CFB锅炉开工过程环保参数控制策略

(中国石化 洛阳石化公司 热电部，河南 洛阳 471012)

国家颁布的《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011)对火电厂污染物排放提出了严格的限制要求。燃煤电厂实现环保参数达标排放，满足国家排放新标准及环境评价要求，是健康持续发展的必经之路[1]。循环流化床(CFB)锅炉由于燃料适应性广，炉内喷石灰石粉控制SO2成本低，NOx排放低等优点，近年来发展迅速，是目前应用范围很广的清洁燃烧技术。因CFB锅炉点炉初期，氧含量高导致折算系数高，SNCR脱硝及炉内脱硫受烟气温度影响，脱硫脱硝效率低，CFB锅炉开工期间，环保参数控制极其困难。

1 CFB锅炉及环保装置改造介绍

中国石化洛阳石化分公司(洛阳石化)310 t/h高压CFB锅炉于2009年11月建成投用，锅炉型号为HM310-9.8/540-A。该高温高压循环流化床锅炉为单炉膛、单汽包、自然循环、双高温绝热旋风分离器、全钢架M型露天布置，由烟台现代冰轮重工公司设计并制造。CFB锅炉设计燃料为100%石油焦，校核燃料为50%石油焦+50%无烟煤，采用石灰石粉炉内脱硫控制SO2排放，依靠循环流化床低温燃烧技术，NOx排放低的特点控制NOx排放，采用布袋除尘器过滤烟气降低烟尘含量。

锅炉设计燃料采用延迟焦化的副产品石油焦以及原煤系统的无烟煤，5支床上启动燃烧器燃用低硫轻柴油。在锅炉炉膛内添加粒径及品质符合要求的石灰石粉，在炉内燃烧中脱硫，减少SO2排放量。锅炉原设置1台布袋除尘器、1座烟囱，烟囱出口内径4.0 m，高150 m。锅炉烟气经过低压脉冲布袋除尘器除尘，净化后的烟气经引风机送入烟囱排放。设计烟尘排放浓度≤50 mg/m3，SO2的排放浓度≤400 mg/m3，无设计氮氧化物的控制设施，烟气氮氧化物初始排放为250 mg/m3左右。

为更好地保护大气环境，我国环境保护标准要求越来越高。2015年底，国家明确要求，2020年之前，所有燃煤机组都必须实施超低排放改造，烟气排放中的烟尘≤10 mg/m3、SO2≤35 mg/m3、NOx≤50 mg/m3。随后，河南省政府要求河南省燃煤发电机组在2016年10月底前实现超低排放。

洛阳石化CFB锅炉炉后脱硫系统2013年12月破土动工，2014年6月29日投产运行。炉后烟气脱硫为一炉一塔，脱硫系统设计处理烟气量为350 000 m3/h，设计入口SO2浓度为2 500 mg/m3，出口SO2≤50 mg/m3，设计脱硫效率98%。SNCR脱硝装置自2014年6月29日建成投用，COA氧化脱硝自2016年11月建成使用，经两次脱硝改造后，洛阳石化CFB锅炉形成SNCR+COA两级脱硝工艺。洛阳石化CFB锅炉原设置1台布袋除尘器，经锅炉本体空气预热器后排出的烟气，经低压脉冲布袋除尘器除尘，之后由引风机送入烟囱排放。2014年新增炉后脱硫装置，将烟气从锅炉引风机后的烟道引出，进入脱硫吸收塔，新增布袋除尘器，烟气经脱硫除尘后，通过脱硫引风机，由原150 m烟囱排出。CFB锅炉环保设施流程及布置图见图1。

图1 CFB锅炉环保设施流程及布置图

2 开工过程环保参数控制措施

2018年洛阳石化3#CFB锅炉检修后开工，为满足日益严格的环保要求，实现开工过程中环保参数达标，洛阳石化采取多种措施，首次实现开工期间环保参数零超标，对同类型锅炉有借鉴意义。控制措施如下。

2.1 提前准备低硫燃料

①使用硫含量为0.011 4%的低硫轻柴油，降低点火初期烟气中初始SO2含量。②由于是紧急停工，石油焦仓内存有近7 m的燃料，留存燃料为石油焦和煤，硫含量高。考虑到开工环保参数控制，克服清理难度大、工期紧等困难，安排作业人员将石油焦仓存料全部清空。③点炉采用三种固体燃料分阶段梯级使用，在点动给料初期，创造性地使用废活性炭，活性炭燃点低、易燃烧，且不产生污染物；之后使用低硫无烟煤，将床温升至正常床温；最后使用石油焦和煤，调整锅炉各工况至正常运行工况。

