循环流化床锅炉超低排放改造可行性探析

张瑞明

摘 要：由于本公司3台220t/h循环流化床机组在运行过程中产生的排放量已无法满足国家环保局最新下发的超低标准排放的具体要求，因此本公司按照国家相关要求对公司3台220t/h循环流化床机组的脱硫、脱硝、除尘部分进行改造，以满足国家有关排放的具体要求。

关键词：循环流化床锅炉；超低排放；改造

中图分类号：X701 文献标识码：A

近几年随着我国可持续发展理念的不断深化，使得环境问题逐渐成为了社会关注的焦点问题。与此同时，国家也针对各个领域企业的排污、排烟情况制定了一系列的排放标准。为积极响应国家相关文件，本公司根据实际及情况对3台220t/h循环流化床机组进行改造，使得改造后的循环流化床机组的烟气排放指标达到相关部门的具体要求。

一、脱硫部分改造

有关炉内脱硫部分的改造主要分为以下两点：

第一，石灰石注入点改造。本次石灰石技术改造结合福斯特惠勒循环流化床锅炉固有特点、紧凑式旋风分离器及炉膛出口的高宽比、炉内喷钙脱硫技术进行石灰石注入点的改造工作，在实际改造过程中，应注重合理布置并选择炉膛喷射的具体位置。一般情况下，炉膛石灰石注入点主要有以下4种位置：①给煤管给入，当石灰粉进入炉膛内部后，无法与烟气充分混合，致使给煤管给入普遍存在脱硫效果不佳的现象；②二次风中给入，由于二次风压较低且穿透力较差，使得运行工程中经常会出现石灰粉与烟气混合不充分的现象；③独立开口，在石灰粉进入炉膛后，混合扩散性较差，有改造时间长、破坏原有耐火材料的缺点；④返料器侧面中部人孔给入，有利于提高石灰石细粉利用率、缩短原有炉内喷钙固硫时间、提高石灰石在炉内与二氧化硫混合接触能力，该改造需要有合适的位置和温度，具有投料后反应时间长、效果滞后的缺点。

因此，在改造过程中相关技术人员需要根据实际情况选择炉膛石灰石注入点的位置非常关键。此外，在选择石灰石注入点温度区域时应以835℃～850℃为宜。在本次改造过程中，结合实际情况最终选择从分离器的中部人孔注入的方式，且通过将原有石灰石输送管线易磨损弯头全部更换为新型耐磨弯头的方式，提高石灰石输送管线的稳定性，同时降低循环流化床锅炉出现故障的概率。在改造结束后，应注意将炉内喷钙优化工艺调整到适合锅炉运行的范围。

第二，锅炉密相区设置蒸汽喷枪改造，为了防止由断煤偏烧引起的二氧化硫超标排放的现象，相关工作人员应在锅炉密集区增设蒸汽喷枪，且每台循环流化床锅炉应配置3个蒸汽喷枪并将这3支蒸汽喷枪分别设置在锅炉密集区的左墙、右墙、后墙的中部，且每支蒸汽喷枪应满足出力为5t/h、蒸汽参数为P=1.15MP、T=315℃等基本条件，导致二氧化硫超标排放的主要原因为是循环流化床锅炉在正常运行过程中由于给煤机断煤是的锅炉内部的布风板煤炭无法均匀分布，从而导致锅炉密相区温度呈现出混乱状态。因此，本次改造将通过在锅炉密相区上部设置蒸汽噴枪的方式来提高锅炉密相区的脱硫的稳定性，在断煤等锅炉非正常运行状态下，紧急投入蒸汽喷枪，控制二氧化硫排放浓度不会突升，避免硫化物排放超标。

二、脱硝部分改造

脱硝系统主要的工作原理为：氨水在运输到指定位置时通过氨水卸载泵注入将氨水注入到氨水储存罐，然后通过氨水输送泵将氨水输送到指定的计量混合系统。与此同时，储存在稀释水储罐中的稀释水也会通过输送泵输送到计量混合系统，根据系统实时反馈出的具体情况，氨水与稀释水会在计量混合系统内进行充分混合，氨水在经过稀释后会进入喷射系统，并通过喷嘴与压缩空气进行混合，当稀释后的氨水完全雾化后将会借助喷嘴喷入锅炉炉膛内，而这时雾化的氨水会与烟气中的NOX发生化学反应，并在合适的温度下将有害气体还原成氮气和水。

