1、动力工程师培训动力工程师培训 李永华李永华一、洁净煤技术及领域一、洁净煤技术及领域 2020世纪世纪世纪世纪8080年代中期，为解决美国、加拿大周边环境问年代中期，为解决美国、加拿大周边环境问年代中期，为解决美国、加拿大周边环境问年代中期，为解决美国、加拿大周边环境问题，美国率先提出洁净煤技术题，美国率先提出洁净煤技术题，美国率先提出洁净煤技术题，美国率先提出洁净煤技术(clean coal technology,(clean coal technology,简简简简称称称称CCT)CCT)，19861986年推出年推出年推出年推出“洁净煤技术示范计划洁净煤技术示范计划洁净煤技术示范计划洁净煤
2、技术示范计划(CCTDP)”(CCTDP)”，经过经过经过经过5 5轮竞争和优选，当时确定轮竞争和优选，当时确定轮竞争和优选，当时确定轮竞争和优选，当时确定3939个项目，主要涉及四个个项目，主要涉及四个个项目，主要涉及四个个项目，主要涉及四个领域：环境控制技术领域：环境控制技术领域：环境控制技术领域：环境控制技术(NOxNOx、SOxSOx排放控制系统排放控制系统排放控制系统排放控制系统)，先进燃，先进燃，先进燃，先进燃煤发电技术煤发电技术煤发电技术煤发电技术(IGCC(IGCC、CFBCCFBC和先进的燃烧与热机系统和先进的燃烧与热机系统和先进的燃烧与热机系统和先进的燃烧与热机系统)，煤，
3、煤，煤，煤炭加工成洁净能源技术炭加工成洁净能源技术炭加工成洁净能源技术炭加工成洁净能源技术(洗选、温和气化、甲醇生产新工洗选、温和气化、甲醇生产新工洗选、温和气化、甲醇生产新工洗选、温和气化、甲醇生产新工艺，预测电厂新煤种操作特性的软件系统艺，预测电厂新煤种操作特性的软件系统艺，预测电厂新煤种操作特性的软件系统艺，预测电厂新煤种操作特性的软件系统)；工业应用技；工业应用技；工业应用技；工业应用技术术术术(用煤代替焦炭、用低硫煤生产水泥以及将燃油或燃气用煤代替焦炭、用低硫煤生产水泥以及将燃油或燃气用煤代替焦炭、用低硫煤生产水泥以及将燃油或燃气用煤代替焦炭、用低硫煤生产水泥以及将燃油或燃气改成燃煤
4、用于工业燃烧器改成燃煤用于工业燃烧器改成燃煤用于工业燃烧器改成燃煤用于工业燃烧器)。随后共确定。随后共确定。随后共确定。随后共确定4545个项目，投资个项目，投资个项目，投资个项目，投资7171亿美元。亿美元。亿美元。亿美元。欧共体国家紧跟着推出未来能源计划，研究欧共体国家紧跟着推出未来能源计划，研究开发的洁净煤技术有：煤气化联合循环发电开发的洁净煤技术有：煤气化联合循环发电(IGCC)、煤和生物质及废弃物联合气化、煤和生物质及废弃物联合气化(或燃烧或燃烧)、循环流化床燃烧、循环流化床燃烧(CFBC)、固体燃料气化与燃、固体燃料气化与燃料电池联合循环技术等。料电池联合循环技术等。为摆脱对石油的
5、过分依赖，实现经济增长与能源供为摆脱对石油的过分依赖，实现经济增长与能源供为摆脱对石油的过分依赖，实现经济增长与能源供为摆脱对石油的过分依赖，实现经济增长与能源供应和环境保护之间的平衡，日本应和环境保护之间的平衡，日本应和环境保护之间的平衡，日本应和环境保护之间的平衡，日本19921992年制定的第年制定的第年制定的第年制定的第9 9次煤次煤次煤次煤炭政策中规定洁净煤技术为日本煤炭科研的重点，并开炭政策中规定洁净煤技术为日本煤炭科研的重点，并开炭政策中规定洁净煤技术为日本煤炭科研的重点，并开炭政策中规定洁净煤技术为日本煤炭科研的重点，并开始积极实行洁净煤技术开发计划始积极实行洁净煤技术开发计划
6、始积极实行洁净煤技术开发计划始积极实行洁净煤技术开发计划(新阳光计划新阳光计划新阳光计划新阳光计划)。政府每。政府每。政府每。政府每年为年为年为年为“新阳光计划新阳光计划新阳光计划新阳光计划“拨款开拨款开拨款开拨款开570570多亿日元，洁净煤技术开多亿日元，洁净煤技术开多亿日元，洁净煤技术开多亿日元，洁净煤技术开发项目包括近期应用技术以及发项目包括近期应用技术以及发项目包括近期应用技术以及发项目包括近期应用技术以及2121世纪新技术，有以下几世纪新技术，有以下几世纪新技术，有以下几世纪新技术，有以下几方面：方面：方面：方面：提高燃烧效率，降低提高燃烧效率，降低提高燃烧效率，降低提高燃烧效率，
