《洁净煤发电技术及工程应用》主要介绍了超临界/超超临界发电、循环流化床(CFB)发电、烟气脱硫(FGD)、选择性催化法脱氮(SCR)、非选择性催化法脱氮(NSCR)、低NOx燃烧技术和煤气化技术，同时介绍了正在发展的新技术如燃煤联合循环发电技术(IGCC，PFBCCC)，以及目前工业应用尚未成熟、又具发展前途的新技术，如汞的脱除、细微颗粒物的脱除、CO2捕获等内容。
　　《洁净煤发电技术及工程应用》以工程技术问题为主，兼顾相关的应用基础理论知识，实用性强。
　　《洁净煤发电技术及工程应用》适用于工程技术人员阅读，也可作为高等院校相关专业的研究生教材或参考书。

　　第13章
　　洁净煤发电系统的技木经济及环境综合评价
　　近期世界上已经工业化的洁净煤发电技术主要有：常规燃煤电站加尾部脱硫脱硝(PC+FGD+DeNOx)、循环流化床技术(CFB)、增压流化床技术(PFBc-cC)、整体煤气化IGCC技术等。
　　20世纪90年代之前，人们对发电系统的性能评价主要通过“热平衡法”从热力学角度进行热力性能分析，通过发电成本以及投资回收期为核心进行经济性能分析，因此对发电系统的评价仅限于能源的开发、利用效率以及单纯的经济成本，很少注重发电系统从燃料开采到电力获取整个过程对环境产生的不良影响。90年代后，环境污染日益严重，环境保护已成为世界普遍关注的问题，对发电系统的评价不再只满足于热力性能和技术经济性能分析，迫切需要将环境影响分析引入其中，以建立环境友好的发电系统，因此环境影响也成为发电系统综合性能评价的重要指标之一。
　　本章基于发电系统热力性能研究和环境影响评价研究，介绍洁净燃煤发电系统能源利用效率一技术经济性能一环境影响评价相结合的综合评价方法。为了容易说明问题，下面以IGCC发电系统作为代表来进行综合评价，而其他洁净煤发电技术的评价方法，在原理和方法上都是类同的，因此不一一列举，在不同技术之问综合评价的比较，只给出结果。至于评价的结果，因为电站投资价格、燃料价格、环境因素的各项价格构成都是随社会、经济、地域环境而变化的，而且目前本章算例中的取值有些也不尽合理，所得结果只是代表各种因素对不同技术产生的影响和趋势，作为参考。
　　13．1  洁净煤发电系统的热力性能计算与评价
　　13．1．1  热力性能计算原理
　　洁净燃煤发电系统以IGCC为例，它是由煤的气化炉、煤气、烟气除尘净化设备、空气压缩机、前置燃烧室、燃气轮机、汽轮机、蒸汽回热系统以及余热锅炉等多种热力设备集成的复杂热力系统，它不仅包括基于能量转换的热力过程，还包括物质成分变化的化学过程。为了对复杂系统过程进行模拟计算，实现系统热力性能的分析优化，国内外研究开发了各种计算程序以及商用软件，模型建立的基本思想是基于化学平衡、质量守恒、能量守恒的基本原理，通过模块划分，利用过程系统工程的思想将代表各设备的计算模块进行集成。

第1章 绪言1
1.1 洁净煤发电技术发展的背景和意义1
1.2 洁净煤发电技术发展的概况和趋势2
1.2.1 洁净煤发电技术发展回顾及展望2
1.2.2 主要洁净煤发电技术发展概况及趋势4


第2章 超（超）临界发电技术7
2.1 超（超）临界技术发展历程和展望7
2.1.1 历史的回顾7
2.1.2 当代技术8
2.1.3 发展展望12
2.2 国内超（超）临界发电技术发展概况14
2.3 超(超)临界锅炉关键技术15
2.3.1 锅炉耐热钢材15
2.3.2 水冷壁管圈形式和质量流速的选取17
2.3.3 启动系统19
2.3.4 燃烧系统20
2.4 国产超（超）临界锅炉机组示例21
2.4.1 乌沙山电厂600MW超临界锅炉21
2.4.2 华能玉环电厂1000MW超超临界锅炉24
2.4.3 华电国际邹县电厂1000MW超超临界锅炉27
2.4.4 外高桥电厂（三期）1000MW超超临界塔式锅炉30
参考文献31


