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第七章 洁净煤发电技术简介

第七章 洁净煤发电技术简介. 第一节 . 洁净煤发电技术概念 洁净煤技术是指煤炭从开发到利用全过程中，旨在减少污染排放与提高利用效率的加工、燃烧、转化及污染控制等高新技术的总称。它将经济效益、社会效益与环保效益结合为一体，成为能源工业中国际高新技术竞争的一个主要领域。. 洁净煤技术. 煤　炭　洗　选. 型　　　　　煤. 水　　煤　　浆. 煤　炭　气　化. 煤　炭　液　化. 高效超临界发电. 常压循环流化床. 加压流化床联合循环. 整体煤气化联合循环. 煤炭加工. 煤炭转化. 先进发电技术. 烟气净化技术等. 烟气脱硫脱硝技术.

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第七章 洁净煤发电技术简介

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  1. 第七章 洁净煤发电技术简介

  2. 第一节.洁净煤发电技术概念 洁净煤技术是指煤炭从开发到利用全过程中，旨在减少污染排放与提高利用效率的加工、燃烧、转化及污染控制等高新技术的总称。它将经济效益、社会效益与环保效益结合为一体，成为能源工业中国际高新技术竞争的一个主要领域。

  3. 洁净煤技术 煤　炭　洗　选 型　　　　　煤 水　　煤　　浆 煤　炭　气　化 煤　炭　液　化 高效超临界发电 常压循环流化床 加压流化床联合循环 整体煤气化联合循环 煤炭加工 煤炭转化 先进发电技术 烟气净化技术等 烟气脱硫脱硝技术 烟气除尘技术 其它污染控制新技术

  4. 所谓“洁净煤发电技术”就是指“洁净煤技术”中与发电相关的技术项目。它的重点是提高发电机组的效率和控制因燃煤而引起的污染物的排放。所谓“洁净煤发电技术”就是指“洁净煤技术”中与发电相关的技术项目。它的重点是提高发电机组的效率和控制因燃煤而引起的污染物的排放。 目前“洁净煤发电技术”主要有以下几种： * 循环流化床燃烧技术（CFB）* 整体煤气化燃气-蒸汽联合循环发电（IGCC）* 增压流化床燃气-蒸汽联合循环发电（PCFB－CC）* 超临界燃煤电站加烟气脱硫、脱硝装置（SC + FGD+De-NOx）

  5. 第二节. 洁净煤发电技术的技术特点1. 循环流化床燃烧（FBC）技术特点　　循环流化床燃烧（FBC）技术系指小颗 粒的煤与空气在炉膛内处于沸腾状态下，即高速气流与所携带的稠密悬浮煤颗粒充分接触燃烧的技术。　　循环流化床锅炉脱硫是一种炉内燃烧脱硫工艺，以石灰石为脱硫吸收剂，燃煤和石灰石自锅炉燃烧室下部送入，一次风从布风板下部送入，二次风从燃烧室中部送入。石灰石受热分解为氧化钙和二氧化碳。

  6. 气流使燃煤、石灰颗粒在燃烧室内强烈扰动形成流化床，燃煤烟气中的SO2与氧化钙(CaO)接触发生化学反应被脱除。为了提高吸收剂的利用率，将未反应的氧化钙、脱硫产物及飞灰送回燃烧室参与循环利用。钙硫比达到２～２.５左右时，脱硫率可达９０％以上。气流使燃煤、石灰颗粒在燃烧室内强烈扰动形成流化床，燃煤烟气中的SO2与氧化钙(CaO)接触发生化学反应被脱除。为了提高吸收剂的利用率，将未反应的氧化钙、脱硫产物及飞灰送回燃烧室参与循环利用。钙硫比达到２～２.５左右时，脱硫率可达９０％以上。 • 同时由于该锅炉炉温比较低，并采用分级送风燃烧方式，所以可大大减少氮氧化物（NOx）的生成。 典型循环流化床锅炉的结构简图见下图  　

  7. 循环流化床燃烧方式的优点主要是： • １．清洁燃烧，脱硫率可达８０％～９５％， • NO x 排放可减少５０％； • ２．煤种适应性强，特别适合中、低硫煤； • ３. 燃烧效率高，可达９５％～９９％； • ４．负荷适应性好。负荷调节范围为30～100％

  8. 2. 整体煤炭气化燃气-蒸汽联合循环发电技术特点 （IGCC） IGCC发电技术是煤气化和蒸汽联合循环的结合，是当今国际正在兴起的一种先进的洁净煤（CCT）发电技术，具有高效、低污染、节水、综合利用好等优点。它的原理是： 煤经过气化和净化后，除去煤气中９９％以上的硫化氢和接近１００％的粉尘，将固体燃料转化成燃气轮机能燃用的清洁气体燃料，以驱动燃气轮机发电，使燃气发电与蒸汽发电联合起来。整体煤气化联合循环系统简图见下图。

