朱雅婷，郑修明，宋振龙

（中国能源建设集团新疆电力设计院有限公司，新疆 乌鲁木齐 830001）

清洁高效火力发电技术分析

朱雅婷，郑修明，宋振龙

（中国能源建设集团新疆电力设计院有限公司，新疆 乌鲁木齐 830001）

当前，我国能源消耗中煤炭资源占据的比例非常高，产生了约占排放总量40%的二氧化碳，以及大量的硫化物和氮氧化物，造成日益严重的环境问题。利用清洁高效的发电技术，可以有效缓解大气污染状况。本文将对不同路线的清洁高效火力发电技术进行论述和分析，以推动清洁高效火力发电技术的发展。

清洁；高效；火力发电技术

电力是现代化电气设备与各类电器中不可或缺的基础性动力。从我国的电力生产形式的分布状况可以看出，常规燃煤火力发电占到了80%左右的比重。常规燃煤火力发电不仅浪费大量的煤炭资源，还对大气环境造成巨大的污染。为能够将化石能源消耗降到最低程度、降低二氧化碳等气体排放、实现电力的可持续生产，清洁高效的火力发电技术逐渐成为关注的热点。从当前的火力发电技术发展状况可以看出，主流的清洁高效火力发电技术包括700℃超超临界发电技术、IGCC发电技术、天然气发电技术等。

1 700℃超超临界发电技术

自建国以来，我国一直将燃煤发电作为主要的发电形式。从燃煤发电的角度来看，只要我们以先进的科学技术作为支持，便能够促使当前的燃煤发电效率得到大幅度的提升。

2010年，国家为支持700℃超超临界燃煤发电技术的研发，由国家能源局牵头成立了“700℃超超临界发电”联盟，科技部把“700℃超超临界发电”列入新技术发展2012年度国家科技计划，并设立了“国家700℃超超临界燃煤发电设备研发及应用示范”重点项目。700℃超超临界发电技术的研发所需时间较长、科研经费投入巨大，研究的课题与课题之间有着紧密的联系，彼此间互相影响，为此需要进行精密的规划。

与常规的600℃超超临界发电技术相比，700℃超超临界发电技术的供电效率可提高至50%，每千瓦时煤耗可降低近30克，二氧化碳排放减少14%。700℃超超临界发电技术的难点在于高温材料的研制与筛选，镍基高温合金材料的研究与长期持久性能评定，锅炉、汽轮机、汽水系统的关键高温部件、高温阀门的加工制造工艺，示范电站的设计、建设及运行技术。

目前国内已完成锅炉高温段集箱部件验证平台的研制、700℃紧凑型超超临界煤粉锅炉的初步设计以及700℃超超临界电站热力系统的优化，完成了700℃超超临界汽轮机结构设计的优化等工作，与国外同类技术相比已没有明显差距。我国完全有能力率先掌握700℃超超临界发电技术，推动我国清洁高效发电技术、材料工业、设备制造业的发展。

2 IGCC发电技术

IGCC是英文Integrated Gasification Combined Cycle的缩写，中文名字为“整体煤气化联合循环”，它是将煤炭气化之后生成的合成煤气，经净化处理后，用于发电的先进动力与能源系统。

与超超临界发电技术相比，IGCC发电技术在发电成本和系统运行的可用率等方面处于劣势，但在实现煤炭的清洁利用和二氧化碳的减排方面具有明显的优势。IGCC 发电技术将空气分离技术、煤的气化技术、煤气净化技术、燃气轮机联合循环技术有机集成，较好地实现了能源的梯级利用，使其成为高效和环保的发电技术。IGCC发电技术的效率可达43%～45%，二氧化硫排放在25mg/Nm3左右，氮氧化物排放只有常规燃煤电站的15%～20%，被公认为是世界上最清洁的燃煤发电技术，可以很好的解决我国现有燃煤电站污染严重的问题。

我国在燃煤发电技术发展的过程当中，先后发起IGCC多联产示范工程、IGCC发电技术示范工程等项目，目前这些工程建设已经取得了显著性成绩。由中国华能集团投资建立的我国首个25万千瓦等级的IGCC发电示范工程项目已经于2012年在天津投产运行，该电站具有完全自主知识产权，打破了国外技术和设备的垄断，对我国IGCC发电技术的发展具有重大意义。自投运以来，电站运行人员通过不断的探索、消缺、调试和改进，已掌握了IGCC电站运行的核心技术，2016年，机组负荷已能稳定运行在265兆瓦左右，二氧化硫、氮氧化物排放浓度分别为0.5 mg/Nm3、22mg/Nm3。