7、降低COCO2 2排放量，主要是循环排放量，主要是循环排放量，主要是循环排放量，主要是循环流化床燃烧发电技术流化床燃烧发电技术流化床燃烧发电技术流化床燃烧发电技术(CFFB(CFFB、PFBC)PFBC)；燃烧前后的净化，燃烧前后的净化，燃烧前后的净化，燃烧前后的净化，主要是水煤浆、型煤、脱硫、脱氮和除尘技术；主要是水煤浆、型煤、脱硫、脱氮和除尘技术；主要是水煤浆、型煤、脱硫、脱氮和除尘技术；主要是水煤浆、型煤、脱硫、脱氮和除尘技术；煤炭煤炭煤炭煤炭转化，包括煤炭液化、气化和煤热解等；转化，包括煤炭液化、气化和煤热解等；转化，包括煤炭液化、气化和煤热解等；转化，包括煤炭液化、气化和煤热解等；I
8、GCCIGCC；2121世纪洁净煤技术，包括高效低污染燃烧技术、煤炭深度世纪洁净煤技术，包括高效低污染燃烧技术、煤炭深度世纪洁净煤技术，包括高效低污染燃烧技术、煤炭深度世纪洁净煤技术，包括高效低污染燃烧技术、煤炭深度加工技术、煤气化燃料电池联合循环发电技术等。加工技术、煤气化燃料电池联合循环发电技术等。加工技术、煤气化燃料电池联合循环发电技术等。加工技术、煤气化燃料电池联合循环发电技术等。中国洁净煤技术领域中国洁净煤技术领域 根据国务院指示，中国于根据国务院指示，中国于1995年成立了以年成立了以国家发展计划委员会为组长单位，以原国家科学国家发展计划委员会为组长单位，以原国家科学技术委员会和原
9、国家经济贸易委员会为副组长单技术委员会和原国家经济贸易委员会为副组长单位，由国务院位，由国务院13个有关部、委、局组成的国家个有关部、委、局组成的国家洁净煤技术推广规划领导小组。洁净煤技术推广规划领导小组。1997年国家发年国家发展计划委员会发文印发经国务院批难的展计划委员会发文印发经国务院批难的中国洁中国洁净煤技术净煤技术“九五九五”计划和计划和2010年发展纲要年发展纲要，成为促进中国洁净煤技术发展的指导性文件。该成为促进中国洁净煤技术发展的指导性文件。该纲要指出，洁净煤技术主要是包括煤炭洗选、加纲要指出，洁净煤技术主要是包括煤炭洗选、加工、转化、先进燃烧技术、烟气净化等方面的十工、转化、
10、先进燃烧技术、烟气净化等方面的十四项技术。包括以下几个内容：四项技术。包括以下几个内容：煤炭加工技术。选煤、型煤、水煤浆。煤炭加工技术。选煤、型煤、水煤浆。煤炭高效燃烧及先进发电技术。循环流化床、煤炭高效燃烧及先进发电技术。循环流化床、煤气化联合循环发电煤气化联合循环发电 IGCC示范。示范。煤炭转化技术。煤炭气化、煤炭液化、燃料煤炭转化技术。煤炭气化、煤炭液化、燃料电池。电池。污染控制与资源化利用、烟气净化污染控制与资源化利用、烟气净化(脱硫与除脱硫与除尘尘)、煤层气、粉煤灰利用、煤矸石及矿井水资、煤层气、粉煤灰利用、煤矸石及矿井水资源化处理、中小工业锅炉改造。源化处理、中小工业锅炉改造。随
11、着洁净煤技术在国内外的发展，几次专随着洁净煤技术在国内外的发展，几次专家研讨会认为应该在煤炭高效燃烧和发电技术家研讨会认为应该在煤炭高效燃烧和发电技术中增加常规超临界与超超临界发电技术、低中增加常规超临界与超超临界发电技术、低NOx燃烧技术，在煤炭转化技术中增加多联产燃烧技术，在煤炭转化技术中增加多联产技术。因此现阶段中国洁净煤技术含技术。因此现阶段中国洁净煤技术含4个领域、个领域、18项技术项技术(见下表见下表)。二、锅炉排污二、锅炉排污连续排污连续排污 连续不断地从汽包中排出因水蒸发含盐量不连续不断地从汽包中排出因水蒸发含盐量不断增大的部分锅水，代之以比较纯净的给水，断增大的部分锅水，代之
