深度丨亚洲低阶煤循环流化床燃烧技术的发展现状

  低阶煤(如褐煤等)约占全球煤炭储量的50%，而且约一半的低阶煤都属于经济可采储量。低阶煤主要分布在美国和俄罗斯，亚洲也有丰富的储量。中国已探明的低阶煤储量高达500 多亿吨。印度、巴基斯坦和泰国也有大量的低阶煤。这些煤之所以被称作低阶煤是因为它们水分高、热值低。因此，若想利用它们进行发电或用在其他工业中，往往需要特定的处理工艺。此外，由于低阶煤含硫量较高，还需要采用脱硫技术进行脱硫。

  与其他低价值的燃料类似，低阶煤的热值较低，长距离运输时不具有经济性。因此，褐煤发电厂往往依矿而建。发电厂和煤矿共同形成单独的经济实体，由传送带等直接将褐煤运输到附近的发电厂。

  近年来，随着生物质和废弃物混烧越来越普遍，燃煤电厂的角色与以往有了很大不同。如今，电厂更看重以高效环保的方式利用低阶煤和其他燃，因此面临着许多技术性挑战。循环流化床燃烧技术(CFBC)是实现低阶煤和其他燃料清洁高效利用的重要方法。亚洲约有130个电厂应用此技术，还有非常多循环流化床电厂处于建设阶段。

  循环流化床燃烧技术是20 世纪70 年代末慢慢的出现的洁净煤燃烧技术。直到1985年该技术才开始用于发电(图1为循环流化床原则流程)。循环流化床的基本概念是，只要气体流速足够高，气流就可以从锅炉中带走固体颗粒。气流通过固体分离器(通常为高温旋风分离器)，将分离出来的床料和灰送到炉膛的最底端，从而防止未燃燃料离开锅炉，这就形成了一个循环回路。燃料颗粒会在该回路中循环10～50 次，直到实现完全燃烧。此外，延长燃烧时间会使温度(800～900℃)低于燃烧煤粉的温度(1400～1600℃)，而后者的效率更低。

  循环流化床燃烧技术的发展已有数十年，目前的电厂效率更加高，规模更。国际上首台超临界循环流化床锅炉安装在波兰的瓦基莎(Lagisza)电厂，装机容量为460MW，2009 年开始运营。日前，装机容量达到600MW的中国四川白马超临界循环流化床示范电站开始运营。此外，韩国三陟(Samcheok)电厂的4×550MW 超临界机组不久也将开始运营，届时将是世界上最大的循环流化床发电站。发电机组的容量逐渐增大，现在600～800MW 的超临界循环流化床机组已经实现了工业化应用，更大型的机组目前还在建设中。

  低阶燃料或其混合物很适合应用于循环流化床电厂。大量的惰性床料非常有可能改变燃料的性质，或者不需中断燃烧过程就可以更换燃料。回路中的固体材料能够改善热传递，而且有助于燃烧高能量燃料，同时保持850～ 900℃的燃烧温度。此燃烧温度相比来说较低，而灰熔点和软化点一般较高，因此能够减少受热面的污垢和结渣。此外，生成氮氧化物的温度相比来说较低，固体循环为燃料和石灰石颗粒提供了较长的停留时间，这不仅会提高SO2的捕集率，且能降低石灰石消耗，因此在低温条件下控制排放也相对容易些。例如，在瓦基莎电厂的超临界循环流化床机组中，当Ca:S值为2时，硫的去除率可达95%;当Ca:S 值为3 时，硫的去除率高达99.8%。除此之外，循环流化床电厂的运行弹性较高，即使运行负荷只有总负荷的30%，也能保持比较高的效率。

  燃料市场日益自由化，煤炭质量因产地不同而波动较大。某些地区使用生物质和废弃物混合燃烧的趋势愈发明显，这都使循环流化床燃烧技术发电显得更具优势。例如，当进口高阶煤的价格猛涨时，电厂就可转向利用低阶煤和本地采购的煤炭，并且还能保持循环流化床锅炉稳定运转。如此一来，循环流化床燃烧技术就可以灵活应对燃料供应的变动。

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