循环流化床锅炉超低排放改造可行性探析

循环流化床锅炉超低排放改造可行性探析

支国鹏

（合肥东方热电有限公司安徽合肥230001）

摘要：循环流化床锅炉在经过一系列改造后烟气排放可以达到符合国家出台的相关超低排放标准，且设备运行较为稳定。操作人员应在后期的工作过程中不断摸索出设备运行的最佳参数，使得循环流化床锅炉可以处于最佳状态运行，且排放标准满足现有超低排放标准中的具体要求。基于此本文分析了循环流化床锅炉超低排放改造可行性。

关键词：循环流化床锅炉；超低排放；改造

1、循环流化床锅炉超低排放意义

我国的电力工业发展很大程度上受到火力发电带来的环境污染的影响。因此中国电力工业必须注重节能减排才能确保我国电力行业的健康持续发展。国家环保部颁布的相关规范标准中要求，火力发电厂的二氧化硫和氮氧化物排放量浓度须小于100mg/m3。对于折算硫分比较高的煤和挥发性较强的煤，则运用炉内脱硫和分级燃烧的工艺，但不少的循环流化床锅炉还达不到上述的排放要求，所以进一步研究脱硫和降低污染物排放的技术十分重要。

2、超低排放循环流化床锅炉的基础

2.1煤的分析

锅炉烟气中的SO2和NOｘ是由煤燃烧生成的，因此，设计超低排放循环流化床锅炉首先必须对设计煤种特性进行分析。常规循环流化床锅炉设计时，锅炉制造厂需要用户提供设计煤种的化学元素分析结果和煤的粒径分布，其主要目的是进行锅炉热力计算、烟风阻力计算和结构布置等。试烧过程中，测定不同燃烧工况下烟气中SO2和NOｘ的含量、灰的成灰磨耗特性、石灰石烧结特性和脱硫活性等。将试烧试验结果作为循环流化床锅炉床温、还原气场及分离器优化设计的基础。

2.2NOｘ的生成

烟气中NOｘ主要包括NO、NO2和N2O。NOｘ的生成分为三种类型，即燃料型、温度型、快速温度型。循环流化床燃烧属于低温燃烧技术，燃烧温度一般控制在800～900℃之间，因此，循环流化床锅炉烟气中的NOｘ主要是燃料型，NOｘ中的N元素来自于煤，与空气中的N元素关系不大。循环流化床锅炉烟气中NOｘ主要成分是NO，占95％以上，另有少量的NO2和N2O。循环流化床燃烧也属于分段燃烧。燃料型NOｘ主要在煤的干馏燃烧过程中生成于流化床和密相区，因此，合理控制此区间的燃烧温度、氧量就能降低NOｘ的生成量。在一个足够大的流化床和密相区空间里，严格控制燃烧温度、氧量和燃烧物料的颗粒粒径，以便生成大量的CO，并将NO还原成N2。

由于循环流化床燃烧属于分段燃烧，循环流化床锅炉炉内完全可以设计一个还原区，这样既可以抑制NO的生成，又可以还原NO，且对锅炉燃烧、传热基本没有影响，而其他燃烧方式目前还不具备此条件。因此，循环流化床锅炉具备实现NOｘ初始超低排放的先决条件。

2.3SOｘ的生成

煤中的硫除单质硫外，主要分有机硫和无机硫两部分。有机硫是指与C、H等结合生成的复杂化合物（CｘHｙSｚ）；无机硫主要是黄铁矿硫（FeS2）和硫酸盐硫（CａSO４等）。其中，黄铁矿硫和有机硫及单质硫是可燃硫，占煤中硫分的90％以上：硫酸盐硫是不可燃硫，占煤中硫分的5％～10％，是煤中灰分的组成成分。

煤在燃烧过程中，所有的可燃硫都会随着受热从煤中析出。在氧化性气氛中，可燃硫均会被氧化成SO2。循环流化床锅炉烟气排放的SOｘ中，一般SO2占98％左右，SO3只占0.5％～2％左右，相当于煤中1％～2％的硫分以SO3的形式析出。

