低污染燃燒技術(shù)

1、低污染燃燒技術(shù)低污染燃燒技術(shù)低污染燃燒技術(shù)低污染燃燒技術(shù)技術(shù)技術(shù)低污染燃低污染燃燒技術(shù)燒技術(shù)整體煤氣整體煤氣化聯(lián)合循化聯(lián)合循環(huán)環(huán)IGCC燃?xì)庹羝細(xì)庹羝?lián)合發(fā)電聯(lián)合發(fā)電循環(huán)流化循環(huán)流化床燃燒床燃燒水煤漿水煤漿燃燒燃燒流化床燃燒流化床燃燒是一種燃燒化石燃料、廢物和各種生物質(zhì)燃燒的燃燒技術(shù)，它的基本原理是燃料顆粒在流態(tài)化（流化）狀態(tài)下進(jìn)行燃燒。一般粗粒子在燃燒室下部燃燒，細(xì)粒子在燃燒室上部燃燒，被吹出燃燒室的細(xì)粒子采用各種分離器收集下來(lái)之后，送回床內(nèi)循環(huán)燃燒。 流化床燃燒技術(shù)是一種介于層燃和懸浮燃燒之間的燃燒方式，而流化床燃燒技術(shù)又可分為鼓泡流化床燃燒技術(shù)和循環(huán)流化床燃燒技術(shù)。典型的循環(huán)流化床燃燒

2、系統(tǒng)循環(huán)流化床燃燒技術(shù)具有如下特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)整個(gè)燃燒室的顆粒濃度都比較高，而且下部密相區(qū)和稀相區(qū)的之間存在一個(gè)過(guò)渡區(qū)域，在這個(gè)區(qū)域內(nèi)顆粒濃度從密相區(qū)的高濃度逐漸降低到稀相區(qū)內(nèi)的一個(gè)較低的濃度。燃燒室內(nèi)顆粒的橫向混合更加劇烈，燃料加入點(diǎn)數(shù)可以大大減少。爐膛上部稀相區(qū)存在著強(qiáng)烈的物料返混。顆粒在燃燒室上部稀相區(qū)的中心區(qū)域隨氣體向上流動(dòng)，而在邊壁區(qū)域內(nèi)存在著大量向下流動(dòng)的顆粒。同時(shí)，稀相區(qū)內(nèi)存在著大量的由細(xì)灰顆粒聚集或團(tuán)聚而成的顆粒團(tuán)，這些顆粒不斷形成和解體，并且向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)。循環(huán)流化床燃燒技術(shù)具有如下特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)顆粒與氣體之間的相對(duì)滑移速度大和強(qiáng)烈的顆粒返混，使得燃燒室內(nèi)的氣固兩相混合較好。大量的燃燒

3、顆粒和細(xì)灰顆粒被攜帶到燃燒室上部，不僅使得燃燒室上部區(qū)域燃燒份額提高和更多的熱量從密相區(qū)進(jìn)入上部稀相區(qū)，而且高顆粒濃度和良好的混合強(qiáng)化了稀相區(qū)的傳熱傳質(zhì)過(guò)程，這使得循環(huán)流化床燃燒室溫度分布均勻。循環(huán)流化床具有很高的燃燒效率，通過(guò)顆粒分離及回送裝置，實(shí)現(xiàn)燃料的循環(huán)燃燒，而且燃燒室內(nèi)的顆粒存在返混，這使得固體物料在床內(nèi)的停留時(shí)間大大延長(zhǎng)，提高了燃燒效率，燃煤循環(huán)流化床燃燒效率可達(dá)達(dá)到98-99%。循環(huán)流化床燃燒技術(shù)具有如下特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì) 具有很高的爐內(nèi)脫硫效率和脫硫劑利用率。由于停留時(shí)間長(zhǎng)，氣固兩相混合好、燃燒室溫度分布均勻以及顆粒磨損大等特點(diǎn)，使得脫硫劑顆粒能充分燃燒，在與煙氣SO2良好接觸狀態(tài)下，

