摘 要：由(you)于大型循(xun)環流化床(chuang)鍋爐在投(tou)入使用(yong)中(zhong)具有(you)燃(ran)燒(shao)污染(ran)物(wu)排(pai)放量低(di)、燃(ran)料(liao)適應(ying)性廣以(yi)及負荷(he)調節范圍大等優勢，所(suo)以(yi)應(ying)用(yong)廣泛。但(dan)同時，在控制其(qi)(qi)環保排(pai)放指標的(de)過程(cheng)中(zhong)仍(reng)有(you)多方面的(de)因素會影響其(qi)(qi)燃(ran)燒(shao)污染(ran)物(wu)的(de)排(pai)放。基于此(ci)，主(zhu)要結合大型循(xun)環流化床(chuang)鍋爐爐內的(de)脫硫(liu)脫硝(xiao)燃(ran)燒(shao)問題進行分析，并進一步探(tan)究優化調整(zheng)脫硫(liu)脫硝(xiao)技術方案(an)。

關鍵詞：循環流化床鍋爐；脫硫脫硝；燃燒；優化

在(zai)實際應用中，循(xun)環流化床鍋爐（CFB）具有非常顯著的(de)優勢(shi)，通過合理(li)地(di)控制爐膛溫度以(yi)及(ji)分(fen)(fen)級燃燒可以(yi)在(zai)一定(ding)程度上實現降低(di)NOx排放的(de)作用。但在(zai)現階(jie)段(duan)的(de)應用中，煙氣同時脫硫脫硝技術(shu)(shu)還沒有得到有效的(de)推廣，大多仍處于實驗(yan)室或(huo)中試階(jie)段(duan)，技術(shu)(shu)尚未成熟，仍需要進一步(bu)結合CFB鍋爐清潔燃燒的(de)相關特點，從技術(shu)(shu)理(li)論分(fen)(fen)析角度加以(yi)優化調整。

1大型循環流化床鍋爐爐內脫硫燃燒工藝的優化調整

在(zai)循環(huan)流化(hua)床鍋爐(lu)爐(lu)內脫(tuo)(tuo)(tuo)硫(liu)燃(ran)燒工藝中，目前主(zhu)要應用(yong)煙氣(qi)脫(tuo)(tuo)(tuo)硫(liu)（FGD）這一大(da)規模商業化(hua)脫(tuo)(tuo)(tuo)硫(liu)方(fang)(fang)(fang)法(fa)。結(jie)合其脫(tuo)(tuo)(tuo)硫(liu)原理來(lai)分析，在(zai)實際脫(tuo)(tuo)(tuo)硫(liu)過程(cheng)中該(gai)方(fang)(fang)(fang)式(shi)主(zhu)要利(li)用(yong)堿性物(wu)質作為(wei)脫(tuo)(tuo)(tuo)硫(liu)劑（吸收(shou)劑），對(dui)SO2進行吸收(shou)，然后(hou)經過化(hua)學反應形成亞硫(liu)酸(suan)(suan)鹽，并在(zai)亞硫(liu)酸(suan)(suan)鹽的(de)基(ji)礎上通入氧氣(qi)將(jiang)亞硫(liu)酸(suan)(suan)鹽氧化(hua)為(wei)形態(tai)相(xiang)對(dui)穩(wen)定(ding)的(de)硫(liu)酸(suan)(suan)鹽。目前，我(wo)國大(da)型(xing)的(de)火電廠煙氣(qi)脫(tuo)(tuo)(tuo)硫(liu)中主(zhu)要采用(yong)爐(lu)內燒石(shi)(shi)灰(hui)石(shi)(shi)的(de)脫(tuo)(tuo)(tuo)硫(liu)方(fang)(fang)(fang)式(shi)，采用(yong)該(gai)脫(tuo)(tuo)(tuo)硫(liu)方(fang)(fang)(fang)式(shi)能夠提升整體脫(tuo)(tuo)(tuo)硫(liu)效率，但與此(ci)同(tong)時，該(gai)方(fang)(fang)(fang)式(shi)也存在(zai)一定(ding)的(de)缺(que)點，其系統相(xiang)對(dui)復雜、占地較大(da)，還需(xu)要較高的(de)投資成本。在(zai)脫(tuo)(tuo)(tuo)硫(liu)反應中，以石(shi)(shi)灰(hui)石(shi)(shi)作為(wei)脫(tuo)(tuo)(tuo)硫(liu)劑為(wei)例，主(zhu)要固硫(liu)機理如下：

