潔凈煤發(fā)電技術(shù)及工程應(yīng)用

前言

　　我國(guó)長(zhǎng)期以來(lái)以煤為主要能源，至今煤在一次能源消耗中占據(jù)將近70%，2008年煤的年產(chǎn)量達(dá)到27億噸，其中用于發(fā)電的煤已經(jīng)達(dá)到50%以上，據(jù)預(yù)測(cè)至2030年將達(dá)到70%。因此煤的高效潔凈發(fā)電技術(shù)是潔凈煤技術(shù)中一個(gè)最重要的組成部分。自20世紀(jì)80年代以來(lái)，潔凈煤發(fā)電技術(shù)在全世界得到很大的發(fā)展。20世紀(jì)后期至21世紀(jì)初，由于世界經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展致使化石能源的需求量劇增，造成能源危機(jī)頻發(fā)，全球氣溫上升加劇，人類(lèi)生存環(huán)境面臨愈來(lái)愈大的威脅。對(duì)于潔凈煤發(fā)電技術(shù)的要求，對(duì)于電站排放物的控制問(wèn)題，已不再限于傳統(tǒng)的粉塵、SO2和NOx，對(duì)溫室氣體CO2的排放控制提上了議事日程。1997年通過(guò)的《京都議定書(shū)》規(guī)定我國(guó)從2012年起將承擔(dān)CO2減排任務(wù)，燃煤電站煙氣中的其他排放物如汞等微量重金屬氧化物、細(xì)微顆粒物的控制，也逐漸提上了日程。同時(shí)高效利用煤炭資源，提高燃煤電站的發(fā)電效率也比以往更為迫切。面臨這種新形勢(shì)，近十多年來(lái)潔凈煤發(fā)電技術(shù)發(fā)展得很快，因此希望通過(guò)編寫(xiě)本書(shū)　　對(duì)現(xiàn)有的和正在發(fā)展的潔凈煤發(fā)電技術(shù)做比較全面的介紹和闡述。　　編寫(xiě)本書(shū)的指導(dǎo)思想如下。　?。?）盡可能反映已獲得大量工程應(yīng)用的潔凈發(fā)電現(xiàn)代技術(shù)，如超臨界/超超臨界發(fā)電、循環(huán)流化床（CFB）發(fā)電、煙氣脫硫（FGD）、選擇性催化法脫氮（SCR）、非選擇性催化法脫氮（NSCR）、低NOx燃燒技術(shù)和煤氣化技術(shù)等;兼顧正在發(fā)展的新技術(shù)如燃煤聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)（IGCC，PFBC?CC）等;以及目前工業(yè)應(yīng)用尚未成熟，又具發(fā)展前途的新技術(shù)，如汞的脫除、細(xì)微顆粒物的脫除、CO2捕獲等。　?。?）內(nèi)容以工程技術(shù)問(wèn)題為主，兼顧相關(guān)的應(yīng)用基礎(chǔ)理論知識(shí)，并適當(dāng)介紹一些重大技術(shù)的歷史發(fā)展過(guò)程;本書(shū)除可供工程技術(shù)人員閱讀外，還可作高等院校相關(guān)專(zhuān)業(yè)的教材或參考書(shū)?！　。?） 潔凈煤發(fā)電技術(shù)涉及的專(zhuān)業(yè)知識(shí)面很廣，本人專(zhuān)業(yè)知識(shí)十分有限，為保證本書(shū)一定的質(zhì)量，請(qǐng)多位專(zhuān)家合作編寫(xiě)?！　”緯?shū)的編寫(xiě)分工如下：第1、4～7章由章名耀研究員編寫(xiě);第2章由吳履琛教授級(jí)高工編寫(xiě)；第3章由趙長(zhǎng)遂教授編寫(xiě)；第8章由仲兆平教授編寫(xiě)；第9章低NOx燃燒技術(shù)部分由高小濤高工編寫(xiě)；第9章NSCR、SCR部分由仲兆平教授　　編寫(xiě);第10章由楊林軍教授編寫(xiě);第11章由段鈺峰教授編寫(xiě);第12章由肖睿教授編寫(xiě);第13章由肖軍副教授編寫(xiě)?！　”緯?shū)出版得到東南大學(xué)能源與環(huán)境工程學(xué)院及所屬熱能工程研究所的大力支持，在此深表感謝！并對(duì)本書(shū)編寫(xiě)中參閱過(guò)的著作、文獻(xiàn)資料的作者們致謝！　　本書(shū)的不足之處敬請(qǐng)讀者不吝指正。

