循環(huán)流化床污染物排放濃度影響因素及綜合控制措施

循環(huán)流化床污染物排放濃度影響因素及綜合控制措施摘要：本文圍繞循環(huán)流化床污染物排放的相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行了探討，概述了循環(huán)流化床鍋爐的內(nèi)容，分析了循環(huán)流化床污染物排放濃度的影響因素，提出了循環(huán)流化床污染物的綜合控制措施，旨在不斷控制和降低脫硫過(guò)程中污染物的排放濃度，提升發(fā)電機(jī)組排放水平。關(guān)鍵詞：循環(huán)流化床、污染物排放、排放濃度影響因素1引言循環(huán)流化床（CFB）燃燒具有很多優(yōu)點(diǎn)，比如燃料適應(yīng)性強(qiáng)、污染控制成本低、深度調(diào)峰能力好等等，因此是煤電企業(yè)清潔生產(chǎn)的最佳選擇，因其良好的運(yùn)行性能，在行業(yè)中的應(yīng)用也越來(lái)越普遍。近年來(lái)，隨著國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)問(wèn)題的重視力度加大，鍋爐節(jié)能減排的標(biāo)準(zhǔn)和要求也在不斷提高。對(duì)煤電企業(yè)來(lái)說(shuō)，加強(qiáng)對(duì)污染物排放濃度的控制是十分必要且十分緊要的。本文結(jié)合自身從業(yè)經(jīng)驗(yàn)，談一下循環(huán)流化床污染物排放濃度的控制問(wèn)題，希望給業(yè)內(nèi)人士一些思路和啟發(fā)。2循環(huán)流化床鍋爐概述華電沈陽(yáng)蘇家屯金山熱電2X200MW機(jī)組所采用的鍋爐為無(wú)錫華光鍋爐廠設(shè)計(jì)制造，型號(hào)為UG—745/13.7—M。形式為：超高壓、一次中間再熱循環(huán)流化床爐。鍋爐為自然循環(huán)單鍋筒循環(huán)流化床鍋爐，超高壓、一次中間再熱，平衡通風(fēng)，緊身封閉，固態(tài)排渣，全鋼構(gòu)架，受熱面采用全懸吊方式。循環(huán)物料的分離采用高溫絕熱旋風(fēng)分離器。鍋爐燃燒部分主要由爐膛、高溫絕熱分離器、自平衡“U”形回料閥和尾部對(duì)流煙道組成。燃燒室蒸發(fā)受熱面采用膜式水冷壁，燃燒室內(nèi)布置屏式I級(jí)過(guò)熱器和屏式H級(jí)過(guò)熱器。采用水冷布風(fēng)板，內(nèi)嵌逆流柱型風(fēng)帽。循環(huán)流化床鍋爐的核心部分是物料熱循環(huán)回路，煤與石灰石在燃燒室內(nèi)完成燃燒及脫硫反應(yīng)。經(jīng)過(guò)分離器凈化過(guò)的煙氣進(jìn)入尾部煙道，尾部對(duì)流煙道中布置熱、冷段再熱器、I級(jí)過(guò)熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器。其中，I級(jí)過(guò)熱器、冷、熱段再熱器布置在由包墻過(guò)熱器組成的膜式壁煙道中，省煤器、空氣預(yù)熱器煙道采用護(hù)板結(jié)構(gòu)。燃燒室與尾部煙道均采用水平繞帶式剛性梁來(lái)防止內(nèi)外壓差作用造成的變形。另外，鍋爐設(shè)有膨脹中心，各部分煙氣、物料的連接煙道之間設(shè)置性能優(yōu)異的非金屬膨脹節(jié)，解決由熱位移引起的密封問(wèn)題，各受熱面穿墻部位均采用國(guó)外成熟的密封設(shè)計(jì),確保鍋爐的密封性。3循環(huán)流化床污染物排放濃度的影響因素分析煤電廠SO2排放濃度的調(diào)整一般是通過(guò)加入石灰石來(lái)控制鈣硫的摩爾比來(lái)實(shí)現(xiàn)。此外，循環(huán)流化床的溫度、運(yùn)行氧量以及上部差壓對(duì)脫硫效果也有著不同程度的影響。而石灰石在爐內(nèi)的有效停留時(shí)間以及石灰石的活性因素也會(huì)影響到最終的脫硫效率。CFB鍋爐NOX排放濃度主要受到鍋爐燃燒溫度、燃燒的均勻性和充分性、爐內(nèi)還原氣氛以及煤質(zhì)等因素的影響。