燃用劣質煤大型循環流化床鍋爐超低
排放技術研究與應用
柳成亮1，蔡潤夏2，呂俊復2，郝海俊1，蘇虎3，耿瑞明1，李劍1，張曉宇1
(1. 山西國峰煤電有限責任公司，山西 呂梁 032200；2. 清華大學 能源與動力工程系，北京 100084；
3. 東方鍋爐股份有限公司，四川 自貢 643001)
摘 要：針對燃用劣質煤的循環流化床（CFB ）鍋爐，通過鍋爐本體設計的改進、煙氣凈化系統的優化，提出爐內清潔高效燃燒+爐內細石灰石粉脫硫+爐內SNCR 脫硝+尾部煙氣循環流化床半干法多污染物聯合脫除的技術路線，并在2臺300 MW CFB 鍋爐上進行驗證實驗。結果表明，通過燃燒調整、脫硫與脫硝的匹配，CFB 鍋爐可以順利實現NO x 、SO 2和粉塵的超低排放，并且在經濟性方面較傳統工藝具有明顯優勢。關鍵詞：循環流化床鍋爐；低床壓降；低能耗；超低排放；半干法
中圖分類號：X51；TM621 文獻標志碼：A DOI ：10.11930/j.issn.1004-9649.201805187
0 引言
興起于20世紀下半葉的循環流化床（CFB ）鍋爐燃燒技術，以其燃料適應性廣、污染排放低、變負荷能力強等，成為當今商業性最好劣質煤清潔利用技術[1-3]。截至2016年年底，中國投運的150 MW 以上的大中型CFB 鍋爐超過300臺[4-5]，其中多數以低熱值煤為主要燃料。由于CFB 鍋爐采用中低溫燃燒，且爐內存在大量還原性物料，減少NO x 排放具有天然優勢，通常可以達到200 mg/m 3（標準狀態，下同）以下，通過爐內脫硫也能實現90%~95%脫硫效率，因此能夠滿足世界上多數國家的排放要求[6]。
但是隨著中國環境保護形勢的日趨嚴峻，大氣污染物排放受到越來越嚴格的控制。2014年，國家出臺了《煤電節能減排升級與改造行動計劃（2014—2020年）》，對于燃煤鍋爐煙氣排放中的氮氧化物（NO x ）、二氧化硫（SO 2）和煙塵提出了嚴格的限定，即NO x ＜50 mg/m 3，SO 2＜35 mg/m 3，煙塵＜10 mg/m 3的“超低排放”的指標要求[7]。傳統CFB 鍋爐均無法實現該污染物排放水平。根據統計分析，現行的部分CFB 鍋爐由
于設計與運行中的不足，仍然存在床溫偏高、爐內脫硫效率不穩定、NO x 原始排放高等問題，在一定程度上制約了CFB 鍋爐的健康發展。這些問題在超低排放壓力下更加凸顯。為此，許多機組被迫安裝昂貴的污染物脫除設備，選擇與煤粉爐相同的環保工藝路線，這將直接導致燃煤CFB 鍋爐低成本污染控制的優勢不復存在[8]。
因此，如何從技術和經濟性角度選擇合適的超低排放技術，是當下CFB 鍋爐發展中的重要命題之一。本文基于2臺300 MW 亞臨界CFB 鍋爐，通過理論分析和實驗測試，探索爐內清潔高效燃燒+爐內細石灰石粉脫硫+爐內SNCR 脫硝+尾部煙氣循環流化床半干法多污染物聯合脫除的超低排放技術路線，以及在大型CFB 鍋爐運行中應用的可行性。
1 超低排放多污染物協同脫除技術路線
1.1 概述
圖1所示為CFB 鍋爐超低排放技術路線的流程圖。首先通過優化CFB 鍋爐設計，在保證燃燒效率的前提下，降低污染物初始排放濃度，減輕末端污染物處理負荷。爐后以干式循環流化床凈化技術與裝置為核心，有機結合爐內脫硫，充分利用爐內未完全反應完的CaO ，最終實現脫硫、除塵一體化及多污染物協同治理，達到煙氣超低排放的要求。
收稿日期：2018?07?01。
基金項目：“十三五”國家重點研發計劃資助項目(2016YFB0600205)。
第 51 卷 第 8 期中國電力
Vol. 51, No. 82018 年 8 月
ELECTRIC POWER
Aug. 2018
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