Future of circulating fluidized bed combustion technology in China for carbon neutralization
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摘要:
循环流化床（CFB）燃烧技术因其独特的低成本污染控制优势得到了高度重视，近年来我国在此领域的技术发展取得了长足的进步。回顾了我国CFB燃烧技术的发展历程，从最初的跟踪学习到技术创新，走出了一条适应中国国情的独立创新发展道路，先后开发出高性能CFB锅炉、节能型CFB锅炉和超低排放CFB锅炉，同时提高蒸汽参数和大型化，引领了CFB技术的国际发展。目前我国成为世界上CFB锅炉最大的设备供应商和使用者，CFB发电机组作为我国燃煤发电体系中的重要组成部分，为可靠廉价电力供应和劣质燃料消纳做出了重要贡献。碳中和条件下，煤炭作为保底能源在电力系统安全托底中不可或缺。作为低热值煤以及难燃高硫无烟煤的高效清洁发电利用的主要方式，CFB锅炉应在深度调峰和快速变负荷灵活性方面展现更大优势。结合新能源高比例消纳的调峰需求，可以开发粉煤CFB锅炉技术、探索分布式小容量高参数CFB锅炉、挖掘CFB机组0～100%负荷长周期压火与快速热态启动潜力，进一步提高CFB机组运行灵活性；在运行灵活性基础上发挥CFB锅炉燃料灵活性的优势，突破高硫无烟煤超超临界高效发电与超低排放同步实现的难题，消纳煤炭绿色开采洗选副产的劣质燃料，纯烧或者掺烧城市污泥、生活垃圾、生物质等低碳可燃废弃物，开发灵活性下的超低排放控制技术，实现CFB机组智能化，助力我国能源结构转型发展。
Abstract:More attention is paid on the circulating fluidized bed (CFB) combustion technology because of its advantage in low cost emission control. Recently, great achievements have been realized in China. The development history of CFB combustion technology in China for decades is reviewed in this paper, from learning to independent technological innovation. High-performance CFB boilers, energy-saving CFB boilers and ultra-low emissions CFB boilers have be successively developed, while improving steam parameters and realizing large-scale. At present, China has become the largest equipment supplier and user of CFB boilers in the world. As an important part of China's coal-fired power generation system, important contributions have been made to reliable and cheap power supply and low-quality fuel consumption. For the carbon neutralization, coal will be indispensable in the security of power system as the guaranteed energy. As the main way of efficient and clean utilization of low calorific value coal and high sulfur anthracite, greater advantages of CFB boiler in deep peak regulation and rapid load changing flexibility should be exploited. To meet the peak regulating demand of high proportion of new energy consumption, pulverized coal CFB technology can be developed, distributed small-capacity high-parameter CFBs can be explored, and the potential of 0-100% load long-term combustion break and fast restart of CFB units can be explored, so as to further improve the operational flexibility of CFB units. On the basis of operation flexibility, the advantages of CFB boiler fuel flexibility are used to realize high-sulfur anthracite ultra-supercritical high-efficiency power generation and to achieve ultra-low emissions simultaneously. Furthermore, mixed fuel CFB power generation should be developed to realize the consumption of low-carbon combustible wastes such as municipal sludge, domestic waste, biomass and other inferior fuels from of coal mining and washing. In addition, ultra-low emission control technology under flexible operation and intelligent CFB power generation technology should be developed to assist the transformation and development of China's energy structure.