（一）床溫對(duì)污染物排放濃度的影響不同的循環(huán)流化床溫度下，脫硫劑對(duì)爐內(nèi)SO2有著不同的脫除效率。隨著溫度的降低，脫硫劑之間的空隙減少，導(dǎo)致脫硫反應(yīng)只能發(fā)生在脫硫劑的外表面，由于內(nèi)部的脫硫反應(yīng)受到限制，因此脫硫的效率大大降低。隨著溫度的上升，脫硫的效率也會(huì)隨之上升，但床溫一旦超過(guò)脫硫產(chǎn)物熱分解的溫度，也會(huì)使脫硫效果大打折扣。通常循環(huán)流化床的脫硫溫度范圍以860°C?880°C之間為宜。當(dāng)鍋爐床溫升高到930C以上，CFB鍋爐NOx的排放濃度將急劇上升，這正是導(dǎo)致很多電廠N0x排放濃度較高的一個(gè)重要原因。為了有效地控制N0x的排放濃度，可以通過(guò)SNCR來(lái)調(diào)節(jié)，或者通過(guò)降低運(yùn)行的氧量來(lái)控制和提高爐內(nèi)的還原性環(huán)境，但同時(shí)也會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題，比如燃燒效率下降或者出現(xiàn)"炸灰〃的現(xiàn)象。（二）床壓及差壓對(duì)污染物排放濃度的影響在風(fēng)量不變的情況下，爐內(nèi)物料的濃度會(huì)隨著床壓的升高而增加，進(jìn)而使?fàn)t膛內(nèi)脫硫劑顆粒和煤顆?；ハ嗯鲎驳膸茁屎皖l率增加，脫硫劑在爐內(nèi)的有效停留時(shí)間相對(duì)增加，石灰石的利用率和脫硫效率也隨之上升。因此一般情況下，隨著床壓的升高，SO2的排放濃度會(huì)隨之降低。但是床壓過(guò)高會(huì)給鍋爐風(fēng)機(jī)帶來(lái)運(yùn)行壓力，同時(shí)使機(jī)組的能耗上漲。目前，很多煤電企業(yè)已投運(yùn)的低床壓機(jī)組在NOx、和SO2原始排放濃度方面也能達(dá)到較好的水平，這主要源于鍋爐上部差壓對(duì)污染物排放濃度的降低起了不容忽視的作用。4循環(huán)流化床污染物的綜合控制措施（一） 縮小床溫偏差，提高燃燒的均勻度一些CFB鍋爐的運(yùn)行床溫并不高，然而污染物的排放濃度卻較高，對(duì)鍋爐內(nèi)的溫度進(jìn)行測(cè)定之后，通常會(huì)發(fā)現(xiàn)循環(huán)流化床的溫度分布不均勻，同一密相區(qū)的床溫測(cè)點(diǎn)之間出現(xiàn)嚴(yán)重的偏差，有些溫差超過(guò)100°C以上。在日常運(yùn)行中，對(duì)床溫的監(jiān)測(cè)通常得到的數(shù)值是密相區(qū)同一高度的床溫的平均值，然而這些床溫平均值并不能保證床溫的均勻度，即使是在最佳脫硫范圍內(nèi)，實(shí)際局部的床溫可能已經(jīng)超過(guò)了1000C，這就造成污染物排放濃度的明顯上升。另一方面，爐膛內(nèi)部溫度的不均勻也會(huì)影響到鍋爐的燃燒效率，不僅使燃燒效率降低，同時(shí)還時(shí)機(jī)組的能耗上漲。對(duì)此，可以根據(jù)鍋爐內(nèi)的溫度分布來(lái)調(diào)節(jié)給煤線，同時(shí)控制給煤刮板落煤插板閥的開(kāi)度，利用針對(duì)性的有差異化的給煤技術(shù)來(lái)保障給煤均勻度，進(jìn)而縮小鍋爐內(nèi)部溫差。此外，對(duì)于鍋爐的通風(fēng)和布風(fēng)情況可以采用優(yōu)化等壓風(fēng)室結(jié)構(gòu)、改善進(jìn)風(fēng)方式和運(yùn)行風(fēng)量、風(fēng)帽形式布置。一般來(lái)說(shuō)，爐膛過(guò)量空氣系數(shù)以控制在1.2左右或者更低點(diǎn)為宜，盡量采用立體式的分級(jí)送風(fēng)形式和分配量較大的二次風(fēng)量等措施來(lái)來(lái)實(shí)現(xiàn)鍋爐布風(fēng)均勻，將床溫的有效范圍盡量控制在低氮燃燒反應(yīng)和脫硫高效反應(yīng)相重合的區(qū)域。