一、技術概述 我國是世界耗煤第一大國，主要用于火力發電燃煤鍋爐，由于大部分火電廠未對燃煤排氣中的SO2、NOX采取措施脫除，因此造成對環境的污染越來越嚴重。目前主要有兩類方式對燃煤排放氣體中的SO2、NOX進行處理。 一類是在爐內通過燃燒技術的改進，降低SO2、NOX排放量，這種技術主要應用于常規燃煤發電廠，稱之為煤清潔發電技術。目前已有商業應用。煤的清潔發電技術主要有：循環流化床燃燒技術（CFBC）、增壓流化床燃燒聯合循環技術（PFBC－CC）、整體煤氣化蒸汽－燃氣聯合循環技術（IGCC）。 另一類是在爐后，尾部煙氣中進行脫硫脫硝。采用的主要的技術和方法主要有：1．濕法煙氣脫硫技術、2．旋轉噴霧半干煙氣脫硫技術、3．爐內噴鈣尾部增濕脫硫技術、4．電子束照射法、5．磷銨肥法、6．活性焦法等，統稱為脫硫（脫硝）技術。 二、現狀及國內外發展趨勢 1．煤清潔發電技術 （1）國外發展趨勢 ①國外CFBC鍋爐正向大型化方向迅速發展，循環流化床鍋爐的爐型較多，各家公司都有自己獨特的流派，競爭很激烈。目前國外已運行的CFBC鍋爐的容量等級已達到100－180MW，且技術上比較成熟并正在設計和研制200－300MW的CFBC鍋爐，1995年由法國stein公司制造的250MWCFBC鍋爐的投運，其容量上已接近300MW等級。 ②在八十年代中期國外已開始建設PFBC－CC示范電站。瑞典ABB－Carbon公司在PFBC－CC的商業化進程中處于領先地位,開發的輸入熱功率為200MW的P200裝置首批五套已先后在瑞典、西班牙、美國和日本的電站投入運行。首臺輸入功率為800MW的P800裝置也正在日本 Karita電站建設中。 ③經過凈化處理的合成煤氣為燃料的IGCC發電系統是目前最清潔高效的燃煤發電方式。目前國外已建成工業裝置5套，正在建設和計劃建設的電站超過24座，總容量超過8200MW，首臺工業裝置是1972年在德國克曼電廠建成的為170MW機組。1994年建成的荷蘭Buggenum電廠，其凈效率達到43．2％，是目前效率最高的IGCC裝置；1995年在美國Wabash投運的262MW機組是目前世界投運最大的IGCC裝置。 各家公司面向市場，展開激烈的競爭，針對各自的技術特點，開發大型潔凈煤發電裝置。隨著IGCC的技術發展和成熟，今后的市場需求將會增大。 CFBC、PFBC及IGCC等潔凈煤燃燒技術從今后國外市場來分析，尤其在亞洲地區是有發展前途的，主要是對這些地區的環境保護有利，對改造老的電廠有利，其中CFBC技術，由于我國已做了不少工作，取得了可喜的成果，并在此基礎上積極采用引進技術或技貿結合等多種方式來加大開發研制的力度，使大型化100MW級以上的產品趨于成熟，則在21世紀前期階段，發揮我國的地理、價格等優勢，在亞洲地區可占有較大份額。 （2）國內發展趨勢 ①循環流化床燃燒技術（CFBC） 我國目前CFBC鍋爐容量相對較小，已有數十臺幾種不同流派的75t／hCFBC鍋爐（12MW）投入運行。130t/h（25MW）、220t/h（50MW）CFBC鍋爐正處于設計安裝階段。國內雖已有CFBC鍋爐開發和相關研究，但大型化進程仍較為緩慢，遠不能滿足我國電力工業發展的需要。