高建強(qiáng)， 宋銅銅， 張 雪

(1. 華北電力大學(xué) 能源動(dòng)力與機(jī)械工程學(xué)院， 河北保定 071003；2. 國(guó)網(wǎng)秦皇島供電公司， 河北秦皇島 066000)

中國(guó)是煤炭生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)，年碳排放量世界第一。燃煤發(fā)電行業(yè)是我國(guó)主要碳排放源之一，其煤炭消耗量占全國(guó)煤炭消費(fèi)總量的50%以上[1]。目前我國(guó)正逐步開展碳市場(chǎng)研究，碳交易與碳稅政策的實(shí)施是大勢(shì)所趨[2-4]。為降低燃煤發(fā)電行業(yè)的碳排放成本，提高其競(jìng)爭(zhēng)能力，必須加快燃煤電廠碳減排技術(shù)的研究與應(yīng)用。

采用循環(huán)流化床(CFB)鍋爐機(jī)組是解決我國(guó)大量劣質(zhì)燃煤利用難題的重要方式，同時(shí)也是實(shí)現(xiàn)潔凈煤燃燒的重要途徑[5-6]。CFB鍋爐不僅能燃燒熱值較低的劣質(zhì)燃煤，還能利用爐內(nèi)低溫燃燒和加石灰石煅燒等途徑實(shí)現(xiàn)NOx和SO2的低成本減排[7-9]。鑒于以上優(yōu)勢(shì)，CFB鍋爐在我國(guó)得到了廣泛應(yīng)用，特別是在山西、陜西和內(nèi)蒙古等低品質(zhì)燃煤生產(chǎn)地區(qū)[10]。截至2018年底，我國(guó)CFB鍋爐機(jī)組裝機(jī)容量超過(guò)8 230萬(wàn)kW，占總煤電裝機(jī)容量的8.16%左右[11]，因此研究其碳排放特性對(duì)實(shí)現(xiàn)燃煤電廠碳減排具有重要意義。

在燃煤電廠碳排放的相關(guān)研究中，針對(duì)煤粉鍋爐機(jī)組碳排放特性[12]、碳排放強(qiáng)度計(jì)算方法[13]及其主要影響因素和碳減排措施[14-16]的研究成果較多，關(guān)于CFB鍋爐機(jī)組碳排放的研究主要集中在從宏觀角度給出碳減排的技術(shù)路線[17]以及碳捕集技術(shù)在CFB鍋爐機(jī)組中的應(yīng)用[18-19]等方面。對(duì)于CFB鍋爐機(jī)組的碳排放源，除燃煤過(guò)程等常規(guī)碳排放源外，采用石灰石作為脫硫劑進(jìn)行爐內(nèi)脫硫也會(huì)產(chǎn)生一定的CO2排放，同時(shí)CFB鍋爐配套輔機(jī)系統(tǒng)的高用電量會(huì)導(dǎo)致供電煤耗增加，最終影響機(jī)組的碳排放強(qiáng)度。目前國(guó)內(nèi)針對(duì)CFB鍋爐機(jī)組碳排放特性及碳排放強(qiáng)度計(jì)算方法的研究較少，筆者根據(jù)CFB鍋爐的特點(diǎn)，具體分析CFB鍋爐機(jī)組燃煤過(guò)程和爐內(nèi)爐外脫硫過(guò)程的碳排放特性，針對(duì)CFB鍋爐機(jī)組建立碳排放強(qiáng)度計(jì)算模型，并根據(jù)計(jì)算模型分析影響其碳排放強(qiáng)度的主要因素，為現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行人員從運(yùn)行角度降低機(jī)組碳排放強(qiáng)度提供思路。

1 碳排放特性分析

根據(jù)CFB鍋爐系統(tǒng)構(gòu)造、燃燒方式和脫硫方式的特點(diǎn)，對(duì)其燃煤過(guò)程、脫硫過(guò)程產(chǎn)生CO2的機(jī)理，以及鍋爐配套輔機(jī)設(shè)備用電量對(duì)機(jī)組碳排放強(qiáng)度的影響進(jìn)行研究。

