翁麗娟

摘 要：隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，電力電量需求持續(xù)增加，客觀上需要建設(shè)更多的發(fā)電廠來彌補供電的不足。然而，火電廠數(shù)量的增加帶來了嚴峻的環(huán)保問題，污染氣體排放已經(jīng)嚴重影響到人們的生命安全，現(xiàn)階段廣泛采用循環(huán)流化床（CFB）鍋爐，該鍋爐能夠清潔燃燒各種固體燃料，如何進一步降低污染物排放受到了人們廣泛的關(guān)注。該文首先介紹了CFB鍋爐的結(jié)構(gòu)，然后結(jié)合實際案例，給出了具體的低排放技術(shù)的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：循環(huán)流化床鍋爐 低碳減排 污染氣體

中圖分類號：TK22 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）07（a）-0028-03

我國人員多，用電量大，傳統(tǒng)的火力發(fā)電是主要的電力來源，然而火力發(fā)電所帶來的環(huán)境污染問題已經(jīng)嚴重影響了電力工業(yè)的發(fā)展。降低污染物排放是電力行業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必由之路。自2014年7月1日起，規(guī)定燃煤鍋爐煙塵排放限額為30 mg/m3，二氧化硫為100 mg/m3，氮氧化物為200 mg/m3。目前，各大燃煤發(fā)電單位、高?；蚩蒲袉挝灰呀?jīng)開始研究深度脫硫、脫硝等低排放技術(shù)，其中CFB技術(shù)應(yīng)用比較廣泛，該技術(shù)起源于1970年，屬于一種清潔燃燒技術(shù)，燃燒最佳溫度為800℃～900℃，通過加入一定量的石灰石顆粒，可以吸收燃料中生成的污染氣體，普通的CFB鍋爐仍然無法達到新形勢下的低污染氣體排放的標準，因此，需要對脫硫、脫硝等技術(shù)進行進一步的研究，從而達到降低污染物排放的目的，最終使火力發(fā)電企業(yè)在日益競爭激烈的電力市場中保持健康發(fā)展。

1 循環(huán)流化床鍋爐結(jié)構(gòu)

CFB鍋爐主要采用單鍋筒，以一種比較自然的方式循環(huán)，分為前部和尾部連個豎井，其中前端的豎井為總吊結(jié)構(gòu)，水冷壁構(gòu)成了四周，包含風室、密相和稀相區(qū)。尾部的煙道則由高低溫過熱器。預(yù)熱器等構(gòu)成，豎井則主要采用支撐結(jié)構(gòu)。前后兩個豎井之間用旋風分離器連接，分離器的下部與灰冷器或循回裝置連接。在燃料室中和分離器的內(nèi)部裝有防磨內(nèi)襯，前部和尾部的豎井采用不同的爐墻，前部采用敷管、尾部采用輕型，鍋爐整體重力由外部的8根鋼管支撐。鍋爐內(nèi)煤或油的燃燒，需要分級進行，風比率為55%，采用干式進行灰渣排放分離，然后經(jīng)過螺旋出渣機和灰斗進行排除。該鍋爐十分注重爐膛的設(shè)計，流化速度為3 m/s，采用合理的爐膛截面，即使燃燒的原料不同，也可以確保燃燒效率高達99%。分離器的煙進口溫度在800℃左右，由于風筒的內(nèi)徑比較小、結(jié)構(gòu)相對簡單，桶內(nèi)設(shè)置一層薄薄的內(nèi)襯，其使用壽命更長，循環(huán)倍率為15倍。

2 循環(huán)流化床鍋爐低排放技術(shù)的應(yīng)用

2.1 CFB脫硫技術(shù)

煤中含有的硫成分，按照在空氣中是否可以燃燒分為兩種：第一種是可燃硫；第二種是不可燃硫。CFB鍋爐中可燃的硫的產(chǎn)物是二氧化硫，這部分硫包括硫單質(zhì)、有機硫等，占到煤中硫總含量的90%；第二種硫成分在空氣中無法燃燒，可以在一定溫度下以硫酸鈣的形式穩(wěn)定存在。下面介紹幾種常見的脫硫工藝：（1）爐內(nèi)干法脫硫技術(shù)。通過向CFB鍋爐中加入碳酸鈣來控制二氧化硫的排放量，該脫硫技術(shù)的步驟是首先碳酸鈣在高溫下分解為二氧化碳和氧化鈣，氧化鈣與二氧化硫反應(yīng)生成固體硫酸鈣，然后將生成的硫酸鈣和爐渣、飛灰一塊排出鍋爐，最終達到了去除硫的目的。（2）CFB-FGB半干法脫硫。鍋爐內(nèi)煤燃燒后出來的煙氣，流入循環(huán)流化床脫硫塔，經(jīng)過噴水降溫，使煙氣的溫度降低近15℃左右，然后加入水、各種吸收劑、脫硫灰等，經(jīng)過一些化學反應(yīng)，生成了固體硫化物，最終達到降低煙氣中硫物質(zhì)的含量的目的。（3）采用石灰石-石膏濕法進行脫硫。該脫硫工藝采用的是石灰石脫硫劑，可以向硫物吸收塔中噴入吸收漿液，使這些物質(zhì)與煙氣進行充分接觸，達到對煙氣過濾的作用，二氧化硫與強氧化空氣及漿液發(fā)生反應(yīng)，生成硫化鈣水化物，可以有效吸收煤化物中硫成分。以上三種脫硫方法各有優(yōu)缺點，具體的比較如表1所示。