3、循环流化床锅炉超低排放改造

3.1脱硫部分改造

第一，石灰石注入点改造。本次石灰石技术改造结合福斯特惠勒循环流化床锅炉固有特点、紧凑式旋风分离器及炉膛出口的高宽比、炉内喷钙脱硫技术进行石灰石注入点的改造工作，在实际改造过程中，应注重合理布置并选择炉膛喷射的具体位置。在改造过程中相关技术人员需要根据实际情况选择炉膛石灰石注入点的位置非常关键。此外，在选择石灰石注入点温度区域时应以835℃~850℃为宜。在本次改造过程中，结合实际情况最终选择从分离器的中部人孔注入的方式，且通过将原有石灰石输送管线易磨损弯头全部更换为新型耐磨弯头的方式，提高石灰石输送管线的稳定性，同时降低循环流化床锅炉出现故障的概率。在改造结束后，应注意将炉内喷钙优化工艺调整到适合锅炉运行的范围。

第二，锅炉密相区设置蒸汽喷枪改造，为了防止由断煤偏烧引起的二氧化硫超标排放的现象，相关工作人员应在锅炉密集区增设蒸汽喷枪，且每台循环流化床锅炉应配置3个蒸汽喷枪并将这3支蒸汽喷枪分别设置在锅炉密集区的左墙、右墙、后墙的中部，且每支蒸汽喷枪应满足出力为5t/h、蒸汽参数为P=1.15MP、T=315℃等基本条件，导致二氧化硫超标排放的主要原因为是循环流化床锅炉在正常运行过程中由于给煤机断煤是的锅炉内部的布风板煤炭无法均匀分布，从而导致锅炉密相区温度呈现出混乱状态。因此，本次改造将通过在锅炉密相区上部设置蒸汽喷枪的方式来提高锅炉密相区的脱硫的稳定性，在断煤等锅炉非正常运行状态下，紧急投入蒸汽喷枪，控制二氧化硫排放浓度不会突升，避免硫化物排放超标。

3.2脱硝部分改造

本次改造过程中组织相关技术人员在锅炉正常运行状态下，检查炉膛及尾部受热面是否存在漏风现象，若是存在应及时将锅炉漏风得具体部位以及情况详细记录，并在检查结束后对出现漏风现象的部位进行全面补漏工作，以减轻锅炉漏风现象。减少锅炉漏风有利于降低锅炉的排烟热损失，同时还可以在一定程度上提高锅炉燃烧热效率，减少锅炉的烟气量、降低反应区过剩空气系数、提高喷氨区的烟气温度，使得脱硝系统的脱硝效率可以达到相关设计值并起到有效抑制氨逃逸率的作用。

3.3粉尘检测升级改造

众所周知，烟气中含有的粉尘会对环境造成十分严重的危害，因此，对粉尘的监测仪器实行升级对测量粉尘含量有非常大的帮助。以前普遍采用的是国产LDM-100型激光粉尘仪，该仪器通过测定射入烟气中的光强和射出烟气的光强进行对比，达到对排烟管道、粉尘的浓度等实时测量的目的。这列粉尘的监测范围在0～100之间，然而，实际监测中受粉尘颗粒的影响比较大，导致监测的精度不是十分理想，且对于湿度比较大的烟气测量更加不准确，因此，采用该监测方法无法满足监测的要求。为了解决这类问题，2013年我国引入PM-1820WS型低粉检测仪，该仪器工作原理与激光粉尘完全不同，针对烟气中水分含量较多，导致结露问题的出现的情况，有很好的作用，通过拌热的探头将烟气进行抽取，干燥情况下对粉尘的浓度进行监测，可以有效避免水汽对结果的影响，能够比较精确地测量出饱和情况下的烟气粉尘的含量。采用该仪器设备后，测量粉尘的浓度更加精细，使得排放的烟雾粉尘量能够满足相关标准，对环境改善有较大的帮助。

总之，近几年随着我国可持续发展理念的不断深化，使得环境问题逐渐成为了社会关注的焦点问题。与此同时，国家也针对各个领域企业的排污、排烟情况制定了一系列的排放标准，因此做好循环流化床锅炉超低排放改造非常重要，需要重点加强研究。

参考文献：

[1]杨梅.循环流化床烟气SNCR脱硝机理和实验研究[D].上海交通大学，2014.

[2]孟庆杭.循环流化床锅炉脱硫提效研究及应用[J].节能技术，2016，34（01）：68-72.

[3]李进昌.小型循环流化床工业锅炉超低排放[J].工业锅炉，2013（01）：58-59+62.