1.1 燃煤過(guò)程的碳排放量

燃煤中的碳燃燒產(chǎn)生CO2的化學(xué)方程式為：

C+O2=CO2

(1)

由式(1)可知，C與CO2的物質(zhì)的量比為1∶1，質(zhì)量分?jǐn)?shù)之比為12∶44。CFB鍋爐的設(shè)計(jì)煤種一般為含碳量較低的劣質(zhì)燃煤，單位質(zhì)量煤燃燒產(chǎn)生的CO2質(zhì)量取決于煤的含碳量與碳在鍋爐中燃燒時(shí)的氧化程度。CFB鍋爐機(jī)組的化石燃料包括燃煤和各種類型的燃油，但考慮到燃油消耗量相對(duì)于燃煤消耗量極少，可忽略不計(jì)，因此筆者將機(jī)組燃煤產(chǎn)生的碳排放量視為化石燃料消耗產(chǎn)生的碳排放量。

1.2 脫硫過(guò)程的碳排放量

1.2.1 爐內(nèi)脫硫

CFB鍋爐憑借爐內(nèi)特殊的燃燒方式和較低的燃燒溫度能夠?qū)崿F(xiàn)爐內(nèi)脫硫，這也是CFB鍋爐在實(shí)現(xiàn)SO2超低排放上具有的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)[20]。在機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，向CFB鍋爐投入燃料的同時(shí)也會(huì)投入大量的石灰石作為脫硫劑進(jìn)行爐內(nèi)脫硫。主要成分為CaCO3的石灰石在高溫下煅燒吸熱生成CaO和CO2，因此爐內(nèi)脫硫過(guò)程是CFB鍋爐機(jī)組的碳排放源之一。以石灰石作為脫硫劑進(jìn)行爐內(nèi)脫硫所涉及的化學(xué)方程式如下：

S+O2=SO2

(2)

CaCO3=CaO+CO2

(3)

(4)

由式(2)～式(4)可知，CaCO3與S的物質(zhì)的量比(以下簡(jiǎn)稱鈣硫比，即n(Ca)/n(S))和CO2與S的物質(zhì)的量比(以下簡(jiǎn)稱碳硫比，即n(C)/n(S))相同，即n(Ca)/n(S)=n(C)/n(S)，S與CO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為32∶44。式(2)和式(3)可理解為爐內(nèi)脫硫的“準(zhǔn)備過(guò)程”，在一定條件下這2種化學(xué)反應(yīng)能夠完全進(jìn)行，不受生成物的影響。式(4)是爐內(nèi)脫硫最重要的反應(yīng)，CaO在氧化性氣氛下與煙氣中的SO2和O2反應(yīng)生成CaSO4，但反應(yīng)一開始CaO表面就會(huì)生成致密的CaSO4薄層，薄層孔隙小于SO2分子，阻礙了SO2進(jìn)一步擴(kuò)散至CaO顆粒內(nèi)部進(jìn)行反應(yīng)，基于這一反應(yīng)特性，采用爐內(nèi)干法脫硫方式時(shí)鈣利用率較低[21]。爐內(nèi)脫硫的鈣硫比取值受多種因素的影響，通常情況下鈣硫比大于2才能達(dá)到較高的脫硫效率。

1.2.2 爐外煙氣脫硫

隨著燃煤電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)日益提高，CFB鍋爐機(jī)組僅靠爐內(nèi)脫硫方式已滿足不了SO2超低排放的要求，因此目前多采用爐內(nèi)脫硫與爐外煙氣脫硫相結(jié)合的技術(shù)路線[22-23]。爐外煙氣脫硫按脫硫劑的類型可劃分為以CaCO3為基礎(chǔ)的鈣法和利用NH3為基礎(chǔ)的氨法等5種脫硫方式，其中鈣法煙氣脫硫又可分為石灰石-石膏法煙氣脫硫和半干法煙氣脫硫等，其中鈣法煙氣脫硫工藝在消耗CaCO3時(shí)會(huì)通過(guò)不同的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生CO2，因此爐外鈣法煙氣脫硫過(guò)程也是CFB鍋爐機(jī)組的碳排放源之一。

