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        循環(huán)流化床煙氣超低排放技術(shù)應(yīng)用及進展

        2019-10-21 01:22:49陳少飛
        中國電氣工程學(xué)報 2019年8期
        關(guān)鍵詞:技術(shù)應(yīng)用

        陳少飛

        摘要:循環(huán)流化床氣化技術(shù)是一種新型粉煤氣化技術(shù),它通過固體物料在爐內(nèi)進行循環(huán)流化進行傳熱,然后使煤粉在高溫流化態(tài)中發(fā)生氣化反應(yīng),在反應(yīng)完成后產(chǎn)生的灰會隨著爐內(nèi)的循環(huán)流化進入旋風(fēng)分離進入后系統(tǒng),最終進行外排處理。在此背景下,文中針對CFB鍋爐煙氣脫硝技術(shù)進行研究,提供可行方案供參考。

        關(guān)鍵詞:循環(huán)流化床;煙氣脫硫;技術(shù)應(yīng)用

        循環(huán)流化床鍋爐源自20世紀(jì)70年代發(fā)展出來的新技術(shù),其發(fā)展動力是人類社會對生態(tài)保護的高度重視。循環(huán)流化床技術(shù)屬于一種清潔燃燒工藝,大幅度降低了作為全球主要氣體污染物的SO2(二氧化硫)與NOX排放量,即從根源上緩解了酸雨的產(chǎn)生。而且,循環(huán)流化床鍋爐還具備燃料適應(yīng)性大、負(fù)荷調(diào)整性好、投資與運行費用相對偏低等優(yōu)勢,所以該技術(shù)在全球得到了普遍運用。

        1煙氣脫硫技術(shù)現(xiàn)狀

        據(jù)統(tǒng)計,SO2排放雖然得到有所控制,較之前有所下降,但2015年排放總量依然達到了1859.1萬t,其中在排放總量中顯示,工業(yè)源的排放占據(jù)很大比重,達到83.7%;工業(yè)源中包含了金屬和非金屬加工業(yè)、石油行業(yè)、電力行業(yè)等,在工業(yè)源排放的SO2中,工業(yè)源排放SO2之所以占比很高,是因為電力行業(yè)是煤耗大戶,數(shù)據(jù)顯示,僅電力行業(yè)排放的SO2占工業(yè)源總排放量的36%。

        以燃燒階段為基礎(chǔ),對SO2控制進行劃分可以分為三個階段:燃燒前脫硫、燃燒中脫硫、燃燒后脫硫。近年來,煙氣脫硫(FGD)作為燃燒后脫硫技術(shù)在世界各發(fā)達國家取得了顯著成效,因此成為整個脫硫市場應(yīng)用最廣泛,技術(shù)最成熟的脫硫技術(shù)。通常煙氣脫硫技術(shù)可以劃分為:濕法脫硫技術(shù)、半干法脫硫技術(shù)和干法脫硫技術(shù),脫硫產(chǎn)物和所使用的脫硫劑狀態(tài)的不一樣,是區(qū)分煙氣脫硫方法的依據(jù)。濕法脫硫技術(shù)以85%的市場占有率成為世界各國應(yīng)用最廣泛的脫硫技術(shù),其中,以美國、日本、德國占比最高,濕法脫硫技術(shù)在三個國家的市場占有率分別達到92%、98%、90。脫硫劑和脫硫產(chǎn)物以一種濕的狀態(tài)存在,簡稱為濕法脫硫,反之,簡稱為干法脫硫。在脫硫市場中應(yīng)用較多的濕法脫硫技術(shù)有:石灰石-石膏法、海水法、氨法、鈉堿法等;干法脫硫技術(shù)中研究較多的有活性炭法、電子束法等脫硫技術(shù);半干法脫硫技術(shù)是處于濕法和干法之間的一種脫硫技術(shù),典型的半干法脫硫技術(shù)主要有噴霧干燥脫硫技術(shù)、循環(huán)流化床脫硫技術(shù)。截至2014年,對國內(nèi)的脫硫技術(shù)應(yīng)用統(tǒng)計顯示:石灰石石膏法煙氣脫硫技術(shù)以92%的市場占有率成為濕法脫硫技術(shù)占有率最高的脫硫方法。海水法脫硫以其獨特優(yōu)點占據(jù)了3%的市場份額。氨法脫硫技術(shù)和循環(huán)流化床半干法脫硫技術(shù)占據(jù)了市場相同份額,分別占據(jù)了2%,其他的脫硫方法占比1%。

        2CFB鍋爐脫硝技能剖析

        2.1傳統(tǒng)噴淋空塔濕法煙氣脫硫工藝

        國內(nèi)外電廠大多采用此工藝進行煙氣脫硫,通常可達到98%以上的脫硫效率,但吸收塔出口SO2排放濃度大多超出50mg/m3。根據(jù)某企業(yè)2×300MW循環(huán)流化床機組燃煤含硫量,設(shè)置3層噴淋層,理論上吸收塔脫硫效率可達到97.8%以上,但要使吸收塔出口SO2排放濃度長期、穩(wěn)定保持在35mg/m3以下,會有一定風(fēng)險,所以,需要采取提效措施,如增設(shè)一座預(yù)吸收塔,與原吸收塔串聯(lián)運行,脫硫效率可到達98%甚至更高。

