几种洁净煤发电技术的现状及其特性的比较
目前治理燃煤电站的污染问题主要集中于解决烟尘、NOx和SOx这三项污染物。清除烟气中的烟尘在技术上并无困难,采用除尘效率大于90%的静电除尘器是有效的。我国的除尘问题主要集中于大部分中小容量的烧煤设备和工业锅炉仍然使用着除尘效率不很高的除尘器,而且其布局很分散。
为了满足我国环保标准对电站燃烧锅炉提出的NOx限量的规定,在技术上和资金上的困难也不是很大的。一般来说,只要采用低NOx的燃烧器就可以把NOx的排放量减少25%~50%,其投资费用的增加极其有限。倘若能采用循环流化床燃烧方式,N0x的解决更不成问题了。归根结底,难以解决而且需要耗费大量投资费用处理的污染物是S0x,它们的耗费又与原煤的含硫量密切相关。目前世界上解决SOx的最有效方法就是采用FGD尾气脱硫设备,但其价格昂贵。据统计它要占燃煤电站总投资费用的20%~25%。
洁净煤技术适用于煤粉炉的燃烧和炉内脱硫,希望它能用来控制SOx,并取代FGD,以期获得比较廉价的脱硫方法。
循环流化床燃烧技术(CFB),目前已经比较成熟了,而且与250MW汽轮发电机组配套的循环流化床锅炉已经研制和调试成功,它为大容量的电站锅炉使用循环流化床燃烧技术开创了局面。因而从长远来说,CFB不仅能广泛地用于工业锅炉,还能用于不同容量的电站锅炉。它们可以燃用劣质煤,脱硫率可以达到90%,与PC十FGD所能达到的水平相当,而NOx的排放量则要比PC十FGD低很多。CFB锅炉的价格与常规的同等容量的煤粉锅炉相差不多,因而电站的总比投资费用要比PC十FGD者低廉,应该说,这种技术是建设和改造燃煤电站最为简便的途径。但是,它不能改善燃煤电站的供电效率,甚至会使其略有降低的趋势。带有煤气化效应的CFB技术在我国正在研制和试验之中,一旦成功,在中小县城推广颇有前途,因为它既能比较有效地控制污染,又能为中小城市的发电、供热和供煤气提供比较廉价的方法。
PFBC-CC技术基本上已趋于成熟。世界上已建成80~100MW等级的PFBC-CC有 4、5个,可以使原有燃煤电站的供电效率提高3~5个百分点。2000年左右还有6-7座PFBC-CC电站在建设之中,其中2~3座是350MW等级的,电站的供电效率有望达到42%左右,可以燃用劣质煤,脱硫和脱硝的水平比CFB者稍微好一些。目前,它的比投资费用大约要比PC十FGD者贵10%左右。至于第二代PFBC-CG技术,虽在美国有示范性计划,但要用之于工业实际,则是21世纪初的事了。
IGCC技术也渐趋成熟。目前,已有3座250MWe等级的IGCC电站投入商业运行,其供电效率达到40%~43%。98年将有l座300MWe等级的IGCC电站投入试验和商业运行,供电效率为43%~45%左右。它们的脱硫效率高达98.5%~99%,NOx的排放量也很低,大约是美国NSPS标准的10%~15%左右。目前的主要问题是比投资费用比较高,至少要比PC十FGD者贵20%左右。预计到2010年左右,比投资费用才能降低到与PC十FGD相当的水平。IGCC特别适宜于燃用含硫量高于3%的煤种。