公司将在本次改造过程中组织相关技术人员在锅炉正常运行状态下，检查炉膛及尾部受热面是否存在漏风现象，若是存在应及时将锅炉漏风得具体部位以及情况详细记录，并在检查结束后对出现漏风现象的部位进行全面补漏工作，以减轻锅炉漏风现象。减少锅炉漏风有利于降低锅炉的排烟热损失，同时还可以在一定程度上提高锅炉燃烧热效率，减少锅炉的烟气量、降低反应区过剩空气系数、提高喷氨区的烟气温度，使得脱硝系统的脱硝效率可以达到相关设计值并起到有效抑制氨逃逸率的作用。

此外，在改造脱硝系统的过程中采取以下四种有效措施对脱硝烟系统进行优化：第一，控制合理的锅炉燃烧空气系数。过剩空气系数越大，燃烧形成的氮氧化物会受到空气系数的影响，当过剩空气系数增加时燃烧形成的氮氧化物浓度也会随之增加，因此应在充分保证锅炉安全运行、不影响煤的燃尽、不影响脱硫系统运行前提下采用“低氧燃烧”的工艺技术，使得锅炉满负荷运行时可有效将省煤器入口的烟气含氧量控制在4.2%左右，使得脱硝前的浓度NOX低于设计值，则脱硝后的NOX浓度小于50mg/Nm3。第二，控制二次风比例。CFB的燃烧风比是影响NOX排放浓度的重要因素，因此在锅炉燃烧中应重点关注CFB的燃烧风比，在锅炉启动过程的后期逐步提高二次风比例，控制脱硝前的NOX排放浓度。第三，控制脱硝氨氮摩尔比。选取合适的氨氮摩尔比以保证NOX脱除率和氨逃逸率符合重要技术指标，当氨氮摩尔比超过2时会增加氨逃逸率，严重影响到了脱硝效率。因此在脱硝烟系统运行中应将氨氮摩尔比控制在1.5，最大时不超过2.0。第四，控制较低的氨水浓度。通过降低氨水浓度的方式，可以有效保证氨水喷枪喷出的气态还原剂与烟气混合的均匀性，从而达到提高脱硝效率、降低氨逃逸率的目的。

三、除尘器部分改造

除尘系统主要的工作原理是利用惯性分离的方法在省煤器出口的飞灰进入电除尘之前将约占总灰量约5%的大颗粒飞灰引入空预器灰斗，剩余这些灰尘依次经过电除尘一电场、二电场、布袋除尘一室、布袋除尘二室，最终达到粉尘密度10mg/Nm3的标准后经引风机排入烟囱。

本公司原除尘系统为3×220t/h锅炉静电除尘器，通常情况下除尘效率在99.3%左右，然而随着我国逐渐加大对环境保护的重视力度，使得这种静电除尘器已无法满足新烟气污染物排放的标准要求。因此为了提高除尘效率，通过将除尘器部分电场改造为布袋除尘的方式来达到改造除尘器的目的。

通过对电除尘各灰斗出灰量进行统计和分析，得出一、二电场除尘效率各为80%左右的结论，然后将三、四电场通过某种方式改造为布袋除尘，使得除尘效率大幅提高可达到99.9%以上，而电除尘+布袋除尘总除尘效率可达到99.98%以上。在除尘器改造过程中，相关技术人员应对电除尘一、二电场进行相应的整修工作，通过更换部分阴极线与阳极板、电气部分进行技术改造等方式促使除尘器改造工作顺利完成。在本次改造除尘器的过程中应通过采购低灰分原煤、炉煤的灰分控制在28%以下、及时对空预器出口及除尘器个灰斗中的存灰进行清理工作的方式优化除尘器系统，并保证粉尘排放浓度不超过10mg/Nm3。

结论

综上所述，循环流化床锅炉在经过一系列改造后烟气排放可以达到符合国家出台的相关超低排放标准，且设备运行较为稳定。操作人员应在后期的工作过程中不断摸索出设备运行的最佳参数，使得循环流化床锅炉可以处于最佳状态运行，且排放标准满足现有超低排放标准中的具体要求。

参考文献

[1]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.endprint