（山东电力建设第三工程有限公司）
摘要：本文主要研究了循环流化床锅炉超低排放技术，探讨了如何将技术应用于实际的生产中，明确了循环流化床锅炉超低排放技术的要点和应用过程中需要注意的问题，希望可以为今后的循环流化床锅炉超低排放工作带来参考和借鉴。
关键词：循环流化床；锅炉；超低排放技术
为了全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造，2015年，国家环保部印发《全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案》，加快现役燃煤发电机组超低排放改造步伐，即在基准氧含量6%条件下，烟尘、SO2、氮氧化物排放浓度分别不高于10、35、50 mg/m3。许多燃煤发电企业、高校及科研院所已经开始了深度脱硫技术（综合脱硫效率不小于98%，且SO2实现超低排放）的研究。
循环流化床燃烧技术是20世纪70年代末发展起来的清洁煤燃烧技术。在800～900℃下，燃烧稳定。加入一定粒径的石灰石颗粒，石灰石中的碳酸钙分解成高孔隙率的氧化钙，进而吸收燃料燃烧生成的SO2。在此温度范围，氮氧化物的生成量较低。另外，煤种适应性强，尤其是燃用煤矸石、煤泥等低热值燃料利于煤炭资源的综合利用。因此，近20年，CFB（循环流化床）锅炉技术在我国得到迅速发展，循环流化床锅炉机组发电容量近1亿kW，总循环流化床锅炉台数大于3000台，其工程应用已发展到600MW超临界等级。通过炉内喷入石灰石粉实现高效脱硫是CFB锅炉的特点，也是CFB锅炉得以迅速发展的主要原因之一。由于炉内干法脱硫技术具有工艺流程简单、初投资及运行费用较低等优点，CFB锅炉设计阶段大多配置有炉内干法脱硫装置[1]。一般认为，CFB锅炉在加入石灰石量达到Ca/S约为2.5时，可以实现90%以上的脱硫效率。对于相当大一部分折算硫分较高的CFB锅炉机组，单纯依靠炉内干法脱硫装置实现SO2超低排放并长周期稳定运行存在较大难度。
1.CFB锅炉SO2的生成量
在实际运行中，CFB锅炉SO2的实际生成量一般会低于以全硫计算的理论排放量，CFB锅炉SO2的实际生成量主要取决于以下几个因素。
1.1 煤的硫分中可燃硫所占比例
煤中硫分按其在空气中能否燃烧可分为可燃硫和不可燃硫。可燃硫在CFB锅炉燃烧过程中的主要产物是SO2，包括有机硫、硫铁矿硫和单质硫，都能在空气中燃烧，占煤中硫分的90%以上；不可燃硫不能在空气中燃烧，在一定的温度区间也不发生分解，可看作是惰性的，主要以硫酸钙的形式存在。硫分中可燃硫所占的比例大则燃烧过程中SO2的实际排放值高，反之亦然。
1.2 煤灰中CaO 等碱金属氧化物含量
煤灰中含有CaO、MgO和Fe2O3等碱金属氧化物，其会与烟气中的SO2反应生成碱金属的硫化物，煤灰中还有诸多多孔介质类物质，对SO2有一定的固定作用，在定性分析时，常采用燃料自身钙硫物质的量比来间接判断SO2的实际排放值。
1.3 锅炉运行参数
锅炉运行参数中床温和氧含量对于SO2的实际排放影响最大。在运行床温低于850℃时，随着床温的升高，煤灰中碱金属的固硫反应速度呈增长趋势。床温高于850℃时，随床温的进一步提高，固硫反应速度开始下降，另外，已经生成的碱金属硫化物还会逆相分解生成SO2，煤中以硫酸钙形式存在的不可燃硫也会发生分解反应生成SO2。
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2.CFB锅炉深度脱硫技术
2.1SO2生成量的降低
SO2的实际生成量与煤种和锅炉运行参数等因素有关，而要通过改变燃用煤种来降低燃煤的硫分存在较大的困难。因此，对于燃用煤种稳定的CFB锅炉，通过优化锅炉运行参数降低SO2的生成量是最可行的。
锅炉运行参数中床温是影响SO2的实际排放浓度的首要因素。虽然大部分CFB锅炉设计床温在800～900℃，但实际运行中普遍存在运行床温过高的问题，主要原因有以下几方面[2]：①锅炉在设计过程中存在受热面布置不合理、分离器效率低等设备问题；②锅炉实际燃用煤种与设计煤种差别较大，造成灰分偏低、热值偏高等；③锅炉运行中为提高锅炉燃烧效率，降低锅炉不完全燃烧热损失而人为提高运行床温。
2.2炉内高效脱硫
2.2.1石灰石物化参数
脱硫剂石灰石影响炉内脱硫效率的主要参数包括石灰石的脱硫反应活性、粒径分布和氧化钙含量。
石灰石的脱硫反应活性可表述为石灰石与SO2进行表面化学反应的难易程度，受到石灰石成分和内部微观结构等因素的影响。不同产地的石灰石存在较大的差别，通常通过实验室热重试验进行评价。
石灰石颗粒的粒径分布要保证大部分颗粒能够被锅炉的旋风分离器分离而多次利用。锅炉设备生产厂家根据设计的分离器效率推荐石灰石的粒径分布，一般情况下石灰石中位粒径d50（粒径分布的筛分曲线上，筛上物的累积筛余量或通过量为50%的颗粒所对应的粒径）为250～450μm，最大粒径dmax为1.0～1.5mm。工程应用中可以结合飞灰和循环灰粒径分布综合考虑。氧化钙含量用于评价石灰石的纯度，相同条件下优先选取氧化钙含量高的石灰石作为脱硫剂。
2.2.2炉内干法脱硫系统参数
炉内干法脱硫工艺系统设计参数包括石灰石输送量、输送风速、输送物料浓度等。
炉内干法脱硫系统虽然属于气力输送的范畴，但由于石灰石粉堆积密度大、逸气性强、磨损指数大，易沉积板结的特性，在工艺系统设计上和其他粉粒体气力输送较大的差异[3]。因此，炉内干法脱硫工艺系统核心参数选取和自动控制策略的制定都需要根据石灰石、煤种和锅炉炉型等因素综合考虑方可达到理想的效果。
3.总结
随着我国经济建设步伐的加快，能源供需问题日益紧迫，节能减排在各行各业都突显重要性，锅炉作为能源消耗大户，其节能措施显得尤为重要。这就要求我们提高节能意识，做好锅炉的调校及优化工作，以有效提高锅炉燃烧效率，实现锅炉安全经济运行。
参考文献：
[1]陈杏.低氮燃烧+选择性非催化还原烟气脱硝技术（SNCR）在循环流化床锅炉脱硝工程上的应用[J].能源环境保护，2016（04）：33-35.
[2]何进崇.循环流化床锅炉超净排放烟气（SNCR+SCR）脱硝技术改造探讨[J].中国高新技术企业，2016（07）：32-33.
[3]刘学冰.基于双流化床（DFBB）燃烧的锅炉烟气超低排放技术[J].节能与环保，2017，02：61-63.
论文作者:徐荣徽
论文发表刊物:《河南电力》2018年17期
论文发表时间:2019/3/5
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