燃用劣質(zhì)煤大型循環(huán)流化床鍋爐超低
排放技術(shù)研究與應(yīng)用
柳成亮1，蔡潤(rùn)夏2，呂俊復(fù)2，郝海俊1，蘇虎3，耿瑞明1，李劍1，張曉宇1
(1. 山西國(guó)峰煤電有限責(zé)任公司，山西 呂梁 032200；2. 清華大學(xué) 能源與動(dòng)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(duì)燃用劣質(zhì)煤的循環(huán)流化床（CFB ）鍋爐，通過(guò)鍋爐本體設(shè)計(jì)的改進(jìn)、煙氣凈化系統(tǒng)的優(yōu)化，提出爐內(nèi)清潔高效燃燒+爐內(nèi)細(xì)石灰石粉脫硫+爐內(nèi)SNCR 脫硝+尾部煙氣循環(huán)流化床半干法多污染物聯(lián)合脫除的技術(shù)路線，并在2臺(tái)300 MW CFB 鍋爐上進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，通過(guò)燃燒調(diào)整、脫硫與脫硝的匹配，CFB 鍋爐可以順利實(shí)現(xiàn)NO x 、SO 2和粉塵的超低排放，并且在經(jīng)濟(jì)性方面較傳統(tǒng)工藝具有明顯優(yōu)勢(shì)。關(guān)鍵詞：循環(huán)流化床鍋爐；低床壓降；低能耗；超低排放；半干法
中圖分類號(hào)：X51；TM621 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI ：10.11930/j.issn.1004-9649.201805187
0 引言
興起于20世紀(jì)下半葉的循環(huán)流化床（CFB ）鍋爐燃燒技術(shù)，以其燃料適應(yīng)性廣、污染排放低、變負(fù)荷能力強(qiáng)等，成為當(dāng)今商業(yè)性最好劣質(zhì)煤清潔利用技術(shù)[1-3]。截至2016年年底，中國(guó)投運(yùn)的150 MW 以上的大中型CFB 鍋爐超過(guò)300臺(tái)[4-5]，其中多數(shù)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(nèi)存在大量還原性物料，減少NO x 排放具有天然優(yōu)勢(shì)，通常可以達(dá)到200 mg/m 3（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，下同）以下，通過(guò)爐內(nèi)脫硫也能實(shí)現(xiàn)90%~95%脫硫效率，因此能夠滿足世界上多數(shù)國(guó)家的排放要求[6]。
但是隨著中國(guó)環(huán)境保護(hù)形勢(shì)的日趨嚴(yán)峻，大氣污染物排放受到越來(lái)越嚴(yán)格的控制。2014年，國(guó)家出臺(tái)了《煤電節(jié)能減排升級(jí)與改造行動(dòng)計(jì)劃（2014—2020年）》，對(duì)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(yán)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(biāo)要求[7]。傳統(tǒng)CFB 鍋爐均無(wú)法實(shí)現(xiàn)該污染物排放水平。根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，現(xiàn)行的部分CFB 鍋爐由
于設(shè)計(jì)與運(yùn)行中的不足，仍然存在床溫偏高、爐內(nèi)脫硫效率不穩(wěn)定、NO x 原始排放高等問(wèn)題，在一定程度上制約了CFB 鍋爐的健康發(fā)展。這些問(wèn)題在超低排放壓力下更加凸顯。為此，許多機(jī)組被迫安裝昂貴的污染物脫除設(shè)備，選擇與煤粉爐相同的環(huán)保工藝路線，這將直接導(dǎo)致燃煤CFB 鍋爐低成本污染控制的優(yōu)勢(shì)不復(fù)存在[8]。
因此，如何從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)性角度選擇合適的超低排放技術(shù)，是當(dāng)下CFB 鍋爐發(fā)展中的重要命題之一。本文基于2臺(tái)300 MW 亞臨界CFB 鍋爐，通過(guò)理論分析和實(shí)驗(yàn)測(cè)試，探索爐內(nèi)清潔高效燃燒+爐內(nèi)細(xì)石灰石粉脫硫+爐內(nèi)SNCR 脫硝+尾部煙氣循環(huán)流化床半干法多污染物聯(lián)合脫除的超低排放技術(shù)路線，以及在大型CFB 鍋爐運(yùn)行中應(yīng)用的可行性。
1 超低排放多污染物協(xié)同脫除技術(shù)路線
1.1 概述
圖1所示為CFB 鍋爐超低排放技術(shù)路線的流程圖。首先通過(guò)優(yōu)化CFB 鍋爐設(shè)計(jì)，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(fù)荷。爐后以干式循環(huán)流化床凈化技術(shù)與裝置為核心，有機(jī)結(jié)合爐內(nèi)脫硫，充分利用爐內(nèi)未完全反應(yīng)完的CaO ，最終實(shí)現(xiàn)脫硫、除塵一體化及多污染物協(xié)同治理，達(dá)到煙氣超低排放的要求。
收稿日期：2018?07?01。
基金項(xiàng)目：“十三五”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃資助項(xiàng)目(2016YFB0600205)。
第 51 卷 第 8 期中國(guó)電力
Vol. 51, No. 82018 年 8 月
ELECTRIC POWER
Aug. 2018
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