我国是能源大国，拥有丰富的生物质资源，而生物质直燃一直是困扰我国环境保护的重大瓶颈。为了破解生物质直燃难题，适应生物质能源利用快速发展需要，守护蓝天碧水，担负起央企的社会责任，哈电集团哈尔滨锅炉厂有限责任公司(简称“哈锅”)科技人员在燃煤耦合生物质发电领域潜心研究，并取得重大成果，迅速得到了燃煤耦合生物质发电市场的青睐，成功拿到大唐吉林长山热电厂66万千瓦超临界燃煤发电机组耦合2万千瓦生物质发电改造示范项目总承包合同，是国内首个最大国家级燃煤耦合生物质气化发电技术改造试点示范项目。哈锅党委书记、董事长樊险峰表示，哈锅从我国的实际情况出发，在“四个耦合”领域深入推动企业质量变革、效率变革、动力变革，并以此取得重大突破，拿到该项目，标志着哈锅在加快转型升级、产业结构调整中迈出了坚实的一步，为我国生物质能源利用做出了重大贡献。
图为哈锅高效清洁燃煤电站锅炉国家重点实验室。
图为哈锅先进的生产装备。生物质耦合发电彰显哈锅智慧哈锅自主研发的先进生物质循环流化床气化耦合发电工艺具有用电率低、产气率高、灰渣量少、安全可靠等特点，适用于大型化、大规模的商业应用，经济效益和社会效益显著。随着国家对环境保护的要求不断提高，生物质等可再生能源利用的重要性逐渐增加，2016年国家能源局提出，“十三五”期间国家将力推煤电+生物质、煤电+污泥、煤电+垃圾、煤电+光热等“四个耦合”发电，通过掺烧消纳秸秆和农林废弃物、污泥、垃圾燃料等有效途径，促进环境治理，大幅提高可再生能源消纳比例;2017年底，国家能源局和环境保护部又下发了《关于开展燃煤耦合生物质发电技改试点工作的通知》，大力支持生物质耦合发电技术应用推广。大唐长山电厂燃煤耦合生物质气化发电项目位于吉林省长山镇，地处东北商品粮基地中心，电厂生物质燃料以玉米秸秆为主，周边资源丰富。该工程将在1号机组现有场地建设1台发电功率为2万千瓦等级的生物质气化发电项目，采用循环流化床微正压气化技术将产生的生物质燃气送至66万千瓦超临界燃煤机组锅炉，与煤粉进行混烧，利用原有燃煤发电系统实现生物质高效发电，可有效破解秸秆在田间直接燃烧造成环境污染及资源浪费难题。该项目计划今年9月底投产。哈锅燃煤耦合生物质发电技术充分结合了哈锅流化床技术与大型燃煤机组技术特点，采用自主研发的先进生物质循环流化床气化耦合发电工艺。生物质燃料经过破碎或压块后送入流化床气化炉内，在床料及流化介质作用下，使炉内呈鼓泡、流化状态，物料和气化剂充分接触，通过合理布风和循环回料，在保证高效气化的同时，控制气化装置温度。气化炉底部密相区采用渐缩段设计，保证底部高的流化速度，减少秸秆燃料破碎所需的时间，有利于燃料高效、稳定的气化，同时通过提高流化速度，确保燃料落入密相区时已经破碎成易于流化的小颗粒焦炭，通过合理布风，保证了较高的气化效率。生物质燃气燃烧器采用哈锅自主研发燃烧器，将燃气燃烧器布置于炉内氮氧化物还原区，合理燃烧器配风设计有利于降低锅炉氮氧化物排放，且生物质燃气燃烧温度低，可进一步降低热力型氮氧化物生成。燃气管道系统采用中温中速设计，既降低系统的复杂性，又有利于提高生物质燃气锅炉内着火稳燃特性。生物质给料系统采用自主创新设计，技术先进，节能环保，运行可靠。哈锅自主研发的先进生物质循环流化床气化耦合发电工艺具有厂用电率低、产气率高、灰渣量少、安全可靠等特点，适用于大型化、大规模的商业应用，经济效益和社会效益显著。据了解，我国每年生物质资源超过10亿吨，因缺乏大规模、高效利用手段造成环境污染。燃煤耦合生物质发电技术可依托燃煤电厂高效环保设施达到超低排放，实现秸秆等生物质资源低成本、无害化的高效利用。与传统生物质直燃发电相比，燃煤耦合生物质发电不但建设投资可节省约40%，而且生物质发电效率还可提高10%以上，具有发电效率高、环保效果好、社会效益显著等突出优势，有效发挥了生物质能源价值，是生物质资源利用的重要发展方向。垃圾耦合发电提供哈锅方案哈锅自主研发的“燃煤耦合垃圾发电技术”思路新颖，解决了传统垃圾焚烧炉的技术问题，切合时代要求，对破解秸秆直焚顽疾和城市垃圾处理难题提供了新的解决方案。在燃煤耦合发电技术研发方面，哈锅深耕细作，致力于提升煤电耦合发电水平，积极推进能源生产和消费革命。哈锅大胆创新，先试先行，大力推进“四个耦合”研究，利用自主建设的高效清洁燃煤电站锅炉国家重点实验室进行了大量的燃烧试验研究和积累，自主研发了燃煤耦合垃圾、生物质等发电技术，垃圾焚烧与大型燃煤机组耦合发电技术于2017年年底率先通过国家能源局评审，解决了传统垃圾焚烧炉的技术问题，对破解秸秆直焚顽疾和城市垃圾处理难题提供了新的解决方案，走在了行业前列。