循环流化床锅炉超低排放技术探析论文_陈斌

循环流化床锅炉超低排放技术探析论文_陈斌

(新疆圣雄能源股份有限公司 新疆吐鲁番市 838000)

摘要:目前我国经济发展十分快速,电力行业越来越普遍,我国电力工业的发展对环境造成了一定程度的影响,尤其是火力发电,因此治污减排是实现我国可持续发展的重要问题。循环流化床锅炉对于降低污染排放有着积极的作用,但目前相关的工艺和技术还有待提高。循环流化床锅炉既CFB锅炉能够有效提高燃烧的效率,降低污染,但在新的环保要求下还需要进一步对技术工艺进行改进。本文根据煤种和煤的性质,提出了CFB锅炉脱硫和脱硝的改进方法,希望对促进我国工业的可持续发展带来帮助。

关键词:循环流化床锅炉;超低排放技术;探析

引言

随着国家对电站锅炉烟气污染物排放标准的不断提高,燃用煤矸石的锅炉烟气污染物达标排放问题,是发电厂面临的又一新的挑战。CFB锅炉(又称循环流化床锅炉)具有污染物控制成本低、燃煤适应性广等优点,但其排放物严格受到国家环保标准限制。针对CFB锅炉在使用中产生的污染物超标超限现象,通过调整一、二次风比例、燃煤粒径分配比例、床温控制优化等技术措施,实现了提高炉内脱硫脱硝效率,降低SO2及NOX的排放浓度,满足了最新环保要求。

1循环流化床锅炉超低排放技术的意义

我国的电力工业发展很大程度上受到火力发电带来的环境污染的影响。因此中国电力工业必须注重节能减排才能确保我国电力行业的健康持续发展。国家环保部颁布的相关规范标准中要求,火力发电厂的二氧化硫和氮氧化物排放量浓度须小于100mg/m3。对于折算硫分比较高的煤和挥发性较强的煤,则运用炉内脱硫和分级燃烧的工艺,但不少的循环流化床锅炉还达不到上述的排放要求,所以进一步研究脱硫和降低污染物排放的技术十分重要。

2问题产生的主要原因

2.1煤种参差不齐,颗粒度得不到到保障

对于300MW的CFB锅炉,煤颗粒度控制的好坏,直接制约着机组的稳定运行及污染物排放的优劣,通过新机组168h试运行来看,若根据设计及校核煤种方案配煤,是可以完全达到低排放要求的,但由于煤价的大幅波动,发电厂原料主要还是以煤矸石为主,碎煤系统的两级破碎对煤矸石的碎破细度不够精准,或是煤矸石太硬,有很多大颗粒大量涌入炉膛,造成炉膛床层压力偏高;为避免锅炉炉膛结焦,用高压一次风量进行强制流化,二次风压低于一次风压而被压制,床层温度呈单调递减,缩短了燃煤及石灰石颗粒在炉内的停留时间,分级燃效的优越性得不到充分的体现,导致尿素泵、石灰石给料阀频繁的启停,既不经济也反映出污染物排放浓度偏高。

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2.2电网负荷给予偏低

对于300MW机组,煤耗最低、污染物排放最优的设计负荷为220~270MW,而电网给与的负荷偏低,大致在165-180MW左右。在低负荷情况下,为维持床层温度稳定,二次风量大量减少,一次风量相应减小,外循环及内循环同时减弱,锅炉燃烧方式的改变引起炉内燃料燃烧不完全,CFB锅炉由流化床变为鼓泡床运行,风、煤比例控制十分困难,燃煤与反应剂反应不充分,导致了煤耗及污染物排放浓度偏高。

3循环流化床锅炉低排放技术的应用

3.1CFB脱硝技术

循环流化床锅炉在燃烧中会生成大量的氮氧化物,氮氧化物的量与燃料的温度及空气系数有关系。经过检测发现锅炉燃烧中产生的氮氧化物分为两种:第一种是燃料型;第二种是热力型。第二种物质的产生正比于锅炉的温度,即温度越高产生的氮氧化物越高。CFB锅炉内炉膛的温度要比煤粉炉的温度略低,因此产生的第二种氮氧化物较少。下面详细介绍第一种氮氧化物生成的主要步骤:第一步,燃烧过程中含有氮化物的固体物质受热以后,会逐渐分解为氨气或HCN,将随着鼓入的空气释放出来。第二步,生成的部分氨气或HCN在氧气的作用下转化为氮氧化物,氮氧化物的转化率和生成量取决于炉膛内的燃烧温度,当温度比较高时,氮将以一氧化氮或二氧化氮的形式释放出来,若此时炉膛内的温度较低,则氮化物将残留在灰渣中。基于这种原理,可以除去粉尘后的风机出口处的烟雾送入锅炉一次风机地点,吹入炉膛进行二次燃烧,送风管的规格为720×5,且在吹风机出口汇合处添加阀门,用以调节风量的大小,改造完成后可有效控制循环流化床锅炉内的温度,使其稳定在900°左右,按照发电厂使用煤的质量等级,可以计算出燃烧煤以后产生的氮氧化物浓度,排放的浓度低于200mg/m3。

