洁净煤发电技术

洁净煤发电技术Cleancoalpowertechnology洁净煤发电技术发展的背景受我国能源结构的影响，电力工业在煤炭消费中占有及其重要的地位。近年来，发电及供热用煤占到我国煤炭总产量的40%左右。随着国民经济的发展，这一比例还将进一步提高，根据目前我国的国情，在未来相当长的时间内，仍将是以燃煤发电为主的电源结构。因此，许多与燃煤发电有关的经济性、区域性污染与全球性气候变暖的环境问题更加突出。提高常规燃煤电站效率将会付出越来越大的代价，污染物排放的处理费用随着环保标准的日益严格也将大大增加，电力行业正面临着发展与环境两方面的挑战。在新的世纪，电力发展必须依靠科技进步来实现与环境的协调发展，洁净煤发电技术具有对环境污染小、发电效率高、占地少等优越性。洁净煤发电技术的概念洁净煤利用技术包括从煤炭开发到利用的所有技术领域，其基本领域包括煤炭加工、煤炭燃烧、煤炭转化、污染物及CO2排放控制、固体废弃物处理和利用。洁净煤发电技术是洁净煤利用技术中的一个重要内容，旨在最大限度地发挥煤作为发电能源的潜能，同时实现最少的污染物及CO2排放，达到煤的高效、清洁利用和发电的目的。洁净煤发电的任务洁净煤发电的主要任务是要在发电设备中实现煤的清洁燃烧与高效利用的发电技术，可以划分为以下几个主要技术领域。1、煤炭利用前的洗选处理技术2、煤炭燃烧过程中的洁净燃烧技术3、烟气净化技术4、CO2减排技术5、煤的转化煤炭利用前的洗选处理技术煤炭利用前的净化处理技术，对原煤加工改进品质，提高燃烧效率，减少污染物排放，是洁净煤发电技术的源头技术。主要措施：选煤目的：降低原煤中的灰分与硫分等杂质的含量，提高煤质。煤炭燃烧过程中的洁净燃烧技术实现洁净煤发电的一个重要措施。排放的众多污染物中，危害很大的NOx是唯一可以通过改进燃烧方式来降低其排放量的气体污染物。通常洁净煤燃烧技术又称为低氮氧化物燃烧（或低NOx燃烧）技术。煤的洁净燃烧包括两个主要领域：一是采取先进的低NOx燃烧技术改进传统的煤粉燃烧方式；二是新型的煤燃烧与发电技术，目前主要有循环硫化床燃烧技术、整体煤气化联合循环发电、增压硫化床联合循环发电、燃料电池技术等。烟气净化技术•对常规燃煤粉的电站锅炉，现在尚没有可以在炉膛内的燃烧过程中高效脱出SO2可行技术措施，也不可能抑制SO2的生成，因此，烟气脱硫是降低电站锅炉SO2排放量的比较有效的手段。•措施：使用石灰或石灰石等吸收剂。•问题：脱硫费用高，产生脱硫副产品，回收与处理不当会产生二次污染。•氮氧化物的含量不能满足要求，采取烟气脱氮的技术措施•燃煤烟气脱汞是烟气净化的一个新内容。CO2减排技术化石燃料的使用是CO2等温室气体增加的主要来源，造成全球变暖，破坏自然生态环境。洁净煤发电技术必须做好CO2的减排、捕集与封存。煤的转化•煤炭的转化利用方式主要是煤的气化和液化，可以提高煤炭热能的利用率，减轻直接烧煤的污染。•目前应用较广的是气化技术，是由煤经干馏或气化等方式而得到气体产物的工业过程，在气化过程中可以有效和方便的脱出大部分有害物质，也能够以较低的成本分离并捕集CO2.先进的洁净煤燃烧发电技术•超临界煤粉燃烧（SupercriticalPCC）•循环流化床（CFBC）•增压流化床（PFBC）•整体煤气化联合循环（IGCC）•整体煤气化燃料电池联合循环（IGFC）超临界煤粉燃烧（SupercriticalPCC）•高效超临界发电技术是在技术已经很成熟的传统燃煤超临界发电技术基础上的进一步改善，采用更高的蒸汽初参数和先进的烟气脱硫脱硝技术。•当温度超过临界温度tc时，水的液相就不存在，与临界温度相对应的饱和压力称为临界压力pc。一般将压力大于pc的范围称为超临界区，小于pc的范围称为亚临界区。•超临界机组的最大优势是能够大幅度提高循环热效率，降低发电耗煤，排放的污染物较少。•技术的不足：目前耐高温高压材料成为制约超临界煤粉燃烧技术的进一步发展的瓶颈。循环流化床（CFBC）•循环流化床燃煤锅炉与其他类型锅炉的最主要区别是其处于流化状态下的燃烧过程。循环流化床燃煤锅炉炉内工作原理循环流化床燃烧锅炉的优缺点•优点：蓄热量极大，燃烧稳定，对燃料的适应性好。燃烧效率可与煤粉炉相媲美。流化床锅炉传热强烈。低温燃烧，污染较轻。锻炉设备占地面积少负荷变化范围大，调节特件好。•存在问题：对固体颗粒分离设备的效率、耐高温和耐磨性能要求更高。锅炉系统的烟风阻力较大，需要采用高压鼓风机，因此，存在风机电耗高，噪声大等问题。燃烧控制系统比较复杂，锅炉的运行技术与常规煤粉炉有较大的不同，还未达到与常规煤粉锅炉相当的运行与控制水平。流化床燃烧中的N20生成物大大高于常规的煤粉燃烧系统。增压流化床（PFBC）•增压流化床燃煤联合循环是以增压的流化床燃烧室(在压力为1．0-1．6MPa下操作的鼓泡流化床或循环流化床燃烧室)为主体，以燃气-蒸汽联合循环为特征的新型燃煤发电技术。燃煤增压流化床联合循环基本系统示意1-压气机；2-燃气轮机；3-增压锅炉；4-汽轮机；5-给水加热器；6-凝汽器；7-给水泵；8-烟气净化设备；9-发电钒增压流化床燃煤联合循环的特点优点：锅炉结构更加紧凑，对燃料的适应范围广，脱硫效率更高，降低污染物的排放，机组占地面积小，适合老机组的增容技术改造；存在问题：受热面的磨蚀，N2O的排放量较高，高效除尘，粉尘排放的有效控制，燃料的处理与输送．高温高压灰渣的排放与能量回收，容量和参数的提高受限制，运行的可靠性仍需逐步改进。整体煤气化联合循环（IGCC）•目前，在洁净煤发电领域中，被普遍认为最具有竞争力、最有发展前途的燃煤发电装置是整体煤气化联合循环（IGCC）和增压流化床联合循环(PFBC)，二者均以燃气-蒸汽联合循环的原理和技术为基础。整体煤气化联合循环是将煤气化与燃气-蒸汽联合循环发电结合起来的一项新型燃煤发电技术，既能高效地利用煤炭资源，又有很好的环保效果，可能会成为未来世界上最洁净的燃煤发电技术。•存在问题：煤的有效气化与煤气的有效净化。整体煤气化燃料电池联合循环（IGFC）•整体煤气化燃料电池联合循环成本还太高，还没有出现商业示范项目，并存在与整体煤气化联合循环一样的不足。洁净煤发电技术的发展期望在未来的洁净煤发电技术发展中，既要提高能源的转换效率、减排常规污染物，也必须整合CO2的减排、捕集与封存，需要考虑减排污染物、汞与CO2的经济性协调配合，有望形成以控制CO2排放为基本出发点的未来洁净煤发电技术。