2.2 半干法脱硫提前建床

为控制SO2、烟尘环保参数，在CFB锅炉点炉前，炉后半干法脱硫提前建床。在炉后脱硫引风机和锅炉引风机启动后，炉后脱硫塔提前进床层物料，为脱硫塔床层建立做准备。物料为粉煤灰和消石灰。在锅炉点炉前共注入粉煤灰约100 t，Ca(OH)2约100 t，脱硫剂氢氧化钙比例50%。

改变以往待锅炉点炉后烟气量达到350 000 m3/h以上才开始脱硫塔建床的操作步骤。粉煤灰和消石灰注入完成后，将清洁烟气再循环挡板开大，利用脱硫引风机风量开始提前建床，控制床层压降为0.5～0.6 kPa，建立脱硫反应床层，半干法脱硫系统流程图见图2。

床层建立后，2018年3月19日16:00 CFB锅炉点火，16:32脱硫出口NOx浓度突然增加至75 mg/m3，小流量投运COA脱硝装置。根据出口NOx浓度调整COA亚氯酸钠溶液的添加量。因脱硫塔床层中氢氧化钙含量较高，COA脱硝效果突出，3月19日16:30—3月20日6:30期间，脱硫塔进出口NOx平均浓度分别为150.87、45.04 mg/m3，脱硝效率70.15%，确保了点炉期间的NOx指标达标。点炉升温升压期间脱硫塔进出口NOx趋势图如图3所示。

图2 半干法脱硫系统流程图

图3 点炉升温升压期间脱硫塔进出口NOx趋势图

此外，在床层建立的情况下，少量喷入亚氯酸钠溶液，起到轻微的增湿作用，有助于脱硫塔脱硫效果的发挥。在床温500 ℃，点动投用给焦机时，提前开启炉前石灰石系统，低转速添加石灰石粉，进行炉内脱硫。点炉升温升压期间脱硫塔进出口SO2趋势图见图4。

图4 点炉升温升压期间脱硫塔进出口SO2趋势图

2.3 合理控制锅炉升温速度

点炉初期出口环保参数受氧含量折算影响较大，因环保法规规定，当烟气中氧含量<19%时开始折算，此时折算倍数高达7.5，极易引起上传的环保参数超标。

开工过程中，由工艺工程师专门负责锅炉升温进度，通过合理控制燃料油量，合理配风，在升温初期控制氧含量>19%，缓慢升温烘炉。随后通过控制油枪投入和配风，氧含量下降速度适当加快，避开高折算系数区域。点炉期间主要参数温升率趋势图见图5。

图5 点炉期间主要参数温升率趋势图

整个开工过程将出口环保参数控制和锅炉升温进度紧密结合，合理控制开工进度，确保环保参数受控。

2.4 统筹协调，精心调控

环保要求日益严格，洛阳石化高度重视CFB锅炉开工，开工前组织专业技术人员讨论开工期间环保参数控制难点及解决措施，协调亚氯酸钠、氧化钙、氢氧化钙进厂，提前试运炉后脱硫塔设备。待各方条件具备，炉后脱硫建床正常后，锅炉点炉。

开工过程中锅炉岗位和脱硫岗位紧密配合、加强沟通，现场人员协调得力，岗位人员精心控制，将环保参数控制和锅炉开工充分结合，实现开工过程环保参数受控。

3 结论

①点炉使用低硫轻柴油、活性炭、无烟煤，分阶段梯级使用，且点炉初期燃料中硫含量低，是开工过程环保参数受控的前提。②炉后半干法脱硫提前注入粉煤灰、氢氧化钙，提前建床，提前运行炉后脱硫脱硝装置，少量喷入亚氯酸钠脱硝溶液，起到轻微的增湿作用，有助于提高脱硫脱硝效果，是开工过程环保参数受控的关键。③点炉初期控制烟气氧量在19%以上，根据温升率控制要求，避开氧含量高折算系数区域，将出口环保参数控制和锅炉升温进度紧密结合，是开工过程环保参数受控的支撑。④高度重视，开工过程中协调得力，岗位人员精心控制，是开工过程环保参数受控的保障。