循环流化床锅炉的污染物排放与控制

赵光翔

摘  要：现阶段，我国工业化进程不断加快，我国循环流化床锅炉（简称 CFB 锅炉）作为一种洁净煤燃烧技术，较强的燃料适应性和较低的运行成本极大的推动了该项技术的使用，目前我国 CFB 锅炉机组装机容量接近 1.2 亿千瓦时，约占火力发电机组的 13%。由于 CFB 锅炉设计本身和燃煤煤质的制约，需要合理选用适合的技术措施，在达到环保要求的同时，充分发挥CFB 锅炉低温燃烧优势，突出洁净煤燃烧优势，节约运行成本。本文对循环流化床锅炉的特征进行简要介绍，提出该锅炉运行中污染物排放控制的工艺与方法，污染物排放控制包括脱硫、脱销、除尘，力求通过干法脱硫、PNCR 工艺脱销、布袋除尘等方式，使污染物排放量得到有效控制，与国家规定充分符合。

关键词：循环流化床;污染物排放;控制方法

引言

循环流化床锅炉技术作为当前使用较广的煤炭燃烧技术，其燃烧产物排放会产生较多污染，因此有必要对循环流化床锅炉污染物排放进行合理控制。基于此，分别从粉尘、氮氧化物、硫氧化物排放控制工作进行深入研究，希望能对当前的锅炉污染物排放控制工作带来一定帮助。

1循环流化床锅炉技术的特点

循环流化床（CFB）锅炉是近 30 余年来发展起来的一种新型清洁煤燃烧技术，在国内外得到快速的应用发展。循环流化床锅炉技术的特点主要是：（1）燃料利用率高。“流化床”一词显然是指固体颗粒和气体流动的强混合系统中的流体动力学，它使颗粒保持动态运动。根据技术行为的观察，可以将不同的系统描述为鼓泡、湍流化床。因此，各种制造商将其系统称为鼓泡床、涡轮流化床。流化床系统可以设计成诱导特定的强制循环，即循环流化床锅炉，如，“内部循环”或“外部循环”，靠近主燃烧室是一个大型旋风分离器，用于分离返回到流体中的较大固体颗粒。流化床和热烟气通过加力燃烧区离开旋风分离器，在燃料燃烧时，气固混合好，燃烧的速率高。（2）燃料适应性广。循环流化床锅炉发展至今，已经能适应多数种类的燃料，这是循环流化床锅炉技术能被市场广泛采用的重要因素。强烈的湍流允许在流化床系统的给定条件下进行广泛的吸附过程，特别是硫氧化物与钙和镁氧化物的化学结合，这些吸附剂已存在于废物中或以碳酸钙（石灰石）或规定细颗粒尺寸的氢氧化钙的形式送入流化床。该特性还可有效地用于流化床系统中的低品位煤的燃烧，二氧化硫排放量综合减少约 90%（无二次脱硫措施）。循环流化床锅炉的设计和运行适用于平均燃料混合物，从约5～8MJ/kg，到超过40MJ/kg的值。在极端情况下，要焚烧的废物的平均热值可以低于3MJ/kg，例如，机械脱水的污水污泥，预热的燃烧空气（热量的内部回收）和一些废物流在利用自备蒸汽轮机提供的低压蒸汽的系统中部分干燥。因此，循环流化床锅炉的利用对燃料的适应性非常广泛。（3）负荷调节范围大、速度快。在床体的负荷压力产生变化时，过去使用的鼓泡流化床锅炉采用分床压火技术，操作难度大，而循环流化床锅炉将操作简单化，只需调节给煤量、空气量和物料循环量，负荷调节的速度快，调节范围大大增加。