近年來國內各鍋爐制造廠以各種方式與國外廠家合作，加快大型CFBC鍋爐的開發和研制，東方鍋爐廠為進口的410t/hCFBC鍋爐承擔部份分包任務，后又引進美國FW公司大型CFBC鍋爐設計制造技術，哈爾濱鍋爐廠采用美國Pyropower技術合作生產50MW CFBC鍋爐供大連化工廠、杭州熱電廠等用戶，上海鍋爐廠正與芬蘭Ahlstrom公司合作生產50MWCFBC鍋爐。國家計委也在“八五”期間組織清華大學、中科院工程熱物理研究所等單位研制國產220t/hCFBC鍋爐。上述各方面條件，為發展我國大型CFBC鍋爐技術，奠定了良好的基礎。 四川內江電廠從芬蘭Ahlstrom公司引進410t/hCFBC鍋爐（100MW）作為國內電站CFBC鍋爐示范機組已于1996年4月投入運行。初步運行表明該鍋爐性能良好，該示范工程為電力行業培養出大型CFBC鍋爐的安裝、啟動調試和運行管理方面的技術力量，將為我國大型CFBC鍋爐的消化吸收，開發研制創造有利條件。同時，國家計委已批準西安熱工研究院建立煤清潔燃燒技術研究中心，CFBC是該中心主要研究開發內容之一，將為我國重點發展大型CFBC鍋爐的組織和協調提供良好條件。 結合示范工程如四川白馬電廠等建設項目引進國外200－300MW級CFBC鍋爐設備或采用技術合作方法，通過對其關鍵技術消化吸收及研究開發，關鍵是掌握其技術能力，形成獨立的200－300MW級CFBC鍋爐的設計，制造及調試能力，在“九五”及2000年后，開發出國產200－300MWCFBC鍋爐及輔助系統，并形成生產能力。 ②增壓流化床燃燒聯合循環（PFBC－CC） 我國對PFBC－CC起步較晚，進展緩慢，國內以東南大學為主，從“六五”開始已進行大量實驗室研究，全部國內自行設計和制造的15MWEPFBC－CC中試電站1997年底在江蘇省徐州賈汪電廠建成，并完成整體性能和關鍵技術研究試驗工作。在此基礎上，擬引進的100MW級PFBC－CC試驗電站，已完成可行性方案論證。待建立示范電站予以實施，并同時論證和研究開發適合國情的第二代PFBC－CC。 ③整體煤氣化聯合循環（IGCC） 我國對IGCC的研究始于80年代初，而后有所放松，至1993年以后國家科委、電力部等又重新組織力量，加大力度開發IGCC技術，目前已完成IGCC可行性及示范工程初步研究工作。積極爭取在2000年前后開始建設一座200－400MW的IGCC示范電站，在總結經驗的基礎上，計劃到2010年后逐步實現國產化并進行推廣。 ④大型燃氣輪機發電機組（GT） 發展整體煤氣聯合循環（IGCC）和增壓流化床燃燒聯合循環（PFBC－CC）必須要盡快發展燃氣輪機發電機組（GT）。燃氣輪機發電機組是聯合循環發電技術不可少的重要設備，GT發電機組效率的提高，可使組成的聯合循環機組的效率更高。 南京汽輪電機廠與美國GE公司合作生產MS600IB型燃氣輪機，額定功率37MW，業已生產了5臺。當前市場需求已經向大功率高效率聯合循環機組轉化，燃機單機功率已達200MW以上，聯合循環電廠功率達到300－450MW。因此，近期應穩定MS600IB型燃氣輪機生產，并組成聯合循環機組成套供應，積極擴大國內外市場的同時；考慮引進或合作生產100MW等級及以上功率更大、效率更高的燃氣輪機及其聯合循環機組的制造技術。 2．脫硫（脫硝）技術 工業化國家脫硫脫硝法規均相當嚴格。因此，大型燃煤裝備的脫硫脫硝系統普及率已達90％以上。由于技術發展的原因，這些系統一般采用兩套裝置為濕法工藝外加脫硝技術的濕法系統分別進行，但目前普遍形成后處理障礙。濕法廢棄物石膏的出路問題已經困擾了這些國家的可持續性發展。