循環(huán)流化床助煤電減排潛力大
“世界上CFB（循環(huán)流化床）技術發(fā)展了41年，我國用十來年走到了世界前列。但這還遠遠不夠。”日前，由中國電力科技網(wǎng)召開的江蘇華美熱電有限公司350MW超臨界CFB機組建設、運行技術交流會上，國務院參事、原國家發(fā)改委能源局局長徐錠明這樣說道。
2013年，我國自主創(chuàng)新研發(fā)的、在燃煤發(fā)電領域擁有完全自主知識產(chǎn)權的、世界容量最大的全國首臺600MW超臨界循環(huán)流化床示范電站——四川白馬600MWCFB示范工程成功投產(chǎn)，標志著我國在大型超臨界CFB機組建設運行及相關技術達到世界領先水平。結合我國煤電行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及未來發(fā)展需求，CFB機組的重要意義已經(jīng)開始顯現(xiàn)。
燃料范圍廣
CFB技術利用了流態(tài)化現(xiàn)象，即當氣體或液體以一定的速度向上流過固體顆粒層時，固體顆粒層呈現(xiàn)出類似液體狀態(tài)的現(xiàn)象。在這種狀態(tài)下，鍋爐內(nèi)循環(huán)顆粒具有較高熱慣性、燃料停留時間長、氣固間混合強烈，這些條件使得CFB鍋爐的可選燃料范圍很大。
“一般來說，普通煤粉爐燃料的選取范圍僅局限于無煙煤、煙煤、褐煤，且對熱值、硫分、水分等指標均有較高要求。”清華大學熱能工程系教授毛健雄介紹稱，“而CFB鍋爐可以使用傳統(tǒng)煤粉爐不能充分利用的多種燃料，熱值可以低至1500Kcal/kg，可以使用高硫次煙煤、煤矸石、泥煤等煤種，甚至石油焦與生物質(zhì)。”
相較已有100年歷史并已成為煤電主導技術的煤粉燃燒鍋爐，CFB鍋爐還很年輕。業(yè)內(nèi)專家認為，煤粉爐技術發(fā)展已經(jīng)接近頂峰，而CFB鍋爐的流態(tài)化燃燒等理論還存在進一步發(fā)展的空間，其對低質(zhì)煤的適用性也為其帶來了巨大的市場潛力。
據(jù)了解，截至2015年底，350MW超臨界CFB鍋爐在國內(nèi)的訂貨量已超過60臺，其中多數(shù)燃料為低質(zhì)煤種。未來低質(zhì)煤發(fā)電市場對于CFB鍋爐的巨大需求可見一斑。
鍋爐內(nèi)減排
CFB鍋爐的流化原理使其可以選擇的燃料范圍十分寬泛，而相比于煤粉鍋爐需要尾部裝置進行脫硫脫硝，CFB鍋爐的燃燒原理使其得以在鍋爐內(nèi)部實現(xiàn)對污染物排放的控制。
據(jù)介紹，由于CFB鍋爐采用低溫燃燒和分級燃燒，燃燒溫度控制在800-900攝氏度，較低的溫度使得氮氧化物的生成量降低，不需要采用傳統(tǒng)煙氣催化脫銷的SCR技術就可以較好地控制氮氧化物排放，并可通過向鍋爐分離器入口噴氨脫硝的SNCR技術簡單有效地進一步降低氮氧化物排放。
“我們的機組完全達到超低排放標準，并在取消SCR的基礎上，氮氧化物排放仍低于50mg/m3.”江蘇華美熱電有限公司董事長鐘文強介紹稱。
此外，在脫硫方面，CFB鍋爐可以在燃燒過程中通過噴入石灰石的方式來經(jīng)濟、有效地進行脫硫，并可采用煙氣CFB干法脫硫來進一步降低降低SO2排放。而由于CFB爐內(nèi)燃料的長燃燒時間和較低含碳量，其CO排放也非常低。
“CFB鍋爐本身擁有20%至30%的脫硫能力和60%以上的脫硝能力。即使燃燒劣質(zhì)燃料，其SO2、氮氧化物等鍋爐本體主要污染物排放仍低于燃用優(yōu)質(zhì)煤的煤粉鍋爐。”國家發(fā)改委自主研發(fā)超臨界600MWCFB鍋爐專家組專家盧嘯風指出，“隨著煤電超低排放改造推行，煤粉爐開始更多地選用優(yōu)質(zhì)煤，相應地有更多劣質(zhì)煤需要處理，CFB鍋爐的需求會繼續(xù)增長。”
混燒生物質(zhì)
我國是世界上最大的二氧化碳排放國。2015年巴黎世界氣候變化大會上，我國承諾在2030年前使二氧化碳排放達到峰值，今年9月3日，中國和美國向聯(lián)合國遞交了《巴黎協(xié)定》批準文書，向全球做出了二氧化碳減排的莊嚴承諾。業(yè)內(nèi)人士認為，超低排放改造如火如荼進行的同時，燃煤電廠在碳減排方面的壓力也將逐漸增大。
我國計劃于2017年啟動全國碳排放交易體系，屆時，無論是出于國際輿論影響、國內(nèi)市場形勢還是對自身利益的考量，煤電企業(yè)都要想方設法降低二氧化碳排放。
據(jù)介紹，由于CFB鍋爐中循環(huán)物料強烈的湍流混合，理論上可以以任意比例將煤與生物質(zhì)進行混燒，而燃煤鍋爐混燒生物質(zhì)是降低二氧化碳排放的一個重要措施。摻燒生物質(zhì)、提高機組參數(shù)以及熱電聯(lián)產(chǎn)等多種措施有機結合，將大大提升二氧化碳減排效果。
而對于廣為關注的碳捕獲與封存（CCS）技術，毛健雄表示：“CCS是二氧化碳減排的最終手段，單靠CCS無法達到《巴黎協(xié)定》提出的目標。”他認為，機組參數(shù)提高、生物質(zhì)混燒、熱電聯(lián)產(chǎn)等措施是碳減排的前提，在此基礎上，配合CCS技術的成熟與完善，才可能最終實現(xiàn)“全球煤電CCS化”。
我國燃煤發(fā)電鍋爐，包括煤粉爐和CFB爐，無論在參數(shù)、效率還是煤耗，均已達到世界領先水平。據(jù)了解，除了技術上的領先外，截至目前，我國在煤粉爐和CFB鍋爐領域擁有的超臨界機組數(shù)量和容量也均為世界首位。業(yè)內(nèi)人士表示，面對總量控制、污染物控制、溫室氣體減排等多重壓力，未來CFB鍋爐及相關技術將迎來更多發(fā)展機遇。
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