循环流化床锅炉超低排放技术研究

雷振国

（山西西山热电有限责任公司，山西太原030022）

发电行业是污染性较高的行业，因此必须关注发电行业的超低排放管理工作，在实际工作中应对行业内部设备、工艺等进行深入了解，发现污染点及改进的措施，在现有工艺的基础上进一步的创新和改造，提升现有发电行业设备的环保性能。本文重点对发电行业中的循环流化床锅炉超低排放工作进行研究，希望在现有清洁燃烧的基础上，进一步改造提升循环流化床锅炉环保性能，达到二氧化硫及氮氧化物、颗粒物等污染物的超低排放。

1 循环流化床锅炉的结构

实际工作中，常见的循环流化床锅炉一般都是单锅炉筒，且工作运转中使用的是一种自然循环的方式来运转。循环流化床锅炉内部包含炉膛和尾部烟道两个部分，其中锅炉的前部又包括从高温到低温的过热器及预热器、分离器等。这些竖井往往采用的都是悬吊构架的结构，前部与后部两个竖井之间是经由旋风性分离器来实现两部分间的相互连接。分离器下方部位与循环装置等来实现连接。循环流化床锅炉内部的燃烧室内部和分离器内部都配置有浇注料内衬，这些内衬是具有防磨损功能的［1］。循环流化床锅炉设备的前部和尾部竖井的炉墙存在很大的不同。设备前部炉墙一般都采用敷管的形式来进行炉墙设置，但是设备尾部却使用的是轻型设置，循环流化床锅炉的整体重力实际都加到了锅炉外部的8根支撑钢管上。这类锅炉使用的燃料往往包括煤和矸石两种，但是不论使用哪一种燃料，锅炉燃烧作用都是分级开展的。最后燃烧灰渣需要经过外置的螺旋形的冷渣器排出［2］。循环流化床锅炉的结构如图1所示:

图1 循环流化床锅炉结构

2 常见的循环流化床锅炉超低排放技术

锅炉使用中常见的污染物包括氮氧化物和二氧化硫等硫化物，一旦排放到环境中会给环境造成比较严重的污染，对生态环境及人们健康、社会的未来发展不利。因此必须重视循环流化床锅炉中排放物的控制。通过采取一定的措施来降低排放物种当氧化物和硫化物的排放。下面就对目前常用的两种脱硫脱硝技术——循环流化床锅炉脱硫技术和循环流化床锅炉脱硝技术进行研究。

2．1 循环流化床锅炉脱硫技术

在目前我国大部分的地区发电企业当中，循环流化床锅炉脱硫工艺都主要采用的是往锅炉内部加入石灰石的方式来实现脱硫。这个工程中工艺操作要求比较严格，过程中涉及的步骤和环节也比较复杂，实际操作中需要经过床温控制及对钙硫摩尔比等操作来提升实际脱硫效率。对实际应用效果研究可以提升脱硫效率，使其脱硫效率达到百分之九十以上。这个过程中需要将二氧化硫质量浓度控制在35mg／m3之内。这个控制技术仅仅适用于某些区域，不是所有的区域都适合使用。因此需要进行进一步的技术控制，尤其是对于一些重点区域而言，可通过使用进一步的升级的二级脱硫技术来实现这些区域循环流化床锅炉内外脱硫效率的提升。循环流化床锅炉工艺操作过程中需要利用半干法来进行脱硫，将循环流化床锅炉的反应器底部设置上风板装置，同时在反应器下部的位置安装石灰浆喷嘴和返料口等设施设备，将反应器上部安装设置成为稀相区。其反应器反应出口安装上分离器，其中分离器中必须包含立管和回料等装置，以实现对反应器内循环物流的分离效率，进而为后期脱硫效率奠定基础。然后将分离物送到循环性流化床的反应器里面，循环流化床锅炉的烟气可以从安装在反应器下部的布风装置中进行传送，进而实现循环流化的目的［3］。