1.3 輔機(jī)設(shè)備耗能對(duì)碳排放強(qiáng)度的影響

CFB鍋爐機(jī)組與常規(guī)煤粉鍋爐機(jī)組用電量之間的差別主要體現(xiàn)在風(fēng)煙系統(tǒng)和煤處理系統(tǒng)等輔機(jī)系統(tǒng)用電量的不同，2種類型鍋爐的主要輔機(jī)設(shè)備配置對(duì)比見(jiàn)表1[24]。

表1 CFB鍋爐與煤粉鍋爐部分輔機(jī)設(shè)備對(duì)比

為保持爐內(nèi)流化態(tài)燃燒和物料循環(huán)，CFB鍋爐的煙風(fēng)阻力很大，需要配套多個(gè)大功率高壓頭風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)耗能巨大。采用爐內(nèi)干法脫硫，CFB鍋爐需要配套石灰石制粉和輸送系統(tǒng)，同時(shí)由于燃用低熱值燃煤，在相同的熱負(fù)荷下，需要更多的入爐煤量并產(chǎn)生相應(yīng)的排渣量，這都會(huì)增加有關(guān)輔機(jī)設(shè)備的耗電量[25]。一般情況下，CFB鍋爐輔機(jī)系統(tǒng)的高耗電量會(huì)導(dǎo)致機(jī)組的廠用電率比同容量煤粉鍋爐機(jī)組高2%～3%，高廠用電率會(huì)直接導(dǎo)致供電煤耗增加，從而使CFB鍋爐機(jī)組的碳排放強(qiáng)度處于較高水平。

2 碳排放強(qiáng)度計(jì)算模型

碳排放強(qiáng)度在數(shù)值上等于機(jī)組供給電網(wǎng)1 kW·h電能所產(chǎn)生的CO2排放量，可用MCO2表示，單位為g/(kW·h)。燃煤機(jī)組碳排放強(qiáng)度與供電煤耗之間存在線性關(guān)系，比例系數(shù)為單位標(biāo)準(zhǔn)煤CO2生成系數(shù)[12]。以下給出了CFB鍋爐機(jī)組單位標(biāo)準(zhǔn)煤CO2生成系數(shù)的計(jì)算方法。

2.1 單位標(biāo)準(zhǔn)煤CO2生成系數(shù)

CFB鍋爐機(jī)組的碳排放源包括燃煤過(guò)程、爐內(nèi)干法脫硫過(guò)程和爐外鈣法煙氣脫硫過(guò)程，因此單位標(biāo)準(zhǔn)煤在這3個(gè)過(guò)程中對(duì)應(yīng)的CO2生成系數(shù)之和即為CFB鍋爐機(jī)組的單位標(biāo)準(zhǔn)煤CO2生成系數(shù)。

2.1.1 燃煤過(guò)程CO2生成系數(shù)

由式(1)可知，計(jì)算單位標(biāo)準(zhǔn)煤燃煤過(guò)程的CO2生成量時(shí)需要確定單位標(biāo)準(zhǔn)煤的折算含碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)wc以及碳在爐內(nèi)的燃盡情況，后者可用碳氧化率Om表示。

單位標(biāo)準(zhǔn)煤燃煤過(guò)程CO2生成系數(shù)K1的計(jì)算公式如下：

(5)

2.1.2 爐內(nèi)干法脫硫過(guò)程CO2生成系數(shù)

單位標(biāo)準(zhǔn)煤爐內(nèi)脫硫產(chǎn)生的CO2排放量主要取決于單位標(biāo)準(zhǔn)煤的折算含硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)ws和碳硫比，后者可用爐內(nèi)干法脫硫的鈣硫比表示。

類比于式(5)的計(jì)算原理，單位標(biāo)準(zhǔn)煤爐內(nèi)干法脫硫過(guò)程CO2生成系數(shù)K2的計(jì)算公式如下：

(6)

