔的水蒸汽从低温低压不断跨过中温中压、高温高压、亚临界、超临界,直至超超临界,舞动的水蒸汽驱动着汽轮机和发电机,将电气时代的光辉洒满了整个地球。

回归中国


  煤粉锅炉功能强大,却是一个极为挑食的娇气宝宝,只能吃细磨的精粮(煤粉)。


  二十世纪六十年代,我国赵宗燠院士(中科院院士,-)创造性地发明了一种命名为沸腾炉的锅炉,可以燃烧用于炼油的油母页岩(一种含油的岩石)的下脚料,这种创新为解决煤炭粗粮的出路问题提供了方向。


  沸腾炉里的燃烧就像煮稀饭一样咕嘟咕嘟,加入炉膛的煤粒比花生米小,在速度约每秒/米的风的吹动下边翻腾边燃烧。沸腾炉的胃口好了,日子自然也过得红红火火,一时间神州大地投产了两千多台沸腾炉。


  不过,沸腾炉还是太小气,加入炉膛的燃料都拘泥在小小的炉膛底部的沸腾床中,这个心胸和气量相比起煤粉锅炉差太远了,终究上不了大台面。


  一大批科研人员前赴后继地投入解决沸腾炉的这一局限之中,郭慕逊院士(中科院院士,-)在理论上已接近突破了,但是最终捅破窗户纸的却是远在北极圈的芬兰人。其实方法很简单,只是将风吹的速度从每秒1米提高到每秒5米以上,将所有的煤粒都吹起来,不再只待在炉膛底部的沸腾床上,而是到更大的空间去,到炉膛的每个角落去。


  有人要问了,跑出了炉膛可怎么办,不用怕,门外有把门的,这个门卫就是高温气固分离器,它将吹出炉膛的煤炭颗粒收下来,再通过输送管道送回炉膛继续燃烧。


  沸腾炉这一变身,就是我们的循环流化床锅炉诞生啦(年)!循环流化床带着初生牛犊不怕虎的气质,五谷杂粮来者不拒,大气挺拔立意高远前途无量。

煤被赋予了欢腾的生命


  在循环流化床锅炉中,煤粒被赋予了生命,煤粒按照个头大小被分派了不同的任务:


  玉米粒般的大颗粒燃烧所需要的时间比较长,也比较懒惰,就在炉膛的底部慢慢烧,守住炉膛底部的温度;


  绿豆个头大小的颗粒比较灵巧,但是太高的炉膛也懒得去,那就在炉膛底部和中部之间传递热量;


  最积极的是不到小米大小的颗粒,也是占最大多数的基层群众,服从分配任劳任怨,怀揣着热量钻到炉膛的每个角落去,将燃烧的热量在炉膛内分布得匀匀的,将一壁之隔的水蒸汽伺候得舒舒服服,这下子再也没有煤粉锅炉中温度高低分布严重不匀的问题了。


  这些不到小米打的煤粉吹出炉膛后,身上仍有没烧完的碳,还不到退休的时候,因此高温气固分离器门卫便劝告它们留下来返回炉膛继续循环工作。


  最细的如面粉一般的煤,跑过炉膛时所有的碳都燃烧完全了,高温气固分离器便也就不挽留了,它们走了也不闲着,带着热量到尾部烟道去,给那里等着的水、蒸汽和空气一点余热。烧完的煤粉彻底离开锅炉后,不能通过烟囱乱跑去污染环境,而是被整装运去水泥厂里好好安置。


  各位看官,这就是循环流化床锅炉的前世今生小故事,如果你觉得有趣,以后再接着聊,个中的爱恨情仇多了去了。(供稿:循环流化床实验室那永洁部分照片来源于网络)


  (来源:
  积极响应电力“十三五”规划,建设高效智能电力系统,提升电力系统调节能力专项工程,提升火电运行灵活性已成为重点工作之一。为加快各相关单位研究落实示范试点项目的具体改造技术方案,华北电力大学国家大学科技园,中关村华电能源电力产业联盟携手北极星电力网,电力行业高端专家智库将于年3月,举办“火电灵活性改造技术研讨会”。届时将邀请国内知名专家为大家分享火电灵活性改造的技术需求和发展前景,并向大家介绍国外相关的成功案例以及相关的现有成熟技术和改造经验。


  主题:推动火电机组灵活性改造,提升电力系统调节能力


  时间:年4月10-11日


  地点:华北电力大学(北京校区)