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0. 引 言
2020年，我国能源消费总量为4.98×109 t标准煤，其中煤炭占比为56.8%[1]。我国“富煤、贫油、少气”的资源禀赋,决定了燃煤发电在我国电力行业中的重要地位。煤炭发挥着国家能源安全的“压舱石”作用[2-3]。在诸多洁净煤燃烧技术中，循环流化床（CFB）锅炉具有燃料适应性广、污染物控制成本低以及负荷调节范围宽等优势[4-5]。CFB锅炉是低温燃烧，热力型NOx原始生成量可以忽略；通过宏观的过量空气系数、分级配风控制，以及微观的气固两相流动传质调控，能够在炉膛中形成局部还原性气氛，降低燃料型NOx生成，从而低成本实现NOx原始低排放[6-7]。在燃烧过程中，通过向炉内投入石灰石颗粒进行脱硫，相比于烟气脱硫，投资和运行简单，低成本降低SO2排放。工程实践表明，通过控制适当的钙硫比、床温、氧量，CFB锅炉脱硫效率能够达到90%以上[8]。CFB燃烧技术对于我国煤炭资源的高效清洁利用有着独特优势和重要意义，在我国发展迅速，CFB发电机组广泛使用[5,9-11]，近几十年来取得长足进步，在11亿 kW发电装机容量中，CFB机组超过1亿，机组蒸汽参数、单机容量、总台数、总容量以及运行性能、排放控制水平，均引领了国际发展。
2020年，中国提出2030年实现碳达峰，2060年实现碳中和的发展目标[12]，其中重要措施是要构建以新能源为主体的新型能源系统。新能源的不稳定性势必会给电网系统带来极大的调峰压力，这就要求火力发电机组从基础发电量保障向系统调节、托底电网安全的方向转型。CFB锅炉由于其特有的循环回路以及床料的蓄热性，有望在新型电力系统构建中发挥更大的作用[13]。
笔者回顾了我国CFB燃烧技术的发展历程和技术进步，立足于CFB燃烧技术本身特点，探讨新形势下CFB燃烧技术的需求、挑战和发展前景。
1. 中国CFB锅炉技术的发展历程
1.1 高性能CFB锅炉
中国从20世纪60年代开始进行流化床锅炉研究，最初是基于鼓泡流态化理论进行设计建造，先后投运了一系列鼓泡流化床锅炉。80年代起，我国开始循环流化床的研发，最初自主研制的循环流化床锅炉循环量不足，锅炉负荷低，没有完全脱出带飞灰循环的鼓泡流化床锅炉范畴[14]。从90年代开始，通过系统的循环流化床气固两相流动、燃烧、传热的基础研究工作，揭示了CFB锅炉主循环回路的性能的重要性，及其“一进二出”的物料平衡特性[15]，建立了密相区以及炉膛上部稀相区的床料浓度、燃烧行为和传热预测模型[16-18]，构建了完整的CFB锅炉设计理论体系[19-20]。
图1所示为典型CFB锅炉主循环回路，对于床料而言是个一进二出系统，进入的床料来自于燃料中的灰分、脱硫剂及脱硫产物，有时还有外加惰性床料。对于较大粒径的床料颗粒，若流化风速小于其终端沉降速度而难以被携带到炉膛上部，这一部分床料将在炉膛底部密相区运动直至从排渣口排出炉膛。而较小粒径的床料被带到炉膛上部稀相区，离开炉膛进入分离器进行气固分离，其中部分非常细的颗粒未被分离器捕集下来，随烟气一起从分离器上部流出，以飞灰的形式进入尾部对流烟道；离开炉膛的大部分颗粒被分离器分离，经过返料阀回到炉膛中，继续循环。这个循环过程，通过高效分离器、低反窜返料阀，能够实现炉膛中床料的强烈团聚并形成较高的空间床料浓度，从而有效地延长了燃料颗粒和脱硫剂颗粒在炉膛中的停留时间，为燃烧效率和石灰石利用率提供条件[6]；较高的床料浓度，可以强化炉膛中的传热[18]。这些设计理论为高性能CFB锅炉的设计开发提供了基础，指导开发了系列的高性能CFB锅炉，实现了产业化系列化，设计技术、研制的装备出口海外[14]。21世纪初，我国自主研发的高性能CFB锅炉完全满足了国内需求，并且在国际上显示出良好的竞争力。
1.2 节能型CFB锅炉
CFB锅炉的广泛应用取得了良好的经济、社会、环保效益，但同时表明，其厂用电率相较于煤粉炉高、炉膛中受热面存在磨损的风险。降低厂用电率、提高可靠性是高性能CFB锅炉的发展方向。
