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循環(huán)流化床鍋爐超低排放技術研究
本文主要研究了循環(huán)流化床鍋爐超低排放技術，探討了如何將技術應用于實際的生產中，明確了循環(huán)流化床鍋爐超低排放技術的要點和應用過程中需要注意的問題，希望可以為今后的循環(huán)流化床鍋爐超低排放工作帶來參考和借鑒。
關鍵詞：循環(huán)流化床；鍋爐；超低排放技術
當前，研究循環(huán)流化床鍋爐超低排放的技術人員有很多，但是，很多時候沒有一個科學合理的方案，導致應用過程中存在各類問題，因此，我們有必要深入分析其技術的合理性和可行性。
1、循環(huán)流化床鍋爐超低排放的必要性
隨著我國工業(yè)化進入到深水區(qū)，我國環(huán)境情況也在zui近幾年交易區(qū)有了很大的變化，京津冀霧霾影響著人的健康、城市的文明水平。十八大充分體現(xiàn)了以人為本的基本精神，將生態(tài)文明建設寫入報告，并多次提及15次之多。2015年1月1日將執(zhí)行新的《環(huán)境保護法》把環(huán)境保護提升到基本國策的高度。
我國國家環(huán)保部《鍋爐大氣污染物排放標準》GB13271-2014對電廠鍋爐煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放限值進行了明確規(guī)定。據(jù)統(tǒng)計，我國煙塵排放量的70%，二氧化硫排放量的90%，氮氧化物排放量的67%都來自燃煤。作為燃煤大戶的火電廠貢獻率比重zui大，因此，治理電廠的污染物排放將變的尤為重要。本文主要對大型循環(huán)流化床鍋爐的氮氧化物排放控制措施進行討論。
2、循環(huán)流化床（CFB）鍋爐超低排放技術方案研究
對已運行CFB鍋爐的測試表明，對折算硫分Szs小于1g/MJ的燃料，當Ca/S摩爾比為2.0～3.0時，其脫硫效率可達到90%～98%，個別CFB鍋爐甚至能夠達到99%，相應的SO2排放值在100mg/m3以下。
對于Szs為1.0～2.5g/MJ的燃料，CFB鍋爐需要采用爐內及爐外2級脫硫工藝，爐內脫硫效率90%（Ca/S摩爾比等于2.2），爐外脫硫效率90%（Ca/S摩爾比等于1.5），2級脫硫工藝的綜合脫硫效率可達到99%，zui終SO2排放值可控制在100mg/m3以下。
在華能BS熱電廠300MWCFB鍋爐的工程應用結果表明，爐外脫硫工藝可優(yōu)化考慮采用循環(huán)流化床煙氣脫硫（CFB-FGD）工藝。CFB-FGD為半干法脫硫工藝，其由吸收劑添加系統(tǒng)、循環(huán)流化床反應器、分離器以及自動控制系統(tǒng)組成。CFB反應器底部為布風裝置（布風板或文丘里管），反應器下部密相區(qū)布置有石灰漿（或石灰粉）噴嘴、加濕水噴嘴、返料口等，反應器上部為過渡段和稀相區(qū)。
CFB反應器的出口為分離器，分離器下部為立管和回料裝置，它們用于分離反應器循環(huán)物料，并將循環(huán)物料送回循環(huán)流化床反應器。鍋爐空氣預熱器出口的煙氣從CFB下部布風裝置進入反應器，維持循環(huán)流化狀態(tài)。新鮮石灰漿（或干石灰與水）由壓縮空氣霧化后通過布置在反應器中央的兩相流噴嘴進入反應器，在CFB反應器內，SO2、SO3及其他有害氣體如HCl和HF與脫硫劑反應，反應產物由煙氣攜帶出反應器。
經分離器分離下來的固體顆粒返回CFB反應器進行循環(huán)，脫硫劑經過多次循環(huán)，延長了脫硫反應時間，提高了脫硫劑的利用率。工藝水用噴嘴噴入吸收塔下部，以增加煙氣濕度降低煙溫，使反應溫度盡可能接近水露點溫度，從而提高脫硫效率。從分離器出來的煙氣及少量細顆粒進入除塵器進行zui后除塵。
