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「超超臨界循環流化床鍋爐發電技術」專刊將於2020年第3期出版,敬請關注!
特約主編致讀者
煤炭是中國的基礎能源,煤炭開採、加工、利用的效率和排放決定了中國的能源效率及其對環境的影響程度。洗選加工、按質利用是煤炭綜合利用的成功之道。我國每年煤炭開採、洗選加工副產的低熱值煤超過7億噸,這些劣質燃料難以在常規煤粉鍋爐或其他燃燒設備中燃用,只能採用循環流化床鍋爐燃燒,這是我國循環流化床鍋爐技術發展的動力。循環流化床燃燒中,爐內添加石灰石可低成本脫硫;循環流化床鍋爐內部特有的低溫燃燒和快速床中特殊的氣固流動結構營造出的還原性氣氛,可將NOx生成濃度控制在較低水平,從而實現低成本汙染物控制,促進循環流化床燃燒技術迅速發展。
20世紀80年代初,我國開始循環流化床燃燒技術的研究。通過對化工流態化理論和實踐的借鑑,揭示了循環流化床燃燒中的氣固兩相流動特性及其對傳熱和燃燒的影響規律,建立了物料循環系統整體性能的工業實現方法,創建了普適的循環流化床鍋爐設計理論體系,自主研發了性能優異的系列循環流化床鍋爐,簡約型循環流化床鍋爐的性能達到了國際先進水平,完全替代了引進設備和引進技術,產品大量出口海外。
循環流化床燃燒在低成本汙染物控制方面具備顯著優勢,但在發電效率方面與電力行業的期望值相比,尚有進步空間。火電技術發展歷史表明,提高效率的有效途徑是將蒸汽參數從亞臨界提高到超臨界。為進一步促進劣質煤的清潔高效利用,國家「863」計劃立項支持超臨界循環流化床鍋爐的探索,又在「十五」科技支撐計劃滾動項目支持該技術的工程化問題研究,進而在「十一五」國家科技支撐計劃資助了超臨界循環流化床關鍵技術與工程示範的研究開發。經過十多年的努力,取得了一系列原創性突破,建成了世界容量最大的600 MW超臨界循環流化床鍋爐發電示範工程,國際能源組織認為這是循環流化床燃燒技術國際發展的裡程碑,也標誌著我國在循環流化床鍋爐技術躋身於世界前列,極大提高了我國循環流化床鍋爐設備的國際聲譽和國際競爭力。
針對燃煤排放問題,我國於2011年更新了《火電廠大氣汙染物排放標準》(GB 13223—2011),規定了世界上最為嚴格的燃煤發電汙染物排放限值。鑑於我國的環境容量,為了進一步改善大氣環境,2014年我國又發布了《煤電節能減排升級與改造行動計劃(2014—2020年)》,要求燃煤發電機組大氣汙染物超低排放。傳統循環流化床燃燒技術自身的汙染物控制效果難以達標,而增加煙氣脫硫脫硝裝置又會導致其失去低成本汙染物控制的優勢,循環流化床燃燒技術面臨巨大挑戰。在「十二五」國家科技支撐計劃支持下,我國學者提出了基於流態優化和氣氛重整理念,深度挖掘循環流化床燃燒本身的超低排放潛力,進一步從氣固反應的本質過程理解和認識汙染物生成、脫除和最終排放的機理,通過氣固反應調控,實現了高效石灰石爐內脫硫和強化還原性燃燒氣氛抑制NOx生成,以在燃燒過程中控制NOx和SO2的原始排放,走在了國際前列。
我國正在研發超超臨界循環流化床鍋爐發電技術,這是國家「十三五」重點研發計劃重點項目。很多本領域的專家學者都參與到該研究工作中,全面研究超高超大爐膛的氣固兩相流、低熱流密度低質量流速下垂直管超超臨界水動力、循環流化床燃燒的汙染物生成與控制,開發分離器和換熱床等關鍵部件、整體布置、整體動態特性與控制策略等技術。這些研究成果將進一步豐富氣固兩相流動、水動力學、燃燒學、傳熱學、熱工動態學等學科內涵,對於超超臨界循環流化床的設備開發及工程應用具有重要意義。本專刊正是這方面研究工作的一個階段性展示。
本專刊徵稿、審稿歷時近一年的時間,期間還經歷了新冠病毒疫期。值此正式刊出之際,我代表編輯部感謝眾多學者的踴躍投稿,特別感謝同行專家對稿件認真細緻的評閱。相信通過本專刊的發行,將會進一步促進學術交流,推動我國循環流化床燃燒技術不斷進步,為促進能源結構完善、推動能源生產革命注入更大動力!
2020年5月
精彩回顧
END
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