12、以比较纯净的给水，以获得符合品质要求（含盐量和碱度保持在规以获得符合品质要求（含盐量和碱度保持在规定值内）的蒸汽定值内）的蒸汽 连续排污应从锅水含盐量最大的部位（通常连续排污应从锅水含盐量最大的部位（通常是汽包水容积靠近蒸发面处）引出。是汽包水容积靠近蒸发面处）引出。定期排污定期排污 用以排除水中的沉渣、铁锈，以防这些杂质用以排除水中的沉渣、铁锈，以防这些杂质在水冷壁管中结垢和堵塞在水冷壁管中结垢和堵塞 定期排污应从循环回路的最低位置，即沉淀定期排污应从循环回路的最低位置，即沉淀物积聚最多的地方（如水冷壁下部联箱或大直物积聚最多的地方（如水冷壁下部联箱或大直径下降管底部）引出，间断进行。一般不
13、超过径下降管底部）引出，间断进行。一般不超过0.51min。排污量占锅炉额定蒸发量的百分比称为排污率。排污量占锅炉额定蒸发量的百分比称为排污率。排污会损失热量和工质。一般情况下，凝汽电排污会损失热量和工质。一般情况下，凝汽电厂为厂为1%2%；热电厂为；热电厂为2%5%。三、发供电煤耗三、发供电煤耗火力发电厂每向外提供火力发电厂每向外提供1kWh电能平均耗用的电能平均耗用的标准煤量。它是按照电厂最终产品供电量计算标准煤量。它是按照电厂最终产品供电量计算的消耗指示。的消耗指示。供电煤耗：供电煤耗：q-汽机热耗汽机热耗e-厂用电率厂用电率发电煤耗不考虑厂用电发电煤耗不考虑厂用电四、给水温度变化四、给
14、水温度变化给水温度下降，但出口蒸汽温度不能变，这会给水温度下降，但出口蒸汽温度不能变，这会增大锅炉吸热量，增加燃料量，导致热蒸汽温增大锅炉吸热量，增加燃料量，导致热蒸汽温度升高。度升高。五、除灰管道磨损五、除灰管道磨损灰量、速度、成分。灰量、速度、成分。六、甩负荷时汽包水位变化六、甩负荷时汽包水位变化虚假水位：负荷骤减，压力升高，水位会先下虚假水位：负荷骤减，压力升高，水位会先下降，然后上升。降，然后上升。七、挥发分含量变化对锅炉效率的影响七、挥发分含量变化对锅炉效率的影响从燃烧角度，影响传热。从燃烧角度，影响传热。挥发分高，则燃烧好，不完全燃烧热损失减小，挥发分高，则燃烧好，不完全燃烧热损失
15、减小，需要的空气量小，排烟热损失小。需要的空气量小，排烟热损失小。八、参数变化对过热吸热比例的影响八、参数变化对过热吸热比例的影响参数提高，过热吸热份额增加。参数提高，过热吸热份额增加。九、富氧燃烧概念九、富氧燃烧概念CO2控制技术控制技术燃烧前脱碳技术是将煤首先进行气化得到合成气，在燃烧前脱碳技术是将煤首先进行气化得到合成气，在合成气净化后进行变换，最终变为合成气净化后进行变换，最终变为CO2和和H2的混合物的混合物,再对再对CO2和和H2进行分离。进行分离。IGCC是典型的可以进行燃是典型的可以进行燃烧前脱碳的发电系统。烧前脱碳的发电系统。燃烧后的烟气中分离和捕集燃烧后的烟气中分离和捕集C
16、O2技术有化学吸收法、技术有化学吸收法、物理吸收法、吸附法、膜分离法和低温分离法等。物理吸收法、吸附法、膜分离法和低温分离法等。富氧燃烧技术首先要制取富氧或纯氧，然后用氧气代富氧燃烧技术首先要制取富氧或纯氧，然后用氧气代替空气燃烧，生成的烟气主要成分是替空气燃烧，生成的烟气主要成分是CO2和水蒸气，和水蒸气，很容易得到高浓度的很容易得到高浓度的CO2。这可能需要重新设计锅炉，。这可能需要重新设计锅炉，同时会带来燃烧、传热方面的新的问题。目前大型富同时会带来燃烧、传热方面的新的问题。目前大型富氧燃烧技术正处于研究阶段。氧燃烧技术正处于研究阶段。O2CO2循环燃烧技术控制循环燃烧技术控制CO2排放排放钢球磨中储式制粉系统有热风送粉和乏气送粉两种钢球磨中储式制粉系统有热风送粉和乏气送粉两种钢球磨中储式热风送粉系统钢球磨中储式热风送粉系统 空气经空气经送风机送风机空预器空预器一次一次风机风机一次风箱一次风箱混合器混合器（热气（热气与煤粉）与煤粉）一次风喷口一次风喷口 乏气经乏气经细粉分离器细粉分离器排粉机排粉机乏气风箱乏气风箱三次风喷口三次风喷口 适用无烟煤、贫煤及劣质煤适用无烟煤、贫煤及劣质