  9. 清洁煤气 粗煤气 煤气净化 系统 燃烧室 加压煤气炉 蒸汽 煤 空气 空气或氧 压气机 燃气轮机 燃气轮机 热排气 余热锅炉 排烟至烟囱 冷凝器 蒸汽轮机 整体式煤气化燃气—蒸汽联合循环(IGCC) 原则性系统图

  10. IGCC由两大部分组成，即煤的气化与净化部分和燃气-蒸汽联合循环发电部分。 IGCC由两大部分组成，即煤的气化与净化部分和燃气-蒸汽联合循环发电部分。 • 第一部分的主要设备有气化炉、空分装置、煤气净化设备（包括硫的回收装置）， • 第二部分的主要设备有燃气轮机发电系统、余热锅炉、蒸汽轮机发电系统。 IGCC的工艺过程如下： • 煤经气化成为中低热值煤气，经过净化，除去煤气中的硫化物、氮化物、粉尘等污染物，变为清洁的气体燃料，然后送入燃气轮机的燃烧室燃烧，加热气体工质以驱动燃气透平作功，燃气轮机排气进入余热锅炉加热给水，产生过热蒸汽驱动蒸汽轮机作功。

  11. IGCC技术把高效的燃气-蒸汽联合循环发电系统与洁净的煤气化技术结合起来，既有高发电效率，又有很好的环保性能，是一种有发展前景的洁净煤发电技术。在目前技术水平下，IGCC发电的单机功率已达300MW以上，净效率可达43%～45％，今后可望达到更高。而污染物的排放量仅为常规燃煤电站的1/10，脱硫效率可达99%，二氧化硫排放在25mg／NM3左右。（目前国家二氧化硫限额约为1200mg／NM3），氮氧化物排放只有常规电站的15%--20%，耗水只有常规电站的1/2-1/3，有利于环境保护。IGCC技术把高效的燃气-蒸汽联合循环发电系统与洁净的煤气化技术结合起来，既有高发电效率，又有很好的环保性能，是一种有发展前景的洁净煤发电技术。在目前技术水平下，IGCC发电的单机功率已达300MW以上，净效率可达43%～45％，今后可望达到更高。而污染物的排放量仅为常规燃煤电站的1/10，脱硫效率可达99%，二氧化硫排放在25mg／NM3左右。（目前国家二氧化硫限额约为1200mg／NM3），氮氧化物排放只有常规电站的15%--20%，耗水只有常规电站的1/2-1/3，有利于环境保护。

  12. 3. 增压流化床燃气-蒸汽联合循环发电技术特点（PFBC－CC） 增压流化床燃烧（PFBC）技术从原理上基本同常压流化床燃烧（FBC）大体一致，燃烧空气通过布风板进入燃烧室，，加入的煤粒和脱硫剂（通常是石灰石或白云石）处于悬浮状态，形成一定高度的流态化“床”层。流化床中，脱硫剂在煤燃烧的同时脱除二氧化硫，再由于流化床燃烧温度控制在900℃以下，抑制了燃烧过程中氮氧化物的生成，所以大大减少了污染物的排放。同FBC一样， PFBC的燃烧效率高，对煤种适应性强。 该燃烧装置的示意图见下图。

  13. 增压流化床锅炉联合循环(PFBC) 增压式（第一代）PFBC系统简图 煤 25% 余热 锅炉 75% 分离器 白云石 空 气

  14. 增压流化床燃烧（PFBC）技术采用增压（6～20个大气压）燃烧，燃烧效率和脱硫效率可以得到进一步提高。燃烧室热负荷增大，改善了传热效率，锅炉容积紧凑。该技术除了可在流化床锅炉中产生蒸汽使汽轮机做功外，从PFBC燃烧室（也就是PFBC锅炉）出来的加压烟气，经过高温除尘后，可进入燃气轮机膨胀做功。通过燃气/蒸汽联合循环发电，发电效率得到提高。目前可在相同蒸汽参数的单蒸汽循环发电提高3～4％。增压流化床燃烧（PFBC）技术采用增压（6～20个大气压）燃烧，燃烧效率和脱硫效率可以得到进一步提高。燃烧室热负荷增大，改善了传热效率，锅炉容积紧凑。该技术除了可在流化床锅炉中产生蒸汽使汽轮机做功外，从PFBC燃烧室（也就是PFBC锅炉）出来的加压烟气，经过高温除尘后，可进入燃气轮机膨胀做功。通过燃气/蒸汽联合循环发电，发电效率得到提高。目前可在相同蒸汽参数的单蒸汽循环发电提高3～4％。