式中：Os為硫氧化率，%，表示煤粉中硫在爐內(nèi)的燃盡程度；w(Sar)為實(shí)際燃煤的收到基含硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%。

其中，鈣硫比與爐內(nèi)脫硫效率的關(guān)系如下：

(7)

式中：ηSO2為爐內(nèi)脫硫效率，%；A為燃煤自脫硫能力系數(shù)；B為石灰石脫硫性能系數(shù)[26]。

2.1.3 爐外鈣法煙氣脫硫過(guò)程CO2生成系數(shù)

不同鈣法煙氣脫硫方式產(chǎn)生CO2的原理不同，因此需要根據(jù)具體脫硫方式選擇CO2排放量計(jì)算方法。

當(dāng)采用半干法煙氣脫硫時(shí)，CO2來(lái)自脫硫劑Ca(OH)2的制備過(guò)程，CO2排放量受脫硫劑投入量的影響，取決于煙氣中的含硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)和鈣硫比。此時(shí)單位標(biāo)準(zhǔn)煤爐外鈣法煙氣脫硫過(guò)程CO2生成系數(shù)K3的計(jì)算公式如下：

(n(Ca)/n(S))′

(8)

當(dāng)采用石灰石-石膏法煙氣脫硫時(shí)，CO2來(lái)自參與脫硫反應(yīng)的CaCO3，CO2物質(zhì)的量與脫硫過(guò)程中被吸收的SO2的物質(zhì)的量比為1∶1，大小取決于煙氣中的含硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)和脫硫效率。此時(shí)單位標(biāo)準(zhǔn)煤爐外鈣法煙氣脫硫過(guò)程CO2生成系數(shù)的計(jì)算公式如下：

(9)

得到單位標(biāo)準(zhǔn)煤燃煤過(guò)程和兩級(jí)脫硫過(guò)程各自對(duì)應(yīng)的CO2生成系數(shù)后，CFB鍋爐機(jī)組單位標(biāo)準(zhǔn)煤CO2生成系數(shù)K為：

K=K1+K2+K3

(10)

值得指出的是，當(dāng)CFB鍋爐機(jī)組爐外煙氣脫硫未采用鈣法煙氣脫硫方式時(shí)，爐外煙氣脫硫過(guò)程不產(chǎn)生CO2排放，單位標(biāo)準(zhǔn)煤CO2生成系數(shù)K為：

K=K1+K2

(11)

2.2 碳排放強(qiáng)度

單位標(biāo)準(zhǔn)煤CO2生成系數(shù)K的含義為機(jī)組消耗單位標(biāo)準(zhǔn)煤所產(chǎn)生的CO2質(zhì)量，因此CFB鍋爐機(jī)組的碳排放強(qiáng)度為：

(12)

式中：bcp,n為機(jī)組供電煤耗，g/(kW·h)；ηcp為機(jī)組發(fā)電效率，%；ζcp為機(jī)組廠用電率，%。

其中，機(jī)組發(fā)電效率及廠用電率主要取決于機(jī)組負(fù)荷和運(yùn)行水平。

3 碳排放強(qiáng)度影響因素分析

CFB鍋爐機(jī)組的碳排放強(qiáng)度受燃煤煤質(zhì)、脫硫效率、鈣硫比、脫硫劑性能、機(jī)組負(fù)荷、運(yùn)行水平和廠用電率等一系列因素的影響，同時(shí)各因素之間還存在復(fù)雜的耦合關(guān)系。

3.1 燃煤煤質(zhì)

CFB鍋爐的設(shè)計(jì)煤種為低熱值、低含碳量、高硫分的劣質(zhì)燃煤，煤質(zhì)對(duì)機(jī)組碳排放強(qiáng)度的影響主要體現(xiàn)在：對(duì)于K1來(lái)說(shuō)，由于燃煤低發(fā)熱值是由低含碳量導(dǎo)致的，綜合下來(lái)煤質(zhì)差異對(duì)K1的影響相對(duì)較??；對(duì)于K2和K3來(lái)說(shuō)，燃煤熱值越低、硫分越高，K2和K3就越大；煤質(zhì)變差會(huì)使鍋爐效率降低，制粉、脫硫系統(tǒng)的出力增大，從而使機(jī)組供電煤耗增加，碳排放強(qiáng)度隨之升高。