4、在合適的溫度下長(zhǎng)時(shí)間反應(yīng)，而且顆粒磨損可及時(shí)剝落顆粒表面的反應(yīng)產(chǎn)物而進(jìn)入顆粒內(nèi)部反應(yīng)。這些使得循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)脫硫過(guò)程可以獲得比鼓泡流化床燃燒過(guò)程高得多的脫硫效率，而且脫硫劑利用率高，通常情況下，在鈣與燃料中的硫摩爾比Ca/S為1.5-2.5的情況下可以達(dá)到90%以上的脫硫效率。 由于運(yùn)行速度的提高，燃燒室截面小，循環(huán)流化床燃燒室的單位截面的熱負(fù)荷較高，約為3.5-4.5MW/m2，與煤粉燃燒相當(dāng)。 燃燒設(shè)備的負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍大，負(fù)荷調(diào)節(jié)速度快，循環(huán)流化床調(diào)節(jié)比可以達(dá)（3-4）:1，負(fù)荷調(diào)節(jié)速度可以達(dá)到每分鐘5%左右。整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCCIntegrated Gasifi

5、cation Combined Cycle)，是把高效的聯(lián)合循環(huán)總能系統(tǒng)和潔凈的燃煤技術(shù)結(jié)合起來(lái)的先進(jìn)發(fā)電系統(tǒng)，為當(dāng)今世界能源界關(guān)注的一個(gè)熱點(diǎn)。它由兩大部分組成， 即煤的氣化與凈化部分和燃?xì)庖徽羝?lián)合循環(huán)發(fā)電部分。第一部分的主要設(shè)備有氣化爐、空分裝置、煤氣凈化設(shè)備(包括硫的回收裝置)，第二部分的主要設(shè)備有燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)、余熱鍋爐、蒸汽輪機(jī)發(fā)電系統(tǒng)。IGCC的工藝過(guò)程如下：煤經(jīng)氣化成為中低熱值煤氣，經(jīng)過(guò)凈化，除去煤氣中的硫化物、氮化物、粉塵等污染物，變?yōu)榍鍧嵉臍怏w燃料，然后送入燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒室燃燒，加熱氣體工質(zhì)以驅(qū)動(dòng)燃?xì)馔钙阶鞴?，燃?xì)廨啓C(jī)排氣進(jìn)入余熱鍋爐加熱給水，產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽驅(qū)動(dòng)蒸汽輪機(jī)作功。

6、IGCC發(fā)電圖發(fā)電圖IGCC過(guò)程圖過(guò)程圖整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)的特點(diǎn)1.發(fā)電熱效率高氣化爐的碳轉(zhuǎn)化率可達(dá)96 99 ，動(dòng)力島中，由于燃?xì)庖徽羝?lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)的快速發(fā)展，其熱效率已達(dá)到6O ，與其相關(guān)的GCC發(fā)電效率已有可能從目前的43 45提高到5O 以上。2.環(huán)保性能好由于煤氣在送入燃機(jī)燃燒之前， 已在壓力狀態(tài)下高效凈化，IGCC電廠污染物的排放量?jī)H為常規(guī)燃煤電站的10 ， 其脫硫效率可達(dá)99 ，SO 排放濃度在25mgNm。左右， (目前國(guó)家二氧化硫排放濃度為12OOmgNm。)，NO排放濃度是常規(guī)燃煤電站的15 9520 ，耗水指標(biāo)是常規(guī)燃煤電站的30 50 ，其環(huán)保性能是其他