研究表明，CFB锅炉的必要条件是炉膛中形成以颗粒团聚为根本特征的快速床[19]。炉膛上部颗粒的团聚行为决定了气固两相流向受热面的传热性能。颗粒团聚的发生条件之一是其粒径。颗粒越细，团聚的程度越强。分析炉膛中的床料，其中的一部分粒度较细，能够被携带到炉膛上部形成快速床、参与主循环回路的外循环，这些细床料对炉内传热系数以及受热面的布置起决定性作用，可称为有效床料；与之相对粗颗粒，主要在下部密相区运动，为燃料的着火提供热源，对快速床的形成、颗粒团聚程度以及炉膛传热贡献甚微，则称为无效床料[21]。因此，无效床料的存量只要满足点火需求即可，研究表明，经典的CFB燃烧技术中，无效床料的存量普遍超过需求，有很大的降低的空间。降低的程度与给煤粒度有关。若合理控制入炉煤粒度分布，可以显著降低无效颗粒的存量，降低流化的一次风压头，从而节约一次风电耗。与此同时，必须维持炉膛上部颗粒浓度不变[22]。这对循环系统的性能提出了新的要求。若改善分离器和返料阀的性能，以晋能集团山西国峰电厂300 MW CFB锅炉为例，稀相区床压降几乎保持不变的情况下，总床压降降低了30.6%，一次风机能耗降低21%[23]，如图2所示。
1.3 超低排放型CFB燃烧技术
CFB锅炉具有天然的污染物控制优势，其原因在于：利用炉内石灰石脱硫技术可以省去复杂的烟气脱硫系统，极大程度降低脱硫成本；CFB锅炉燃烧温度低，一般在850～900 ℃、存在大量还原性床料，通过合理的过量空气系数以及分级配风手段，能够有效降低NOx原始生成。大量的工程实践表明，在不外加污染物处理系统的情况下，CFB燃烧技术能够实现世界上绝大部分国家的排放标准。
由于环境容量的限制，2013年，我国提出了燃煤超低排放要求，规定燃煤发电锅炉的SO2和NOx排放分别不得高于35 mg/m3和50 mg/m3，这是世界上最为严格的燃煤烟气排放要求，给低成本污染控制优势的CFB煤电机组带来了新的挑战。
为此，我国科研工作者提出，通过采用超细石灰石增大反应表面积的方法来提高脱硫反应速率，改善炉内脱硫效率和石灰石利用率[24]。为了解决细石灰石因分离效率引起的停留时间不足的问题，采取措施提高主循环回路系统中对细颗粒石灰石的保存能力，并强化炉膛中的颗粒团聚。这一技术路线得到工程验证，在钙硫比低于2的条件下，对于收到基全硫含量低于1.5%的煤，利用炉内脱硫，锅炉原始SO2排放即可达到超低排放限值要求[25]。
抑制燃烧过程NOx生成的关键是强化燃烧的还原性气氛。考虑到受热面的高温腐蚀约束，还原性气氛的强化必须在局部实现。根据密相区、稀相区各自的气固流动和燃烧反应特点，以及氧气向燃料颗粒传质过程的控制因素，发现降低床料粒度可以显著强化燃烧反应的还原性气氛[26]，因此提出通过降低床料粒度调控化学反应，实现了NOx原始超低排放。可见，炉内高效脱硫和燃烧低氮排放的技术路径是一致的，都是通过降低床料粒度实现的。
CFB炉内脱硫和低氮燃烧不是两个独立的过程，其反应是相互耦合的，主要体现在：低氮燃烧要求炉内一定区域有较强的还原性氛围而CFB炉内固硫反应需要氧化性气氛；石灰石炉内脱硫的反应物和生成物CaCO3、CaO、CaSO4、CaS等在不同情况下，对不同含氮反应均具有催化效果，影响程度各不相同[26]，如图3所示。
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图 3 CFB炉内脱硫与NOx生成与还原系统耦合Figure 3. Coupling of desulfurization with limestone and NOx reaction system in CFB furnace因此，炉内脱硫和低氮燃烧之间存在着矛盾。上述技术路线中，气固反应的还原性气氛是在微观的气固两相流动中实现的，而宏观的脱硫反应气氛是氧化性的，即利用床料粒度的降低，将氧化性气氛和还原性气氛分区可控实现，解决了NOx和SO2协同控制问题。
1.4 超临界CFB锅炉