3 天然气发电技术

目前国内天然气发电技术路线主要包括燃气轮机发电技术和分布式发电技术。为促使火力发电技术结构得到进一步的优化，使得天然气发电技术占据的比例逐渐升高，我国相继引入F级、E级燃气轮机制造技术，具备了制造F级、E级燃气轮机的能力，并建设了一批燃气轮机电站，掌握了丰富的燃机电站设计、建设、调试和运行技术。燃气轮机的联合循环效率最高可达61%，有助于提高能源的高效、清洁利用。但是我国目前仍未掌握燃气轮机核心制造技术，燃气轮机组的检修过于依赖外方。在重型燃气轮机中并未掌握自主知识产权，中低热值合成气的燃烧技术欠缺，一些高性能微小型燃气轮机全部以进口为主。

天然气分布式发电技术是以天然气为主要原料驱动燃气轮机等设备运行，产生电力的同时，系统余热可通过余热回收设备向用户供热、供冷，也可以称为天然气冷热电三联供技术。通常建设在大型小区、园区、商务区、办公楼宇等区域，实现了在负荷中心位置达到能源利用效率最大化，促使天然气能源在现有的基本状况下得到高效地运用。与过去集中式能源供给的形式相比，天然气分布式发电技术可在最为安全的状态下获得高效率地运用，创造最大化的社会经济效益。具备冷热电三联供功能的天然气分布式发电技术效率可高达70%以上，大气污染物排放远低于常规燃煤火力发电技术。

4 火力发电中清洁高效的能源结构分析

在我国社会经济水平日益提高的今天，火力发电逐渐从最初的单一能源模式向多元化模式发展。除了上述提到的几种清洁高效发电技术，还包括核能发电、水力发电、风力发电、太阳能发电、地热能发电等清洁高效发电技术。

为应对世界能源紧缺的问题，火力发电生产过程中要不断地引入更多的清洁能源，或提高能源的清洁利用效率。从最终火力发电中清洁高效能源结构的具体呈现情况可以看出，整个火力发电厂中石化能源所占比例将大大降低。由于受到石化能源供应紧张的影响，各国家或地区相继研发与使用高效清洁的火力发电技术，以更好地解决石化能源供应紧张的矛盾。

天然气作为我国主要的清洁能源，将成为今后火力发电技术与能源结构革新的主要能源。天然气具有发热量高、易燃烧的显著特征，在经过燃烧之后排放的污染物少等优点。今后的清洁高效火力发电技术的研发与运用过程中，要进一步拓展天然气的使用规模。

从当前我们所使用的能源来看，核能是最为先进、最清洁的能源，通过利用可控的核聚变来代替石化能源现已演变为人类可利用率最高、规模最大的商品能源。到目前为止，核电站在全球范围内的数量不断地增多，从而使得核电供应比重地持续增加。核电生产过程中的安全问题是有待解决的主要问题。在世界各国火力发电技术日新月异的今天，传统的火力发电能源结构会出现显著的改变，这在一定程度上会使得核电能源取代其传统能源，其在火力发电技术中的作用也将会大大增加。

由于水资源的可再生循环特点，水力发电的可再生性是非常显著的。因此，世界各国只要有充分的基础条件就大力建设水力发电厂。同时地热能、风能、太阳能等新能源也逐渐得到了很大程度上的开发与利用，这些举动促使火力发电能源结构发生了巨大的改变。当前的火 力发电技术在运用过程中要从本地的实际状况出发，多利用新型清洁的可再生能源，在利用火力发电技术的同时注意做好环境的保护工作。

5 结语

清洁高效的发电技术的应用是促使火力发电技术水平得到进一步提高的有效途径。各类清洁高效发电技术的应用，不但能够促使我国当前的电力生产企业发电效率得到明显地提高，还可将对环境带来的污染减少到最低。本文通过对当前清洁高效火力发电技术路线、清洁高效火力发电能源结构进行具体的分析，明确指出，在未来火力发电技术研发与运用中，新型清洁高效火力发电技术将会推动我国现有的火力发电技术的更大进步。

[1]焦振兴.清洁高效的火力发电技术分析[J].科技风,2014(19)：33~37.

[2]王二伟.火力发电技术中清洁能源的分析[J].中国新技术新产品,2015(14)：73~76.

[3]肖尧.清洁煤技术推广的经济效应测度—— — 基于中国省区动态面板模型[J].财经科学,2015(08)：29~30.

[4]王二伟.火力发电技术中清洁能源的分析[J].中国新技术新产品,2015(08)：29~30.

[5]王亮.浅析清洁高效的火力发电技术[J].通讯世界,2016(11):175-176.

TM611

A

1671-0711（2017）07（上）-0189-02