王志杰
赤峰热电厂有限责任公司 内蒙古赤峰市024000
摘要：与其他锅炉相比，循环流化床（CFB）锅炉在燃烧固体燃料的时候更加清洁、彻底，但是要达到国家标准仍然需求系统化地研究。文中结合CFB锅炉的实例，对于超低排放给出一些有效的建议，以供相关从业人员进行参考。
关键词：循环流化床锅炉;超低排放技术;研究分析
引言
依据当前国内的电力总装机量来看，现阶段我国的电力能力供给仍然是以燃煤发电为主。伴随着环境污染问题的日益严重，对于我国燃煤电厂的节能减排工作也提出了更高的要求与标准。按照《煤电节能减排升级和改造规划（2015年～2020年）》中明确规定“现役燃机组于2020年供电煤耗必须要达到320g/kWh这一目标，而且污染物的排放浓度也必须要符合燃气轮机组排放限值（也就是说要在基准氧含量在5%的环境里，烟尘以及二氧化硫等排放浓度必须要<10.50mg/m2）。”那么要怎么样才能够实现这一既定目标呢？
一、循环流化床（CFB）锅炉超低排放技术方案研究
对已运行CFB锅炉的测试表明，对折算硫分Szs小于1g/MJ的燃料，当Ca/S摩尔比为2.0～3.0时，其脱硫效率可达到90%～98%，个别CFB锅炉甚至能够达到99%，相应的SO2排放值在100mg/m3以下。
对于Szs为1.0～2.5g/MJ的燃料，CFB锅炉需要采用炉内及炉外2级脱硫工艺，炉内脱硫效率90%（Ca/S摩尔比等于2.2），炉外脱硫效率90%（Ca/S摩尔比等于1.5），2级脱硫工艺的综合脱硫效率可达到99%，最终SO2排放值可控制在100mg/m3以下。在某BS热电厂300MWCFB锅炉的工程应用结果表明，炉外脱硫工艺可优化考虑采用循环流化床烟气脱硫（CFB-FGD）工艺。CFB-FGD为半干法脱硫工艺，其由吸收剂添加系统、循环流化床反应器、分离器以及自动控制系统组成。CFB反应器底部为布风装置（布风板或文丘里管），反应器下部密相区布置有石灰浆（或石灰粉）喷嘴、加湿水喷嘴、返料口等，反应器上部为过渡段和稀相区。CFB反应器的出口为分离器，分离器下部为立管和回料装置，它们用于分离反应器循环物料，并将循环物料送回循环流化床反应器。锅炉空气预热器出口的烟气从CFB下部布风装置进入反应器，维持循环流化状态。新鲜石灰浆（或干石灰与水）由压缩空气雾化后通过布置在反应器中央的两相流喷嘴进入反应器，在CFB反应器内，SO2、SO3及其他有害气体如HCl和HF与脱硫剂反应，反应产物由烟气携带出反应器。经分离器分离下来的固体颗粒返回CFB反应器进行循环，脱硫剂经过多次循环，延长了脱硫反应时间，提高了脱硫剂的利用率。工艺水用喷嘴喷入吸收塔下部，以增加烟气湿度降低烟温，使反应温度尽可能接近水露点温度，从而提高脱硫效率。从分离器出来的烟气及少量细颗粒进入除尘器进行最后除尘。除尘后的烟气温度为70～75℃，不必加热即可经烟囱排入大气。为使CFB锅炉进一步降低NOx排放值，达到深度脱硝的目的，可在炉膛出口处设置选择性非催化还原（SNCR）系统，典型CFB锅炉的SNCR系统由还原剂储槽、还原剂喷枪以及相应的控制系统组成。还原剂可采用液氨或尿素溶液。还原剂在旋风分离器入口烟道上喷入时，烟气温度一般为800～920℃。烟气在分离器内有较长的停留时间，且喷入的还原剂与烟气在强旋流的作用下混合良好，因此可实现降低NOx的目的。
用尿素溶液作为还原剂的SNCR系统在CFB锅炉上应用的典型实例是国内某热电厂2×300MWCFB锅炉，SNCR系统分4个喷射区域将尿素溶液喷入旋风分离器入口烟道内。
二、循环流化床锅炉低排放技术的应用
1、CFB脱硫技术。
