中科院研发气化飞灰焚烧发电技术实现煤炭转化为清洁煤气和建材原料

飞灰由燃料(主要是煤)燃烧过程中排出的微小灰粒。其粒径一般在1～100μm之间。又称粉煤灰或烟灰。由燃料燃烧所产生烟气灰分中的细微固体颗粒物。如燃煤电厂从烟道气体中收集的细灰。大量粉煤灰如不加控制或处理，会造成大气污染，进入水体会淤塞河道，其中某些化学物质对生物和人体造成危害。

近日，国际首台循环流化床飞灰焚烧炉在江西高安实现满负荷稳定运行，单台日纯燃气化飞灰500吨，燃烧效率达到98.5%。该项目通过气化飞灰焚烧发电技术与循环流化床煤气化技术的有机耦合，将煤炭转化为清洁煤气和建材原料，为当地聚集发展新动能、实现产业升级提供后劲，在建陶产业转型升级、绿色发展中具有重要意义。

该飞灰焚烧炉为江西济民可信(高安)清洁工业燃气项目配备的3台飞灰焚烧装置中的1号炉。总投资约60亿元人民币。项目建成后将成为全球大煤制清洁工业燃气项目，将向陶瓷产业基地40余家企业提供煤制清洁工业燃气。

焚烧产生的超高压超高温蒸汽用于发电，配3套发电量为45MW的余热余能发电装置。该项目的飞灰焚烧炉飞灰处理量大、蒸汽参数高，在国际上尚属首次。

循环流化床锅炉采用的是工业化程度最高的洁净煤燃烧技术。循环流化床锅炉采用流态化燃烧，主要结构包括燃烧室(包括密相区和稀相区)和循环回炉(包括高温气固分离器和返料系统)两大部分。

与鼓泡流化床燃烧技术的最大区别是运行风速高，强化了燃烧和脱硫等非均相反应过程，锅炉容量可以扩大到电力工业可以接受的大容量(600MW或以上等级)，循环流化床锅炉已经很好的解决了热学、力学、材料学等基础问题和膨胀、磨损、超温等工程问题，成为难燃固体燃料(如煤矸石、油页岩、城市垃圾、淤泥和其他废弃物)能源利用的先进技术。

循环流化床锅炉系统通常由流化床燃烧室(炉膛)、循环灰分离器、飞灰回送装置、尾部受热面和辅助设备等组成。循环流化床锅炉系统通常由燃烧系统和汽水系统所组成，燃料在锅炉的燃烧系统中完成燃烧过程，并通过燃烧将化学能转变为烟气的热能，以加热工质;汽水系统的功能是通过受热面吸收烟气的热量，完成工质由水转变为饱和蒸汽，再转变为过热蒸汽的过程。

循环流化床锅炉的烟风系统是循环流化床锅炉的风(冷风和热风)系统和烟气系统的统称。循环流化床锅炉的风系统主要由燃烧用风和输送用风两部分组成。前者包括一次风、二次风、播煤风(也称三次风)，后者包括回料风、石灰石输送风和冷却风等。

气化飞灰焚烧发电技术

焚烧飞灰是市政生活垃圾焚烧过程中产生的，在垃圾的焚烧的过程中，垃圾中有机物主要以气态物质的形式排放;而无机物质则主要形成固体颗粒物，其中颗粒较大固体沉积在焚烧炉底部及炉排上，被称为底灰，回收固体废物焚烧产生的热能用于发电的焚烧余热利用方式。可以采用不同的形式,最常见的是建立专门的焚烧-热回收-发电联合系统,并直接将电力输入商业电网。当焚烧厂与发电厂距离不远时,也可以将过热蒸汽直接供给发电厂。

控气型热解焚烧炉将焚烧过程分为二级燃烧室， 一燃室进行垃圾热分解温度控制为700℃以内，让垃圾在缺氧状态下低温分解，这时金属Cu、Fe、Al等金属元素不会被氧化，因而不会有 的产生，会大大减少二恶英的量;同时，由于HCl的产生量受残氧浓度的影响，因而缺氧燃烧会减少HCl的产生;并且 自还原气氛下也难以大量生成。由于控气型垃圾焚烧炉是固体床，所以不会产生烟尘，不会有未燃尽的残碳进入二燃室。

垃圾中的可燃成份分解为可燃气体，并引入氧气充足的二燃室燃烧。二燃室温度在1000℃左右并且烟道长度使烟气能够停留2s以上，保证了二恶英等有毒有机气体在高温下完全分解燃烧。此外使用布袋除尘器可避免使用静电除尘时Cu，Ni，Fe颗粒对二恶英生成的催化作用。

余热发电系统一个完整的水汽循环利用过程。在生产线窑尾、窑头各设置一台余热锅炉，用于与废气的热量交换，热交换后锅炉产生的过热蒸汽导入汽轮机做功，汽轮机带动发电机向外输出电能。做过功后的蒸汽经凝汽器冷凝成凝结水，经凝结水泵与闪蒸器出水汇合，通过锅炉给水泵增压进入AQC锅炉省煤器进行加热，经省煤器加热后的高温水分三路分别送到AQC炉汽包、SP炉汽包和闪蒸器内。

进入两台锅炉汽包内的高温水在锅炉内循环受热，最终产生过热蒸汽，两路过热蒸汽汇集后进入汽轮机。进入闪蒸器的高温水根据闪蒸汽化原理(高温高压水进入低压空间后会部分瞬间汽化)产生一定压力的饱和蒸汽进入汽轮机后级辅助做功作用。做过功后的蒸汽经过凝汽器冷凝后形成凝结水重新参与系统循环。循环过程中消耗掉的水由纯水装置制取出的纯水补充到系统中

烧结余热发电是通过利用烧结机尾落矿风箱及烧结环冷机密闭段的烟气加热余热锅炉来回收低品位余热能源，结合低温余热发电技术，利用余热锅炉产生的过热蒸汽推动汽轮发电机组发电。烧结余热发电，不仅为钢铁企业实现节能降耗，而且为钢铁企业创造丰厚的经济利润。

新闻来源：工程热物理研究所

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