洪衛(wèi)林

摘要：隨著煤炭工業(yè)的不斷發(fā)展，循環(huán)流化床鍋爐技術也在不斷創(chuàng)新和完善。探索循環(huán)流化床鍋爐節(jié)能環(huán)保新工藝，已成為煤炭工業(yè)研究的重要課題。結合傳統(tǒng)爐內脫硫技術和濕法、半干法脫硫工藝，探討了循環(huán)流化床鍋爐二氧化硫近零超低排放的途徑。實現(xiàn)SCR和SNCR兩種脫硝工藝與選擇性催化還原超低近零排放工藝的聯(lián)合應用，并對濕式電除塵器進行了分析利用，有效地控制了循環(huán)流化床鍋爐的粉塵排放，實現(xiàn)了超低近零排放。對CFB鍋爐的超低近零排放技術進行研究，有利于高硫劣質煤的加工利用，有利于煤炭工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

關鍵詞：循環(huán)流化床鍋爐;二氧化硫;超低排放;組合脫硫

引言：

發(fā)電企業(yè)的高污染排放是制約電力行業(yè)健康持續(xù)發(fā)展的重要因素。電力行業(yè)的核心問題是節(jié)能減排。近幾年來，“超低排放”和“近零排放”成為各地區(qū)火電行業(yè)發(fā)展的主流。火力發(fā)電廠排放污染物的質量濃度標準如下：SO2濃度小于35mg/m3，NOx濃度小于50mg/m3，煙塵濃度小于5mg/m3。傳統(tǒng)的循環(huán)流化床發(fā)電系統(tǒng)只能依靠石灰石脫硫和低溫分級燃燒兩種方式進行煙塵控制。為實現(xiàn)這個目標，必須進一步發(fā)展低排放技術，盡量達到近零排放，實現(xiàn)最優(yōu)減排和污染減排，推動熱電廠健康持續(xù)發(fā)展。

1.??? 燃煤電廠超低排放技術

1.1? 超低排放脫硫技術

火力發(fā)電廠燃燒煤炭時，會產生大量的SO2，伴隨著鍋爐煙氣。二氧化硫是一種重要的大氣污染物，它能夠改變土壤和水的酸性，形成酸雨，對生態(tài)環(huán)境造成嚴重破壞。另外，對人體的呼吸道粘膜和眼睛也會產生強烈的刺激，導致喉和肺水腫，聲帶痙攣，窒息等癥狀。煤超燃脫硫技術主要包括煤的超燃、煤的超燃、煤的脫硫等洗滌和煤氣化技術;（2）燃燒脫硫，將石灰石粉和其它固硫劑固硫注入爐內，使之與之結合，使之脫硫。煙氣脫硫的方法有半干法、干法和濕法三種。半干法制備有循環(huán)流化床干燥、旋噴制干。采用吸附、脈沖電暈等離子體、電子束照射、荷電干噴法、爐內噴鈣、濕等干燥方法。清洗法，氨吸法，檸檬酸鹽法，石灰石（石灰）-石膏法等。

1.2? 超低排放脫硝技術

雖然熱電廠占全國總發(fā)電量的82%，但由于熱電廠的燃料性質、鍋爐燃燒溫度、鍋爐空氣過載系數(shù)和燃料在燃燒區(qū)停留時間等因素，熱電廠的發(fā)電能力，使火力發(fā)電廠的NOx污染嚴重。氮氧化物是大氣中的重要污染物，在大氣中可轉化為氮氧化物和氮氧化物，是大氣中的主要污染物之一。燃煤電廠需要不斷加強氮氧化物的排放控制，脫硫脫硝技術可用于促進超低排放?；鹆Πl(fā)電廠目前普遍采用的四種超低排放脫硝技術是：（1）以低氮燃燒裝置和空氣分級機為核心的高效低氮燃燒技術，綜合考慮煤質、燃燒器等因素，利用燃燒過程中產生的氨基中間產物，抑制或減少NOx的產生;（2）SCR脫硝裝置提高效率，主要是通過使用效率較高的催化劑，（3）SNCR+SCR聯(lián)合脫硝技術，也就是在鍋爐高溫區(qū)（850-1100℃）直接噴入硝基脲等還原劑，實現(xiàn)脫硝;（4）臭氧脫硝技術，即在脫硫塔煙氣中直接注入臭氧還原劑，與氮氧化物發(fā)生反應，從而實現(xiàn)脫硝。

