深部流态化开采中原位煤粉爆轰发电技术构想

聂百胜，宫婕，王晓彤，彭超

1.煤炭资源与安全开采国家重点实验室，北京 100083；2.中国矿业大学(北京)应急管理与安全工程学院，北京 100083

煤炭作为能源的主体构成部分，是世界上分布最广的化石燃料，支撑着我国经济与社会的发展[1-2]。煤炭在中国的能源结构中占比高达59%。我国煤炭主要消费量集中在电力行业，2018年我国能源消费总量46.4×108t标准煤，其中，发电耗煤约20.52×108t。2018年底，我国发电总装机容量达19.0×108kW，其中火电机组装机容量10.79×108kW，占全国总装机容量的57%，发电量6.8×1012kW·h，同比增长6.8%，其中，火电发电量5.1×1012kW·h，同比增长6%，煤炭发电占总发电量的73.23%。根据国家统计局数据，发电消耗的煤炭占全国煤炭总量的一半以上[3](图1)。

图1 全国原煤产量和发电煤炭消费量Fig.1 Raw coal output and coal consumption for power generation in China

传统的燃煤火力发电是利用煤炭燃烧产生的热能对水进行加热，产生的蒸汽推动涡轮发电机组进行发电，是全世界应用最为广泛、最为成熟的发电方式，但其仍存在着环境污染、电能转化效率不高等缺点。现阶段煤电行业主要是煤粉燃烧发电技术和循环流化床锅炉发电技术。煤粉锅炉发电技术主要包括燃烧系统和汽水系统[4-5]。目前，煤粉锅炉汽轮机发电技术正朝着更高参数的超超临界技术方向发展。600 ℃等级超超临界发电技术已逐渐成熟，蒸汽温度700 ℃以上的先进超超临界发电技术的研究计划已经启动。预计机组效率可升至50%[6]。循环流化床锅炉发电技术具有清洁高效、污染排放量低、燃料适应性广、负荷调节范围大以及灰渣易于处理等优点。……