陶涛
中盐内蒙古化工股份有限公司热电厂，内蒙古 阿拉善盟 750336
[摘 要] 随着社会的发展，我国的现代化建设的发展也有了很大的进步，科学技术的发展也突飞猛进。循环流化床煤燃烧技术作为一种洁净燃烧技术，通过在其中添加石灰石就可以在炉内完成脱硫工作，从而有效降低脱硫成本。这种低成本污染控制技术，可以推动循环流化床锅炉的全面推广应用。近年来新建的设备机组，在脱硫方面运行较为规范，可以在钙硫比较低的情况下达到最佳的脱硫效率。
[关 键 词] 循环流化床锅炉 污染物排放 控制
Pollutant emission and control of circulating fluidized bed boiler
Taotao
（CNSIC Inner Mongolia Chemical Co., Ltd. . Thermal power plant，Inner Mongolia Alashan 750336）
[Abstract]With the development of society, China's modernization has also made great progress in the development of science and technology. As a kind of clean combustion technology, cfb coal combustion technology can reduce the cost of desulfurization by adding limestone to it. This low-cost pollution control technology can promote the comprehensive application of circulating fluidized bed boilers. In recent years, the newly-built equipment unit, in the desulphurization aspect operation quite standard, may achieve the best desulphurization efficiency under the calcium sulfur ratio low situation.
[Keywords] Circulating fluidized bed boiler Pollutant discharge Control
引言
关于开展火电、造纸行业和京津冀试点城市高架源排污许可管理工作的通知》要求在2017年6月底前，完成全国火电(和造纸)行业企业排污许可证申请与核发，火电的烟气排污依据《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223—2011）。对于现有循环流化床火力发电锅炉中上述标准规定重点地区的锅炉执行大气污染物特别排放限值（烟尘、SO2、NOx、Hg及其化合物的允许排放浓度分别为20、50、100、0.03mg/m3）。国内烟气常规污染物监测技术成熟，数据可实时上传监管部门。然而大多数经过超低排放改造的燃煤锅炉未对烟气中的汞及其化合物进行控制与监测，烟气中汞及其化合物排放监测成为需解决的问题；另一方面，脱硝引入了氨基还原剂或SCR钒钛基催化剂，新增了NH3和SO3的排放。以2台300MWCFB锅炉为对象，从脱硫、脱硝、除尘角度研究了合理的超低排放改造路线。采用吸附法（30B法）采集循环流化床燃煤锅炉（CFB）烟气中汞，但无法得知颗粒汞的浓度，若采用安大略法（OHM法）采样可弥补此不足。由于学者对电厂室燃煤粉炉的污染物排放研究相对较多，对循环流化床炉的检测较少。本文针对循环流化床炉的常规及其特征烟气污染物排放进行了测试分析，为烟气污染物控制和深度减排改造提供基础数据，为设备安全环保运行提供技术参考。
1 SO2排放特性分析
目前流化床燃烧脱硫中常采用钙基材料石灰石作为脱硫剂。石灰石颗粒在床内首先发生锻烧吸热反应生成CaO和CO2，然后CaO吸收床内释放的S02，进行固硫反应。在给煤量一定的情况下，影响脱硫性能最重要的因素为Ca/S比，而石灰石量决定了Ca/S比的变化（如图1-1所示）。由于锻烧石灰石固硫的过程中存在着化学反应和固体，反应物结构变化的交互作用［1］。
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如图1-1所示SO2的排放浓度随Ca/S比的增大而降低，这是因为随着物料中石灰石量的增加，钙硫比增大，S02气体与石灰石接触反应面积增加，床内含硫气体与脱硫剂接触的机会增多，反应机会增加，由于硫化反应过程不会发生孔塞现象，反应转化率可以不受闭塞现象的限制，脱硫效率增大，床内SO2浓度下降。Ca/S比较小时脱硫效率增加较快，当Ca/S 比较大时脱硫效率增加趋缓，最佳Ca/S 比在2.5左右。
但是，实际生产中在石灰石量足以保证吸收含硫气体时，过多地增加石灰石用量，不仅不会明显提高脱硫效率，而且还会加大原料成本，同时脱硫剂的最终排放也大大增加了灰渣排放的物理热损失及灰渣处理成本，从而使锅炉热效率降低，增加锅炉运行成本［2］。
2 循环流化床中氮氧化物排放与控制