实际脱硫过程中石灰浆的传送过程则是由反应器内部的两相喷嘴反应器传送的，这个过程中二氧化硫和三氧化硫等物质会与脱硫剂接触并发生化学、物理等一系列的反应，最后生成一定的结合产物混合在烟气当中，最后跟随烟气的力量自反应器内部通过烟囱等设施设备排放到空气中。反应过程中分离器中分离出的固体颗粒中硫含量虽然有所降低，但是往往也不会实现完全地分离，因此会被再次送入到循环流化床锅炉反应器内，再次经历之前的每一个分离过程，如此多次地循环反复，可以增加脱硫反映发生的机会和时间，提升脱硫剂的利用率，提升锅炉的最终脱硫效果，最终达到排放标准被排除。

以上所述过程既是一个完整的脱硫工艺过程，其中最关键的部分就是分离过程和脱硫剂结合过程，通过分离和脱硫过程实现烟气和颗粒物的分离，其中烟气温度达到了70－75℃，烟气中含硫量已经足够低，满足＜35mg／m3的要求，可以直接通过烟囱排放到空气中。而剩余的固体含硫物质则通过除尘器除尘分离排除［4］。

2．2 循环流化床锅炉脱硝技术

循环流化床锅炉运行时的床温要求是一般在850℃－950℃之间，这个温度要求下需要通过对其他参数的调整控制来实现整个过程的脱硝工艺，达到最终的超低排放标准。行业要求的锅炉排放氮氧化物浓度标准要求是50mg／m3以下。鉴于超低排放标准的要求，可以适当对锅炉脱硝过程中的一些参数进行控制，协调到位可以实现对最终排放的氮氧化物质量浓度的控制。但是这个过程中会涉及到用的煤的品质是不一样的，其中不乏一些挥发性高的煤种。如果管控不严格或者不到位，很容易使得在床温较高的锅炉运行中出现当氮氧化物超标排放的情况，最终使得脱硝效果不佳，不能达到脱硝超低排放要求。所以这个过程中必须重视锅炉尾部部分中烟气脱硫系统的管控设置，提升脱硝效率［5］。

循环流化床锅炉脱硝工艺开展时，势必会用到催化还原技术。催化还原技术的应用在脱硝中起到非常关键的作用，可以大大提升脱硝效率，一般而言可以将脱硝效率提升至80%左右。在这种技术的应用过程中，需要将这一步骤安排在电除尘器前，在循环流化床锅炉使用的煤中挥发性较高时，会因为灰分的磨损，使得催化剂出现中毒的问题，直接的效果就是引发脱硫效率下降的现象。例如:三氧化硫能够与氨结合生产NH4HSO4等物质，而NH4HSO4具有黏性大的特点，可以附着在催化剂表面上，将催化剂与烟气的隔离开，影响催化剂作用的发挥，进而使得反应不能正常进行，引发反应系统中尾部空预器堵塞的问题。鉴于此，必须重视重视催化剂对化学反应的重要性，同时要采取措施对催化剂壁厚及实际操作中的的节距等进行合理管控，同时对整个反应中的逃逸氨量进行控制，一方面控制逃逸量，另一方面通过控制逃逸方向等方法，来控制逃逸氨与催化剂的接触反应发生，保证催化剂的有效性。

实际的应用过程中涉及的步骤较为复杂，首先需要对非催化还原工艺技术进行改装，再实施催化还原工艺，进而实现对整体配合工艺的搭配。同时对于规模较大的循环流化床锅炉而言，需要在对非催化还原装置改装配置的同时，对尾部的催化还原工艺进行改装，为催化剂留出足够的位置。由于这个过程中催化还原工艺起到了关键作用，因此对于组装配合的工艺处理结果不能满足超低排放的情况，还需要进一步增加催化还原工艺占比，适当增加装置，以便提升系统的整体脱硝效率。

3 结束语

总而言之，发电行业作为一个污染性较重的行业，其排放物含量受到社会和人们的广泛关注。同时国家和行业也对其做出了基本的排放要求，社会对企业保有无限的期待。循环流化床锅炉作为电力企业行业的一个重要组成，自然也应该遵守对应的超低排放标准。本文重点对循环流化床锅炉进行了介绍，然后又对行业中常用的脱硫脱硝工艺进行了深入研究，希望通过研究介绍给相关人员和单位提供一定的帮助，帮助提升脱硫脱硝效率。