3.2 脫硫效率

CFB鍋爐機(jī)組配置爐內(nèi)爐外兩級(jí)聯(lián)合脫硫系統(tǒng)，因此存在脫硫任務(wù)分配的問(wèn)題，即兩級(jí)脫硫效率大小設(shè)定的問(wèn)題。根據(jù)式(7)，爐內(nèi)爐外脫硫效率與對(duì)應(yīng)的鈣硫比密切相關(guān)，爐內(nèi)干法脫硫?qū)t膛溫度有嚴(yán)格要求，其高效脫硫區(qū)間位于鍋爐中低負(fù)荷階段，爐外煙氣高效脫硫區(qū)間位于鍋爐中高負(fù)荷階段。在煤質(zhì)和脫硫劑性能不變的情況下，不同負(fù)荷下兩級(jí)脫硫效率取值的變化會(huì)直接導(dǎo)致K2、K3發(fā)生變化，同時(shí)也會(huì)造成相應(yīng)輔機(jī)設(shè)備用電量的變化，最終對(duì)碳排放強(qiáng)度產(chǎn)生一定的影響。

3.3 鈣硫比

當(dāng)其他條件不變時(shí)，爐內(nèi)脫硫的鈣硫比與K2呈線性關(guān)系(見(jiàn)式(6))，鈣硫比是影響脫硫過(guò)程碳排放量的重要因素。一般情況下，鈣硫比越大則脫硫效率越高，因此國(guó)內(nèi)部分機(jī)組在實(shí)際運(yùn)行時(shí)，為保障煙氣排放符合環(huán)保要求，常將爐內(nèi)鈣硫比設(shè)置得很高，從而造成大量CO2排放。當(dāng)脫硫效率一定時(shí)，鈣硫比取值的確定較為復(fù)雜，以爐內(nèi)脫硫鈣硫比為例，機(jī)組負(fù)荷或燃煤熱值發(fā)生變化導(dǎo)致的爐內(nèi)溫度波動(dòng)、煤粉含硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)、脫硫劑的反應(yīng)性能和顆粒大小以及鍋爐流化速度和循環(huán)倍率等多種因素都會(huì)對(duì)鈣硫比產(chǎn)生一定的影響。

3.4 機(jī)組負(fù)荷

機(jī)組負(fù)荷與發(fā)電效率密切相關(guān)，是機(jī)組碳排放強(qiáng)度的最重要影響因素。當(dāng)機(jī)組處于低負(fù)荷狀態(tài)時(shí)，汽輪機(jī)系統(tǒng)的效率較低，機(jī)組運(yùn)行水平低，發(fā)電效率低，碳排放強(qiáng)度較高。當(dāng)機(jī)組處于高負(fù)荷狀態(tài)時(shí)，工質(zhì)參數(shù)較高，機(jī)組運(yùn)行水平高，發(fā)電效率高，碳排放強(qiáng)度較低。值得指出的是，CFB鍋爐機(jī)組負(fù)荷升高時(shí)投入鍋爐的煤量和石灰石量增大，燃燒生成的灰渣量也隨之增大，鍋爐的灰渣物理熱損失Q6增大，鍋爐系統(tǒng)效率會(huì)有所降低。

3.5 CFB鍋爐輔機(jī)系統(tǒng)用電量及廠用電率

CFB鍋爐輔機(jī)系統(tǒng)的耗電量較大，機(jī)組廠用電率較高，這會(huì)對(duì)碳排放強(qiáng)度產(chǎn)生直接影響。在低負(fù)荷時(shí)，為確保鍋爐各部位正常流化和密封，部分風(fēng)機(jī)出力不隨負(fù)荷降低而降低，所以低負(fù)荷下廠用電率很高；在高負(fù)荷時(shí)，鍋爐入爐煤量和石灰石消耗量增大，為保持爐內(nèi)正常流化燃燒狀態(tài)，各類風(fēng)機(jī)出力較大，制粉排渣相關(guān)系統(tǒng)的耗電量增大，因此高負(fù)荷下的廠用電率也處于較高水平。CFB鍋爐的可靠性較低，停啟檢修頻率較高，而停啟過(guò)程會(huì)消耗大量的電能，使廠用電率升高。