        2.2FGDplus工藝

        FGDplus工藝是AEE企業(yè)為高硫份煤和超低二氧化硫排放研制的一種新型的脫硫工藝。此工藝依據(jù)“導(dǎo)向傳質(zhì)”機理,優(yōu)化現(xiàn)行的空塔噴淋層工藝,以降低氣液傳質(zhì)阻力與能量耗損,提升脫硫率,達到二氧化硫的超低排放,該工藝在德國Niederaussem電廠創(chuàng)建了一個示范設(shè)備,治理氣體量3000m3/h,運行2a,脫硫率高達99.8%。當(dāng)前,該工藝已在我國太原第二熱電廠應(yīng)用。

        2.3雙循環(huán)工藝

        雙循環(huán)工藝屬于一種濕法脫硫方式。該工藝經(jīng)兩級漿液循環(huán),對二氧化硫?qū)嵤﹥纱沃卫?,兩級循環(huán)過程都設(shè)置了單獨的循環(huán)漿池、噴淋層,每級循環(huán)都有不同的運轉(zhuǎn)參數(shù)。氣體首先通過一級循環(huán),該級循環(huán)的基本功能是確保良好的CaSO3氧化效果與足夠的石膏硬化時間,脫硫效率在30%~70%;之后氣體進入二級循環(huán),該循環(huán)負(fù)責(zé)完成SO2的吸收,使SO2達標(biāo)排放。

        2.4雙托盤脫硫工藝

        該工藝是在噴淋空塔的基礎(chǔ)上研發(fā)出來的,核心是增強氣流均質(zhì)、氣液結(jié)合、提升石灰石的分解量。該工藝在以往的噴淋空塔結(jié)構(gòu)上,加設(shè)兩層托盤,托盤形成的阻力令煙氣流量均勻的布置在噴淋塔截面上,同時使脫硫漿液在托盤上形成一層液膜,讓漿液和氣體得到完全接觸,避免噴淋塔內(nèi)出現(xiàn)煙氣走廊現(xiàn)象,該工藝的脫硫效率較單純的噴淋空塔高,通常脫硫效率可達到98%以上。

        2.5湍流子脫硫工藝

        湍流塔是在噴淋空塔的基礎(chǔ)上增加一套由若干個湍流單元組成的旋匯耦合設(shè)備。該工藝依靠多相紊流混合的強傳質(zhì)原理,通過特殊的旋匯耦合設(shè)備,形成氣液旋轉(zhuǎn)運行的湍流環(huán)境,氣液固三相完全接觸,大幅度下降了氣液膜傳質(zhì)阻礙,極大提升了傳質(zhì)效率,快速實現(xiàn)傳質(zhì)過程,進而達到提升脫硫率的目的。

        2.6CFB鍋爐低氮焚燒技能

        CFB鍋爐發(fā)作的燃料型NOx生成機理非常復(fù)雜,操控燃料型NOx生成最有用的措施是分級送風(fēng)焚燒,在復(fù)原氣氛中氮焚燒的中間產(chǎn)物較少被氧化成NO,從而按捺了NOx的生成。鍋爐規(guī)劃結(jié)構(gòu)和運轉(zhuǎn)辦法對NOx排放的影響較為顯著,國內(nèi)投產(chǎn)的CFB鍋爐為下降運轉(zhuǎn)本錢一般不設(shè)置外置床,調(diào)理手法有限,部分電廠為了下降飛灰底渣含碳量,更是人為選擇了較高的密相區(qū)溫度,這就使得CFB鍋爐的低NOX焚燒特性發(fā)揮遭到了約束。

        結(jié)合循環(huán)流化床鍋爐規(guī)劃、運轉(zhuǎn)現(xiàn)狀,選用適宜的技能手法對鍋爐布風(fēng)均勻性、分離器功率、級配送風(fēng)等方面進行優(yōu)化,完成爐內(nèi)低氮焚燒,可顯著下降NOx原始排放濃度。

        低氮焚燒技能首要是經(jīng)過運轉(zhuǎn)辦法的改善或?qū)Ψ贌M程進行特別操控,一方面按捺燃料生產(chǎn)NOx,另一方面將已生成的NOx復(fù)原,最終下降NOx排放量。首要辦法包括:(1)低氧焚燒。經(jīng)過下降過量空氣系數(shù),以利于復(fù)原性氣氛的形成,削減NOx的生成。(2)強化分級配風(fēng)。例如,經(jīng)過二次風(fēng)口改造,或者調(diào)整一、二次風(fēng)比例,可以減輕污染物的排放。(3)提高分離器功率。首要經(jīng)過分離器進口煙道改造、中心筒提效改造等,進步旋風(fēng)分離器的分離功率。(4)煙氣再循環(huán)。將鍋爐尾部的低溫?zé)煔獾囊徊糠纸?jīng)過再循環(huán)風(fēng)機送入爐膛,然后改動鍋爐熱量分配,下降部分焚燒溫度,調(diào)理反響氣氛。

        結(jié)論

        影響循環(huán)流化床鍋爐運行效率因素較多,因此要針對易磨損部位及磨損機理,采取一系列技術(shù)措施,降低磨損以提高運行周期;根據(jù)循環(huán)流化床鍋爐的運行特點,優(yōu)化點停爐方案、合理控制工況負(fù)荷、確定最佳入爐煤品質(zhì),采取一系列合理的運行調(diào)控措施,最大限度提高運行效率。

        參考文獻:

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        [4]胡秀麗,劉麗梅,傅文玲.北京熱電公司1號機組脫硫系統(tǒng)GGH換熱元件改造[J].熱力發(fā)電,2013,42(8):153-155.

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