为了提高发电效率，随着锅炉容量的增大，超临界CFB 锅炉的开发成为必然[27]。在21世纪初，我国就已经开始开展超临界CFB锅炉可行性探索研究。“十五”期间，在国家“863”计划、科技支撑计划等支持下，我国率先开展超临界CFB锅炉的开发。经过多年的持续研究[6,28-31]，2013年4月，由东方锅炉股份有限公司设计制造的世界首台600 MW超临界CFB锅炉在四川白马电厂通过168 h满负荷运行试验，蒸汽参数达25.5 MPa，571 ℃/569 ℃（过热蒸汽温度/再热蒸汽温度）。该机组主要运行参数和设计十分吻合，性能指标达到世界领先水平[32]。
600 MW超临界CFB锅炉是完全自主开发的，相关的设计理论研究和关键技术开发构成了完整的体系，可以拓展应用。因此“白马600 MW示范项目”投运后，利用这些技术开发了350～660 MW超临界CFB锅炉，燃料涵盖几乎所有煤种，解决了劣质燃料的规模化经济高效发电利用问题。由于劣质燃料的运输范围，350 MW 超临界CFB锅炉显示出巨大的市场需求。自2015年9月第一台350 MW超临界CFB锅炉在山西国金电厂投运至今，投运的350 MW超临界CFB机组超过50台。在此期间，2台660 MW超临界CFB锅炉也投入运行。中国引领了超临界CFB锅炉的国际发展。
超临界CFB锅炉取得巨大成功，发电效率显著改善。为了进一步提高发电效率，要求发展更高参数的CFB锅炉。在国家科技部的支持下，开展了超超临界CFB锅炉的研究开发和工程示范，以期在蒸汽参数、原始排放、厂用电率等方面取得更大的成就。通过多年的研究开发，已经形成了相关的关键技术体系[33-35]。2019年，国家能源局正式批复了贵州威赫、陕西彬长660 MW超超临界CFB机组示范项目；2022年3月广东国粤700 MW超超临界CFB机组示范项目通过核准。目前上述3个示范项目均在建设中。贵州威赫660 MW高效超超临界CFB锅炉如图4所示，设计参数在超临界CFB机组基础上提升至 29.4 MPa, 605 ℃/623 ℃，与660 MW一次再热超超临界煤粉炉的最高水平相同[36]。这意味着该机组的受热面材料和布置方式的要求将会更加严格。由于该机组将燃用当地的高硫无烟煤，一方面要解决无烟煤机组NOx排放控制困难的问题，另一方面要解决超超临界参数下高温腐蚀控制困难的问题，以及无烟煤燃尽困难的问题[37]。
2. 碳中和背景下CFB燃烧技术展望
双碳目标的提出，对我国煤电行业产生了深远的影响，同时也为其发展注入了新的动力。碳中和的实现是一个逐渐降低煤电发电量份额比例的过程，也是一个解决风电、太阳能等新能源对电力系统安全性冲击的过程。在此过程中，现实可靠解决电力系统安全性的措施是，让燃煤发电机组承担调峰任务。在这一大背景下，CFB燃烧技术在运行灵活性、燃料灵活性以及低负荷污染控制方面，具有非常广阔的技术潜力和发展空间。
2.1 CFB锅炉运行灵活性
运行灵活性包括深度低负荷能力和快速变负荷能力2个方面。深度低负荷能力一般是指稳燃负荷下限。CFB锅炉的特征是有大量高温物料循环的主循环回路以及炉膛下部的密相区，炉内床料蓄热量大，温度分布均匀。燃料进入炉膛后，能够从周围的床料中迅速吸收热量达到着火温度，因此其燃料适应性非常好，低负荷稳燃性能十分出色，从而具有天然的深度调峰优势。但是同时由于其热惯性较大，燃烧速度的变化速度缓慢，变负荷速度较煤粉炉不足。CFB机组灵活性，有进一步改善的空间。
2.1.1 粉煤CFB锅炉技术
在CFB锅炉中，由于优越的着火条件，稳定燃烧的化学过程通常不是限制低负荷能力的主要因素，而是气固流动的物理过程，即稳燃下限取决于流化质量，也就是均匀流化需要的最低风速，该速度下必须满足充分流化的要求，而且密相区的热平衡温度要为燃料颗粒稳定着火提供足够的着火热。这个最低流化速度与床料性质尤其是粒度有关[6]。床料粒度是给煤粒度的直接结果，若降低给煤粒度至0～1 mm[38]从而降低流化速度的要求，可以显著降低稳燃的负荷下限。