4 實(shí)例計(jì)算

以山西某300 MW CFB鍋爐機(jī)組為例，應(yīng)用碳排放強(qiáng)度計(jì)算模型分析其碳排放特性。該鍋爐為1 060 t/h亞臨界、中間再熱、自然循環(huán)CFB鍋爐，鍋爐設(shè)計(jì)煤種和校核煤種數(shù)據(jù)如表2所示。該機(jī)組采用兩級(jí)脫硫方案，爐內(nèi)采用煅燒石灰石干法脫硫，爐外采用半干法煙氣脫硫，脫硫劑石灰石的化學(xué)成分見(jiàn)表3。

表2 鍋爐設(shè)計(jì)煤種和校核煤種數(shù)據(jù)

表3 石灰石化學(xué)成分

為分析不同煤種對(duì)機(jī)組碳排放強(qiáng)度的影響，在100%負(fù)荷下計(jì)算各煤種對(duì)應(yīng)的單位標(biāo)準(zhǔn)煤CO2生成系數(shù)K等相關(guān)數(shù)據(jù)。100%負(fù)荷下不同煤種的脫硫效率和鈣硫比見(jiàn)表4。

根據(jù)表2和表4，經(jīng)碳排放強(qiáng)度計(jì)算模型計(jì)算，4種煤種對(duì)應(yīng)的K1、K2、K3及K見(jiàn)圖1。由圖1可知，高熱值、低硫分優(yōu)質(zhì)燃煤(校核煤種3)對(duì)應(yīng)的K小于低熱值、高硫分劣質(zhì)燃煤(設(shè)計(jì)煤種)對(duì)應(yīng)的K，考慮到劣質(zhì)燃煤會(huì)使鍋爐效率降低從而使機(jī)組供電煤耗增加，機(jī)組在使用劣質(zhì)燃煤時(shí)碳排放強(qiáng)度較高；K1、K2和K3隨煤質(zhì)的不同存在一定變化，其中K1始終最大，占三者之和的93%～98.6%，其次為K2，占三者之和的1.27%～6.59%，K3最小，這表明機(jī)組的主碳排放源為燃煤過(guò)程，并且爐內(nèi)脫硫產(chǎn)生的碳排放量遠(yuǎn)大于爐外脫硫產(chǎn)生的碳排放量；K2和K3與煤種含硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈正相關(guān)，即含硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高的煤種，其脫硫過(guò)程產(chǎn)生的碳排放量越高。

表4 100%負(fù)荷下不同煤種的脫硫效率和鈣硫比

圖1 100%負(fù)荷下不同煤種的單位標(biāo)準(zhǔn)煤CO2生成系數(shù)Fig.1 CO2 generation coefficient per unit standard coal consumption for different types of coal at 100% load

以校核煤種2為例，在其他條件不變時(shí)，不同爐內(nèi)鈣硫比下平均脫硫效率對(duì)應(yīng)的K見(jiàn)圖2。由圖2可以看出，當(dāng)爐內(nèi)鈣硫比增大時(shí)，爐內(nèi)平均脫硫效率升高，鈣硫比處于較低水平時(shí)脫硫效率升高的幅度較大，隨著鈣硫比增大，其對(duì)爐內(nèi)平均脫硫效率的影響程度降低；爐內(nèi)鈣硫比和爐內(nèi)平均脫硫效率變化會(huì)導(dǎo)致K2、K3發(fā)生變化，由于鈣硫比增大導(dǎo)致K2增大的幅度大于爐內(nèi)平均脫硫效率升高導(dǎo)致K3減小的幅度，最終使得K隨爐內(nèi)鈣硫比的增大而增大，因此機(jī)組碳排放強(qiáng)度與爐內(nèi)鈣硫比呈正相關(guān)。