因此近年來日本、美國、德國都投入相當的力量開發成功了干法脫硫脫硝一體化技術作為下世紀的儲備技術。該技術適用于大型燃煤裝備的脫硫脫硝工藝。 我國是世界耗煤第一大國，主要用于火力發電燃煤鍋爐排硫量相當可觀。而且呈逐年上升趨勢。脫除SO2的技術在我國尚在起步階段，與國外差距很大，大型燃煤設備脫硫普及率不足3％，而脫硝技術目前尚未起步。目前采用的脫硫（脫硝）技術仍以濕法工藝為主： （1）濕法煙氣脫硫技術，其中以石灰石／石灰濕式洗滌法為主要脫硫工藝，這種工藝脫硫效率可達90％以上，我國珞璜電廠已引進了這種技術和設備。 （2）旋轉噴霧半干煙氣脫硫技術，其脫硫效率可達80％左右，國內在白馬電廠進行過半工業性試驗，日本在我國黃島電廠210MW機組抽爐煙進行半工業性試驗。 （3）爐內噴鈣尾部增濕脫硫技術，脫硫效率達70％，世界上已有幾臺機組采用該技術。 （4）電子束照射法，它是一種同時脫硫脫硝的方法，脫硫效率90％，脫硝效率80％，日本荏原公司提供技術裝備，現正在成都熱電廠進行半工業性試驗。 （5）磷銨肥法，脫硫效率95％，副產品為氮磷復合肥料，我國在四川豆壩電廠進行過半工業性試驗，生產出磷銨肥。 （6）活性焦法，活性焦是一種柱狀脫硫炭，目前只有德國BF公司和日本三井（MMC）生產，但由于活性焦本身價格很高，因此沒有推廣。現我國煤炭科學院煤化所正在研試和開發我國的一種廉價天然焦，目前已有了試驗性的成果，如工業性試驗成功，它將是一種價廉，高效的既能脫硫又除煙塵的好方法。這種工藝簡單又高效廉價的脫硫技術及其裝置，在我國將有廣闊的市場。 干法脫硫技術比較適合我國國情。其生成物多為硫酸氨等可轉化為低效化肥。待下世紀初我國脫硝法規出臺后，其生成物硫硝氨高效化肥可直接用作化肥。促進農業生產。因此這一技術具有較好的技術經濟效果，重視這項技術的開發，將有利于走捷徑加快發展我國的煙氣脫硫脫硝技術。 三、“十五”目標及主要研究內容 1．目標 2010年前實現200~300MW級循環硫化床鍋爐商品化批量生產能力，結合擬引進的100MW級PFBC－CC試驗電站，研究開發適合國情的瞄準世界先進水平的新一代PFBC－CC，建立示范工程，建設一座200~400MW級的IGCC示范電站，實現國產化并逐步推廣。脫硫率＞98％、脫硝率＞70％、除塵效率＞99％、全干法出渣無二次污染。干渣全部用作中效氮肥。2005年完全掌握大型干法脫硫脫硝一體化技術。 2．主要研究內容 （1）煤清潔發電技術 ①大型循環流化床鍋爐（CFBC）試驗研究，對具有大型化技術特點的爐膛結構、分離器、布風裝置、回料控制器結構特性和相關的流動、傳熱、燃燒進行專題研究。 ②200－300MW CFBC鍋爐國產化技術的研究 ③200－300MW CFBC鍋爐輔助系統的研制 ④PFBC－CC關鍵技術的研究 ⑤IGCC發電系統總體特性及運行控制技術研究 ⑥氣化爐工程化關鍵技術研究與開發 ⑦高溫煤氣除塵與脫硫技術研究與開發 ⑧燃氣輪機開發技術研究 ⑨余熱鍋爐和蒸汽輪機技術、設計方法研究 （2）脫硫（脫硝）技術 ①大型干法脫硫脫硝一體化技術研究。包括反應劑的選擇和優化；脫硝反應的激化技術；高性能防腐技術的研究；化學反應和安全管理技術研究。 ②大型脫硫脫硝裝備的產業化研究。包括脫硫脫硝技術裝備的優化技術研究；各類脫硫脫硝的裝備產業化技術研究；脫硫脫硝裝備產業的標準化、系列化、成套化技術研究；脫硫脫硝裝備先進管理技術研究。