通過對上述表格的分析可以得出采用第二種脫硫工藝，可以將脫硫的效率提升到90%以上，可以實現(xiàn)除塵和脫硫共同開展，與此同時為了滿足二氧化硫和煙塵的排放限額，在容量高于300MW的火電機組普遍采用第二種脫硫技術(shù)。采用第三種脫硫工藝的脫硫效率最高，為95%以上，但是不足之處是采用這種技術(shù)可能會增加火電廠的建設(shè)成本，有關(guān)部門需要根據(jù)具體的情況去選擇。實際中，有些地區(qū)要求CFB鍋爐機組的綜合脫硫效率高達98%，那么采用單一的脫硫方法就無法達到低排放的要求，因此，迫切需要尋找一種效率更高的方法，目前，可行的辦法是采用鍋爐內(nèi)干燥的方法和煙氣脫硫工藝的結(jié)合，以達到對煤中的硫含量深度脫去的目的，且調(diào)節(jié)的手段更加靈活、可靠，最終可以滿足國家的相關(guān)規(guī)章規(guī)范。

2.2 CFB脫硝技術(shù)

循環(huán)流化床鍋爐在燃燒中會生成大量的氮氧化物，氮氧化物的量與燃料的溫度及空氣系數(shù)有關(guān)系。經(jīng)過檢測發(fā)現(xiàn)鍋爐燃燒中產(chǎn)生的氮氧化物分為兩種：第一種是燃料型；第二種是熱力型。第二種物質(zhì)的產(chǎn)生正比于鍋爐的溫度，即溫度越高產(chǎn)生的氮氧化物越高。CFB鍋爐內(nèi)爐膛的溫度要比煤粉爐的溫度略低，因此產(chǎn)生的第二種氮氧化物較少。下面詳細介紹第一種氮氧化物生成的主要步驟：第一步，燃燒過程中含有氮化物的固體物質(zhì)受熱以后，會逐漸分解為氨氣或HCN，將隨著鼓入的空氣釋放出來。第二步，生成的部分氨氣或HCN在氧氣的作用下轉(zhuǎn)化為氮氧化物，氮氧化物的轉(zhuǎn)化率和生成量取決于爐膛內(nèi)的燃燒溫度，當溫度比較高時，氮將以一氧化氮或二氧化氮的形式釋放出來，若此時爐膛內(nèi)的溫度較低，則氮化物將殘留在灰渣中?；谶@種原理，可以除去粉塵后的風機出口處的煙霧送入鍋爐一次風機地點，吹入爐膛進行二次燃燒，送風管的規(guī)格為720×5，且在吹風機出口匯合處添加閥門，用以調(diào)節(jié)風量的大小，改造完成后可有效控制循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)的溫度，使其穩(wěn)定在900°左右，按照發(fā)電廠使用煤的質(zhì)量等級，可以計算出燃燒煤以后產(chǎn)生的氮氧化物濃度，排放的濃度低于200 mg/m3。endprint

2.3 CFB粉塵檢測升級改造

眾所周知，煙氣中含有的粉塵會對環(huán)境造成十分嚴重的危害，因此，對粉塵的監(jiān)測儀器實行升級對測量粉塵含量有非常大的幫助。以前普遍采用的是國產(chǎn)LDM-100型激光粉塵儀，該儀器通過測定射入煙氣中的光強和射出煙氣的光強進行對比，達到對排煙管道、粉塵的濃度等實時測量的目的。這列粉塵的監(jiān)測范圍在0～100之間，然而，實際監(jiān)測中受粉塵顆粒的影響比較大，導致監(jiān)測的精度不是十分理想，且對于濕度比較大的煙氣測量更加不準確，因此，采用該監(jiān)測方法無法滿足監(jiān)測的要求。為了解決這類問題，2013年我國引入PM-1820WS型低粉檢測儀，該儀器工作原理與激光粉塵完全不同，針對煙氣中水分含量較多，導致結(jié)露問題的出現(xiàn)的情況，有很好的作用，通過拌熱的探頭將煙氣進行抽取，干燥情況下對粉塵的濃度進行監(jiān)測，可以有效避免水汽對結(jié)果的影響，能夠比較精確地測量出飽和情況下的煙氣粉塵的含量。采用該儀器設(shè)備后，測量粉塵的濃度更加精細，使得排放的煙霧粉塵量能夠滿足相關(guān)標準，對環(huán)境改善有較大的幫助。

3 案例分析

以某電廠的機組為例進行說明，為了響應(yīng)國家的《煤電節(jié)能減排升級和改造行動計劃》，該電廠根據(jù)流場模擬的結(jié)果和測試數(shù)據(jù)對噴射系統(tǒng)進行了改造，增加了噴槍的數(shù)量，爐內(nèi)的燃料采用分級燃燒和多段控制策略，對燃燒設(shè)備如風帽、受熱面、返料倉等進行改造，并采用了高效的脫硫技術(shù)，有效降低了氮氧化物及硫化物的排放量。表2為改造前后機組的參數(shù)。

4 結(jié)語

總之，采用CFB鍋爐不僅在燃料方面有較強的適應(yīng)能力，而且可以有效降低污染物的排放量，為此，在電力企業(yè)中被普遍采用，隨著國家環(huán)保要求的不斷提高，對CFB鍋爐進行下一步改造顯得十分重要，在CFB鍋爐中引入脫硝和脫硫排放，并深入分析二氧化硫、三氧化硫、二氧化氮、一氧化氮等污染氣體的生成條件，將為后續(xù)的污染物治理實現(xiàn)超低排放奠定堅實的基礎(chǔ)。

參考文獻

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