7、燃燒發(fā)電技術(shù)所不能媲美的。整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)的特點(diǎn)3.負(fù)荷適用性好。調(diào)峰能力強(qiáng)IGCC電廠可在35 100 負(fù)荷條件下平穩(wěn)運(yùn)行(常規(guī)燃煤電站為50 100 )，負(fù)荷變化率可達(dá)7 9515 min (常規(guī)燃煤電站為2 5 )，具有很好的調(diào)峰效果。4.燃料適用性廣從一般高硫煤種到低品位的劣質(zhì)煤，甚至生物廢料，對(duì)IGCC氣化爐的性能影響不大，具有良好的煤種適應(yīng)性，進(jìn)料價(jià)格遠(yuǎn)低于天然氣價(jià)格。5.可實(shí)現(xiàn)多聯(lián)產(chǎn)。提高經(jīng)濟(jì)效益合成氣中主要成分為H 和CO，可大量生產(chǎn)氫氣等清潔能源，為今后進(jìn)入氫能經(jīng)濟(jì)時(shí)代創(chuàng)造條件。此外，還可生產(chǎn)硫酸等副產(chǎn)品。國(guó)際IGCC現(xiàn)狀I(lǐng)GCC發(fā)電是20世紀(jì)70年代西方國(guó)家在

8、石油危機(jī)時(shí)期開(kāi)始研究和發(fā)展的一種新技術(shù)。1972年在德國(guó)建成的I unen電廠和1985年在美國(guó)建成的Cool Water電廠，是兩座成功的利用煤作為進(jìn)料，經(jīng)氣化后發(fā)電的里程碑式IGCC實(shí)驗(yàn)電廠。由于20世紀(jì)90年代世界上研制出一批高性能的燃?xì)廨啓C(jī)，IGCC機(jī)組的效率達(dá)到45 95以上，從而使得IGCC可以和傳統(tǒng)的燃煤發(fā)電機(jī)組相競(jìng)爭(zhēng)，加之IGCC機(jī)組污染物排放要比傳統(tǒng)燃煤電廠低得多，故90年代在世界范圍內(nèi)先后建成了10余座IGCC電廠，其中4臺(tái)大容量(250MW 以上)、比較有代表性的以煤為進(jìn)料的IGCC電廠簡(jiǎn)況如表1。這四臺(tái)機(jī)組分別采用了四種不同的氣流床工藝，反映了當(dāng)今世界不同的IGCC發(fā)電

9、技術(shù)水平。它們的成功運(yùn)行為IGCC技術(shù)的發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)并提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。國(guó)內(nèi)IGCC現(xiàn)狀我國(guó)在1992年就開(kāi)展了IGCC示范項(xiàng)目的前期工作，經(jīng)過(guò)數(shù)年的工作，最終決定在煙臺(tái)發(fā)電廠內(nèi)規(guī)劃2套300MW 級(jí)或400MW 級(jí)IGCC機(jī)組，作為我國(guó)IGCC技術(shù)發(fā)電的示范工程，一期先建設(shè)1套， 目前該項(xiàng)目合作方案答詢書(shū)綜合評(píng)審報(bào)告已編制完成并上報(bào)國(guó)家發(fā)改委待批。我國(guó)正在規(guī)劃建設(shè)的項(xiàng)目還有：上海2400MW 級(jí)IGCC發(fā)電項(xiàng)目，廣東汕頭電廠燃機(jī)應(yīng)用煤氣化技術(shù)改造成IGCC項(xiàng)目，河北超化3120MWIGCC電廠，遼寧阜新以IGCC為基礎(chǔ)的熱、電、煤氣三聯(lián)供項(xiàng)目。IGCC技術(shù)發(fā)展的障礙目前聯(lián)合循環(huán)動(dòng)力系