圖2 不同爐內(nèi)鈣硫比下平均脫硫效率對(duì)應(yīng)的K

以設(shè)計(jì)煤種為例，選取機(jī)組100%負(fù)荷、75%負(fù)荷和50%負(fù)荷的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行熱經(jīng)濟(jì)性及單位標(biāo)準(zhǔn)煤CO2生成系數(shù)K的計(jì)算。不同負(fù)荷下機(jī)組各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)見(jiàn)表5，單位標(biāo)準(zhǔn)煤CO2生成系數(shù)K及碳排放強(qiáng)度MCO2的對(duì)比見(jiàn)圖3。

由表5可知，隨著機(jī)組負(fù)荷的降低，機(jī)組發(fā)電效率降低，廠用電率升高，導(dǎo)致機(jī)組供電煤耗大幅度上升。由圖3可知，K與機(jī)組負(fù)荷呈正相關(guān)，這主要是由于高負(fù)荷時(shí)爐內(nèi)脫硫效率會(huì)因爐溫升高而降低，為保證一定脫硫效率需要投入更多的石灰石脫硫劑，所以K2較大；MCO2隨著機(jī)組負(fù)荷的降低而升高，機(jī)組負(fù)荷平均每下降1%，MCO2升高2.41 g/(kW·h)，特別是在低負(fù)荷時(shí)MCO2隨單位負(fù)荷下降而升高的幅度更大，這主要是由于機(jī)組在低負(fù)荷下發(fā)電效率迅速下降，供電煤耗增加幅度大。

表5 不同負(fù)荷下機(jī)組各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)

圖3 不同機(jī)組負(fù)荷下CFB鍋爐機(jī)組對(duì)應(yīng)的K和MCO2

5 結(jié) 論

(1) 低熱值、高硫分劣質(zhì)燃煤對(duì)應(yīng)的單位標(biāo)準(zhǔn)煤CO2生成系數(shù)大于高熱值、低硫分優(yōu)質(zhì)燃煤對(duì)應(yīng)的單位標(biāo)準(zhǔn)煤CO2生成系數(shù)，考慮到劣質(zhì)燃煤會(huì)導(dǎo)致機(jī)組供電煤耗增加，因此CFB鍋爐機(jī)組在相同負(fù)荷下使用劣質(zhì)燃煤時(shí)碳排放強(qiáng)度較高。當(dāng)煤質(zhì)發(fā)生變化時(shí)，單位標(biāo)準(zhǔn)煤燃煤過(guò)程、爐內(nèi)干法脫硫和爐外鈣法煙氣脫硫過(guò)程對(duì)應(yīng)的CO2生成系數(shù)發(fā)生一定變化，燃煤過(guò)程始終為CFB鍋爐機(jī)組的主要碳排放源，占總碳排放強(qiáng)度的93%～98.6%，其次為爐內(nèi)干法脫硫過(guò)程，占總碳排放強(qiáng)度的1.27%～6.59%，爐外鈣法煙氣脫硫過(guò)程產(chǎn)生的碳排放強(qiáng)度最小。

(2) 當(dāng)煤質(zhì)不變時(shí)，單位標(biāo)準(zhǔn)煤CO2生成系數(shù)隨爐內(nèi)鈣硫比的增大而增大，CFB鍋爐機(jī)組碳排放強(qiáng)度與爐內(nèi)鈣硫比呈正相關(guān)；當(dāng)煤質(zhì)不變時(shí)，單位標(biāo)準(zhǔn)煤CO2生成系數(shù)與機(jī)組負(fù)荷呈正相關(guān)，CFB鍋爐機(jī)組的碳排放強(qiáng)度與負(fù)荷呈負(fù)相關(guān)，機(jī)組負(fù)荷平均每下降1%，碳排放強(qiáng)度升高2.41 g/(kW·h)，且低負(fù)荷時(shí)碳排放強(qiáng)度隨單位負(fù)荷下降而升高的幅度更大。