1.3? 超低排放除塵技術

煙塵是火力發(fā)電廠的主要大氣污染物之一。根據(jù)2011年環(huán)境統(tǒng)計年度報告，2011年全國廢氣中煙（粉）塵的總排放量達到1278.8萬噸，其中以中型燃煤電廠排放總量最多。火力發(fā)電廠煙塵排放與粉煤灰含量、鍋爐類型及煙氣控制技術等有關。煙粉塵排放過多，會對環(huán)境造成復雜的毒物污染，同時也會給人類健康帶來極大的危害。為了解決燃煤電廠粉塵排放問題，國家還要求電廠在“十二五”期間實施超低排放除塵技術改造。現(xiàn)有的超低排放除塵技術主要有電除塵器、布袋除塵器。前一種結構占地面積大，設備復雜，能耗高，對粉塵比電阻要求高。所以它的適用范圍是有限的。袋式除塵器運行平穩(wěn)，除塵效果好，操作維護方便，適應于氣流變化的粉塵。為此，火力發(fā)電廠多采用超低排放除塵。

2???? CFB鍋爐脫硝技術

2.1? SNCR

這種方法的操作程序簡單，效率高，成本低，但又與溫度有很大的關系。煤粉爐脫硝效率只有30%，還原劑滲透率大，與煙氣混燒，反應時間短。因CFB鍋爐在低溫燃燒時初始排放濃度較低，導致鍋爐的熱性能和燃料NOx性能急劇下降。在850℃范圍內進行CFB鍋爐旋風分離器的SNCR反應。煙氣在旋風分離器中的流動路徑較長，擾動幅度較大。還原劑與煙氣可以快速混合，還原劑在反應區(qū)停留時間長，脫硫效果好。

2.2? SCR

利用SCR工藝對循環(huán)流化床鍋爐進行脫硝，脫硝率可達80%以上。本工藝主要應用于循環(huán)流化床鍋爐電除塵前，使用高灰煤時，由于粉煤灰的磨蝕性和有害物質的影響，容易催化劑中毒，脫硝效率低。SO2與氨氣逸出反應生成SO4。物料粘度高，容易粘附在催化劑上，將催化劑與煙氣隔離，使反應無法正常進行，導致尾部空氣預熱器堵塞。因此，可以合理地控制催化劑的壁厚和間距，有效地控制氨的逸出，可滿足高灰分條件下聲波吹灰要求。在反硝化和近零排放處理中使用SNCR技術時，有時候SNCR技術本身不能達到最佳的近零排放。若氧化氮的質量濃度小于200mg/m3，而排放質量濃度大于50mg/m3，則該工藝的脫硝效率大于75%。通過SNCR和SCR的組合，將SNCR還原劑注入氨分離器，將SNCR尿素用于分離器的進口。利用SCR技術實現(xiàn)逸出氨與催化劑反應的研究，實現(xiàn)高效脫硝。將低成本SNCR和SCR技術結合在一起，脫硝效率高，符合CFB鍋爐脫硝事業(yè)部的實施要求。為了滿足當前環(huán)保要求，SNCR工藝先組裝，SCR工藝再組裝。除常規(guī)SCR裝置外，大型CFB鍋爐尾部還應預留“1+1”SCR催化劑的空間。當催化劑活性達不到要求時，可以在不增加活性的前提下，改善催化劑的環(huán)境保護性能。

2.3? SNCR和SCR兩種脫硝工藝的聯(lián)合應用

在介紹了SCR和SNCR兩種脫硝工藝后，發(fā)現(xiàn)循環(huán)流化床鍋爐煙氣采用單一脫硝工藝，難以實現(xiàn)煙氣中氮氧化物（NOx）的超低、近零排放。SNCR技術與SNCR技術相結合，既可將氨或尿素等氨基還原劑噴射到循環(huán)流化床鍋爐煙氣中，又可將逸出的氨與SCR技術的催化劑反應，實現(xiàn)深度脫硝。這使得SNCR的低成本優(yōu)勢與SCR的高效率相結合，達到了CFB鍋爐對NOx超低排放的要求。

2.4? 臭氧脫硝技術

該技術具有操作簡單，反應時間短，反應速度快，對溫度要求低，效率高，操作費用高，依賴性強等優(yōu)點。該方法的原理是：臭氧發(fā)生器制備臭氧，臭氧氣體經配氣裝置均勻分布于煙氣管段，煙氣管段內設有煙氣混合器，把臭氧與含氮氧化物充分混合，在煙氣管段內發(fā)生氧化反應。煙中的NOx被氧化成NO2和N2O5，容易被吸收。脫硫塔吸收反應生成硝酸銨和亞硝酸銨;然后用硫酸鹽進行濃縮，干燥，用作氮肥。

結束語

伴隨著煤炭工業(yè)的不斷發(fā)展，探索循環(huán)流化床鍋爐深度脫硫、脫硝、除塵的新技術有著深遠的意義和價值。采用爐內鈣脫硫、濕法半干法脫硫、臭氧脫硝、SCR脫硝、SNCR脫硝、濕式靜電除塵等綜合技術，實現(xiàn)了煙氣的超低、近零排放，促進了煤炭及碳素行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。CFB爐脫硫技術具有成本低廉的優(yōu)點。對石灰石的活性、粒度、操作溫度及配風方式進行優(yōu)化，可不斷提高脫硫效率。

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