第3章 循环流化床锅炉33
3.1 循环流化床锅炉的发展背景和状况33
3.1.1 CFB锅炉在国外的发展33
3.1.2 CFB锅炉在国内的发展34
3.2 循环流化床锅炉的类型及结构特点35
3.2.1 Pyroflow型CFB锅炉35
3.2.2 Lurgi型CFB锅炉36
3.2.3 FW型CFB锅炉36
3.2.4 CircofluidCFB锅炉37
3.2.5 国内CFB锅炉37
3.3 循环流化床锅炉的原理38
3.3.1 CFB技术的流态化原理38
3.3.2 CFB锅炉床内气固流动特性41
3.3.3 煤在CFB锅炉中的燃烧过程42
3.3.4 床层与传热表面间传热45
3.3.5 CFB锅炉的污染物排放控制48
3.4 循环流化床锅炉的关键技术49
3.4.1 CFB锅炉的炉膛结构49
3.4.2 水冷布风板49
3.4.3 高温旋风分离器的结构形式50
3.4.4 CFB锅炉循环灰回送装置51
3.5 循环流化床锅炉大型化的关键技术52
3.5.1 锅炉炉膛结构和水冷分隔墙52
3.5.2 运行床压及其控制53
3.5.3 旋风分离器结构优化53
3.5.4 外置式换热器分区设计54
3.5.5 其他关键技术54
3.6 循环流化床锅炉大型化的工作参数及设计方案54
3.6.1 国外超临界CFB锅炉的研发现状55
3.6.2 国内超临界CFB锅炉的研发现状57
3.7 循环流化床锅炉的控制和运行59
3.7.1 CFB锅炉运行状况59
3.7.2 CFB锅炉存在的主要问题及对策63
3.8 国内外循环流化床锅炉电站工程实例64
3.8.1 广东茂名石化公司100MWCFB锅炉64
3.8.2 新乡豫新发电公司135MWCFB锅炉66
3.8.3 法国Gardanne电厂250MWCFB锅炉66
3.8.4 四川白马电厂300MWCFB锅炉68
3.8.5 云南开远红河电厂300MWCFB锅炉69
参考文献70


第4章 燃气蒸汽联合循环发电原理及类型72
4.1 燃气蒸汽联合循环发电原理72
4.2 典型的燃气蒸汽联合循环方案73
4.2.1 不补燃的余热锅炉型燃气蒸汽联合循环74
4.2.2 补燃型联合循环76
4.2.3 增压锅炉型的燃气蒸汽联合循环77
参考文献77


第5章 增压流化床燃烧联合循环发电技术78
5.1 增压流化床燃烧联合循环概况78
5.1.1 PFBCCC技术应用背景与典型工艺流程78
5.1.2 PFBCCC技术国际和国内发展情况79
5.2 增压流化床燃烧的原理82
5.2.1 PFB的流体力学特征82
5.2.2 PFB的传热特征84
5.2.3 PFB的燃烧85
5.2.4 PFB脱硫87
5.3 关键技术及主要设备87
5.3.1 关键技术87
5.3.2 PFBCCC电站工艺流程的主要设备87
5.4 应用实例90
5.5 工业应用前景92
参考文献93


第6章 整体煤气化联合循环发电技术94
6.1 发展整体煤气化联合循环的意义及其类型94
6.1.1 发展IGCC的意义94
6.1.2 IGCC发电技术的特点94
6.1.3 IGCC类型95
6.2 国外发展情况概述97
6.2.1 前期的IGCC电站97
6.2.2 近期的IGCC电站98
6.2.3 IGCC示范电站气化炉的技术特点比较104
6.3 IGCC系统的组成104
6.3.1 燃气轮机系统105
6.3.2 煤气化系统105
6.3.3 煤气净化系统106
6.3.4 空分装置106
6.3.5 余热锅炉及汽轮机系统107
6.4 IGCC电站的发展趋势107
参考文献108


第7章 煤气化技术及煤气化炉109
7.1 整体煤气化联合循环发电系统对煤气化炉的要求109
7.2 煤气化炉的技术特性指标109
7.3 煤气化过程的化学反应特征和原理110
7.3.1 煤气化过程的化学反应特征110
7.3.2 炭的非均相反应及煤气化反应的化学平衡111
7.3.3 炭的非均相反应动力学问题113
7.4 气化工艺116
7.4.1 加压移动床气化炉116
7.4.2 气流床气化炉122
7.4.3 流化床气化炉132
参考文献137


第8章 燃煤电站的脱硫技术138
8.1 煤中硫的存在形态及其在燃烧过程中的变化138
8.1.1 煤中硫的存在形态138
8.1.2 煤中硫在燃烧过程中的变化139
8.2 燃烧前脱硫技术141
8.2.1 煤炭物理脱硫技术141
8.2.2 煤炭化学脱硫技术141
8.2.3 煤炭生物脱硫技术141
8.3 燃烧中脱硫142
8.3.1 流化床燃烧脱硫技术142
8.3.2 炉内喷钙脱硫技术151
8.4 燃烧后脱硫153
8.4.1 石灰石/石灰湿法烟气脱硫技术154
8.4.2 其他湿法烟气脱硫技术172
8.4.3 半干法脱硫工艺179
8.4.4 干法烟气脱硫技术184
参考文献186