CaCO3（煅燒）→CaO+CO2溫度為800~1000℃

在這一過程(cheng)中(zhong)，循(xun)(xun)環(huan)(huan)流(liu)化(hua)(hua)床(chuang)鍋爐(lu)(lu)(lu)(lu)爐(lu)(lu)(lu)(lu)內具有相對穩定的(de)溫度場，因而(er)自身可以滿足(zu)對爐(lu)(lu)(lu)(lu)內煙氣(qi)脫硫(liu)(liu)的(de)溫度條件(jian)，而(er)在此過程(cheng)中(zhong)，爐(lu)(lu)(lu)(lu)外(wai)的(de)脫硫(liu)(liu)裝置一般采用石(shi)(shi)灰(hui)石(shi)(shi)的(de)制粉(fen)、存儲以及輸送的(de)系統。通過大(da)數據統計來(lai)看，經過循(xun)(xun)環(huan)(huan)流(liu)化(hua)(hua)床(chuang)鍋爐(lu)(lu)(lu)(lu)的(de)脫硫(liu)(liu)運行，爐(lu)(lu)(lu)(lu)內廢(fei)氣(qi)中(zhong)污染物指標(biao)(biao)明顯(xian)下降，一般都能達到(dao)(dao)SO2排放標(biao)(biao)準。此外(wai)，在實際的(de)爐(lu)(lu)(lu)(lu)內脫硫(liu)(liu)過程(cheng)中(zhong)，脫硫(liu)(liu)效率的(de)變(bian)化(hua)(hua)還受(shou)到(dao)(dao)脫硫(liu)(liu)劑的(de)特性及粒度、床(chuang)層溫度以及鈣硫(liu)(liu)比等(deng)因素影(ying)響。

1.1脫硫劑與床層溫度

在(zai)脫(tuo)硫(liu)(liu)劑的(de)(de)選擇(ze)上，部分具(ju)有高多(duo)孔(kong)(kong)性(xing)組織且地(di)質年代不長的(de)(de)石(shi)(shi)灰石(shi)(shi)通常會(hui)(hui)對SO2具(ju)有更高的(de)(de)反應活性(xing)，所以在(zai)實(shi)際脫(tuo)硫(liu)(liu)操作中通常會(hui)(hui)傾向于選擇(ze)含有較高氧化鈣且煅燒后具(ju)有較好(hao)孔(kong)(kong)隙(xi)結構(gou)(gou)的(de)(de)石(shi)(shi)灰石(shi)(shi)作為脫(tuo)硫(liu)(liu)劑。較好(hao)的(de)(de)孔(kong)(kong)隙(xi)結構(gou)(gou)指的(de)(de)是經過高溫煅燒后，能夠在(zai)脫(tuo)硫(liu)(liu)劑內部發(fa)(fa)現的(de)(de)分布(bu)(bu)均勻合(he)理的(de)(de)大(da)孔(kong)(kong)、小(xiao)(xiao)孔(kong)(kong)結構(gou)(gou)。既(ji)能夠通過小(xiao)(xiao)孔(kong)(kong)促(cu)進脫(tuo)硫(liu)(liu)反應表(biao)面(mian)積的(de)(de)增(zeng)大(da)，促(cu)進初始反應速(su)度(du)在(zai)短時(shi)間(jian)快速(su)提升；也(ye)能借助大(da)孔(kong)(kong)降(jiang)低氣(qi)體的(de)(de)實(shi)際擴散阻力(li)。除此(ci)之外(wai)，石(shi)(shi)灰石(shi)(shi)的(de)(de)粒(li)(li)度(du)以及粒(li)(li)徑分布(bu)(bu)也(ye)是影響(xiang)爐(lu)內脫(tuo)硫(liu)(liu)效率(lv)的(de)(de)重(zhong)要因素。理論上來說，偏(pian)小(xiao)(xiao)的(de)(de)脫(tuo)硫(liu)(liu)劑粒(li)(li)度(du)可以在(zai)一定程(cheng)度(du)上增(zeng)大(da)脫(tuo)硫(liu)(liu)效率(lv)，減小(xiao)(xiao)對NOx的(de)(de)刺激，但與此(ci)同時(shi)，也(ye)必(bi)然會(hui)(hui)縮短石(shi)(shi)灰粉(fen)在(zai)爐(lu)內停留(liu)的(de)(de)時(shi)間(jian)，導致部分石(shi)(shi)灰粉(fen)隨煙(yan)氣(qi)流失，無法充分發(fa)(fa)生吸收反應。另外(wai)，過小(xiao)(xiao)的(de)(de)粒(li)(li)徑還(huan)會(hui)(hui)使磨(mo)制(zhi)系統的(de)(de)能耗增(zeng)加(jia)。因而(er)綜(zong)合(he)以上分析來看，在(zai)循環流化床鍋爐(lu)中需要將脫(tuo)硫(liu)(liu)劑（石(shi)(shi)灰石(shi)(shi)）的(de)(de)粒(li)(li)徑控制(zhi)在(zai)0.15~0.5mm。

