黃超

摘 要：循環(huán)流化床（CFB）鍋爐實(shí)為能夠以一種比較清潔的方式燃燒各種固體燃料的新型鍋爐，但其怎樣與新修訂的國(guó)家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)相適應(yīng)，最大程度降低污染物的外排，仍需要開(kāi)展深入研究。本文結(jié)合工程實(shí)例，首先簡(jiǎn)要分析了CFB鍋爐排放的基本特性，預(yù)測(cè)CFB鍋爐SO2排放值，最后探討了超低排放技術(shù)方案，望能為此領(lǐng)域研究有所借鑒。

關(guān)鍵詞：循環(huán)流化床鍋爐；脫硫；脫硝

當(dāng)前，針對(duì)由火力發(fā)電所帶來(lái)的環(huán)境污染來(lái)講，其已經(jīng)成為制約我國(guó)電力工業(yè)整體發(fā)展的重要因素；因此，針對(duì)我國(guó)電力工業(yè)而言，要想實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，首先要做的便是治污減排。早在2011年，國(guó)家環(huán)境保護(hù)部便結(jié)合自身情況，對(duì)外頒布了具有劃時(shí)代意義的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》，其中明確指出，火力發(fā)電廠在NO3、SO2排放濃度上，應(yīng)<100mg/m3。需要指出的是，針對(duì)有著比較高折算硫分的煤種，或者是比較高揮發(fā)分的煤種，一般情況下，可選用分級(jí)燃燒技術(shù)以及爐內(nèi)脫硫技術(shù)，但許多CFB鍋爐難以滿足此排放要求。因此，需深入、全面且系統(tǒng)化研究能夠有效降低NO3排放的新技術(shù)。

1.CFB鍋爐排放的基本特性

針對(duì)那些處于運(yùn)行狀態(tài)的CFB鍋爐來(lái)講，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行測(cè)試得知，如果燃料的折算硫分Szs<1g/MJ，并且Ca/S摩爾比值2.0～3.0，此時(shí)，其在具體的脫硫效率上，能夠達(dá)91～98%，部分鍋爐甚至可達(dá)到99%，另外，與之相對(duì)應(yīng)的SO2在具體的排放值上，即<100mg/m3。針對(duì)某電廠300MW CFB鍋爐來(lái)講，當(dāng)其Ca/S摩爾比為5時(shí)，與之相對(duì)應(yīng)的脫硫效率能夠達(dá)到99%。另外，SO2排放值達(dá)50mg/m3，盡管有著比較大的Ca/S摩爾比值，但需要強(qiáng)調(diào)的是，煤的折算硫分卻比較低，僅為0.33%，因此，可得出其石灰石耗量是17.7t/h，其在整個(gè)入爐煤量當(dāng)中所占比重為11%。因而選用爐內(nèi)脫硫技術(shù)具有經(jīng)濟(jì)可行性。

此外，還需要指出的是，對(duì)于CFB鍋爐而言，其運(yùn)行床溫需要維持在855～925℃這一區(qū)間內(nèi)，而對(duì)于過(guò)量空氣系數(shù)來(lái)講，即為1.05～1.11，因而能夠?qū)崿F(xiàn)分級(jí)燃燒以及低溫燃燒。在各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)均比較合適的情況下，通常CFB鍋爐NOx的排放，需要將其合理控制于70～210mg/m3這一范圍內(nèi)。

2.預(yù)測(cè)CFB鍋爐SO2排放值

針對(duì)煤的折算硫分Szs來(lái)講，其與原始SO2排放值之間有著比較典型的線性關(guān)系，而后者與基含硫量Sar之間，則呈現(xiàn)為較好的多值性關(guān)系。即便煤種不同，其收到基含硫量Sar也相同，因存在著比較大的發(fā)熱量差別，對(duì)于其原始排放值而言，可能會(huì)有比較大的差別。比如收到基含硫量Sar值是1.5%，此時(shí)，對(duì)于原始SO2排放值來(lái)講，維持在3250～5250mg/m3這一區(qū)間內(nèi)。有報(bào)道指出，將折算硫分當(dāng)作對(duì)煤中含硫量進(jìn)行判別的基本依據(jù)，更加合理與科學(xué)。

