循环流化床污染物排放浓度影响因素及综合控制措施

循环流化床污染物排放浓度影响因素及综合控制措施摘要：本文围绕循环流化床污染物排放的相关问题进行了探讨，概述了循环流化床锅炉的内容，分析了循环流化床污染物排放浓度的影响因素，提出了循环流化床污染物的综合控制措施，旨在不断控制和降低脱硫过程中污染物的排放浓度，提升发电机组排放水平。关键词：循环流化床、污染物排放、排放浓度影响因素1引言循环流化床（CFB）燃烧具有很多优点，比如燃料适应性强、污染控制成本低、深度调峰能力好等等，因此是煤电企业清洁生产的最佳选择，因其良好的运行性能，在行业中的应用也越来越普遍。近年来，随着国家对环境保护问题的重视力度加大，锅炉节能减排的标准和要求也在不断提高。对煤电企业来说，加强对污染物排放浓度的控制是十分必要且十分紧要的。本文结合自身从业经验，谈一下循环流化床污染物排放浓度的控制问题，希望给业内人士一些思路和启发。2循环流化床锅炉概述华电沈阳苏家屯金山热电2X200MW机组所采用的锅炉为无锡华光锅炉厂设计制造，型号为UG—745/13.7—M。形式为：超高压、一次中间再热循环流化床炉。锅炉为自然循环单锅筒循环流化床锅炉，超高压、一次中间再热，平衡通风，紧身封闭，固态排渣，全钢构架，受热面采用全悬吊方式。循环物料的分离采用高温绝热旋风分离器。锅炉燃烧部分主要由炉膛、高温绝热分离器、自平衡“U”形回料阀和尾部对流烟道组成。燃烧室蒸发受热面采用膜式水冷壁，燃烧室内布置屏式I级过热器和屏式H级过热器。采用水冷布风板，内嵌逆流柱型风帽。循环流化床锅炉的核心部分是物料热循环回路，煤与石灰石在燃烧室内完成燃烧及脱硫反应。经过分离器净化过的烟气进入尾部烟道，尾部对流烟道中布置热、冷段再热器、I级过热器、省煤器、空气预热器。其中，I级过热器、冷、热段再热器布置在由包墙过热器组成的膜式壁烟道中，省煤器、空气预热器烟道采用护板结构。燃烧室与尾部烟道均采用水平绕带式刚性梁来防止内外压差作用造成的变形。另外，锅炉设有膨胀中心，各部分烟气、物料的连接烟道之间设置性能优异的非金属膨胀节，解决由热位移引起的密封问题，各受热面穿墙部位均采用国外成熟的密封设计,确保锅炉的密封性。3循环流化床污染物排放浓度的影响因素分析煤电厂SO2排放浓度的调整一般是通过加入石灰石来控制钙硫的摩尔比来实现。此外，循环流化床的温度、运行氧量以及上部差压对脱硫效果也有着不同程度的影响。而石灰石在炉内的有效停留时间以及石灰石的活性因素也会影响到最终的脱硫效率。CFB锅炉NOX排放浓度主要受到锅炉燃烧温度、燃烧的均匀性和充分性、炉内还原气氛以及煤质等因素的影响。（一）床温对污染物排放浓度的影响不同的循环流化床温度下，脱硫剂对炉内SO2有着不同的脱除效率。随着温度的降低，脱硫剂之间的空隙减少，导致脱硫反应只能发生在脱硫剂的外表面，由于内部的脱硫反应受到限制，因此脱硫的效率大大降低。随着温度的上升，脱硫的效率也会随之上升，但床温一旦超过脱硫产物热分解的温度，也会使脱硫效果大打折扣。通常循环流化床的脱硫温度范围以860°C〜880°C之间为宜。当锅炉床温升高到930C以上，CFB锅炉NOx的排放浓度将急剧上升，这正是导致很多电厂N0x排放浓度较高的一个重要原因。为了有效地控制N0x的排放浓度，可以通过SNCR来调节，或者通过降低运行的氧量来控制和提高炉内的还原性环境，但同时也会出现一些问题，比如燃烧效率下降或者出现"炸灰〃的现象。（二）床压及差压对污染物排放浓度的影响在风量不变的情况下，炉内物料的浓度会随着床压的升高而增加，进而使炉膛内脱硫剂颗粒和煤颗粒互相碰撞的几率和频率增加，脱硫剂在炉内的有效停留时间相对增加，石灰石的利用率和脱硫效率也随之上升。