對(duì)于一些整體床溫過(guò)高的鍋爐，可以通過(guò)增加爐內(nèi)受熱面來(lái)進(jìn)行改造。（二） 旋風(fēng)分離器的調(diào)整和外置床灰控制閥的控制CFB鍋爐的中心筒工藝不當(dāng)或者固定結(jié)構(gòu)不合理，使用過(guò)程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)簡(jiǎn)體變形繼而造成煙氣短路的現(xiàn)象，使煙氣分離效率大大降低。另外，當(dāng)分離器結(jié)構(gòu)不合理時(shí)，不僅會(huì)使入口的煙速偏低，降低分離效率，同時(shí)還會(huì)造成床溫的升高。若發(fā)現(xiàn)此類(lèi)現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)對(duì)分離器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造和升級(jí)，提高分離器的分離效率。對(duì)于帶外置床的CFB鍋爐，要對(duì)其床灰控制閥的開(kāi)度進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，通過(guò)控制進(jìn)入外置床的循環(huán)灰量來(lái)保障鍋爐運(yùn)行的床溫維持在最佳脫硫的溫度區(qū)間范圍內(nèi)。在調(diào)整外置床灰控制閥開(kāi)度的同時(shí)，要注意兼顧到外置床內(nèi)氣溫的控制以及減溫水量的控制，實(shí)現(xiàn)有效的協(xié)同，保證機(jī)組的蒸汽參數(shù)滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。（三） 改善床料和燃煤顆粒度一方面，要盡量降低循環(huán)灰的平均粒徑，來(lái)提高石灰石的利用率。通過(guò)有效提升分離器的效率來(lái)改變床層粒徑的分布情況，使?fàn)t內(nèi)物料顆粒的均勻度和細(xì)顆粒的占比增加。當(dāng)循環(huán)灰中位粒經(jīng)控制在100叩左右時(shí)，N0X的原始始排放量可以實(shí)現(xiàn)50mg/Nm3以下，當(dāng)鍋爐內(nèi)脫硫鈣硫比在1.5?2范圍內(nèi)時(shí)，SO2的原始排放量能夠控制在50mg/Nm3?200mg/Nm3范圍內(nèi)。另一方面，要盡量使燃煤顆粒的粒徑分布均勻。燃煤顆粒的粒徑分布情況直接關(guān)系到CFB鍋爐內(nèi)燃燒的穩(wěn)定度和充分度，因此，生產(chǎn)人員要嚴(yán)格控制燃煤顆粒的粒徑，限制在合格的范圍內(nèi)，形成良好的物料循環(huán)情況，提高反應(yīng)的效率。目前對(duì)于燃煤顆粒的控制可以通過(guò)流化床破碎篩分系統(tǒng)兩極破碎和三級(jí)篩分來(lái)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)對(duì)破碎篩分系統(tǒng)的調(diào)整和改造來(lái)使入路燃料的粒徑控制在在6mm以下，循環(huán)灰的中位粒徑保持在100^m左右。5結(jié)語(yǔ)越來(lái)越嚴(yán)格的環(huán)保排放指標(biāo)要求對(duì)煤電企業(yè)提出了新的挑戰(zhàn)和要求，急需企業(yè)采取優(yōu)化措施來(lái)提升生產(chǎn)效率，控制污染物的排放濃度。對(duì)于循環(huán)流化床機(jī)組來(lái)說(shuō)，床溫、床壓、含氧量、床料以及燃煤顆粒度都會(huì)對(duì)最終的排放濃度造成影響，因此，技術(shù)部門(mén)及人員需要從這些環(huán)節(jié)入手，不斷深入研究和探索，以更好地實(shí)現(xiàn)環(huán)保排放的目標(biāo)和要求。參考文獻(xiàn)循環(huán)流化床燃燒發(fā)展現(xiàn)狀及前景分析，岳光溪，呂俊復(fù)，徐鵬，等，《中國(guó)