2016年，我国城市生活垃圾清运量超过2.15亿吨，传统焚烧发电是垃圾处置主要的方式之一，垃圾焚烧产生的二恶英、氯化物、二氧化硫、氮氧化物等需要垃圾焚烧电厂单独配备复杂的烟气净化系统，投资大、能耗高、净化效率低，传统垃圾焚烧发电机组效率仅为18%～25%。哈锅燃煤耦合垃圾发电技术充分结合了垃圾焚烧炉与大型燃煤机组的技术特点，采用双链耦合，蒸汽侧耦合将垃圾焚烧炉产生的主蒸汽引入燃煤机组的热力系统，将低能级的垃圾焚烧炉发热量部分转移到高能级的燃煤锅炉发电，实现垃圾发热量高效利用;烟气侧耦合将垃圾焚烧炉产生的尾部烟气引入燃煤锅炉，节约了垃圾焚烧炉烟气净化系统设备投入。该技术打破了传统垃圾焚烧炉的运行模式，节能环保优势显著。哈锅先进的洁净排放高效垃圾资源化利用发电技术，在对现有燃煤机组整体改造量最小的前提下，利用大型燃煤机组的高效热力循环系统的优势，能够有效解决传统垃圾焚烧发电厂机组发电效率低、排烟温度高、飞灰沾污、二恶英等污染物处理成本高等难题，可将垃圾焚烧发电效率提高至31.6%，实现垃圾无害化、减量化、资源化、低成本化的处置，提高垃圾能源化利用效率，降低单位垃圾处理投资成本及运行维护费用。可再生能源利用贡献哈锅力量哈锅在自主开发燃煤耦合垃圾、生物质等发电技术的同时，深入开展燃煤耦合污泥发电技术、灵活性改造技术等研究工作，全面落实国家可再生能源政策，促进生态文明。可再生能源是能源供应体系的重要组成部分，是我国推进能源生产和消费革命、推动能源转型的重要措施。哈锅在自主开发燃煤耦合垃圾、生物质等发电技术的同时，深入开展燃煤耦合污泥发电技术、灵活性改造技术等研究工作，全面落实国家可再生能源政策，优化资源配置，促进生态文明。研发燃煤耦合污泥发电技术。城市污水处理后会产生大量污泥，污泥与燃煤机组耦合发电技术可充分利用污泥中的资源，使之达到减量化、稳定化、无害化和资源化。哈锅自主完成了煤粉锅炉掺烧污泥热力计算、煤粉锅炉掺烧污泥后炉内燃烧状况、烟气成分变化和传热特性变化数值模拟等研究工作。此种污泥焚烧方式投资小，只需在原有电厂内建设污泥储存设施和污泥输送系统，同时对原有锅炉及烟气处理设备进行部分改造,即可达到污泥无害化处置的要求，而且焚烧渣还可以制成附属产品，具有良好的经济效益和环境效益。污泥耦合发电技术采用煤电的高温烟气干燥系统取代传统的蒸汽干化机，污泥干燥速度快，系统密闭性好，可有效控制气味扩散。干化后的污泥通过封闭式皮带输送机直接混入入炉原煤，作为燃料入炉焚烧。采用大容量电站煤粉锅炉进行污泥焚烧，处理规模大，燃烧温度高，可有效抑制多环芳烃、二恶英等有机污染物的生成。加大机组火电灵活性改造研究。“十三五”期间我国将实施2.2亿千瓦燃煤机组的灵活性改造，使机组具备深度调峰能力。国家确定两批共22个电厂作为火电灵活性改造试点项目，其中有15家电厂锅炉为哈锅产品。哈锅结合电厂机组自身的运行特性以及调峰目标幅度，可灵活制定改造技术路线，以实现燃煤机组在低负荷下的安全稳定运行。目前，哈锅针对超低负荷下风机和磨煤机运行等问题进行了专题研究，完成燃烧器改造、锅炉热力和壁温计算、锅炉受热面改造等方案，为电厂灵活性改造提供最优方案。哈锅还与国内相关院校部门合作研发了具有自主知识产权的低谷电蓄热设备，达到国内领先水平，具备了模块化、系统化设计及供货能力。该储热技术是利用电作为动力的新型技术，涵盖高温固体电蓄热设备+电极锅炉、单罐水蓄热设备+电极锅炉、双罐熔盐蓄热设备+电极锅炉等多个种类，可以利用低谷电，实现大型火电机组深度调峰。垃圾焚烧开创新天地。拿到6台深能源环保垃圾锅炉，建成后将成为全球规模最大、标准最高的垃圾焚烧发电厂。项目为单台日处理垃圾量850吨的次高压多级阶梯炉排式垃圾焚烧炉，采用多级阶梯炉排炉技术，垃圾彻底处理能力强，发电效率可达25%，处于世界领先水平。该锅炉整体采用模块化设计，将锅炉蒸发器、过热器等分成14个模块进行生产，工地焊口比常规设计减少一半以上，现场安装方便，质量易于保证。全部产品将于2018年4月前完成供货，预计2018年底投入运行。哈锅党委副书记、总经理张彦军在接受记者采访时说，哈锅坚持主业精、副业兴，特别是积极推进“四个耦合”、灵活性改造等技术研究，为建设美丽中国贡献了哈锅力量。哈锅也一定会以科技创新为动力，推动企业持续健康发展。