此外，反(fan)應中床層溫(wen)度也會(hui)對(dui)脫硫(liu)效率(lv)產生一定(ding)的影(ying)響，具體影(ying)響分析如下表1。

經過實(shi)踐分析來(lai)看，850~900℃的床層溫度(du)，能夠更好地提升燃燒(shao)效率，達到脫硫標(biao)準(zhun)。

1.2鍋爐循環效率

除了脫(tuo)硫劑的選(xuan)擇與床(chuang)層溫(wen)度(du)外，影響脫(tuo)硫效(xiao)率(lv)的重要參數還包括循(xun)(xun)環效(xiao)率(lv)。通(tong)過實踐經驗表明，增大的循(xun)(xun)環倍率(lv)會(hui)促(cu)使飛灰(hui)再循(xun)(xun)環，進(jin)而延(yan)長石灰(hui)石在床(chuang)內停(ting)留時間，促(cu)進(jin)脫(tuo)硫劑效(xiao)率(lv)的提(ti)升。簡單(dan)概括來說，爐(lu)內脫(tuo)硫技術需要合理的提(ti)升循(xun)(xun)環效(xiao)率(lv)，進(jin)而通(tong)過爐(lu)內脫(tuo)硫促(cu)進(jin)其燃燒更加清潔(jie)高(gao)效(xiao)、低污染，既(ji)降低了用電消耗與運行成本，更避(bi)免(mian)了二次污染。

2大型循環流化床鍋爐爐內脫硝燃燒工藝的優化調整

通過長期的實(shi)踐來看，在使(shi)用CFB鍋爐的過程中，不(bu)采用附(fu)加NOx控制技術(shu)，已經(jing)(jing)可以在一定程度達到(dao)比較理想的排放標準了。然而，在社會(hui)經(jing)(jing)濟不(bu)斷發展(zhan)，環(huan)境治(zhi)理壓力不(bu)斷加大，現行(xing)環(huan)境排放法規日漸(jian)嚴(yan)格的社會(hui)環(huan)境中，就要(yao)求(qiu)燃煤鍋爐必須要(yao)進(jin)行(xing)煙氣脫硝。

從現階(jie)段的(de)(de)(de)(de)脫(tuo)(tuo)(tuo)硝(xiao)(xiao)技(ji)術(shu)(shu)來看(kan)，通常(chang)采用(yong)的(de)(de)(de)(de)主(zhu)要有兩類(lei)商業化(hua)煙氣(qi)脫(tuo)(tuo)(tuo)硝(xiao)(xiao)技(ji)術(shu)(shu)：其一是(shi)(shi)選擇(ze)性(xing)催化(hua)還原(yuan)(yuan)（SCR），其二是(shi)(shi)選擇(ze)性(xing)非催化(hua)還原(yuan)(yuan)法（SNCR）。在(zai)(zai)實(shi)際應用(yong)中，前者SCR脫(tuo)(tuo)(tuo)硝(xiao)(xiao)系統的(de)(de)(de)(de)脫(tuo)(tuo)(tuo)除率(lv)通常(chang)能夠達到(dao)90%，但是(shi)(shi)由于(yu)壽命問題以(yi)(yi)及該技(ji)術(shu)(shu)應用(yong)的(de)(de)(de)(de)昂(ang)貴催化(hua)劑(ji)(ji)導致整體的(de)(de)(de)(de)投資(zi)過大(da)，因而(er)難以(yi)(yi)實(shi)現廣(guang)泛推廣(guang)與(yu)(yu)應用(yong)。而(er)后者SNCR脫(tuo)(tuo)(tuo)硝(xiao)(xiao)工(gong)藝通常(chang)需要應用(yong)于(yu)850~1000℃的(de)(de)(de)(de)條件，相(xiang)對位置通常(chang)在(zai)(zai)CFB鍋(guo)爐(lu)爐(lu)膛出口部分(fen)（或分(fen)離器(qi)進口）。采用(yong)SNCR脫(tuo)(tuo)(tuo)硝(xiao)(xiao)工(gong)藝的(de)(de)(de)(de)原(yuan)(yuan)理主(zhu)要是(shi)(shi)將氨氣(qi)、尿(niao)素稀(xi)溶(rong)液(ye)等還原(yuan)(yuan)劑(ji)(ji)噴入爐(lu)膛，在(zai)(zai)高(gao)溫下還原(yuan)(yuan)劑(ji)(ji)會迅速熱分(fen)解(jie)出NH3進而(er)與(yu)(yu)煙氣(qi)中的(de)(de)(de)(de)NOx發生反應生成N2和H2O，達到(dao)脫(tuo)(tuo)(tuo)硝(xiao)(xiao)的(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)。在(zai)(zai)這一反應中，CFB鍋(guo)爐(lu)提供了非常(chang)有效(xiao)的(de)(de)(de)(de)還原(yuan)(yuan)劑(ji)(ji)噴入點以(yi)(yi)及混合反應器(qi)，能夠強烈擾動分(fen)離器(qi)內的(de)(de)(de)(de)煙氣(qi)，并使煙氣(qi)停留1.5~3s，進而(er)利用(yong)提前噴入的(de)(de)(de)(de)還原(yuan)(yuan)劑(ji)(ji)與(yu)(yu)煙氣(qi)之間迅速而(er)均勻的(de)(de)(de)(de)混合。可以(yi)(yi)說CFB鍋(guo)爐(lu)獨(du)特(te)的(de)(de)(de)(de)燃燒方式為噴氨脫(tuo)(tuo)(tuo)氮(dan)提供了極佳的(de)(de)(de)(de)反應條件，進而(er)促進脫(tuo)(tuo)(tuo)硝(xiao)(xiao)效(xiao)率(lv)的(de)(de)(de)(de)有效(xiao)提升。在(zai)(zai)應用(yong)SNCR脫(tuo)(tuo)(tuo)硝(xiao)(xiao)工(gong)藝的(de)(de)(de)(de)具體操作中，脫(tuo)(tuo)(tuo)硝(xiao)(xiao)效(xiao)率(lv)通常(chang)取決于(yu)反應溫度與(yu)(yu)氨氮(dan)化(hua)學(xue)計量比(bi)等相(xiang)關因素。