2循环流化床锅炉污染物排放与控制方法

2.1循环流化床中氮氧化物排放与控制

为了控制氮氧化合物排放，一定要对床温进行合理控制，一般情况下应控制床温在900℃以下。氮氧化合物生成不仅和温度相关，还和燃料反应活性相关。针对低挥发燃料而言，例如石油焦、无烟煤等，因反应活性较低，反应速度相对较慢，因而使得主循环物中的碳量較高;褐煤等高反应活性燃料，主循环物料碳含量较低，所以，循环流化床锅炉中的氮氧化合物排放量会逐渐提高。氮氧化合物排放量在200mg/m 3，循环流化床燃烧中大部分情况下可以满足实际要求，但氮氧化合物的排放量是否在100mg/m 3，则主要受燃料种类的影响。针对石油、无烟煤、贫煤等，能够满足相应要求，但应合理控制温度在900℃以上，空气系数在1.25以下。针对挥发性较高的材料而言，床温一般在870℃以下，过量空气系数在1.23以下，燃料中的氮含量在0.7% 以下。如果不对床温进行严格控制，那么氮氧化合物排放会超过国标要求。若最初的氮氧化合物排放超标，就要进行脱硝处理。当循环流化床锅炉中的氮氧化合物排放量较低的情况下，可以使用 SNCR，在恰当位置喷入一定的氨水、氨气及尿素等还原剂，其中 SNCR 的温控范围相对较窄，锅炉主循环中的回路温度正好在这一区间当中。借助旋风同分离器，可以提升反应进程，避免氨逃离。与此同时，循环灰作为多孔介质及氮氧化合物的催化剂，将促进催化反应强烈进行，以便达到消耗 SNCR 的目的。据相关实验表明，氮氧化合物的还原率超过70%，这是煤粉燃料难以达到的。针对高挥发燃料而言，使用SNCR就能达到相应的国标要求。但若对床温进行严格控制，以此来降低原有的氮氧化合物含量，就可以使 SNCR 负担明显减轻。

2.2粉尘的排放与控制

（1）布袋除尘器主要是将含有粉尘的气体隔离在袋子之外，将干净清洁的空气存储到袋子内部，且袋口朝上。该设备属于单元组合装置，可根据具体情况对袋子的长度与过滤面积进行高效调整，通过改变单元数量的方式，与过滤风量的相关需求相符合;（2）布袋除尘器采用对气流进行二次分配的方式，在原本进风系统的基础上，将分配系统加入其中，可有效减少紊流、防止二次扬尘等情况发生。采用合理的进风导流、灰斗导流管可提高进风均匀度，将箱体的阻力降到最低状态，使不同滤袋中的负荷比处于平衡状态，增加过滤面积的利用效率，延长滤料的使用期限。除此以外，分配系统的应用还可将没有充分燃烧的灰尘颗粒进行预除，以免对滤袋造成损坏。

2.3深度脱硫与脱硝

脱硫效率的提升能够进一步减少SO2的排放量，而现有的循环流化床锅炉技术在这方面正处于劣势，面对现在环境污染日益严重的严峻形势，锅炉技术必须改进。低温燃烧是循环流化床锅炉独有的特性，这一优势使得燃料燃烧的产生的副产物NOX含量相对较低。但就目前的发展形势而言，国家对环境保护问题愈加重视，未来必将对污染物的排放标准提出更加严格的要求。因此，循环流化床锅炉技术必须在现有的技术基础上更上一层楼，才能更好地适应生产发展的需求。

2.4实现能源综合性利用

煤炭为不可再生能源，因此，循环流化床锅炉如何能实现资源利用最大利用率是当前主要的问题。一方面，依靠现有的技术水平，研发人员可以考虑使用一些环保替代能源来降低主要能源短缺造成的生产压力。另一方面，对于循环流化床锅炉燃料燃烧产生的大量灰份还没有完善的处理方法，这些技术有广阔的发展前景。

结语

综上所述，通过研究可知，在循环流化床锅炉运行过程中，应针对排放的污染物采取积极有效的处理措施，使污染物排放量得到有效控制，与国家规定充分符合，使行业得到健康可持续发展。

参考文献

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