低热值煤资源现状与循环流化床发电应用分析

论文概要

笔者通过对我国低热值煤资源的现状分析，认为，循环流化床燃烧发电技术是实现煤矸石、煤泥等低热值煤燃料大规模资源化利用的最佳方案。重点探讨了循环流化床锅炉在燃烧低热值煤燃料时的关键设计以及污染物控制等问题，可为实现在更大的范围内对低热值煤资源的清洁高效利用提供方向。在上述研究的基础上，进一步分析了发展低热值煤循环流化床燃烧发电的重要意义和发展前景，并提出了相关意见和建议。

作者简介

作者简介：吕俊复（1967—），男，辽宁大连人，工学博士，清华大学能源与动力工程系教授，长期从事循环流化床燃烧技术、锅炉水动力和煤燃烧污染物控制研究。E-mail：lvjf@mail.tsinghua.edu.cn。

主要内容

近年来，虽然煤炭在我国一次能源消费中的比例逐年下降，但煤炭作为主体能源的地位在未来相当长时间内不会发生根本改变。发展煤炭洗选加工、推进煤炭资源分级利用是提高煤炭高效清洁利用水平的主要途径，我国现有的每年新增的煤矸石、煤泥中仍有较大部分无法得到充分利用，导致其存量逐年增大。根据国家相关政策的要求，加大对煤矸石、煤泥等低热值煤燃料大规模资源化利用对煤炭清洁高效绿色发展意义重大。

针对低热值煤利用率低、压占土地资源、影响生态环境等难题，笔者对我国现有的低热值煤资源现状、利用现状、发电现状进行了详细地分析，并指出未来随着煤炭产量的增长以及入选率的进一步提高，煤矸石、煤泥等低热值煤燃料的产生量也将进一步增大。从煤炭资源综合利用的行业背景和技术成熟度上来看，煤矸石和煤泥直接用于燃烧发电仍然是能够实现其大规模处理的有效途径，根据中电联发布的数据显示，2019年底全国煤电装机规模约为10.5亿kW，按此计算煤炭资源综合利用发电装机占全国煤电装机的比重仍不足4%，因此在低热值煤资源燃烧发电的市场潜力巨大。

同时，笔者从循环流化床（Circulating FluidizedBed，CFB)燃烧低热值煤的优势、关键设计及对污染物控制等方面，重点介绍了低热值煤的循环流化床燃烧技术，通过在CFB锅炉上采用特殊的设计以适应更低热值燃料的燃烧，可以取得了良好的应用效果。未来，可以通过CFB燃烧技术的进步以及运行技术的优化来实现更低的原始污染物排放，此外配合炉外的脱硫、脱硝与除尘设备实现燃用低热值燃料条件下的超低排放效果。

最后，笔者对循环流化床发电应用前景进行了深入的分析，并指出随着煤炭产能进一步向煤炭大省集中，意味着洗选比例进一步提高后新增的热值煤资源排放也向这些区域进一步集聚，当地现有的煤矸石综合利用电厂和低热值煤电厂对低热值煤资源的消纳能力无法满足当地的需求，大量低热值煤资源有待资源化利用。从循环流化床发电技术发展现状看，对于低热值燃料的适应性、锅炉大气污染物控制等方面，均已达到国家相关标准的要求。在推动低热值煤发电发展方面，现有综合利用发电装机规模与国家能源局提出的装机目标仍有较大的差距。综合技术现状和资源情况，可以看到发展低热值煤循环流化床发电仍有较大的潜力和空间。

重点图表

图1  2012-2019年我国原煤入选情况

图2   2012-2019年我国煤泥的产量及利用情况

图3  2012-2019年我国煤泥平均价格以及市场规模

图4   2012-2019年我国煤矸石产量及利用情况

图5   2010-2019年我国煤矸石和煤泥发电情况

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