循环流化床锅炉的污染物排放与控制-韩振兴

循环流化床锅炉的污染物排放与控制韩振兴摘要：随着各领域的不断提高，环保成为人们最关注的问题，对各行各业环保发展也是十分重视，其中在发电行业中，国家也是提出了十分严格的锅炉排放要求。循环流化床锅炉是重要的发电设备，也是火电发电中燃料主要燃烧的部位，往往也是造成排放超标的主要原因，为了实现其环保效果，也是不断进行超低排放技术的研究。

关键词：循环流化床锅炉；污染物排放；控制

引言

锅炉是能量产生与转化的主要载体，其在实际应用过程中可以很好的提升生产效率，但是在使用过程中，往往表现为能耗过高，并且环境污染问题也同样十分严重，虽然在传统基础之上设计并应用了节能以及环保技术，但污染问题仍然存在。因此，对循环流化床锅炉的环保措施研究有着鲜明的现实意义。

1循环流化床锅炉的结构

对于循环流化床锅炉来说，其一般采用的是单锅炉筒，是一种自然循环方式，有前部以及尾部的两个竖井部分，前部竖井是总吊的结构，而水冷壁组成其四周，包括了风室、稀相以及密相等；尾部烟道是通过从高到低温的过热器以及预热器来构成的，竖井主要使用的是支撑的结构，前后的两个竖井间是通过旋风性的分离器进行连接，而分离器的下方和冷灰器或者循回的装置进行连接。燃烧室内和分离器内部有防磨的内衬设置，前部与尾部竖井具有不同炉墙，其前部一般使用的是敷管，而尾部是用的是轻型，其锅炉整体的重力是通过外部8根的钢管进行支撑。在锅炉中的煤或者是油的燃烧，往往是分级进行的，并通过干式实现灰渣的排放和分离，后通过螺旋的出渣机与灰斗将其排除。

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，没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。针对低挥发燃料而言，例如石油焦、无烟煤等，因反应活性较低，反应速度相对较慢，因而使得主循环物中的碳量较高；褐煤等高反应活性燃料，主循环物料碳含量较低，所以，循环流化床锅炉中的氮氧化合物排放量会逐渐提高。氮氧化合物排放量在200mg/m3，循环流化床燃烧中大部分情况下可以满足实际要求，但氮氧化合物的排放量是否在100mg/m3，则主要受燃料种类的影响。针对石油、无烟煤、贫煤等，能够满足相应要求，但应合理控制温度在900℃以上，空气系数在1.25以下。针对挥发性较高的材料而言，床温一般在870℃以下，过量空气系数在1.23以下，燃料中的氮含量在0.7%以下。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。与此同时，循环灰作为多孔介质及氮氧化合物的催化剂，将促进催化反应强烈进行，以便达到消耗SNCR的目的。据相关实验表明，氮氧化合物的还原率超过70%，这是煤粉燃料难以达到的。针对高挥发燃料而言，使用SNCR就能达到相应的国标要求。但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。

3循环流化床中硫氧化物排放与控制

燃料燃烧期间，燃料当中的硫成分会和氧气反应生成二氧化硫；硫酸盐中的硫还会分解产生相应的二氧化硫。循环流化床燃烧在里面添加一定的石灰石就可以在炉内完成脱硫工作。将一定颗粒大小的石灰石放到炉膛当中，可以发生一定的煅烧反应，即石灰石高温分解为二氧化碳与氧化钙。二氧化硫进入氧化钙中，在有氧条件下，会发生反应最终三者共同作用生成硫酸钙物质。不管是在实验台上还是在循环流化床锅炉当中，都能发现当床温处在一个特定温度下，脱硫效率会达到最佳水平。当床温在某个特定温度以下时，煅烧反应速度将会不断下降，这种煅烧反应的进行抑制了脱硫反应开展，所以会降低脱硫反应效率。若床温在某一标准温度以上时，脱硫效率逐渐下降，那么可能的原因主要有：一，床温高于某一标准温度时，氧化钙当中内部结构发生变化，进而导致二氧化硫与氧化钙的反应速度明显降低，进而引发脱硫效率降低。二，床温高于某一标准温度时，脱硫产物硫酸钙分解速度逐渐增加，这样就使得收集起来的二氧化硫被相继释放，脱硫效率进一步下降。若最佳温度随着石灰石种类而发生相应的变化，但要注意最佳温度应在900℃以内。相关实验表明，脱硫反映在表层几十微米条件下进行的为表面反应，这也要求颗粒直径要比较小；但受到主循环停留时间的影响，颗粒大小不能过小，最好是在150~200μm。脱硫反应的速度还受到氧化钙活性的影响，因此要对脱硫反应中的石灰石进行合理选择，为了选定最佳石灰石来源，一定要开展相关的实验研究。二氧化硫排放量与燃料中的含硫量有很大关系，当前循环流化床锅炉燃料选择的多为劣质材料，硫含量很高，因此对于二氧化硫的排放量要求十分不利。针对燃料硫含量在1.5%以下的机组，要适当增加钙硫比以逐渐达到相应的标准。针对高硫燃料而言，循环流化床炉内脱硫难以直接达到相应标准，这就需要让炉内脱硫与烟气净化进行联合。循环流化床锅炉当中添加一定的石灰石，高温分解后可以吸收一定的二氧化硫，当然其中还有一部分没有和二氧化硫反应，转化成氧化钙的形式变成飞灰。氧化钙进入到脱硫装置后，会和水发生反应，形成生石灰。生石灰可以吸收二氧化硫。在炉膛中添加的石灰石既可以用于一次脱硫，也可以用于二次脱硫。

4循环流化床锅炉污染物排放与控制结果

1）粉尘控制应使用电袋除尘器；2）针对低挥发性燃料而言，要严格控制床温在900℃以下，这里面最初的氮氧化合物可以满足实际含量要求；针对挥发性较高的燃料来说，如果床温在900℃以上，就要使用SNCR，控制其还原率高于70%，以便达到新国标要求；3）在控制石灰石反应活性、颗粒分布、床温小于900℃条件下，应对钙硫比进行合理控制，控制脱硫效率大于90%；针对含量在1.5%以下的硫燃料而言，要提升钙硫比，以达到相应的国标要求；针对硫含量较高的燃料而言，要添加烟气净化装置，以便合理控制硫含量，避免超过国标要求。

结语

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，在对污染物可排放控制中，要具体情况具体划分，针对硫含量较低的燃料，要对温床进行严格控制，针对硫含量较高