蒸汽循环的负荷变化速度由燃烧侧和汽水侧2方面共同决定。CFB发电机组中，锅炉系统的惯性大[39]，决定发电机组负荷变化速率在锅炉燃烧侧，其中2个主要环节是燃烧速率和传热速率。在给煤粒度较细条件下，可以通过调节给煤量来快速调节燃料的总反应表面积[40]，从而调控燃烧反应的速度，进而实现燃烧速率的快速调节。CFB炉内传热依赖于床料浓度[41]，而床料浓度的变化依赖于主循环回路的累计过程，通常这是个缓慢过程[42]；而CFB条件下的燃烧温度只能在850~900 ℃，否则不利于流化安全和污染控制，因此快速调节传热速率只能依赖于床料浓度的快速调整。这可以采取措施对循环系统进行干预，迅速调节炉膛中的床料浓度也就是传热速率，与燃烧速率的快速调节一起，提高CFB锅炉的负荷调节速率。
同时由于床料粒度变细，还能进一步降低受热面的磨损，有利于进一步降低NOx原始排放。粉煤CFB锅炉技术可望在深度低负荷能力、快速变负荷、燃烧控制NOx排放、低受热面磨损等各方面性能均有出色的表现。
2.1.2 小容量高参数CFB锅炉技术
面对机组灵活性的新需求，机组长时间低负荷运行的现状，可以在电网系统更加智能化的前提下，合理安排发电端各单元机组的负荷，分解大容量机组变负荷速率慢的劣势，发挥小容量的发电单元在电网调度上的灵活性优势[43]。
小容量机组要实现高效率，也必须采用高参数。大型高参数CFB锅炉技术积累[44-48]，为小容量高参数CFB锅炉的开发提供了坚实的技术基础[49]。我国小型燃煤机组，主要存在于地方热电厂和自备热电厂中，由于燃料供给的频繁变化，这些机组中CFB居多。这些机组通常参数较低，通过提高蒸汽参数，可以显著改善这些小型CFB发电机组的效率。发展高参数的小容量CFB锅炉，兼顾小容量机组的灵活性和高参数锅炉的高效率，十分重要。开发亚临界、超临界小容量CFB锅炉以及相应的汽轮机组是发展方向。
2.1.3 CFB机组长周期压火与快速启动技术
CFB炉内有大量的高温床料，具有良好的压火能力。运行过程中，突然风机停转、给煤中止，炉内床料将回落堆积在炉膛底部，由于布风板和下部炉膛四周水冷壁均由耐火材料覆盖，高温床料的向四周和底面的导热系数很低，主要是床层表面向上部炉膛水冷壁及炉内悬吊受热面的辐射，床层表面温度下降比较快，但床料内部向表面的导热系数较低，因而整个床层的散热非常缓慢，3 h后床料平均温度仅下降100 ℃左右，高于燃料着火温度[50]。此时启动一次风机、投煤，可实现重启，因此CFB机组长周期压火性能非常优越。
经过一定时间的压火，若床料温度仍然较高，可以不投油迅速重启[51]，受热面是安全的[52]。在相当长的压火期间，利用床料的散热、自然通风引发的残存燃料缓慢氧化放热，锅炉的蒸发量可以在2%左右，这一流量可以维持汽轮机近零负荷运转，形成旋转备用，利于热态快速启动。这是CFB发电机组的独特优势。
CFB机组在长周期压火和热态快速启动上有很好的潜力，具备的0～100%负荷调节能力，对于新能源尤其是太阳能光伏发电占比较高的条件下煤电结构优化具有重大意义。
2.2 CFB锅炉燃料灵活性
CFB锅炉中的高温床料为其优异的燃料适应性提供了条件，工程实践已经证明，CFB锅炉能够高效清洁燃用低热值煤、难燃无烟煤、煤洗选副产品煤矸石和煤泥等劣质煤。面对碳中和背景，在运行灵活性的基础上，充分发挥CFB锅炉的燃料适应性，利用消纳处理劣质煤和各种低碳可燃废弃物，助力碳中和战略。
2.2.1 高硫无烟煤
我国西南地区富产高硫无烟煤，具有高硫、难着火、难燃尽的特点，其高效清洁发电利用一直受限，煤粉燃烧和W火焰燃烧，均无法解决其高温腐蚀和NOx排放超标问题，沾污结渣问题也较为突出，因此长期没有实现超超临界参数突破。
人们早期利用CFB锅炉高效利用无烟煤发电的设想，已经为包括350 MW超临界CFB锅炉在内的系列实践所验证[53]，已有的实践表明，CFB锅炉在燃用低挥发分的劣质贫煤、无烟煤取得了成功，即使是高含硫量，也能通过方便地实现SO2超低排放，而炉内的高温腐蚀完全可控，NOx原始排放远低于常规的煤粉炉或W火焰炉，大约比后二者低一个数量级。高硫无烟煤超超临界发电不再遥不可及，CFB燃烧技术成为清洁高效燃用高硫无烟煤的可行途径。正在实施的威赫660 MW超超临界CFB机组项目，就是燃用当地高硫无烟煤，可望为无烟煤的发电利用取得重要进展。