2.1反應溫度

通過在實踐中反復試驗的(de)結果表明，在脫(tuo)(tuo)硝(xiao)工藝操作中，由(you)于NH3初期的(de)消(xiao)耗速度較低且(qie)能滿足后(hou)期動力的(de)擴(kuo)散(san)需求，所以在反應(ying)(ying)區(qu)溫(wen)(wen)度為900℃時，脫(tuo)(tuo)氮效(xiao)(xiao)率(lv)最高(gao)(gao)。而在氨氮比固定的(de)條件(jian)下，以氨水(shui)為反應(ying)(ying)劑(ji)，設定730~950℃的(de)溫(wen)(wen)度區(qu)間，脫(tuo)(tuo)硝(xiao)效(xiao)(xiao)率(lv)達到最高(gao)(gao)；而在溫(wen)(wen)度高(gao)(gao)于950℃后(hou)，則(ze)采用尿素效(xiao)(xiao)率(lv)最好。

2.2氨氮比的確定

通過實(shi)踐(jian)經驗(yan)分析表(biao)明：氨(an)(an)∶氮=1.5∶1（或1.6∶1）、900℃的(de)反(fan)(fan)(fan)應(ying)條(tiao)件下脫硝效率(lv)最高。但是伴隨(sui)氨(an)(an)氮摩爾比的(de)增大，會導致還原劑逃逸率(lv)提升，使(shi)其中的(de)NH3與SO3反(fan)(fan)(fan)應(ying)產生（NH4）2SO4，容易(yi)堵塞空預器。另外，循環(huan)灰中所含有的(de)Fe2O3、CaO、Fe3O4等還能夠對(dui)NH3還原N2O、NO的(de)反(fan)(fan)(fan)應(ying)起(qi)到一定的(de)催化作用，因而在混合(he)反(fan)(fan)(fan)應(ying)器中循環(huan)灰的(de)濃度越高，就會使(shi)氣固多相反(fan)(fan)(fan)應(ying)越劇烈，降低NOx排放量。

3結束語

綜(zong)上所述，伴隨(sui)現(xian)階段對大氣(qi)污染物排放標(biao)準的(de)提(ti)高，進一步采取優化(hua)措施促(cu)進脫硫脫硝效率的(de)提(ti)升將(jiang)是(shi)全球低污染排放的(de)必然(ran)趨勢(shi)。而對于循(xun)環流化(hua)床鍋爐(lu)來說(shuo)，由于其特(te)殊的(de)結構與(yu)燃燒方式(shi)，再加上爐(lu)內(nei)脫硫以及脫硝技術工藝的(de)聯合應用，將(jiang)能(neng)夠達到深(shen)度煙氣(qi)凈化(hua)目的(de)，促(cu)進循(xun)環流化(hua)床鍋爐(lu)實現(xian)環境友好(hao)型發展。

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