循環(huán)流化床鍋爐的污染物排放與控制

趙光翔

摘 ?要：現(xiàn)階段，我國工業(yè)化進(jìn)程不斷加快，我國循環(huán)流化床鍋爐（簡稱 CFB 鍋爐）作為一種潔凈煤燃燒技術(shù)，較強(qiáng)的燃料適應(yīng)性和較低的運行成本極大的推動了該項技術(shù)的使用，目前我國 CFB 鍋爐機(jī)組裝機(jī)容量接近 1.2 億千瓦時，約占火力發(fā)電機(jī)組的 13%。由于 CFB 鍋爐設(shè)計本身和燃煤煤質(zhì)的制約，需要合理選用適合的技術(shù)措施，在達(dá)到環(huán)保要求的同時，充分發(fā)揮CFB 鍋爐低溫燃燒優(yōu)勢，突出潔凈煤燃燒優(yōu)勢，節(jié)約運行成本。本文對循環(huán)流化床鍋爐的特征進(jìn)行簡要介紹，提出該鍋爐運行中污染物排放控制的工藝與方法，污染物排放控制包括脫硫、脫銷、除塵，力求通過干法脫硫、PNCR 工藝脫銷、布袋除塵等方式，使污染物排放量得到有效控制，與國家規(guī)定充分符合。

關(guān)鍵詞：循環(huán)流化床;污染物排放;控制方法

引言

循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)作為當(dāng)前使用較廣的煤炭燃燒技術(shù)，其燃燒產(chǎn)物排放會產(chǎn)生較多污染，因此有必要對循環(huán)流化床鍋爐污染物排放進(jìn)行合理控制。基于此，分別從粉塵、氮氧化物、硫氧化物排放控制工作進(jìn)行深入研究，希望能對當(dāng)前的鍋爐污染物排放控制工作帶來一定幫助。

1循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)的特點

循環(huán)流化床（CFB）鍋爐是近 30 余年來發(fā)展起來的一種新型清潔煤燃燒技術(shù)，在國內(nèi)外得到快速的應(yīng)用發(fā)展。循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)的特點主要是：（1）燃料利用率高?！傲骰病币辉~顯然是指固體顆粒和氣體流動的強(qiáng)混合系統(tǒng)中的流體動力學(xué)，它使顆粒保持動態(tài)運動。根據(jù)技術(shù)行為的觀察，可以將不同的系統(tǒng)描述為鼓泡、湍流化床。因此，各種制造商將其系統(tǒng)稱為鼓泡床、渦輪流化床。流化床系統(tǒng)可以設(shè)計成誘導(dǎo)特定的強(qiáng)制循環(huán)，即循環(huán)流化床鍋爐，如，“內(nèi)部循環(huán)”或“外部循環(huán)”，靠近主燃燒室是一個大型旋風(fēng)分離器，用于分離返回到流體中的較大固體顆粒。流化床和熱煙氣通過加力燃燒區(qū)離開旋風(fēng)分離器，在燃料燃燒時，氣固混合好，燃燒的速率高。（2）燃料適應(yīng)性廣。循環(huán)流化床鍋爐發(fā)展至今，已經(jīng)能適應(yīng)多數(shù)種類的燃料，這是循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)能被市場廣泛采用的重要因素。強(qiáng)烈的湍流允許在流化床系統(tǒng)的給定條件下進(jìn)行廣泛的吸附過程，特別是硫氧化物與鈣和鎂氧化物的化學(xué)結(jié)合，這些吸附劑已存在于廢物中或以碳酸鈣（石灰石）或規(guī)定細(xì)顆粒尺寸的氫氧化鈣的形式送入流化床。該特性還可有效地用于流化床系統(tǒng)中的低品位煤的燃燒，二氧化硫排放量綜合減少約 90%（無二次脫硫措施）。循環(huán)流化床鍋爐的設(shè)計和運行適用于平均燃料混合物，從約5～8MJ/kg，到超過40MJ/kg的值。在極端情況下，要焚燒的廢物的平均熱值可以低于3MJ/kg，例如，機(jī)械脫水的污水污泥，預(yù)熱的燃燒空氣（熱量的內(nèi)部回收）和一些廢物流在利用自備蒸汽輪機(jī)提供的低壓蒸汽的系統(tǒng)中部分干燥。因此，循環(huán)流化床鍋爐的利用對燃料的適應(yīng)性非常廣泛。（3）負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍大、速度快。在床體的負(fù)荷壓力產(chǎn)生變化時，過去使用的鼓泡流化床鍋爐采用分床壓火技術(shù)，操作難度大，而循環(huán)流化床鍋爐將操作簡單化，只需調(diào)節(jié)給煤量、空氣量和物料循環(huán)量，負(fù)荷調(diào)節(jié)的速度快，調(diào)節(jié)范圍大大增加。