3.2与同行多交流,取长补短

自我国引进CFB锅炉技术,普遍得到了的同行们的关注,国内几大锅炉厂发挥自己的优势,研发出不同类型的锅炉,其燃烧调整的方式各有千秋,特别是对污染物排放有影响的参数的调整,方法更是多种多样,我们只有紧跟技术发展趋势,多与同行交流学习,取长补短,结合我厂人员结构、设备状况及运行方式、燃料实际等特点,勇于创新,不断优化设备运行参数,以及制定切实可行的运行规范,摸索出一套适宜于我厂设备运行的新模式,不断满足环保新态势,将污染物排放浓度降至最低。

3.3烟气从锅炉空气预热器出口出来,由循环流化床锅炉下部的部分装置进入反应器

要求其一直保持循环流化的状态,将干石灰和水压缩空气雾化后,通过设置在反应器中央的两相流喷嘴进入反应器,在循环流化床反应器内,二氧化硫、三氧化硫和其他的气体如氟化氢,这些气体与脱硫剂产生反应,生成产物由烟气带出反应器。通过分离器分离出相应的固体颗粒,送回循环流化床反应器进行循环反应,脱硫剂也经过多次的循环反应,提高了脱硫剂的利用率,延长了脱硫的时间,使脱硫反应能够进行得更充分。通过喷嘴将工艺用水喷入吸收塔的下部,从而提高烟气的湿度,降低烟气的温度,确保反应温度尽量保持在水露点温度,从而强化脱硫反应的效率。从分离器分离出来的烟气和细颗粒不能直接排放,应经除尘器进行必要处理,除尘后的烟气温度应该在70-75度左右,这样不需要加热就能通过烟囱排放。

3.4粉尘在线监测仪升级方案

我公司原有粉尘在线监测仪为国产LDM-100型激光粉尘仪,该粉尘仪是通过测定激光透射烟气后的光强与原来入射光强的比值,实现对各类过程管道、排放烟道中的烟气浊度和粉尘浓度进行实时、连续检测。该粉尘仪测量量程0-100mg/m3,由于超低排放标准已将粉尘浓度标准降至10mg/m3,该粉尘仪受粉尘颗粒物在烟气中的粒径分布影响较大,且监测精度较低,烟气粉尘仪两侧的透视镜片经常被蒸汽、粉尘污染,不适用湿度较大烟气的烟气测量,因此,此种监测方式的监测精度无法满足粉尘的超低排放监测要求。针对湿烟气中含水量高,存在结露的工况环境,我公司选用PM-1820WS型超低粉尘仪,该粉尘仪通过伴热的采样探头将烟气进行抽取,在干燥状态下对粉尘浓度进行测量,有效的避免了湿式电除尘后烟气凝结、湿度过大对粉尘测量精度的影响,可以精确的测量饱和状态下烟气,不受湿度影响。该粉尘仪测量原理采用激光散射法,激光打到粉尘上,产生散射光,散射光通过光电转换将电流信号转化为粉尘测量浓度信号。

结束语

综上所述,根据折算硫分和煤种的不同,通过采用不同的脱硫技术和工艺,能够极大的降低二氧化硫的排放,提高脱硫的效率,而对于氮氧化物则可以采用选择性非催化还原系统技术有效降低氮氧化物的排放量。因此,循环流化床锅炉技术的应用能够实现相关有害气体的超低排放,从而保证工业的绿色健康发展。

参考文献:

[1]毛健雄.大容量循环流化床技术的发展方向及最新进展[J].电力建设,2009,30(11):1-7.

[2]李德波,曾庭华,蔡永江,等.循环流化床锅炉超低排放关键技术研究与工程实践[J].广东电力,2017,30(3):1-6.

论文作者:陈斌

论文发表刊物:《电力设备》2017年第35期

论文发表时间:2018/5/11

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