除塵后的煙氣溫度為70～75℃，不必加熱即可經煙囪排入大氣。為使CFB鍋爐進一步降低NOx排放值，達到深度脫硝的目的，可在爐膛出口處設置選擇性非催化還原（SNCR）系統(tǒng)，典型CFB鍋爐的SNCR系統(tǒng)由還原劑儲槽、還原劑噴槍以及相應的控制系統(tǒng)組成。還原劑可采用液氨或尿素溶液。
還原劑在旋風分離器入口煙道上噴入時，煙氣溫度一般為800～920℃。煙氣在分離器內有較長的停留時間，且噴入的還原劑與煙氣在強旋流的作用下混合良好，因此可實現(xiàn)降低NOx的目的。用尿素溶液作為還原劑的SNCR系統(tǒng)在CFB鍋爐上應用的典型實例是國內某熱電廠2×300MWCFB鍋爐，SNCR系統(tǒng)分4個噴射區(qū)域將尿素溶液噴入旋風分離器入口煙道內。
3、CFB鍋爐深度脫硫技術
3.1SO2生成量的降低
SO2的實際生成量與煤種和鍋爐運行參數(shù)等因素有關，而要通過改變燃用煤種來降低燃煤的硫分存在較大的困難。因此，對于燃用煤種穩(wěn)定的CFB鍋爐，通過優(yōu)化鍋爐運行參數(shù)降低SO2的生成量是zui可行的。
鍋爐運行參數(shù)中床溫是影響SO2的實際排放濃度的首要因素。雖然大部分CFB鍋爐設計床溫在800～900℃，但實際運行中普遍存在運行床溫過高的問題，主要原因有以下幾方面:①鍋爐在設計過程中存在受熱面布置不合理、分離器效率低等設備問題;②鍋爐實際燃用煤種與設計煤種差別較大，造成灰分偏低、熱值偏高等;③鍋爐運行中為提高鍋爐燃燒效率，降低鍋爐不*燃燒熱損失而人為提高運行床溫。
3.2爐內脫硫
典型的CFB鍋爐爐內脫硫工程實例見表1。由表1可見，3臺典型CFB鍋爐SO2理論生成量較高，爐內綜合脫硫效率均達到了97%以上，實現(xiàn)了爐內脫硫。國內外大量試驗研究及實爐運行結果均表明，將影響爐內干法脫硫效率的各種因素控制在合理的范圍內，能夠實現(xiàn)綜合脫硫效率不低于95%(含自脫硫)的爐內脫硫。
表1典型CFB鍋爐爐內脫硫效果(含自脫硫)
3.2.1石灰石物化參數(shù)
脫硫劑石灰石影響爐內脫硫效率的主要參數(shù)包括石灰石的脫硫反應活性、粒徑分布和氧化鈣含量。
石灰石的脫硫反應活性可表述為石灰石與SO2進行表面化學反應的難易程度，受到石灰石成分和內部微觀結構等因素的影響。不同產地的石灰石存在較大的差別，通常通過實驗室熱重試驗進行評價。
石灰石顆粒的粒徑分布要保證大部分顆粒能夠被鍋爐的旋風分離器分離而多次利用。鍋爐設備生產廠家根據(jù)設計的分離器效率推薦石灰石的粒徑分布，一般情況下石灰石中位粒徑d50(粒徑分布的篩分曲線上，篩上物的累積篩余量或通過量為50%的顆粒所對應的粒徑)為250～450μm，zui大粒徑dmax為1.0～1.5mm。工程應用中可以結合飛灰和循環(huán)灰粒徑分布綜合考慮。氧化鈣含量用于評價石灰石的純度，相同條件下優(yōu)先選取氧化鈣含量高的石灰石作為脫硫劑。
3.2.2爐內干法脫硫系統(tǒng)參數(shù)
爐內干法脫硫工藝系統(tǒng)設計參數(shù)包括石灰石輸送量、輸送風速、輸送物料濃度等。
爐內干法脫硫系統(tǒng)雖然屬于氣力輸送的范疇，但由于石灰石粉堆積密度大、逸氣性強、磨損指數(shù)大，易沉積板結的特性，在工藝系統(tǒng)設計上和其他粉粒體氣力輸送較大的差異。因此，爐內干法脫硫工藝系統(tǒng)核心參數(shù)選取和自動控制策略的制定都需要根據(jù)石灰石、煤種和鍋爐爐型等因素綜合考慮方可達到理想的效果。
4、結束語
綜上所述，只有真正做好理了循環(huán)流化床鍋爐超低排放技術的研究工作，才能夠進一步提高技術的實踐效果，同時，也應該為技術的發(fā)展提供更多的思路和經驗，保證技術更加的有質量。