  主办:华北电力大学国家大学科技园、北极星电力网

议题一、顶层设计

1、电力发展十三五规划

──全面推动煤电机组灵活性改造,“十三五”期间,“三北”地区热电机组灵活性改造约1.33亿千瓦,纯凝机组改造约万千瓦,其他地区纯凝机组改造约万千瓦。改造完成后,增加调峰能力万千瓦,其中“三北”地区增加0万千瓦。

2、煤电节能减排升级与改造行动计划

──合理确定燃煤发电机组调峰顺序和深度,积极推行轮停调峰,探索应用启停调峰方式,提高高效环保燃煤发电机组负荷率。

3、灵活性改造试点文件

──为加快能源技术创新,挖掘燃煤机组调峰潜力,提升我国火电运行灵活性,全面提高系统调峰和新能源消纳能力,在各地方和发电集团报来建议试点项目基础上,经电规总院比选,综合考虑项目业主、所在地区、机组类型、机组容量等因素,确定丹东电厂等16个项目为提升火电灵活性改造试点项目。

4、灵活性改造总体构想

──电规总院向国家能源局请示成立“提升中国火电灵活性,促进电力绿色转型”协作平台。在国家能源局的指导下进一步充实平台的参加单位,推动平台的技术交流、技术引进、技术路线和相关标准制定、*策机制研究、示范试点项目建设等工作。

议题二、国外经验

1、丹麦

──自80年代末,丹麦经历了一个从基于大型燃煤火电厂向风力发电、热电联产(CHP)小机组和太阳能光伏发电相结合的转变过程。随着可再生能源电力生产的大幅增加(特别是丹麦风电年占全国发电量的42%),大型火电机组灵活性和深度调峰能力面临着越来越大的挑战。

2、德国

──德国的发电企业,已经不再兴建任何大型燃煤火电机组。主要原因就是德国拥有可再生能源法,最严格的执行只要是可再生能源发电就必须上网。德国将关闭所有的核电站,未来不再兴建任何核设施。德国已经成为欧洲新能源标杆之一,风电光伏的成就背后离不开包括煤电机组在内的调峰电源的支撑。

议题三、技术路线

1、纯凝机组低负荷运行(稳燃、水动力等)

汽轮机一般可在20%~30%额定负荷下稳定运行,机组的最低负荷往往取决于锅炉,而锅炉最低负荷又主要取决于燃烧稳定性和水动力工况安全性。当机组负荷较低,不利于锅炉稳定运行;直流锅炉在低负荷下,水冷壁管间受热不均以及水冷壁入口欠焓过大,发生水动力不稳定的问题。通过运行设备改造适应性,提高锅炉燃烧的稳定性。

2、热电机组热电解耦(电锅炉、蓄热罐等)

东北部分机组为供热机组,需实现热电解耦。供热量大的通常采用蓄热罐方案,还有电热锅炉、抽汽减温减压等。增加储热装置等实现“热电解耦”,在调峰困难时段通过储热装置热量供热,降低供热强迫出力,在调峰有余量的时段,储存富裕热量;电锅炉将调峰时多余电量转化为热量,从而实现机组灵活运行。

3、快速启停

——随着大功率非线性负荷的迅速增加,使得供电系统中电压、电流波形发生畸变,对电网造成了严重的影响。火电快速循环启停,可作为系统安全可靠备用,保证整个系统稳定运行。尽量缩短启停时间,提升火电弹性是解决规模化新能源消纳的有效手段,是煤电机组进行灵活性改造的重要内容。

4、低负荷污染物排放控制

——随着环保形势的日益严峻,新颁布的《火电厂大气污染物排放标准》对燃煤火力发电厂污染物排放浓度限值提出了更高的要求,研究高效的低污染物排放控制技术刻不容缓。

5、燃料灵活性

——火电厂燃料的可变性,包括煤、油、燃气等多种化石燃料,化石燃料与生物质燃料的混烧,甚至包括完全的生物质、垃圾等多种可再生能源燃料。目前,丹麦的主要大型火电机组均实现了从传统煤粉炉向掺烧生物质,进而过度到完全的生物质或垃圾等可再生能源燃料的转换。

6、提高负荷响应速率

——目前市场用户的用电需求变化非常快,尤其是大型电气设备的启停,对电网的冲击很大,为了既能及时满足用户的用电需求,又能维持电网频率的稳定,要求入网的发电机组具有较快的负荷响应速度。

议题四、试点现状

1、华能丹东

2、国投

费用及其他

(1)收费标准:

①发电集团、火电厂、科研院所、高等院校会务费元/人,含会议费、资料费、午餐费;

②辅机配套厂商等元/人,含会议费、资料费、午餐费;

③住宿费(主办方可以协调预订)及交通费自理。

(2)报名表:填好相关信息之后邮件(chenchen

bjxmail.
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