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他们让准东煤痛快燃烧
2020-06-22 09:14:18   来源:哈尔滨新闻网-哈尔滨日报    
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煤从空中走、西电送东部的新疆准东地区,迎来新的发展机遇期。  从燃烧时必须掺一半的精煤,到今年6月疫情防控期间利用率提高到100%,哈...
“煤从空中走、西电送东部”的新疆准东地区,迎来新的发展机遇期。

  从燃烧时必须掺一半的精煤,到今年6月疫情防控期间利用率提高到100%,哈电集团哈尔滨锅炉厂有限责任公司10年不辍开发准东煤燃烧锅炉,他们只有一个念头——国家能源利用、新疆大发展、“西电东输”绝不能有煤炭燃烧障碍,要让储量丰富的新疆准噶尔盆地东部煤田资源变废为宝。

  这一创举,使我国实现特殊煤种燃烧技术世界领跑,进一步提高了我国煤炭资源利用率,助力我国绿色能源发展。

  “守着富矿饿得慌”

  准东地区很长时间并未与财富画上等号

  一望无垠的准噶尔盆地东部,蜿蜒的4条输煤廊道纵横交错,向远方伸展。

  我国是富煤、贫油、少气国家。煤炭是国家能源的“顶梁柱”。新疆富煤。2012年9月,国务院批准设立国家级新疆准东经济技术开发区。该开发区是主要依托准东煤田进行规划建设的大型煤电煤化工产业示范区,也是国家第十四个煤炭基地(新疆)的重要组成部分。

  准东煤田是中国目前发现的最大整装煤田,预测煤炭资源储量3900亿吨,目前已探明储量2136亿吨,占全国储量的7%。以现在我国煤炭年消耗量计算,新疆准东煤田足够全国使用100年。

  在当地,满眼的灰白色碱土层下,用手一扒拉,就能扒拉出煤。然而,就在这片富煤的土地上,很长一段时间,“家里有矿”并没有与财富画上等号。

  “不好烧呀”,准东当地人都知道,这里的煤水分高、易结渣、碱金属氧化物含量极高,尤其是氧化钠、氧化钾含量高,烧这种煤会让锅炉严重结焦沾污积灰,属罕见高碱金属煤质,大量准东煤炭资源不能得到高效应用。

  难以想象,那些“守着富矿饿得慌”的日子。煤就在眼前却利用不上。按照土办法,若掺烧少量的高岭土,能够缓解锅炉结焦,但此资源当地也相对匮乏。

  仅管如此,那些年,当地电厂还是尝试用各种方式试燃准东煤,想把这种煤尽快利用到“西电东输”上,如果电厂锅炉能够掺烧一定比例哪怕很小比例的准东煤情况下维持正常运行,电厂也会省下很大一笔买煤钱。

  在准东煤最初的利用中,电厂掺烧比例最高50%,平均只有30%左右。很快,一些掺烧准东煤的电站锅炉均出现了严重的沾污和结焦问题。新疆某电厂掺烧准东煤25%,锅炉运行3小时后发现二次风喷口已有霜状物出现,看不出水冷壁的轮廓;另一电厂掺烧准东煤15天后,发现整体锅炉全部被焦渣结死,结焦非常坚硬,难以处理,严重影响锅炉安全运行。电厂原本想通过掺烧准东煤能节约成本,提升效益,但最终用于锅炉维修的费用及因为维护而耽误的发电损失反而远高于其节省的燃煤成本。“除渣时,我们都用过雷管炸。因为结焦太厚太硬了,太难清理了”,一位电厂的工程师回忆那段日子还心有余悸。

  大量准东煤炭资源不能得到有效利用,造成资源浪费,如何解决准东地区煤质应用于电站锅炉是整个准东煤矿乃至整个新疆发展的当务之急。

  准东人着急,准东地区的电厂、电站着急,国家更急。

  “定下一个小目标”

  为国家设计出能痛快燃烧准东煤的锅炉

  2010年,国家组织全国知名锅炉企业的顶级专家及科技人员齐聚新疆准东,来研究准东煤燃烧问题。当时准东煤烧燃烧课题还列入国家863计划。

  究竟谁能烧红准东煤?参与破解准东煤燃烧密码的电站锅炉企业中,国家“一五”期间56个重点项目之一、远在东北老工业基地哈尔滨的哈电锅炉,默默给自己“定下一个小目标”——为了国家利益,一定要设计出能100%燃用准东煤的锅炉!但是在国内外,100%燃用类似高碱煤的设计与运行经验为零,甚至部分国家将此类煤质作为动力禁煤。

  在大面积接触准东煤之前,哈电锅炉积累了丰富的燃用褐煤、强结焦煤质等劣质煤的锅炉设计、运行经验。在总结经验的基础上,哈电锅炉人以敢为人先的创新精神,早在2012年投资2亿元建设了目前世界上热容量最大、系统最完善、控制最先进、最接近工程实际的清洁高效燃烧试验平台,开展新疆准东煤结焦特性研究、国内外动力用煤特性分析等20余项重大科研项目,站在了我国锅炉行业技术研发的最前沿。

  由于准东煤低热值、煤灰中碱金属含量高、受热面结焦沾污性强等特点,对锅炉炉膛内的燃烧及换热带来众多不利影响。近年来,哈锅针对这种煤质燃烧特性开展了专题研究,在燃烧技术中心进行试烧,选取恰当的炉膛热负荷及合理布置受热面,取得了理想效果。

