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“大胃王”的新战场
发布时间:2020-10-26   信息来源:中国华能   
  “生态兴则文明兴、生态衰则文明衰”。清能院作为集团企业直属的清洁能源技术研发机构,自成立以来,攻克了一项又一项关键核心技术。循环流化床清洁燃烧技术正是清能院清洁能源技术板块中最重要的组成部分之一,也是清能院处置城市垃圾、污泥及工业固废的重要“武器”。

  技术伊始:“核心机密”大公开

  流化床锅炉技术和清洁煤高效利用技术部掌握着清能院流化床技术的“核心机密”。作为在流化床锅炉领域已经“摸爬滚打”近30年的“老牌战队”,技术部集结了一批现场经验丰富的资深专家,他们参与建设或调试的流化床锅炉数不胜数。用他们的话说:“流化床锅炉是个不挑食的大胃王,无论是动力煤这样的‘细粮’,还是煤矸石、煤泥这样的‘粗粮’,流化床锅炉都照吃不误,胃口好得很!”随着工业固废、生活垃圾衍生燃料和污泥等多源固体废弃物处理问题逐渐凸显,专家们敏锐地意识到:“大胃王”又有了新的用武之地。

  城市发展中产生的污泥由于水分含量较高,很难直接进行无害化处置(填埋占用土地资源太大、焚烧处置很难直接实现)。而流化床锅炉具有蓄热能力强、炉内高温物料多等诸多优势,特别适合处置高水分的污泥,在未来城市污泥处理领域潜力巨大。

  达成共识后,专家们立即启动了相关研究,针对工业固废和污泥的流化床锅炉耦合焚烧问题,利用数值计算App进行模拟、中试试验台试烧及污染物测试确定了流化床锅炉耦合不同固废发电的相关技术路线,并提炼出了多个流化床锅炉耦合处置多源固废和污泥的方案,形成了技术储备,为流化床锅炉耦合工业固废和污泥等各类城市废弃物技术的发展奠定了基石。

  初露锋芒:永安工业固废耦合发电项目

  福建泉州、莆田是远近闻名的“鞋都”,大量鞋类、服装类加工厂分布其中,每年工厂加工产生的体量巨大的边角废料难以安全处置,但清能院的科研人员却为这个问题找到了完美的破解方法。

  清能院从固废特殊的输运性质出发,结合其燃烧特点,完成了整个项目的设计及关键设备优化,最终完成了固废掺烧的工业应用。虽然说起来只有寥寥数语,但在整个设计应用过程中,清能院专业人员深入各个环节进行研究,常常通宵达旦地与电厂探讨工艺技术,才最终形成了目前相对完善的气力输送系统及给料系统。2016年底,该技术在福建华电永安发电厂30万千瓦循环流化床锅炉得到应用。工程单台炉固废及生物质掺烧量最大可达20吨/小时(两台炉每天可处理600~700吨),年节约煤耗13.1万吨。另外,这套掺烧系统“胃口”很好,除了一般工业固废,生活垃圾衍生燃料、污泥、河道漂浮物、园林绿化垃圾、农林废弃物、城市大件家具垃圾等通通来者不拒。

  2019年,该项目获得电力科学技术奖,并在同年12月被生态环境部环境发展中心评为第一批“无废城市”建设试点先进适用技术。后续,该技术将在以福建永安为代表的11个“无废城市”和雄安、瑞金等5个特例区进行试点推广应用。

  小试牛刀:苏州热电污泥处置项目

  苏州是我国著名的江南水乡,风景秀丽,更有“上有天堂下有苏杭”的美称,然而城市发展过程中产生的大量污泥却给这座秀美的城市蒙上了一层阴影。为了帮助苏州解决“污泥围城”这一顽疾,清能院同苏州热电厂合作,于2019年在电厂3号锅炉实现了污泥耦合焚烧的工程示范应用。

  苏热机组如同婉约的江南女子,流化床锅炉装机比较小,单机容量仅为60兆瓦,清能院“按人开方”,形成了污泥半干化后入炉耦合的技术路线。该项目投运后,可实现日处理60%含水量污泥100吨,污泥掺烧后锅炉烟气均达到超低排放标准。

  未来可期:秦热高含水率污泥耦合发电项目

  秦皇岛作为滨海城市,对污泥进行无害化、资源化处置需求迫切。河北建投秦热电厂配备有两台30万千瓦等级的流化床锅炉,清能院提出的利用流化床锅炉进行协同处置这一观点得到了秦热一线技术人员的认可,双方一拍即合,迅速启动了锅炉耦合污泥应用的项目开发。研究人员和技术人员从污泥燃烧机理出发,针对高水分污泥特点,对污泥直接入炉和干化掺烧进行了方案的比较论证,最终确定采用清能院开发的高水分污泥直接入炉耦合发电技术。方案确定后,研究人员深入现场一线,同秦热人员就输送方式,输送管路布置及入炉位置等具体技术问题进行了周密的研究论证,最终完成了高水分污泥直接入炉掺烧的技术研发。

  该项目具有处理能力大、高效、成本低、稳定可靠、绿色环保等显著优势,目前正处于紧锣密鼓的建设阶段,建成后,可实现日处理城市污泥800吨,单台炉最大处理量可达到20吨/小时。

  “华能要成为城市污染物的终结者!”这是舒印彪董事长为华能提出的新使命。清能院也将以此次成立华能长江企业为契机,进一步研究创新、完善循环流化床多源固废焚烧发电利用技术,开发生活垃圾循环流化床耦合发电技术、纯烧垃圾的清洁高效循环流化床锅炉技术,拓宽现有技术可处理固废种类,让燃煤机组从单一“能源输出中心”成为“城市污染物处置中心”,为城市污染物找到环保安全的好去处,为长江大保护贡献出华能力量。
文:茹宇 袁野 张世鑫    摄:茹宇 袁野 张世鑫
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