2.2.2 高比例煤泥
既然煤炭利用不可避免，那么煤炭洗选率将进一步提高，以便洗选加工分质利用也就是必然。洗选副产的煤泥，是典型的低热值燃料。其特点是颗粒粒度细、水分含量高且持水性很强、黏度大、灰分高，其形态不稳定性导致堆放、贮存和运输困难，极易造成环境污染。其利用的最佳方式是在CFB锅炉中燃烧[54]，我国多将煤泥和煤矸石混合燃烧，具有丰富的经验[55]。由于矸石和煤泥的粒度分布相差悬殊，煤泥CFB锅炉的可靠性与燃煤CFB锅炉相比有改善的空间。我国煤炭多产自北方，这些地区又具有丰富的风电、太阳能资源，可以配套建设具有灵活性优势的大容量CFB发电机组，以煤泥为主要燃料，利于形成可靠的可再生能源为基础的能源基地，成为绿色煤炭不可或缺的重要一环。
2.2.3 低碳可燃废弃物
可以利用着火条件优越、燃料适应性强的特点，在CFB锅炉中燃烧消纳处理低碳可燃废弃物，包括城市污泥、生活垃圾、生物质等。近年来，在秸秆直燃发电方面取得了重大突破，生物质锅炉蒸汽参数达到了超高压一次再热，每公斤生物质发电量提高25%，显著改善了生物质发电项目的经济性[56]。结合高参数CFB锅炉，发展亚临界甚至超临界低碳可燃废弃物CFB锅炉，市场潜力巨大。
通常CFB机组是根据特定燃料来进行设计的。利用CFB锅炉的燃料适应性，可以掺烧其他燃料，包括低碳可燃废弃物，以降低燃料成本、消纳废弃物。这有良好的市场前景。
2.3 灵活性下的CFB锅炉排放控制
目前正常运行的CFB燃烧技术，在排放控制方面已经走在世界前列，但值得注意的是，灵活性运行下，超低排放控制面临新的挑战。
锅炉负荷的快速变化往往意味着炉内流动、燃烧状态的明显波动，此时SO2和NOx的瞬时排放浓度也会剧烈变化，甚至超标[57]。另一方面，锅炉超低负荷下床温降低，炉膛出口和分离器中烟温降低，偏离SNCR反应温度窗口，导致脱硝反应缓慢甚至停止。CFB锅炉是一个复杂的整体，污染物原始排放受多因素控制，与给煤、石灰石粒径和给入位置，过量空气系数与分级配风等控制手段均具有重要关系，每一种工况理论上都应存在一个最优化运行参数组合，通过流态优化和燃烧组织来探索污染物排放极限，突破燃煤机组超低负荷下的NOx排放的控制难题，通过燃烧调控解决超低负荷运行的NOx排放控制，结合智能化发电需求，打造智能化CFB发电技术。这些需要进一步研究探索。
3. 结 语
经过几十年的持续研究开发，我国相继开发出高性能CFB锅炉、节能型CFB锅炉、超低排放CFB锅炉和超临界CFB锅炉，实现了从跟踪学习到国际引领的跨越，成为世界上CFB锅炉最大的设备供应国、机组使用国。CFB锅炉发电机组作为我国燃煤发电体系中的重要组成部分，为可靠廉价电力供应和劣质燃料消纳做出了重要贡献。双碳目标为CFB锅炉技术的发展注入了新的动力，在构建以新能源为主体的新型电力系统中，CFB锅炉因其卓越的运行灵活性和燃料灵活性优势，将发挥更重要的安全保障作用。结合新能源高比例消纳的调峰需求，可以开发粉煤CFB锅炉技术、探索分布式小容量高参数CFB锅炉、挖掘CFB机组0～100%负荷长周期压火与快速热态启动潜力，进一步提高CFB机组运行灵活性；在运行灵活性基础上发挥CFB锅炉燃料灵活性的优势，突破高硫无烟煤超超临界高效发电并超低排放的难题，适应煤炭绿色开采的需求，消纳开采和分选副产的煤泥、洗中煤和矸石，并纯烧或者掺烧城市污泥、生活垃圾、生物质等低碳可燃废弃物；开发灵活性运行下的超低排放控制技术；实现CFB发电技术智能化。
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图 3 CFB炉内脱硫与NOx生成与还原系统耦合
Figure 3. Coupling of desulfurization with limestone and NOx reaction system in CFB furnace
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