10、統(tǒng)、煤氣化系統(tǒng)和高溫凈化等系統(tǒng)的設(shè)備和關(guān)鍵技術(shù)尚需從發(fā)達(dá)國(guó)家引進(jìn)。表是國(guó)內(nèi)某燃煤熱電廠和IGCC示范電廠的對(duì)比表，從表中可以看出IGCC示范電廠單位造價(jià)約是國(guó)內(nèi)燃煤電廠的單位造價(jià)的2倍，測(cè)算出的其上網(wǎng)電價(jià)、熱價(jià)也尚不具備市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。燃?xì)庹羝?lián)合發(fā)電燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電是指燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)行的高溫發(fā)電循環(huán)系統(tǒng)和蒸汽輪機(jī)循環(huán)運(yùn)行的低溫發(fā)電循環(huán)系統(tǒng)的組合。這樣不僅可以提高發(fā)電效率，而且由于氣化爐所產(chǎn)生的煤氣在燃燒前必須通過(guò)各種凈化措施，因此能夠滿足非常嚴(yán)格的污染控制指標(biāo)。不足之處在于投資大，運(yùn)行費(fèi)用高，商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力不足。聯(lián)合循環(huán)的基本方案1.余熱鍋爐型聯(lián)合循環(huán) 將燃?xì)廨啓C(jī)的排氣通至余熱鍋爐中，加熱鍋爐中的水

11、產(chǎn)生蒸汽驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)作功。燃?xì)庹羝?lián)合發(fā)電2排氣補(bǔ)燃型聯(lián)合循環(huán) 排氣補(bǔ)燃型聯(lián)合循環(huán)包括在余熱鍋爐前增加煙道補(bǔ)燃器以及在鍋爐中加入燃料燃燒這兩種方案。燃?xì)庹羝?lián)合發(fā)電 余熱鍋爐型燃?xì)庖徽羝?lián)合循環(huán)的主要性能指標(biāo)（一）燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)的功率 鑒于聯(lián)合循環(huán)由燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)與朗肯循環(huán)所組成，故聯(lián)合循環(huán)功率為燃?xì)狻⒄羝麅刹糠州敵鰞艄β手停ǘ┤細(xì)庖徽羝?lián)合循環(huán)的比功 由于聯(lián)合循環(huán)中有不止一種工質(zhì)，流量也各異，聯(lián)合循環(huán)比功是以燃?xì)廨啓C(jī)壓氣機(jī)進(jìn)口的空氣單位流量為基準(zhǔn)折算的總功率，（三）燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)的效率STHRSTGTGTCC)1 ( 水煤漿燃燒技術(shù)水煤漿是一種煤基的液體燃料，一般是指由6070%的煤粉

12、、4030%的水和少量的化學(xué)添加劑組成的混合物。它是20世紀(jì)70年代世界范圍內(nèi)出現(xiàn)石油危機(jī)的時(shí)候，人們?cè)趯ふ乙悦捍偷倪^(guò)程中發(fā)展起來(lái)的石油替代技術(shù)。水煤漿既保持了煤炭原有的物理化學(xué)特性，又具有和石油類似的流動(dòng)性和穩(wěn)定性，而且工藝過(guò)程簡(jiǎn)單，投資少，燃燒產(chǎn)物污染較小，具有很強(qiáng)的實(shí)用性和商業(yè)推廣價(jià)值。水煤漿的用途十分廣泛，它可以像油一樣的管運(yùn)、儲(chǔ)存、泵送、霧化和穩(wěn)定著火燃燒，其熱值相當(dāng)于燃料油的一半，因而可直接替代燃煤、燃油最為工業(yè)鍋爐或電站的直接燃料；水煤漿還是理想的氣化原料，產(chǎn)生的煤氣化可以用于煤化工或用于聯(lián)合循環(huán)發(fā)電；對(duì)于特制的精細(xì)水煤漿，還可以作為燃?xì)廨啓C(jī)的燃料使用；可見(jiàn)，水煤漿技術(shù)是潔凈煤技術(shù)的一個(gè)重要組成部分，發(fā)展水煤漿技術(shù)具有十分重要的意義。水煤漿燃燒技術(shù)的意義1.替代石油，合理利用我國(guó)能源資源由于水煤漿具有同石油一樣的流動(dòng)和霧化特性，因此，以水煤漿替代石油可以利用原有設(shè)備，改動(dòng)工作量很小，投資小。2.解決煤炭運(yùn)輸問(wèn)題我國(guó)煤炭資源豐富，但地區(qū)分布極不平均，北煤南運(yùn)和西煤東運(yùn)的局面將