2循環(huán)流化床鍋爐污染物排放與控制方法

2.1循環(huán)流化床中氮氧化物排放與控制

為了控制氮氧化合物排放，一定要對床溫進(jìn)行合理控制，一般情況下應(yīng)控制床溫在900℃以下。氮氧化合物生成不僅和溫度相關(guān)，還和燃料反應(yīng)活性相關(guān)。針對低揮發(fā)燃料而言，例如石油焦、無煙煤等，因反應(yīng)活性較低，反應(yīng)速度相對較慢，因而使得主循環(huán)物中的碳量較高;褐煤等高反應(yīng)活性燃料，主循環(huán)物料碳含量較低，所以，循環(huán)流化床鍋爐中的氮氧化合物排放量會逐漸提高。氮氧化合物排放量在200mg/m 3，循環(huán)流化床燃燒中大部分情況下可以滿足實際要求，但氮氧化合物的排放量是否在100mg/m 3，則主要受燃料種類的影響。針對石油、無煙煤、貧煤等，能夠滿足相應(yīng)要求，但應(yīng)合理控制溫度在900℃以上，空氣系數(shù)在1.25以下。針對揮發(fā)性較高的材料而言，床溫一般在870℃以下，過量空氣系數(shù)在1.23以下，燃料中的氮含量在0.7% 以下。如果不對床溫進(jìn)行嚴(yán)格控制，那么氮氧化合物排放會超過國標(biāo)要求。若最初的氮氧化合物排放超標(biāo)，就要進(jìn)行脫硝處理。當(dāng)循環(huán)流化床鍋爐中的氮氧化合物排放量較低的情況下，可以使用 SNCR，在恰當(dāng)位置噴入一定的氨水、氨氣及尿素等還原劑，其中 SNCR 的溫控范圍相對較窄，鍋爐主循環(huán)中的回路溫度正好在這一區(qū)間當(dāng)中。借助旋風(fēng)同分離器，可以提升反應(yīng)進(jìn)程，避免氨逃離。與此同時，循環(huán)灰作為多孔介質(zhì)及氮氧化合物的催化劑，將促進(jìn)催化反應(yīng)強(qiáng)烈進(jìn)行，以便達(dá)到消耗 SNCR 的目的。據(jù)相關(guān)實驗表明，氮氧化合物的還原率超過70%，這是煤粉燃料難以達(dá)到的。針對高揮發(fā)燃料而言，使用SNCR就能達(dá)到相應(yīng)的國標(biāo)要求。但若對床溫進(jìn)行嚴(yán)格控制，以此來降低原有的氮氧化合物含量，就可以使 SNCR 負(fù)擔(dān)明顯減輕。

2.2粉塵的排放與控制

（1）布袋除塵器主要是將含有粉塵的氣體隔離在袋子之外，將干凈清潔的空氣存儲到袋子內(nèi)部，且袋口朝上。該設(shè)備屬于單元組合裝置，可根據(jù)具體情況對袋子的長度與過濾面積進(jìn)行高效調(diào)整，通過改變單元數(shù)量的方式，與過濾風(fēng)量的相關(guān)需求相符合;（2）布袋除塵器采用對氣流進(jìn)行二次分配的方式，在原本進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，將分配系統(tǒng)加入其中，可有效減少紊流、防止二次揚塵等情況發(fā)生。采用合理的進(jìn)風(fēng)導(dǎo)流、灰斗導(dǎo)流管可提高進(jìn)風(fēng)均勻度，將箱體的阻力降到最低狀態(tài)，使不同濾袋中的負(fù)荷比處于平衡狀態(tài)，增加過濾面積的利用效率，延長濾料的使用期限。除此以外，分配系統(tǒng)的應(yīng)用還可將沒有充分燃燒的灰塵顆粒進(jìn)行預(yù)除，以免對濾袋造成損壞。

2.3深度脫硫與脫硝

脫硫效率的提升能夠進(jìn)一步減少SO2的排放量，而現(xiàn)有的循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)在這方面正處于劣勢，面對現(xiàn)在環(huán)境污染日益嚴(yán)重的嚴(yán)峻形勢，鍋爐技術(shù)必須改進(jìn)。低溫燃燒是循環(huán)流化床鍋爐獨有的特性，這一優(yōu)勢使得燃料燃燒的產(chǎn)生的副產(chǎn)物NOX含量相對較低。但就目前的發(fā)展形勢而言，國家對環(huán)境保護(hù)問題愈加重視，未來必將對污染物的排放標(biāo)準(zhǔn)提出更加嚴(yán)格的要求。因此，循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)必須在現(xiàn)有的技術(shù)基礎(chǔ)上更上一層樓，才能更好地適應(yīng)生產(chǎn)發(fā)展的需求。

2.4實現(xiàn)能源綜合性利用

煤炭為不可再生能源，因此，循環(huán)流化床鍋爐如何能實現(xiàn)資源利用最大利用率是當(dāng)前主要的問題。一方面，依靠現(xiàn)有的技術(shù)水平，研發(fā)人員可以考慮使用一些環(huán)保替代能源來降低主要能源短缺造成的生產(chǎn)壓力。另一方面，對于循環(huán)流化床鍋爐燃料燃燒產(chǎn)生的大量灰份還沒有完善的處理方法，這些技術(shù)有廣闊的發(fā)展前景。

結(jié)語

綜上所述，通過研究可知，在循環(huán)流化床鍋爐運行過程中，應(yīng)針對排放的污染物采取積極有效的處理措施，使污染物排放量得到有效控制，與國家規(guī)定充分符合，使行業(yè)得到健康可持續(xù)發(fā)展。

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