煤中含有的硫成分，按照在空气中是否可以燃烧分为两种：第一种是可燃硫；第二种是不可燃硫。CFB锅炉中可燃的硫的产物是二氧化硫，这部分硫包括硫单质、有机硫等，占到煤中硫总含量的90%；第二种硫成分在空气中无法燃烧，可以在一定温度下以硫酸钙的形式稳定存在。下面介绍几种常见的脱硫工艺：（1)炉内干法脱硫技术。通过向CFB锅炉中加入碳酸钙来控制二氧化硫的排放量，该脱硫技术的步骤是首先碳酸钙在高温下分解为二氧化碳和氧化钙，氧化钙与二氧化硫反应生成固体硫酸钙，然后将生成的硫酸钙和炉渣、飞灰一块排出锅炉，最终达到了去除硫的目的。（2)CFB-FGB半干法脱硫。锅炉内煤燃烧后出来的烟气，流入循环流化床脱硫塔，经过喷水降温，使烟气的温度降低近15℃左右，然后加入水、各种吸收剂、脱硫灰等，经过一些化学反应，生成了固体硫化物，最终达到降低烟气中硫物质的含量的目的。(3)采用石灰石-石膏湿法进行脱硫。该脱硫工艺采用的是石灰石脱硫剂，可以向硫物吸收塔中喷入吸收浆液，使这些物质与烟气进行充分接触，达到对烟气过滤的作用，二氧化硫与强氧化空气及浆液发生反应，生成硫化钙水化物，可以有效吸收煤化物中硫成分。通过分析可以得出采用第二种脱硫工艺，可以将脱硫的效率提升到90%以上，可以实现除尘和脱硫共同开展，与此同时为了满足二氧化硫和烟尘的排放限额，在容量高于300MW的火电机组普遍采用第二种脱硫技术。采用第三种脱硫工艺的脱硫效率最高，为95%以上，但是不足之处是采用这种技术可能会增加火电厂的建设成本，有关部门需要根据具体的情况去选择。实际中，有些地区要求CFB锅炉机组的综合脱硫效率高达98%，那么采用单一的脱硫方法就无法达到低排放的要求，因此，迫切需要寻找一种效率更高的方法，目前，可行的办法是采用锅炉内干燥的方法和烟气脱硫工艺的结合，以达到对煤中的硫含量深度脱去的目的，且调节的手段更加灵活、可靠，最终可以满足国家的相关规章规范。
2、CFB脱硝技术。
循环流化床锅炉在燃烧中会生成大量的氮氧化物，氮氧化物的量与燃料的温度及空气系数有关系。经过检测发现锅炉燃烧中产生的氮氧化物分为两种：第一种是燃料型；第二种是热力型。第二种物质的产生正比于锅炉的温度，即温度越高产生的氮氧化物越高。CFB锅炉内炉膛的温度要比煤粉炉的温度略低，因此产生的第二种氮氧化物较少。下面详细介绍第一种氮氧化物生成的主要步骤：第一步，燃烧过程中含有氮化物的固体物质受热以后，会逐渐分解为氨气或HCN,将随着鼓入的空气释放出来。第二步，生成的部分氨气或HCN在氧气的作用下转化为氮氧化物，氮氧化物的转化率和生成量取决于炉膛内的燃烧温度，当温度比较高时，氮将以一氧化氮或二氧化氮的形式释放出来，若此时炉膛内的温度较低，则氮化物将残留在灰渣中。基于这种原理，可以除去粉尘后的风机出口处的烟雾送入锅炉一次风机地点，吹入炉膛进行二次燃烧，送风管的规格为720×5，且在吹风机出口汇合处添加阀门，用以调节风量的大小，改造完成后可有效控制循环流化床锅炉内的温度，使其稳定在900°左右，按照发电厂使用煤的质量等级，可以计算出燃烧煤以后产生的氮氧化物浓度，排放的浓度低于200mg/m3。
结束语
上所述，只有真正做好理了循环流化床锅炉超低排放技术的研究工作，才能够进一步提高技术的实践效果，同时，也应该为技术的发展提供更多的思路和经验，保证技术更加的有质量。
参考文献：
[1]陈杏.低氮燃烧+选择性非催化还原烟气脱硝技术（SNCR）在循环流化床锅炉脱硝工程上的应用[J].能源环境保护，2016（04）：33-35.
[2]何进崇.循环流化床锅炉超净排放烟气（SNCR+SCR）脱硝技术改造探讨[J].中国高新技术企业，2016（07）：32-33.