第9章 燃煤电站的氮氧化物污染控制188
9.1 氮氧化物的性质与来源188
9.2 燃烧过程中氮氧化物的形成机理188
9.2.1 热力型NOx189
9.2.2 瞬时型NOx191
9.2.3 燃料型NOx191
9.2.4 NOx抑制194
9.3 燃煤电站锅炉低NOx燃烧及工业实践195
9.3.1 实现低NOx排放的技术途径195
9.3.2 低NOx燃烧技术196
9.3.3 复合低NOx燃烧技术199
9.3.4 低NOx燃烧技术的影响因素199
9.3.5 煤质特性对氮氧化物排放量的影响分析200
9.3.6 低NOx燃烧器及燃烧系统的运行实绩202
9.4 选择性非催化还原烟气脱硝208
9.4.1 还原剂的选择208
9.4.2 影响因素210
9.5 选择性催化还原烟气脱硝技术211
9.5.1 国内外SCR烟气脱硝技术的应用现状211
9.5.2 SCR过程机理212
9.5.3 SCR脱硝反应器的布置方式213
9.5.4 SCR烟气脱硝工艺系统214
9.5.5 影响SCR反应的几个因素219
9.5.6 SCR脱硝技术小结222
9.6 烟气同时脱硫脱硝方法概述222
9.6.1 电子束辐射法223
9.6.2 脉冲电晕法224
9.6.3 活性炭吸附脱硫脱硝工艺224
9.6.4 联合脱硫脱硝技术发展前景226
参考文献226


第10章 燃煤细颗粒控制技术229
10.1 概述229
10.2 燃煤细颗粒形成机理229
10.2.1 亚微米颗粒的形成230
10.2.2 残灰颗粒的形成230
10.3 团聚控制技术231
10.3.1 声波团聚技术231
10.3.2 磁团聚技术238
10.3.3 蒸汽相变技术240
10.3.4 电凝并技术245
10.3.5 Indigo凝聚器248
10.3.6 化学团聚技术248
10.3.7 其他团聚技术250
10.4 复合式除尘器250
10.4.1 电袋复合式除尘器250
10.4.2 静电颗粒层除尘器253
10.4.3 静电旋风除尘器253
10.4.4 静电增强湿式除尘器254
10.4.5 荷电水雾除尘器254
参考文献255


第11章 燃煤电站的汞排放与控制259
11.1 燃煤电厂汞排放概述259
11.2 煤中汞的赋存形态261
11.3 煤燃电厂汞平衡测试262
11.4 燃煤烟气中汞的形态转化264
11.4.1 煤燃烧汞的相间转化264
11.4.2 烟气汞的均相氧化265
11.4.3 汞吸附及非均相催化氧化265
11.4.4 燃煤烟气汞形态转化的影响因素266
11.5 燃煤烟气中飞灰对汞的吸附269
11.5.1 燃煤飞灰中汞的富集271
11.5.2 ESP底灰中汞的富集272
11.6 燃煤电厂汞控制实用技术272
11.6.1 洗选煤技术273
11.6.2 现有污染物控制装置273
11.6.3 吸附剂吸附脱汞274
11.6.4 多种污染物联合脱除技术276
参考文献277


第12章 燃煤电站二氧化碳捕获技术282
12.1 概述282
12.2 燃后捕获282
12.2.1 化学吸收法283
12.2.2 吸附法288
12.3 富氧燃烧291
12.3.1 燃烧特性292
12.3.2 传热特性292
12.3.3 污染物排放特性293
12.3.4 锅炉设计293
12.4 燃前捕获294
12.4.1 碳氢类燃料294
12.4.2 煤、石油焦和生物质等固体燃料295
12.5 其他CO2减排技术296
12.5.1 化学链燃烧296
12.5.2 微藻吸收固化297
12.5.3 矿石化297
12.6 经济性比较与分析297
12.6.1 减排成本计算公式及影响因素298
12.6.2 燃后捕获298
12.6.3 燃前捕获299
12.6.4 富氧燃烧技术301
12.6.5 三种技术的比较与前景分析302
参考文献303


第13章 洁净煤发电系统的技术经济及环境综合评价304
13.1 洁净煤发电系统的热力性能计算与评价304
13.1.1 热力性能计算原理304
13.1.2 关键设备的计算模型305
13.1.3 洁净煤发电系统热力性能分析313
13.2 洁净煤发电系统的经济性能计算与评价315
13.2.1 洁净煤发电系统的经济性能计算方法与评价指标315
13.2.2 洁净燃煤发电系统的经济性能分析317
13.3 洁净煤发电系统的环境影响分析与评价318
13.3.1 发电系统环境评价方法318
13.3.2 单位污染物环境影响成本计算方法319
13.3.3 IGCC发电系统的环境影响成本分析322
13.4 洁净煤发电系统的综合性能计算与分析323
13.4.1 IGCC发电系统的真实成本323
13.4.2 不同类型燃煤电站综合性能比较324
参考文献325