循環(huán)流化床鍋爐顆粒團燃燒行為研究

本項目研究循環(huán)流化床鍋爐內顆粒團的燃燒行為，采用適合于高溫工況的測試方法，分別測量顆粒團結構和顆粒團內外的氣相化學成分，研究在床內不同部位的顆粒團和稀相區(qū)的燃燒特性，建立考慮局部氣固分布不勻性的循環(huán)流化床鍋爐燃燒模型和熱力計算方法。這對于發(fā)展復雜氣固兩相流體動力學和潔凈煤技術具有較大的理論意義和實際應用價值。

（1）循環(huán)流化床燃燒技術對中國燃煤污染控制和消納大量洗煤矸石、泥煤有重要意義。

（2）中國在循環(huán)流化床燃燒大型化、高參數(shù)方面達到世界領先。

（3）基于流態(tài)重構的節(jié)能型循環(huán)流化床技術，是中國自主創(chuàng)新的循環(huán)流化床發(fā)展新方向。

（4）在循環(huán)流化床流態(tài)圖譜的第三軸（循環(huán)物料粒度軸）可以找到循環(huán)流化床低成本超低排放的突破點。 （5）在“十三五”期間將啟動660 MW 超超臨界循環(huán)流化床鍋爐示范和超低排放循環(huán)流化床的工程示范， 形成最高發(fā)電效率、最高可用率和超低排放的循環(huán)流化床燃燒技術?？赡馨蜒h(huán)流化床技術應用空間從劣質煤推向高硫無煙煤，甚至優(yōu)質煤發(fā)電市場 。

中國循環(huán)流化床燃燒技術自1980年起步，經歷了35年的努力掌握了先進的循環(huán)流化床設計理論，形成了從小容量的蒸汽鍋爐到大型超臨界發(fā)電鍋爐的系列容量產品，控制了中國市場，并走向世界。面臨國內復雜的煤種和日益嚴格的環(huán)保要求，中國科技人員和工程師突破了循環(huán)流化床流態(tài)設計的范圍，形成了高可用率、低廠用電率的第二代循環(huán)流化床技術，并正在向超低排放的第三代技術發(fā)展 。

循環(huán)流化床燃燒本來是一種清潔煤技術，能夠低成本滿足幾乎世界所有國家的環(huán)保標準，但是中國的排放標準是世界上最為嚴格的燃煤污染物排放標準， 這將成為循環(huán)流化床燃燒技術的第一個挑戰(zhàn)。發(fā)改委新公布的供電煤耗標準也給超臨界循環(huán)流化床節(jié)能高效發(fā)電提出了第二個挑戰(zhàn)。為應對兩個挑戰(zhàn)要采取以下措施：

（1） 進一步提高蒸汽參數(shù)發(fā)展超超臨界循環(huán)流化床， 蒸汽壓力達到29 MPa， 溫度為605/623℃， 供電標煤耗<285 g/（kW·h）， 將在“十三五”期間安排660MW示范工程。

（2） 采用在“十二五”期間已經在300MW以下容量循環(huán)流化床得到商業(yè)運行證實的流態(tài)重構節(jié)能型流程， 將廠用電率降低到與煤粉爐相同的水平。這個工作已經在進行，在“十二五” 科技支撐計劃中獲得了支持， 看來效果比較樂觀。

（3） 深入挖掘循環(huán)流化床鍋爐自身的污染控制潛力， 實現(xiàn)循環(huán)流化床污染控制能力的突破。這是循環(huán)流化床燃燒污染控制技術的新挑戰(zhàn)。

要沖破傳統(tǒng)循環(huán)流化床爐內脫硫脫硝能力的極限，目光仍然回到循環(huán)流化床流態(tài)圖譜，該圖譜事實上存在第三坐標軸， 即粒度軸，原有曲線是基于傳統(tǒng)循環(huán)流化床循環(huán)物料平均粒度在150~250μm條件下確定的。如果改變循環(huán)物料平均粒度，則曲線會發(fā)生改變。循環(huán)流化床循環(huán)物料粒度更細條件下，NOx可以達到原始超低排放；與此同時，循環(huán)物料粒度減小意味著石灰石顆粒的利用率顯著增加。

運行實踐表明，如果分離器分離效率得到顯著改善，飛灰切割粒徑降至10μm，循環(huán)灰中位粒徑接近100μm，爐膛上部的平均壓降可以提高到60 Pa/m，NOx原始排放可穩(wěn)定在20～30 mg/ m3；爐內脫硫在Ca/S=1.5 時，SO2<50 mg/m3。最近山西山陰300 MW和國錦東鍋300MW循環(huán)流化床，也驗證了NOx排放降低的明顯趨勢。上述成果超出了國內外對循環(huán)流化床污染控制能力的認知底線， 震驚了國外學術界也引起國內政府環(huán)保部門的注意。

因此，現(xiàn)階段比較理想的低成本循環(huán)流化床燃煤鍋爐的超低排放技術路線是：超高循環(huán)效率CFB 爐內細石灰石粉脫硫 袋式除塵為基礎裝備，SNCR及半干法增濕活化二次脫硫作為熱備用，這條技術路線已經在50~350MW的多個工程中得到印證。