內(nèi)容概要

本書(shū)主要介紹了超臨界/超超臨界發(fā)電、循環(huán)流化床（CFB）發(fā)電、煙氣脫硫（FGD）、選擇性催化法脫氮（SCR）、非選擇性催化法脫氮（NSCR）、低NOx燃燒技術(shù)和煤氣化技術(shù)，同時(shí)介紹了正在發(fā)展的新技術(shù)如燃煤聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)（IGCC,PFBC?CC），以及目前工業(yè)應(yīng)用尚未成熟、又具發(fā)展前途的新技術(shù)，如汞的脫除、細(xì)微顆粒物的脫除、CO2捕獲等內(nèi)容。     本書(shū)以工程技術(shù)問(wèn)題為主，兼顧相關(guān)的應(yīng)用基礎(chǔ)理論知識(shí)，實(shí)用性強(qiáng)。     本書(shū)適用于工程技術(shù)人員閱讀，也可作為高等院校相關(guān)專(zhuān)業(yè)的研究生教材或參考書(shū)。

書(shū)籍目錄

第1章 緒言 　1.1 潔凈煤發(fā)電技術(shù)發(fā)展的背景和意義 　1.2 潔凈煤發(fā)電技術(shù)發(fā)展的概況和趨勢(shì) 　　1.2.1 潔凈煤發(fā)電技術(shù)發(fā)展回顧及展望 　　1.2.2 主要潔凈煤發(fā)電技術(shù)發(fā)展概況及趨勢(shì) 第2章 超（超）臨界發(fā)電技術(shù) 　2.1 超（超）臨界技術(shù)發(fā)展歷程和展望 　　2.1.1 歷史的回顧 　　2.1.2 當(dāng)代技術(shù) 　　2.1.3 發(fā)展展望 　2.2 國(guó)內(nèi)超（超）臨界發(fā)電技術(shù)發(fā)展概況 　2.3 超(超)臨界鍋爐關(guān)鍵技術(shù) 　　2.3.1 鍋爐耐熱鋼材 　　2.3.2 水冷壁管圈形式和質(zhì)量流速的選取 　　2.3.3 啟動(dòng)系統(tǒng) 　　2.3.4 燃燒系統(tǒng) 　2.4 國(guó)產(chǎn)超（超）臨界鍋爐機(jī)組示例 　　2.4.1 烏沙山電廠600MW超臨界鍋爐 　　2.4.2 華能玉環(huán)電廠1000MW超超臨界鍋爐 　　2.4.3 華電國(guó)際鄒縣電廠1000MW超超臨界鍋爐 　　2.4.4 外高橋電廠（三期）1000MW超超臨界塔式鍋爐 　參考文獻(xiàn) 第3章 循環(huán)流化床鍋爐 　3.1 循環(huán)流化床鍋爐的發(fā)展背景和狀況 　　3.1.1 CFB鍋爐在國(guó)外的發(fā)展 　　3.1.2 CFB鍋爐在國(guó)內(nèi)的發(fā)展 　3.2 循環(huán)流化床鍋爐的類(lèi)型及結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 　　3.2.1 Pyroflow型CFB鍋爐 　　3.2.2 Lurgi型CFB鍋爐 　　3.2.3 FW型CFB鍋爐 　　3.2.4 Circofluid CFB鍋爐 　　3.2.5 國(guó)內(nèi)CFB鍋爐 　3.3 循環(huán)流化床鍋爐的原理 　　3.3.1 CFB技術(shù)的流態(tài)化原理 　　3.3.2 CFB鍋爐床內(nèi)氣固流動(dòng)特性 　　3.3.3 煤在CFB鍋爐中的燃燒過(guò)程 　　3.3.4 床層與傳熱表面間傳熱 　　3.3.5 CFB鍋爐的污染物排放控制 　3.4 循環(huán)流化床鍋爐的關(guān)鍵技術(shù) 　　3.4.1 CFB鍋爐的爐膛結(jié)構(gòu) 　　3.4.2 水冷布風(fēng)板 　　3.4.3 高溫旋風(fēng)分離器的結(jié)構(gòu)形式 　　3.4.4 CFB鍋爐循環(huán)灰回送裝置 　3.5 循環(huán)流化床鍋爐大型化的關(guān)鍵技術(shù) 　　3.5.1 鍋爐爐膛結(jié)構(gòu)和水冷分隔墻 　　3.5.2 運(yùn)行床壓及其控制 　　3.5.3 旋風(fēng)分離器結(jié)構(gòu)優(yōu)化 　　3.5.4 外置式換熱器分區(qū)設(shè)計(jì) 　　3.5.5 其他關(guān)鍵技術(shù) 　