因此一般情况下，随着床压的升高，SO2的排放浓度会随之降低。但是床压过高会给锅炉风机带来运行压力，同时使机组的能耗上涨。目前，很多煤电企业已投运的低床压机组在NOx、和SO2原始排放浓度方面也能达到较好的水平，这主要源于锅炉上部差压对污染物排放浓度的降低起了不容忽视的作用。4循环流化床污染物的综合控制措施（一） 缩小床温偏差，提高燃烧的均匀度一些CFB锅炉的运行床温并不高，然而污染物的排放浓度却较高，对锅炉内的温度进行测定之后，通常会发现循环流化床的温度分布不均匀，同一密相区的床温测点之间出现严重的偏差，有些温差超过100°C以上。在日常运行中，对床温的监测通常得到的数值是密相区同一高度的床温的平均值，然而这些床温平均值并不能保证床温的均匀度，即使是在最佳脱硫范围内，实际局部的床温可能已经超过了1000C，这就造成污染物排放浓度的明显上升。另一方面，炉膛内部温度的不均匀也会影响到锅炉的燃烧效率，不仅使燃烧效率降低，同时还时机组的能耗上涨。对此，可以根据锅炉内的温度分布来调节给煤线，同时控制给煤刮板落煤插板阀的开度，利用针对性的有差异化的给煤技术来保障给煤均匀度，进而缩小锅炉内部温差。此外，对于锅炉的通风和布风情况可以采用优化等压风室结构、改善进风方式和运行风量、风帽形式布置。一般来说，炉膛过量空气系数以控制在1.2左右或者更低点为宜，尽量采用立体式的分级送风形式和分配量较大的二次风量等措施来来实现锅炉布风均匀，将床温的有效范围尽量控制在低氮燃烧反应和脱硫高效反应相重合的区域。对于一些整体床温过高的锅炉，可以通过增加炉内受热面来进行改造。（二） 旋风分离器的调整和外置床灰控制阀的控制CFB锅炉的中心筒工艺不当或者固定结构不合理，使用过程中经常会出现简体变形继而造成烟气短路的现象，使烟气分离效率大大降低。另外，当分离器结构不合理时，不仅会使入口的烟速偏低，降低分离效率，同时还会造成床温的升高。若发现此类现象，应及时对分离器的结构进行改造和升级，提高分离器的分离效率。对于带外置床的CFB锅炉，要对其床灰控制阀的开度进行调整和优化，通过控制进入外置床的循环灰量来保障锅炉运行的床温维持在最佳脱硫的温度区间范围内。在调整外置床灰控制阀开度的同时，要注意兼顾到外置床内气温的控制以及减温水量的控制，实现有效的协同，保证机组的蒸汽参数满足标准要求。（三） 改善床料和燃煤颗粒度一方面，要尽量降低循环灰的平均粒径，来提高石灰石的利用率。通过有效提升分离器的效率来改变床层粒径的分布情况，使炉内物料颗粒的均匀度和细颗粒的占比增加。当循环灰中位粒经控制在100叩左右时，N0X的原始始排放量可以实现50mg/Nm3以下，当锅炉内脱硫钙硫比在1.5〜2范围内时，SO2的原始排放量能够控制在50mg/Nm3〜200mg/Nm3范围内。另一方面，要尽量使燃煤颗粒的粒径分布均匀。燃煤颗粒的粒径分布情况直接关系到CFB锅炉内燃烧的稳定度和充分度，因此，生产人员要严格控制燃煤颗粒的粒径，限制在合格的范围内，形成良好的物料循环情况，提高反应的效率。目前对于燃煤颗粒的控制可以通过流化床破碎筛分系统两极破碎和三级筛分来实现。通过对破碎筛分系统的调整和改造来使入路燃料的粒径控制在在6mm以下，循环灰的中位粒径保持在100^m左右。5结语越来越严格的环保排放指标要求对煤电企业提出了新的挑战和要求，急需企业采取优化措施来提升生产效率，控制污染物的排放浓度。对于循环流化床机组来说，床温、床压、含氧量、床料以及燃煤颗粒度都会对最终的排放浓度造成影响，因此，技术部门及人员需要从这些环节入手，不断深入研究和探索，以更好地实现环保排放的目标和要求。参考文献循环流化床燃烧发展现状及前景分析，岳光溪，吕俊复，徐鹏，等，《中国