  此后,哈锅又不断对锅炉的重要设计参数进行评审,制定了合理的设计值。最终这些技术应用于国内首台套燃用准东煤的新疆特变电工35万千瓦超临界锅炉上。该机组投运后,最终准东煤掺烧比例达到90%,掺烧比例远远高于其他机组,成功解决了准东煤燃烧难题。到2018年,这两台锅炉实现了连续安全可靠运行三年以上的重大突破。“我们准东地区漫山遍野的煤,终于可以大利用了”,“电厂们”奔走相告。

  “哈锅燃用准东煤35万千瓦超临界锅炉科技成果”也顺利通过国家工信部科技成果鉴定,专家一致评价该项科技成果达到国际领先水平。

  从90%到100%

  实现准东煤“中国梦想”整整用了5年

  王静杰清楚记得,国家对新疆准东地区进行大开发时,许多电厂都提出烧准东煤时总出现问题。

  王静杰是最早研发准东煤锅炉的科研人员之一,现任哈锅锅炉研究所所长助理。自2010年起,他一直跟着团队研发准东煤锅炉。当年,哈锅在准东地区有工程,但提供的锅炉并不是按准东煤的标准设计的。为了破解准东煤燃烧密码,哈锅申请了国家重大科技项目示范工程。“就利用原来的炉子,跟踪其掺烧准东煤比例的状况,用现在的话说就叫‘在线改’,同时结合已建成的国家重点实验室燃烧技术中心进行理论及试验研究,总结和掌握准东煤的特性,将得出的规律技术再应用于锅炉的改进当中。经过哈锅人员大量试验调试,该机组于2015年掺烧比例达到了90%。此后,我们一直在慢慢调试,力争让百分比一点点逼近100%”,王静杰回忆当年的一些细节。

  从50%到90%用了4年,但从90%到现在的100%,整整用了5年。“这10%的提高,比那40%的提高更难得多”。王静杰说,准东煤的燃烧特性是一旦掺烧比超过90%以上,锅炉的炉膛出口烟温温度水平上升就非常快,结焦非常迅速。在达到90%的35万千瓦超临界锅炉基础上,2015年以来,哈锅的科技人员就一直研究用66万千瓦超超临界锅炉优化、设计、调试,让准东煤烧得更旺。

  由于煤里含有大量碱金属,在一定温度下就会出现升华、凝华现象,煤就结焦粘在锅炉上。“掺烧比90%以下,我们通过调试可完全实现炉内运行状况的可控,但一旦超过90%这个比例,结焦过程就立马加剧了,像是遇到了一个拐点一样。发生问题仅仅就几个小时,很难控制住,快得都来不及进行辅助处理,只能降负荷运行”,王静杰说。

  哈锅的燃烧实验室里,经常燃起准东煤的火焰。去年年底,66万千瓦超超临界锅炉在实验中达到95%时,哈锅实验人员发出一阵阵欢呼声。

  去年以来,由哈锅提供设备的新疆准东地区已先后有信友奇台电厂1台60万千瓦超临界电站锅炉、准东特变五彩湾北一电厂两台66万千瓦超超临界电站锅炉、中煤五彩湾北二电厂2台66万千瓦超超临界电站锅炉投入商业运行。

  直至近日,克服疫情影响而成功破解燃烧密码的中国神华五彩湾电厂二期工程2×660MW超超临界燃烧准东煤锅炉3号机组,实现了100%燃烧准东煤的“中国梦想”。

  破解燃烧密码

  “大国重器”为新疆发展添动力

  由于利用率大幅提高,准东煤如今身价倍增。“准东煤能顺利烧了,对我们的意义太大了”,当地煤矿企业、电厂连连感谢哈锅。大比例掺烧准东煤锅炉的研制成功,极大促进了当地煤电市场的发展,也为国家解决了一块“心病”。2016年12月11日,哈锅“燃用准东煤超(超)临界锅炉研制及工程应用示范项目”摘得中国工业大奖的桂冠,成为行业唯一获此殊荣的企业。准东煤燃烧密码的破解,不是一个人、一个团队的成功,而是凝聚着几代哈锅人的智慧和汗水,是“大国工匠精神”的集中体现。

  站在我国锅炉行业技术研发最前沿的哈锅,耕耘不辍。哈锅依托准东煤燃烧技术优势在新疆火电市场一路领跑。截至目前,新疆共有154台机组、近7000万千瓦装机容量,其中有82台机组、3729万千瓦装机容量来自哈锅,哈锅在新疆机组占有率及装机容量占有率分别为53.2%、54.3%,哈尔滨制造的大国重器为新疆发展提供了源源不断的动力。

  其中,由哈锅研制的新疆农六师项目110万千瓦机组锅炉,是目前国内单机容量最大的机组,也是新疆唯一的百万千瓦等级项目。新疆66万千瓦等级超超临界机组有15个项目、34台锅炉,其中国电大南湖、华能吉木萨尔、天池能源准东五彩湾、中煤准东五彩湾、中电投准东五彩湾9个项目20台锅炉均为哈锅设备,市场占有率达到了58.8%。35万千瓦等级超临界机组中,新疆64台锅炉有38台出自哈锅,市场占有率为59.3%,国电克拉玛依、特变电工等8个项目16台锅炉已正式投运,获得广泛赞誉。

  2010年以来,在新疆燃烧准东煤电源点建设的40个104台5045万千瓦锅炉项目中,哈锅拿到22个58台2959万千瓦锅炉项目,市场占有率、机组占有率及装机容量占有率均在55%以上。

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