3.6 循環(huán)流化床鍋爐大型化的工作參數(shù)及設(shè)計(jì)方案 　　3.6.1 國(guó)外超臨界CFB鍋爐的研發(fā)現(xiàn)狀 　　3.6.2 國(guó)內(nèi)超臨界CFB鍋爐的研發(fā)現(xiàn)狀 　3.7 循環(huán)流化床鍋爐的控制和運(yùn)行 　　3.7.1 CFB鍋爐運(yùn)行狀況 　　3.7.2 CFB鍋爐存在的主要問(wèn)題及對(duì)策 　3.8 國(guó)內(nèi)外循環(huán)流化床鍋爐電站工程實(shí)例 　　3.8.1 廣東茂名石化公司100MW CFB鍋爐 　　3.8.2 新鄉(xiāng)豫新發(fā)電公司135MW CFB鍋爐 　　3.8.3 法國(guó)Gardanne電廠250MW CFB鍋爐 　　3.8.4 四川白馬電廠300MW CFB鍋爐 　　3.8.5 云南開(kāi)遠(yuǎn)紅河電廠300MW CFB鍋爐 　參考文獻(xiàn) 第4章 燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電原理及類(lèi)型 　4.1 燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電原理 　4.2 典型的燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)方案 　　4.2.1 不補(bǔ)燃的余熱鍋爐型燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán) 　　4.2.2 補(bǔ)燃型聯(lián)合循環(huán) 　　4.2.3 增壓鍋爐型的燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán) 　參考文獻(xiàn) 第5章 增壓流化床燃燒聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù) 　5.1 增壓流化床燃燒聯(lián)合循環(huán)概況 　　5.1.1 PFBC?CC技術(shù)應(yīng)用背景與典型工藝流程 　　5.1.2 PFBC?CC技術(shù)國(guó)際和國(guó)內(nèi)發(fā)展情況 　5.2 增壓流化床燃燒的原理 　　5.2.1 PFB的流體力學(xué)特征 　　5.2.2 PFB的傳熱特征 　　5.2.3 PFB的燃燒 　　5.2.4 PFB脫硫 　5.3 關(guān)鍵技術(shù)及主要設(shè)備 　　5.3.1 關(guān)鍵技術(shù) 　　5.3.2 PFBC?CC電站工藝流程的主要設(shè)備 　5.4 應(yīng)用實(shí)例 　5.5 工業(yè)應(yīng)用前景 　參考文獻(xiàn) 第6章 整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)第7章 煤氣化技術(shù)及煤氣化爐第8章 燃煤電站的脫硫技術(shù)第9章 燃煤電站的氮氧化物污染控制第10章 燃煤細(xì)顆?？刂萍夹g(shù)第11章 燃煤電站的汞排放與控制第12章 燃煤電站二氧化碳捕獲技術(shù)第13章 潔凈煤發(fā)電系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)及環(huán)境綜合評(píng)價(jià)參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　第13章　　潔凈煤發(fā)電系統(tǒng)的技木經(jīng)濟(jì)及環(huán)境綜合評(píng)價(jià)　　近期世界上已經(jīng)工業(yè)化的潔凈煤發(fā)電技術(shù)主要有：常規(guī)燃煤電站加尾部脫硫脫硝(PC+FGD+DeNOx)、循環(huán)流化床技術(shù)(CFB)、增壓流化床技術(shù)(PFBc-cC)、整體煤氣化IGCC技術(shù)等?！　