150MW循环流化床锅炉脱硫脱硝技术改造及燃烧优化策略探析

张恩璐

【摘  要】150MW循环流化床锅炉作为一种燃煤热水锅炉，属于锅炉中的大型设备，其对煤种的适应性广泛，并具有高效清洁等特点。但由于循环流化床锅炉接触煤种多样，其脱硫、脱硝工作开展也面临诸多挑战，为使锅炉脱硫、脱硝进行更加高效，燃烧更加充分，对其相关技术进行改进和优化势在必行。本文对循环流化床锅炉的构造等进行了概述，通过对其脱硫、脱硝技术的分析，就其脫硫、脱硝技术的改造进行分析和对比，并总结出最适宜的优化措施，以供参考。

【关键词】循环流化床;脱硫脱硝;技术改造;燃烧优化

引言

循环流化床锅炉作为一种大型燃煤热水锅炉能通过对炉膛温度的合理控制和分级燃烧技术的应用降低NOx的排放，不但让各种煤种都能得到高效的燃烧与利用，还能让其环保效果得到一定程度的发挥，在锅炉应用领域具有十分显著的优势。然而由于循环流化床锅炉对煤种的适应性广，燃料负荷较大，在实现其环保排放的过程中仍存在较大的提升空间，需要相关产品研发人员通过对技术的不断改进达到其燃烧效果的优化，而这让150MW循环流化床锅炉脱硫、脱硝技术的改造与燃烧优化的相关研究具有较高的现实意义。

1.循环流化床锅炉概述

循环流化床锅炉凭借单锅筒、流态化燃烧方式开展燃烧工作，与鼓泡流化床相比，其运行速度更高，燃烧程度更充分，有力地解决了锅炉燃烧在热学、材料学和理学的基础问题以及锅炉应用中超温、膨胀、破损等工程问题。结构上循环流化床锅炉自带前部与尾部的两个竖井，竖井有利于锅炉温度的调节，使其燃烧循环更倾向于自动、自然。其中前部竖井为总吊结构，从上至下是风室、密相区和稀相区，四周是膜式水冰壁;尾部竖井则装有高温过热器、低温过热器、空气预热器及省煤器，采用支撑结构，与前部竖井相连通，可根据床温的控制实现环保燃烧作业。

2.循环流化床锅炉脱硫脱硝的主要技术

2.1硫化物产生的原因及干法脱硫

通常锅炉中煤燃料会在受热条件下分解出S与O2，而S与O2接触或硫酸盐降解都会形成硫化物（SO2、SO3），这让锅炉的燃烧直接为周遭的空气环境造成危害。对锅炉中O2含量的控制可以对硫化物的产生形成干预，因而从燃烧时间、温度等方面加以控制，使O2的含量和浓度系数发生变化是锅炉脱硫技术研发与升级的基础原理。当前行业中常用的脱硫技术便是通过在锅炉中加Ca（钙基吸收剂），让其在燃烧温度不足1200℃的位置反应生成CaO，CaO会与SO2发生反应生成固体，从而更方便硫化物的收集与清除。

2.2 NOx产生的原因及PNCR法脱硝

锅炉脱硝即是对NOx的产生进行控制和清除。NOx主要产生于锅炉中的N2，但实际上在温度小于1000℃的燃烧条件中，NO2很难形成，其浓度在燃烧排出气体中甚至不超过10%，且在瞬时反应下，NOx也多存在于在烃类离子团内部（彻底燃烧的燃料），但为阻止NOx中其他污染物的形成，锅炉燃烧还要减少对NOx的生成。PNCR作为固态高分子原料，是一个较常见的还原剂，将其放在脱硝环节中，可变为良好的活性脱硝剂。其最佳活性温度在700℃以上，可通过负压放料，正压运输方法送于锅炉，通过与NOx的反映完成污染物的脱硝。PNCR法适应性强、工艺规范、成本低廉，广受业界好评。

3.150MW循环硫化床锅炉脱硫脱硝技术改造

3.1脱硫技术改造

脱硫技术的改造主要是围绕锅炉燃烧温度的控制和增加石灰石颗粒（钙基吸收剂）来开展的。循环流化床锅炉中脱硫反应的最佳温度在850℃与900℃之间，隔墙水冷屏的插入能够增进锅炉内受热面换热，降低炉膛床温至最佳脱硫温度，从而使脱硫工作开展更深入。石灰石颗粒作为硫化物的主要反应物质，其对锅炉内壁的喷涂能够直接与硫化物发生反应、形成脱硫，相关人员可以采取增设石灰石颗粒添加系统的装置，并增大石灰石颗粒的方式促进锅炉内硫化物的脱硫反应，以为脱硫效率的提升带来推动。

3.2脱硝技术改造

脱硝技术的改造主要是对脱硝剂喷涂效果的提升，因而如何借助对锅炉内条件的分析合理安置脱硝剂喷枪最为主要。相关人员可就增设隔墙受热面的锅炉内部气流场展开模拟，并根据模拟结果在炉膛出口与旋风分离器之间装置3个左右脱硝喷枪，鉴于水平烟道底部容易积灰，其喷枪的设置应取下两侧炉膛靠近旋风分离器外最下面的喷枪，并将其他喷枪换为HBCYFT，其尾部雾化功能可以有效避免脱硝剂喷涂不良的问题。

4.150MW循环硫化床锅炉技术改造效果

脱硫、脱硝技术改造效果及问题。将隔墙水冷屏面积更换为总面积120m3、单管规格为76x8排管，分别对其进行70%-100%的负荷试验，床温度分别降低18.3℃、24.2℃、27.9℃和34.5℃，使50%-100%的排管的负荷工况能维持在854℃-894℃之间，同时出口蒸汽温度无明显变化，两侧再热气温也都能达到额定值。添加石灰石颗粒送入装置并增大平均颗粒的大小可让石灰石颗粒经高温煅烧后仍易为旋风分离器所捕捉，使其再度进入到脱硫反应中，从而增加锅炉内脱硫反应的时长。经此改造的锅炉床温控制良好，SO2排放量稳定控制在35mg/m3，可谓效果显著，但石灰石大量浪费在增大燃烧成本的同时又增进了对NOx的催化，所以要控制石灰石的量在锅炉负荷80%-100%左右，并让钙硫摩尔比稳定在3.5，如此在保证脱硫反应增强的同时也能将NOx的二次产生浓度控制到100mg/m3以下。

改变脱硝剂喷涂装置的型号、数量及安装位置能让脱硝剂的喷涂在锅炉内的脱硝反应得到提升，使锅炉NOx的原始产生量在100mg/m3以下的范围内波动。然而一次风量的调整出风力穿透性有限，此时应加入对二次风的调整，以提升锅炉内燃烧氧量，使NOx进一步减小。

5.结语

综上所述，对于150MW循环流化床锅炉的脱硫脱硝技术改造，应充分发挥锅炉床燃烧的优势，通过改变燃烧环境（含氧量、风力等），使燃烧技能满足使用需求又能减少废气物的排放，从而让150MW循环硫化床锅炉的应用优势更为突出。

参考文献

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