在煤燃烧期间，产生的氮氧化物主要为二氧化氮与一氧化氮。在常温下，煤在锅炉燃烧中产生的一氧化氮含量占据总氮氧化物含量超过90%，其中二氧化氮含量占比5%~10%。燃烧期间氮氧化合物产生途径分别为氮气在高温条件下与氧气反应生成的氮氧化物及燃料燃烧产生的氮氧化物，还有空气中的氮在瞬间反应下生成的氮氧化物。当燃烧温度小于1000℃，很难观测到热力型氮氧化合物；瞬时反应氮氧化物主要产生于烃类离子团较多、氧气浓度较低的富燃料燃烧，但这种情况出现的比较少。其中，氮氧化合物生成多与温度相关。据相关研究表明，循环流化床在燃烧条件下，当温度增加10℃，氮氧化合物的排放量要增加1.5mg/m3，这一结果已经得到实践的验证。所以，为了控制氮氧化合物排放，一定要对床温进行合理控制，一般情况下应控制床温在900℃以下。氮氧化合物生成不仅和温度相关，还和燃料反应活性相关。
如果不对床温进行严格控制，那么氮氧化合物排放会超过国标要求。若最初的氮氧化合物排放超标，就要进行脱硝处理。当循环流化床锅炉中的氮氧化合物排放量较低的情况下，可以使用SNCR，在恰当位置喷入一定的氨水、氨气及尿素等还原剂，其中SNCR的温控范围相对较窄，锅炉主循环中的回路温度正好在这一区间当中。借助旋风同分离器，可以提升反应进程，避免氨逃离。若对床温进行严格控制，以此来降低原有的氮氧化合物含量，就可以使SNCR负担明显减轻。
随着运行床温的提高，碳分解生成NO的活化能增大，NO排放量增加。床温过低造成CO生成浓度越高，有利于NOx的还原反应，然而造成化学不完全燃烧损失。床温的升高虽然使N2O的分解反应大大加快，而对NOx的分解反应影响不大，而且使热力NOx略有升高。此外床温的升高不仅使床中焦炭负荷降低，而且使CO浓度降低，这两者是NOx分解的主要反应物。因而床温升高时，N20浓度迅速减小。
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如图2-1，床温从785℃到830℃，上升了45℃， NOx浓度由146.2mg/Nm3_上升到221.2mg/Nm3，N20浓度从31.6mg/Nm3下降到23.7mg/Nm3，可看出N2O 对床温的敏感性最强，这是由于温度升高加速了烟气中的N2O热分解为N2和02，此外高温会降低HCO把NO转化成N2O，而加剧HCO转成NOx的反应。
3 循环流化床中烟尘排放与控制
对于现有循环流化床火力发电锅炉执行大气污染物特别排放限值的情况，除尘器可单独采用布袋除尘技术。但是，在布袋除尘器布袋选型和运行上要加以控制。
首先，滤袋的加工工艺可以选择热溶贴合工艺，这种工艺比起传统的缝制工艺，可以对粉尘起到较好的捕捉效果，能够强化布袋除尘器的过滤效率。另外在滤料上也可以选择超细面层梯度复合滤料，所谓的“梯次”结构，是指有着多层的纤维构成。在减少纤维细度的同时，也增加了表层纤维的致密度，这就导致了滤料表层的孔径都非常小，粉尘在通过表面进行过滤的时候难度会增大，并且即便是粉尘能够过滤到滤料内部，由于密度的原因，粉尘也不能在滤料的内部形成一种堵塞，这样就不会形成粉尘阻力。总之，在滤袋和滤料上进行技术的优化，能够帮助布袋除尘器的除尘水平大大提升。
其次，过滤风速控制。由于布袋除尘器是一个循环过程，布袋除尘器的过滤和清灰是整个过程的关键。而过滤风速是这两个过程中重要的一个技术参数，过滤参数的是否科学，能够直接对布袋除尘器的运行状态造成影响。如果过滤风速取值过高的话，会对未来设备是否能够长期达标运行埋下故障隐患。但是在实际企业进行设备投资的时候，高过滤风速能够降低一些投资成本，所以对过滤风速取值过高。虽然高过滤风速能够降低企业的第一次投资，但是随着布袋除尘器的使用会增加风机耗，同时也会造成布袋除尘器的使用寿命减少，并且对于超低排放是极为不利的，取值高过滤风速能够带来很多长远消极影响。因此对过滤风速做好控制，是布袋除尘器实现超低排放需要特别重视的参数。
最后，注重清灰参数，增加过滤面积。清灰是过滤袋进行过滤功能恢复的重要手段，目前来看布袋除尘器的清灰过程主要是运用脉冲阀喷吹，从而对气体进行压缩，然后对过滤袋上所粘附的粉尘进行剥离，从而完成整个清灰动作。而清灰参数则包括清灰压力、清灰气源气量以及清灰制度等，总之合理的清灰参数能够较为高效的实现清灰目的，因此要设计科学的清灰参数，实现精细化清灰。这就要求需要在布袋除尘器运行的过程中进行跟踪，对于脉冲阀的实际耗气量、清灰过程中的清灰压力下降、除尘器的压差变化以及不同的清灰压力等进行监测，然后对这些关键参数进行整合得出最佳的清灰参数，从而实现对除尘器的精细化清灰。除了注重清灰参数外，还要适当的对过滤面积进行增加，比如可以对花板直径进行更改，也可以直接增加过滤单元。
4 结语
随着环保要求越来越高，大型循环流化床锅炉不仅要通过燃烧方式来控制污染物排放，还要通过进行一些技术改造，才能进一步控制污染物的排放。在循环流化床锅炉燃烧中，要对排放出的污染物进行严格控制，确保其在国标要求下，同时避免产生一定的空气污染，对环境造成一定的不良影响。另外，在对污染物排放控制中，要具体情况具体划分，针对不同煤质，要对温床、过量空气系数、风煤配比进行协同控制，不断提高脱硫、脱硝、除尘效果，达到相应的国标要求，避免对大气造成一定的影响［3］。
［参考文献］
［1］原永涛，齐立强，岳焕玲．燃煤电厂湿法脱硫系统辅助除尘效率的数学模型［J］．科技导报，2007，25(19):17－22．
［2］余昭，何育东，李兴华，等．石灰石－石膏法串联脱硫塔系统［J］．热力发电，2016，45(2):91－95．
［3］钟悦之，蒋春来，宋晓晖，等．火电行业“十三五”主要大气污染物减排潜力情景分析研究［J］．环境科学与管理，2016，41(12):58－62．