?0世紀(jì)90年代之前，人們對(duì)發(fā)電系統(tǒng)的性能評(píng)價(jià)主要通過(guò)“熱平衡法”從熱力學(xué)角度進(jìn)行熱力性能分析，通過(guò)發(fā)電成本以及投資回收期為核心進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性能分析，因此對(duì)發(fā)電系統(tǒng)的評(píng)價(jià)僅限于能源的開(kāi)發(fā)、利用效率以及單純的經(jīng)濟(jì)成本，很少注重發(fā)電系統(tǒng)從燃料開(kāi)采到電力獲取整個(gè)過(guò)程對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的不良影響。90年代后，環(huán)境污染日益嚴(yán)重，環(huán)境保護(hù)已成為世界普遍關(guān)注的問(wèn)題，對(duì)發(fā)電系統(tǒng)的評(píng)價(jià)不再只滿(mǎn)足于熱力性能和技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能分析，迫切需要將環(huán)境影響分析引入其中，以建立環(huán)境友好的發(fā)電系統(tǒng)，因此環(huán)境影響也成為發(fā)電系統(tǒng)綜合性能評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)之一?！　”菊禄诎l(fā)電系統(tǒng)熱力性能研究和環(huán)境影響評(píng)價(jià)研究，介紹潔凈燃煤發(fā)電系統(tǒng)能源利用效率一技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能一環(huán)境影響評(píng)價(jià)相結(jié)合的綜合評(píng)價(jià)方法。為了容易說(shuō)明問(wèn)題，下面以IGCC發(fā)電系統(tǒng)作為代表來(lái)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，而其他潔凈煤發(fā)電技術(shù)的評(píng)價(jià)方法，在原理和方法上都是類(lèi)同的，因此不一一列舉，在不同技術(shù)之問(wèn)綜合評(píng)價(jià)的比較，只給出結(jié)果。至于評(píng)價(jià)的結(jié)果，因?yàn)殡娬就顿Y價(jià)格、燃料價(jià)格、環(huán)境因素的各項(xiàng)價(jià)格構(gòu)成都是隨社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、地域環(huán)境而變化的，而且目前本章算例中的取值有些也不盡合理，所得結(jié)果只是代表各種因素對(duì)不同技術(shù)產(chǎn)生的影響和趨勢(shì)，作為參考?！　?3．1　潔凈煤發(fā)電系統(tǒng)的熱力性能計(jì)算與評(píng)價(jià)　　13．1．1　熱力性能計(jì)算原理　　潔凈燃煤發(fā)電系統(tǒng)以IGCC為例，它是由煤的氣化爐、煤氣、煙氣除塵凈化設(shè)備、空氣壓縮機(jī)、前置燃燒室、燃?xì)廨啓C(jī)、汽輪機(jī)、蒸汽回?zé)嵯到y(tǒng)以及余熱鍋爐等多種熱力設(shè)備集成的復(fù)雜熱力系統(tǒng)，它不僅包括基于能量轉(zhuǎn)換的熱力過(guò)程，還包括物質(zhì)成分變化的化學(xué)過(guò)程。為了對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)過(guò)程進(jìn)行模擬計(jì)算，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)熱力性能的分析優(yōu)化，國(guó)內(nèi)外研究開(kāi)發(fā)了各種計(jì)算程序以及商用軟件，模型建立的基本思想是基于化學(xué)平衡、質(zhì)量守恒、能量守恒的基本原理，通過(guò)模塊劃分，利用過(guò)程系統(tǒng)工程的思想將代表各設(shè)備的計(jì)算模塊進(jìn)行集成。

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