循环流化床助煤电减排潜力大

【编者按】世界上CFB（循环流化床）技术发展了41年，我国用十来年走到了世界前列。但这还远远不够。

2013年，我国自主创新研发的、在燃煤发电领域拥有完全自主知识产权的、世界容量最大的全国首台600MW超临界循环流化床示范电站——四川白马600MWCFB示范工程成功投产，标志着我国在大型超临界CFB机组建设运行及相关技术达到世界领先水平。结合我国煤电行业发展现状及未来发展需求，CFB机组的重要意义已经开始显现。

燃料范围广

CFB技术利用了流态化现象，即当气体或液体以一定的速度向上流过固体颗粒层时，固体颗粒层呈现出类似液体状态的现象。在这种状态下，锅炉内循环颗粒具有较高热惯性、燃料停留时间长、气固间混合强烈，这些条件使得CFB锅炉的可选燃料范围很大。

“一般来说，普通煤粉炉燃料的选取范围仅局限于无烟煤、烟煤、褐煤，且对热值、硫分、水分等指标均有较高要求。”清华大学热能工程系教授毛健雄介绍称，“而CFB锅炉可以使用传统煤粉炉不能充分利用的多种燃料，热值可以低至1500Kcal/kg，可以使用高硫次烟煤、煤矸石、泥煤等煤种，甚至石油焦与生物质。”

相较已有100年历史并已成为煤电主导技术的煤粉燃烧锅炉，CFB锅炉还很年轻。业内专家认为，煤粉炉技术发展已经接近顶峰，而CFB锅炉的流态化燃烧等理论还存在进一步发展的空间，其对低质煤的适用性也为其带来了巨大的市场潜力。

据了解，截至2015年底，350MW超临界CFB锅炉在国内的订货量已超过60台，其中多数燃料为低质煤种。未来低质煤发电市场对于CFB锅炉的巨大需求可见一斑。

锅炉内减排

CFB锅炉的流化原理使其可以选择的燃料范围十分宽泛，而相比于煤粉锅炉需要尾部装置进行脱硫脱硝，CFB锅炉的燃烧原理使其得以在锅炉内部实现对污染物排放的控制。

据介绍，由于CFB锅炉采用低温燃烧和分级燃烧，燃烧温度控制在800-900摄氏度，较低的温度使得氮氧化物的生成量降低，不需要采用传统烟气催化脱硝的SCR技术就可以较好地控制氮氧化物排放，并可通过向锅炉分离器入口喷氨脱硝的SNCR技术简单有效地进一步降低氮氧化物排放。

“我们的机组完全达到超低排放标准，并在取消SCR的基础上，氮氧化物排放仍低于50mg/m3.”江苏华美热电有限公司董事长钟文强介绍称。

此外，在脱硫方面，CFB锅炉可以在燃烧过程中通过喷入石灰石的方式来经济、有效地进行脱硫，并可采用烟气CFB干法脱硫来进一步降低降低SO2排放。而由于CFB炉内燃料的长燃烧时间和较低含碳量，其CO排放也非常低。

“CFB锅炉本身拥有20%至30%的脱硫能力和60%以上的脱硝能力。即使燃烧劣质燃料，其SO2、氮氧化物等锅炉本体主要污染物排放仍低于燃用优质煤的煤粉锅炉。”国家发改委自主研发超临界600MWCFB锅炉专家组专家卢啸风指出，“随着煤电超低排放改造推行，煤粉炉开始更多地选用优质煤，相应地有更多劣质煤需要处理，CFB锅炉的需求会继续增长。”

混烧生物质

我国是世界上最大的二氧化碳排放国。2015年巴黎世界气候变化大会上，我国承诺在2030年前使二氧化碳排放达到峰值，今年9月3日，中国和美国向联合国递交了《巴黎协定》批准文书，向全球做出了二氧化碳减排的庄严承诺。业内人士认为，超低排放改造如火如荼进行的同时，燃煤电厂在碳减排方面的压力也将逐渐增大。

我国计划于2017年启动全国碳排放交易体系，届时，无论是出于国际舆论影响、国内市场形势还是对自身利益的考量，煤电企业都要想方设法降低二氧化碳排放。

据介绍，由于CFB锅炉中循环物料强烈的湍流混合，理论上可以以任意比例将煤与生物质进行混烧，而燃煤锅炉混烧生物质是降低二氧化碳排放的一个重要措施。掺烧生物质、提高机组参数以及热电联产等多种措施有机结合，将大大提升二氧化碳减排效果。

而对于广为关注的碳捕获与封存（CCS）技术，毛健雄表示：“CCS是二氧化碳减排的最终手段，单靠CCS无法达到《巴黎协定》提出的目标。”他认为，机组参数提高、生物质混烧、热电联产等措施是碳减排的前提，在此基础上，配合CCS技术的成熟与完善，才可能最终实现“全球煤电CCS化”。

我国燃煤发电锅炉，包括煤粉炉和CFB炉，无论在参数、效率还是煤耗，均已达到世界领先水平。据了解，除了技术上的领先外，截至目前，我国在煤粉炉和CFB锅炉领域拥有的超临界机组数量和容量也均为世界首位。业内人士表示，面对总量控制、污染物控制、温室气体减排等多重压力，未来CFB锅炉及相关技术将迎来更多发展机遇。

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