（1）

而針對(duì)SO2排放值CSO2（mg/m3）來(lái)講，可利用如下公式來(lái)進(jìn)行預(yù)測(cè)：

（2）

在此公式當(dāng)中，Szs所表示的是煤的折算硫分，單位是g/MJ；Sar所表示的是煤的收到基含硫量，單位是%；而Qnet，ar，p所表示的是煤的低位發(fā)熱量（kJ/kg）； ηs-self所表示的是煤的自脫硫效率（%）。

3.超低排放技術(shù)方案

如果Szs是1.0～2.5g/MJ的燃料，那么針對(duì)CFB鍋爐來(lái)講，需運(yùn)用2級(jí)脫硫工藝（爐內(nèi)、外）；針對(duì)爐內(nèi)脫硫效率而言，通?？梢赃_(dá)到90%，而爐外脫硫效率可以達(dá)到90%；而對(duì)于2級(jí)脫硫工藝來(lái)分析，其脫硫效率為99%，因此，可以將SO2排放值維持在100mg/m3以內(nèi)。

某電廠300MW CFB鍋爐的實(shí)際應(yīng)用得知，采用爐外脫硫工藝進(jìn)行操作，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)循環(huán)流化床煙氣脫硫工藝的全面優(yōu)化。而對(duì)于此種工藝而言，其實(shí)為一種比較典型的半干法脫硫工藝，由多部分構(gòu)成，不僅有自動(dòng)控制系統(tǒng)，而且還有分離器、循環(huán)流化床反應(yīng)器及吸收劑添加系統(tǒng)等。在CFB反應(yīng)器的底部位置，還專門(mén)設(shè)置有布風(fēng)裝置，而在其下部密相區(qū)，則設(shè)置有多個(gè)裝置，比如返料口、石灰漿噴嘴等；此外，在反應(yīng)器的上部位置，則為稀相區(qū)與過(guò)渡段。需要指出的是，從鍋爐空氣預(yù)熱器出口位置處所排出的煙氣，自CFB下部的布風(fēng)裝置，輸送至反應(yīng)器當(dāng)中，并以此來(lái)維持最基本的循環(huán)流化狀態(tài)。針對(duì)新鮮石灰漿這一原料，通過(guò)壓縮空氣霧化處理之后，借助位于反應(yīng)器中央位置處的兩相流噴嘴，被輸送至反應(yīng)器。另外，于CFB反應(yīng)器當(dāng)中，諸如SO3、SO2與脫硫劑發(fā)生反應(yīng)，由此所產(chǎn)生的物質(zhì)則伴隨煙氣而被送出反應(yīng)器。還需要指出的是，利用分離器進(jìn)行分離而得到的固體顆粒，則會(huì)重新被輸送至CFB反應(yīng)器，實(shí)施持續(xù)性循環(huán)，脫硫劑進(jìn)行循環(huán)處理后，脫硫反應(yīng)時(shí)間會(huì)得到延長(zhǎng)，與此同時(shí)，脫硫劑在具體的利用率上也會(huì)得到大幅提升。而對(duì)于工藝水而言，則用噴嘴噴入到吸收塔的下部，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)煙氣濕度的增加，并達(dá)到降低煙溫的目的，促使整個(gè)反應(yīng)溫度與水露點(diǎn)溫度相接近，以此達(dá)到最大程度提升脫硫效率的目的。

需要強(qiáng)調(diào)的是，為了能夠最大程度降低CFB鍋爐的NOx排放值，最終滿足深度脫硝的效果，可以根據(jù)實(shí)際情況，將選擇性非催化還原系統(tǒng)設(shè)置在爐膛出口處。在選擇還原劑時(shí)，可以根據(jù)實(shí)際需要，選擇尿素溶液，或者是液氨。于旋風(fēng)分離器入口煙道上，將還原劑噴入，通常情況下，煙氣溫度能夠達(dá)到800～920℃。而在分離器內(nèi)，煙氣停留時(shí)間較長(zhǎng)，并且于強(qiáng)旋流的作用下，噴入的還原劑混合煙氣良好，所以，能夠達(dá)到降低NOx的效果。

4.結(jié)語(yǔ)

綜上，如果將NOx排放值維持在100mg/m3以下，針對(duì)高揮發(fā)分煤種，比如煙煤等，CFB鍋爐需選用更加實(shí)用且高效的SNCR技術(shù)。因此，CFB鍋爐選用比較合適的技術(shù)措施，有助于降低SO2、NOx的排放，能夠?qū)崿F(xiàn)循環(huán)流化床鍋爐的更加高效運(yùn)轉(zhuǎn)。

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