  15. 采用增压流化床燃烧联合循环（PFBC-CC）发电能较大幅度地提高发电效率，并能减少由于燃煤对环境的污染。PFBC将成为21世纪主要的洁净煤发电技术之一。采用增压流化床燃烧联合循环（PFBC-CC）发电能较大幅度地提高发电效率，并能减少由于燃煤对环境的污染。PFBC将成为21世纪主要的洁净煤发电技术之一。 上述三种洁净煤发电技术均属于洁净煤发电技术，它们各有自身的特点。下表是这三种洁净煤发电装置的技术特点比较：

  16. 4.超临界燃煤电站加脱硫、脱硝装置（SC+FGD+De-NOx）4.超临界燃煤电站加脱硫、脱硝装置（SC+FGD+De-NOx） 对于常规的燃煤机组而言，采用超临界参数，提高电厂热效率，降低煤耗（减少燃料消耗量）是污染物减排的首要措施；采用先进的燃烧技术，合理有效地组织燃烧过程，在燃烧过程中减排也是重要的污染物减排技术，可以大幅度降低污染物排放，但当排放的限制更严格，而且靠炉内燃烧减排不能满足要求时，需要采取烟气脱硫脱氮技术措施。

  17. 常规超临界机组 （conventional supercritical） 主汽压力:24Mpa左右, 主汽和再热汽温度:540-560℃ 效率比亚临界机组高2%左右 煤耗290~300g/千瓦时 主汽压力:25-35Mpa及以上， 主汽和再热汽温度:580-600℃及以上， 效率比常规超临界机组高4%左右 超超临界机组 （ultra supercritical） 超超临界机组热效率可以达到45%以上，煤耗低到270g/千瓦时

  18. 目前已投产的国内百万等级超超临界压力锅炉：目前已投产的国内百万等级超超临界压力锅炉： 1.外高桥第三电厂2×1000MW 上锅（SBWC）---阿尔斯通公司（API，USA） 2.华能玉环电厂2×1000MW 哈锅（HBC）---三菱公司（MHI，JAPAN） 3.华电国际邹县发电厂四期2×1000MW 东锅（DBC）---巴布科克-日立公司（BHK，JAPAN）

  19. 玉环电厂1000MW机组锅炉总剖面图 最大连续蒸发量B-MCR 2950 t/h 额定蒸汽压力（过热器出口） 26.25 MPa(a) 额定蒸汽温度605 ℃ 再热蒸汽蒸汽流量（B-MCR/BRL） 2457/2279 t/h 再热器进口/出口蒸汽压力（B-MCR）5.27/5.07 MPa(a) 再热器进口/出口蒸汽温度（B-MCR） 359/ 603 ℃ 给水温度（B-MCR）298 ℃ 双炉膛直流燃烧器双切圆燃烧方式

  20. 邹县电厂1000MW机组锅炉总剖面图 旋流燃烧器前后墙对冲燃烧方式

  21. 外高桥三期1000 MW锅炉剖面图 纵切面 • 主蒸汽 • 820.8 kg/s (2,955 t/h) • 29.7 MPa (设计压力) • 605 0C • 再热蒸汽 • 678.6 kg/s (2,443 t/h) • 7.0 MPa (设计压力) • 0C • 给水 297 0C • 煤种 烟煤 • 直流燃烧器切向燃烧方式

  22. 目前我国正在规划和在建的100万千瓦超超临界燃煤机组目前我国正在规划和在建的100万千瓦超超临界燃煤机组 国电泰州发电有限公司4台1000MW超超临界机组 广东国华粤电台山发电有限公司二期工程6台1000MW超超临界机组 天津北疆发电厂4×1000MW燃煤超超临界发电机组 华能广东海门电厂规划总装机容量为6台100万千瓦超超临界燃煤机组 广东平海电厂设计装机容量1000MW，一期工程为1000MW。 华润电力浙江苍南电厂2×1000MW超超临界机组 国华宁海电厂二期2×1000MW超超临界机组 浙江北仑电厂2×1000MW超超临界机组 国电博兴电厂规划容量为4×1000MW超超临界机组 皖能马鞍山发电厂2×1000MW超超临界机组 安徽华电芜湖电厂二期2×1000MW超超临界机组 绥中发电厂二期2×1000MW超超临界机组 福州长乐电厂一期工程2×1000MW超超临界机组 安徽华电宿州电厂二期2×1000MW超超临界机组 山东大唐东营电厂一期2×1000MW超超临界机组 湖北汉川电厂2×1000MW超超临界机组 珠海发电厂2×1000MW超超临界机组 谏壁发电厂2×1000MW超超临界机组 未完全

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