大型煤炭综采技术、超临界和超超临界燃煤发电技术是怎么回事?

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楼主 2020-03-10 00:40:37
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     我们要深刻认识和把握能源技术变革趋势,高度重视能源技术变革的重大作用。确定能源技术开发应用的重点,要充分考虑资源条件、技术基础、环境容量、经济合理、国际合作可行性等因素,按照“三个一批”的路径,加快推进能源技术革命。 


      一是应用推广一批。要推动相对成熟、有需求、有市场、成本低的技术尽快实现产业化,从而有效提高现有能源生产和应用技术水平,如大型煤炭综采技术、超临界和超超临界燃煤发电技术、燃煤锅炉和窑炉污染物控制管理技术、余热余压利用和热泵技术、高效锅炉和高效电机、节能电器和绿色照明、城市轨道交通、建筑节能、智能物流、风电和光伏发电及上网技术、垃圾发电、混合动力汽车等。


      二是示范试验一批。对有一定技术积累、但技术工艺路线尚不定型、经济性和市场可接受性有待检验、尚不具备大规模产业化的技术,要进行试验,探索技术定型、大批量生产的路径,如页岩气勘探开采、煤制油气、煤制烯烃等煤化工,大型先进压水堆、高温气冷堆核电、海上核动力平台、智能电网、分布式能源、特高压输电等重要技术。


      三是集中攻关一批。主要是指那些前景广阔、但核心技术受制于人、亟待集中力量奋力攻关的技术,如大型海上风电、高效太阳能发电、生物液体燃料等可再生能源高效开发利用,深海油气勘探开发利用、页岩油气和天然气水合物勘探开发利用,先进储能、碳捕捉利用和封存,先进超超临界发电和燃气轮机、纯电动汽车、新一代先进压水堆和高温气冷堆核电、快中子反应堆核电、核乏燃料处理、地热能和海洋能开发利用等技术。


      这些技术是专家们提的,是否准确要论证。我们可否按照“三个一批”的思路走,应用先行,加快试验,集中攻关,缩小差距,力争超越。


——《在中央财经领导小组第六次会议上的讲话》

(2014年6月13日)


大型煤炭综采技术

LARGE-SCALE FULLY MECHANIZED COALMINING TECHNOLOGIES


煤炭综采是综合机械化采煤的简称。在采煤工作面进行煤炭生产的采煤工艺由五道工序组成:破煤、装煤、运煤、支护、采空区处理。中国煤矿开采按照采煤工艺大致分为炮采、普采、综采三种工艺,也代表了三个发展阶段。


爆破采煤工艺简称“炮采”,指在长壁工作面用爆破方法破煤、人工装煤、输送机运煤和悬移支架支护的采煤工艺。采用这种传统采煤技术,工人劳动强度大,日产量及劳动生产率低,材料消耗量大。普通机械化采煤工艺简称“普采”,指的是采煤机械同时完成落煤和装煤工序,而运煤、顶板支护和采空区处理与炮采工艺基本相同。综合机械化采煤工艺简称“综采”,其特点是:落煤、装煤、运输、支护、采空区处理等工序全部实现机械化。它与普采最大的区别是:综采使用了自移式支架支护顶板,解决了支护与放顶人工操作的难题,实现了支护与采空区处理的机械化,使采煤工艺更加安全高效。


综采是目前技术含量最高的采煤技术,具有工人劳动强度低、产量高、效率高、安全条件好的优点。


综采工作面的主要设备有采煤机、可弯曲刮板输送机、自移式液压支架,简称“三机”。刮板输送机是综合机械化采煤工作面的主要运输设备。除了运送煤之外,还可作为采煤机械的运行轨道、液压支架移动的支点。固定采煤机有链牵引的拉紧装置或无链牵引的齿轨,并有清理工作面浮煤,放置电缆、水管、乳化液胶管等功能。大型煤炭综采技术如果能得到广泛应用,将解放出万千采煤工人的劳动力,也将为煤炭发电技术的发展打下良好的基础。


超临界和超超临界燃煤发电技术

SUPERCRITICAL AND ULTRA SUPERCRIT-

-ICAL COAL-FIRED POWER GENERATION TECHNOLOGY


燃煤发电是通过产生高温高压的蒸汽来推动汽轮机发电的,流动的蒸汽带动发电机,发电机在磁场中转动产生电流。说到这里你也许想到了,原来超临界指的不是燃煤,而是水。


烧水大家应该都很熟悉,那么水烧到什么温度才开呢?正常是100℃,高压锅可以到120℃,但如果在气压很低的珠穆朗玛峰上烧水,大约70℃时水就烧开了。因此,水开不开和温度、压力都有关系,压力越高,水烧开时的温度就越高,开的时候“劲”也就越大,即蒸汽的温度和压力越高,发电的效率就越高。



在374℃(临界温度)、22兆帕(临界压力)下,因高温膨胀的水和因高压压缩的水蒸汽的密度是相同的,叫水的临界点,这个条件叫做水的临界参数。锅炉出口工质压力低于这个压力叫亚临界锅炉,大于这个压力就是超临界锅炉。超临界锅炉的压力更大,因此“劲”也更大,发电效率也更高,而且超临界的优点不仅仅是如此而已。


在超临界锅炉内,随着压力提高到临界压力,汽化潜热为零,水在该压力下加热到临界温度时即全部汽化成蒸汽,因此超临界压力下水变成蒸汽不再存在汽水两相区,超临界压力直流锅炉的工质状态由水逐渐变成过热蒸汽。因此,超临界直流锅炉没有汽包,启停速度快,与一般亚临界汽包炉相比,超临界直流锅炉变负荷速度可提高一倍左右。



超超临界燃煤发电技术则是进一步提高了蒸汽的温度和压力。准确来讲,超超临界是一个工业上而不是物理上的概念,工业上认为温度高于600℃,压力大于25兆帕就进入了超超临界的“境界”。其热效率要比超临界燃煤发电技术提高1.2%,所以最前面的“超”可以理解为更高效的状态。


超临界和超超临界燃煤发电技术都是新型的先进、高效的燃煤发电技术。由于超超临界燃煤发电技术效率更高,应用也将更为广泛,按年运行5500小时计算,一台600兆瓦的超超临界机组可比同容量亚临界机组节约标煤6万吨/年,同时大大降低了二氧化硫、氮氧化物、粉尘等污染物以及二氧化碳的排放。采用超超临界燃煤发电技术对于减少资源消耗、保护环境、实现可持续发展具有重要意义。

END


来源:科协改革进行时


社发科技

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